西安交大研究生材料科学基础判断题

  正确 错误  

2  晶体中与每一个阵点相对应的基元都是相同的。 

  正确 错误  

3  晶体中与一个阵点相对应的基元都是一个原子。 

  正确 错误  

4  晶体中与一个阵点相对应的基元可能是一个原子，也可能是多个原子。 

  正确 错误  

5  如果晶体中与一个阵点相对应的基元是多个原子，这些原子必定不是同一种原子。  正确 错误  

6  在由一种原子组成的晶体中，与一个阵点相对应的基元必定是一个原子。 

  正确 错误  

7  对不同的晶体，与一个阵点相对应的基元必定都是不相同的。 

  正确 错误  

8  一个简单正交晶体的 。 

  正确 错误  

9  对一个简单正交晶体： 。 

  正确 错误  

10  根据立方晶系晶面间距的计算公式 ，计算得纯铜晶体的 。 

  正确 错误  

11  体心立方晶体{110}中的所有晶面属于同一个晶带。 

  正确 错误  

12  晶体中任意两个相交晶面一定属于同一个晶带。 

  正确 错误  

13  、 、 三个晶面属于同一个晶带。 

  正确 错误  

14  体心立方晶体{100}晶面族中的晶面属于[100]晶带。 

  正确 错误  

15  Zn是密排六方结构，属简单六方点阵。 

  正确 错误  

16  晶体中面密度越高的晶面，其面间距必定也越大。 

  正确 错误  

17  晶体中非平衡浓度空位及位错的存在都一定会使晶体的能量升高。 

  正确 错误  

18  晶体中的位错环有可能是一个纯刃型位错，但绝不可能是一个纯螺型位错。 

  正确 错误  

19  晶体中的不全位错一定与层错区相连，反之亦然。 

  正确 错误  

20  如果晶体中的亚晶界是由刃位错墙构成的，则相邻亚晶粒间的位向差越大，位错墙中位错的间距就越大。 

  正确 错误  

21  如果晶体中的亚晶界是由刃位错墙构成的，则相邻亚晶粒间的位向差越大，亚晶界的比界面能越大。 正确 错误  

22  位错线的运动方向总是垂直于位错线。 

  正确 错误  

23  位错线的运动方向总是平行于位错线。 

  正确 错误  

24  位错线的运动方向总是垂直于其柏氏矢量。 

  正确 错误  

25  位错线的运动方向总是平行于其柏氏矢量。 

  正确 错误  

26  位错运动所引起的晶体滑移方向总是平行于其柏氏矢量。 

  正确 错误  

27  位错运动所引起的晶体滑移方向总是垂直于其柏氏矢量。 

  正确 错误  

28  的位错是密排六方晶体中柏氏矢量最小的全位错。 

  正确 错误  

29  平行的刃位错线与螺位错线之间没有互作用力。 

  正确 错误  

30  同一晶体中柏氏矢量相同的位错的单位长度应变能都相等。 

  正确 错误  

31  螺型位错不能进行攀移运动，刃型位错不能进行交滑移运动。 

  正确 错误  

32  层错能越高，则扩展位错的平衡宽度越大 

  正确 错误  

33  运用三元系变温截面图，可以分析合金的平衡结晶过程，得知不同温度时合金中的平衡相，并可计算出各平衡相的质量分数。 

  正确 错误  

34  恒压下相率f=C－P+1,二元合金三相平衡时f=0，这意味着合金系中只有某一个成分的合金在确定的温度下才能处于三相平衡。 

  正确 错误  

35  在相率中，多元合金系的自由度中不包含合金的成分。 

  正确 错误  

36  若三元合金等温截面图中有三条液相单变量线汇聚于一点，意味着该合金系中会发生有液相参与的四相平衡反应，但成分为该汇聚点的合金不一定都能发生该四相平衡反应。 

  正确 错误  

37  用杠杆定理只能计算平衡相的质量分数，而不能计算组织组成物的质量分数。 

  正确 错误  

38  铁素体与α-Fe的晶体结构相同，但前者的晶格常数一定大于后者。 

  正确 错误  

39  奥氏体与γ-Fe的晶体结构相同，但前者的晶格常数不一定大于后者。 

  正确 错误  

40  合金中相的类型只有两大类：固溶体和化合物。 

  正确 错误  

41  铁碳合金中有五种形状、大小和分布不同的渗碳体：一次渗碳体，共晶渗碳体，二次渗碳体，共析渗碳体，三次渗碳体，它们属于同一个相。 

  正确 错误  

42  合金系中某温度下各相的成分-自由能曲线（面）上的极小值所对应的成分就是该相的平衡成分。 

  正确 错误  

43  合金系中某温度下各相的平衡成分，不一定就是-自由能曲线（面）上的极小值所对应的成分就是该相的平衡成分。 

  正确 错误  

44  结晶过程中，晶粒在熔液中长大的驱动力来自于体积自由能——单位体积液-固转变所引起的自由能的降低。 

  正确 错误  

45  在平衡结晶条件下，合金中绝不会出现成分过冷现象。 

  正确 错误  

46  在平衡结晶条件下，合金中也有可能出现成分过冷现象。 

  正确 错误  

47  在快速冷却条件下，共晶成分的合金绝不会出现成分过冷现象。 

  正确 错误  

48  在快速冷却条件下，共晶成分的合金中有可能形成先共晶相。 

  正确 错误  

49  在平衡结晶条件下，共晶成分的合金中绝不可能形成先共晶相。 

  正确 错误  

50  共晶成分的合金具有最好的铸造性能。 

  正确 错误  

51  在固相不扩散、液相完全混合条件下凝固时，合金中也有可能出现成分过冷现象。 

  正确 错误  

52  纯金属在快速冷却凝固时也有可能出现成分过冷现象。 

  正确 错误  

53  快速冷却凝固时，过共析钢的室温组织中有可能出现变态莱氏体。 

  正确 错误  

54  纯金属在同一条件下凝固时，非均匀形核比均匀形核更容易这是由于非均匀形核的临界形核功较小。 

  正确 错误  

55  造成合金成分过冷的根本原因是由于结晶过程中液相成分分布不均匀。 

  正确 错误  

56  假定晶核为球形，则在相同条件下，均匀形核与非均匀形核的临界晶核半径一定相等。 

  正确 错误  

57  均匀形核与非均匀形核的临界形核功都等于表面能的三分之一。 

  正确 错误  

58  当固/液界面前方液体中的实际温度为正梯度时，合金中的晶粒绝不可能长成树枝晶。 

  正确 错误  

59  扩散的驱动力是浓度梯度。 

  正确 错误  

60  扩散的驱动力是化学位梯度。 

  正确 错误  

61  二元扩散系统中的反应扩散层中不可能存在两相区。 

  正确 错误  

62  三元扩散系统中的反应扩散层中不可能存在两相区。 

  正确 错误  

63  三元扩散系统中的反应扩散层中有可能存在两相区。 

  正确 错误  

  扩散总是自发地向化学位降低的方向进行。 

  正确 错误  

65  晶体的交滑移是晶体中螺位错交滑移的结果。 

  正确 错误  

66  从本质上讲，晶体塑性变形中的孪生变形也是通过其中位错的滑移运动进行的。   正确 错误  

67  在晶态金属的弹性变形阶段，晶体中的位错尚未开始滑移运动。 

  正确 错误  

68  晶态金属表面的滑移线（带）就是晶体滑移在晶体表面形成的台阶。 

  正确 错误  

69  晶态金属表面滑移线（带）的方向就是晶体的滑移方向。 

  正确 错误  

70  细晶强化本质上是利用晶界阻碍位错的滑移运动。 

  正确 错误  

71  固溶强化本质上是利用溶质原子阻碍位错的滑移运动。 

  正确 错误  

72  形变强化本质上是利用位错阻碍位错的滑移运动。 

  正确 错误  

73  第二相强化本质上是利用第二相阻碍位错的滑移运动。 

  正确 错误  

74  利用溶质原子第二相颗粒强化金属的机理是相同的。 

  正确 错误  

75  所有强化金属的手段，在提高强度的同时都降低了塑性和韧性。 

  正确 错误  

76  金属晶体中的孪晶区与其未孪晶区既属于同一个相，也属于同一个组织组成物。 

  正确 错误  

77  合金应变时效的本质实际上就是时效强化。 

  正确 错误  

78  织构只能存在于多晶体中。 

  正确 错误  

79  材料的实际断裂强度远低于其理论断裂强度，是由于其中存在着位错。 

  正确 错误  

80  材料的实际屈服强度远低于其理论屈服强度，是由于其中存在着微裂纹。 

  正确 错误  

81  层错能高的晶体不易发生交滑移。 

  正确 错误  

82  高层错能晶体的表面滑移线为波纹状。 

  正确 错误  

83  碳钢中冷压力加工纤维组织与热压力加工带状组织的形成原因是相同的。 

  正确 错误  

84  玻璃化温度较低的无定形热塑性塑料冷变形时也会发生屈服降落，其机理是缠结的分子链开始解缠时引起应力下降。 

  正确 错误  

85  玻璃化温度较低的无定形热塑性塑料冷变形时也会发生屈服延伸（即应力-应变曲线上出现屈服平台），其机理是更多的缠结分子链被解缠时应力基本不变。 

  正确 错误  

86  玻璃化温度较低的无定形热塑性塑料冷变形时也会发生加工硬化（取向强化），其原因是所有缠结的分子链全部解缠后沿受力方向的定向排列对应变的抗力不断增大。 

  正确 错误  

87  陶瓷晶体的高脆性是由于其中没有位错。 

  正确 错误  

88  形变织构的形成是塑性变形时晶粒被拉长（或压扁）的结果。 

  正确 错误  

  层错能越高的金属，冷变形后位错越倾向于呈网络状分布。 

  正确 错误  

90  冷塑性变形能提高金属的导电性能。 

  正确 错误  

91  冷塑性变形能提高金属的抗腐蚀性能。 

  正确 错误  

92  冷变形金属加热时再结晶完成后晶粒长大的驱动力来自于总晶界能的降低。 

  正确 错误  

93  所谓金属的热变形是指金属在加热条件下的塑性变形。 

  正确 错误  

94  在室温下，铅（熔点为327.502℃）的塑性变形为热变形，而铁（熔点为1538℃）的塑性变形为冷变形。 

  正确 错误  

95  金属在热变形时不发生加工硬化。 

  正确 错误  

96  金属超塑变形的机制是扩散协助下的晶界滑动和晶粒转动。 

  正确 错误  

97  一个原子中的电子按能级分布，而多原子组成的材料中的电子按能带分布。 

  正确 错误  

98  每一个电子轨道上最多只能容纳两个自旋相反的电子。 

  正确 错误  

99  n型半导体和p型半导体的电导率随温度变化的规律是相同的。 

  正确 错误  

100  金属材料不透明是由于其能隙太大。 

  正确 错误  

课程教学内容

绪论

第一章 材料结构的基本知识

 第一节 原子结构

 一、原子的电子分布;二、元素周期表及性能的周期性变化

 第二节 原子结合键

 一、一次键;二、二次键;三、混合键;四、结合键的本质及原子间距

 第三节 原子排列方式

 一、晶体与非晶体;二、原子排列的研究方法

第二章 材料中的晶体结构

 第一节 晶体学基础

 一、空间点阵和晶胞;二、晶系和布拉菲点阵;三、晶向指数和晶面指数;四、晶面间距;五、晶带及晶带定理;六、晶体的极射赤面投影图

 第二节 纯金属的晶体结构

 一、金属的典型晶体结构;二、多晶型性;三、晶体的原子半径;

 第三节 离子晶体的结构

 一、离子晶体的主要特点;二、离子半径、配位数和负离子配位多面体;三、离子晶体的结构规则;四、离子晶体的典型结构

 第四节 共价晶体的结构

 一、共价晶体的主要特点;二、共价晶体的典型结构

第三章 晶体缺陷

 第一节 点缺陷

 一、点缺陷的类型;二、点缺陷的浓度;三、点缺陷与材料行为;

 第二节 位错的基本概念

 一、位错学说的产生;二、位错的几何形态;三、位错的运动

 第三节 位错的弹性性质

 一、应力和应变分析;二、位错的应力场;三、为错的应变能

 第四节 作用在位错线上的力

 一、Petch-Koehler公式;二、外加应力对位错的作用力;三、位错间的互作用力;四、位错与溶质原子的互作用力; 五、位错的线张力; 六、位错运动的点阵阻力;七、晶体表面对位错的作用力——映像力

 第五节 实际晶体结构中的位错

 一、全位错;二、堆垛层错;三、不全位错;四、位错反应

 第六节 晶体中的界面

 一、晶界的结构与晶界能;二、表面及表面能;三、表面吸附与晶界内吸附;四、浸润行为;五、界面能与显微组织形貌的变化

第四章 材料的相结构与相图

 第一节 材料的相结构

 一、固溶体;二、化合物

 第二节 二元相图及其类型

 一、相图的基本知识;二、一元系相图;三、二元系相图;四、材料性能与相图的关系

 第三节 复杂相图分析

 一、分析方法;二、复杂相图分析举例;三、铁-碳合金相图

 第四节 相图的热力学基础

 一、固溶体的吉布斯自由能-成分曲线;二、克劳修斯-克莱普隆方程;三、相平衡条件;四、由吉布斯自由能-成分曲线推测相图

 第五节 三元系相图及其类型

 一、三元相图的成分表示方法;二、三元匀晶相图;三、三元系中的相平衡分析;四、具有四相共晶反应的三元系相图;五、三元系相图实例分析

第五章 材料的凝固

 第一节 材料凝固时晶核的形成

 一、结晶的基本规律;二、均匀形核;三、形核率;四、非均匀形核

 第二节 材料凝固时晶体的生长

 一、晶核长大的必要条件;二、固/液界面的微观构造;三、晶核长大方式

 第三节 固溶体的凝固

 一、固溶体的平衡凝固;二、固溶体的不平衡凝固;三、成分过冷及其影响

 第四节 共晶合金的凝固

 一、共晶体的形态;二、共晶体的形核及生长;三、先共晶相的形态

 第五节 制造工艺与凝固组织

 一、铸锭和铸件凝固的组织与偏析;二、连续铸造和熔化焊的凝固组织

 第六节 用凝固法材料的制备技术

 一、区域提纯;二、制备单晶;三、用快速冷凝法制备金属玻璃;四、定向凝固

第六章 高分子材料的结构

 第一节 高分子材料概述

 一、高分子材料的基本概念;二、高分子材料的合成;三、高分子材料的分类

 第二节 高分子链的结构及构象

 一、高分子链的化学组成;二、结构单元的键接方式和构型;三、高分子链的几何形状;四、高分子链的构象及柔顺性

 第三节 高分子的聚集态结构

 一、晶态聚合物的结构;二、非晶态聚合物的结构;三、聚合物的结晶度与玻璃化温度

 第四节 高分子材料的性能与结构

 一、高分子材料的主要性能特点;二、高分子材料性能与结构的关系;三、改变高分子材料性能的途径

第七章 固态扩散

 第一节 扩散定律及其应用

 一、扩散第一定律;二、扩散第二定律

 第二节 扩散的微观机制

 一、扩散的主要机制;二、扩散系数;三、扩散激活能

 第三节 扩散的驱动力及反应扩散

 一、扩散的驱动力;二、反应扩散

 第四节 影响扩散的因素

 一、温度的影响;二、原子键力的影响;三、晶体结构的影响;四、固溶体类型及浓度的影响;五、晶体缺陷的影响

第八章 材料的变形与断裂

 第一节 金属变形概述

 第二节 金属的弹性变形

 一、弹性变形的主要特点;二、弹性模量的物理意义;三、弹性模量在工程上的应用

 第三节 滑移与孪生变形

 一、晶体的滑移与观察;二、滑移机制;三、晶体的滑移系;四、孪生变形

 第四节 单晶体的塑性变形

 一、施密特定律;二、晶体的始滑移系;三、夹头固定情况下滑移过程中的晶体转动;四、晶体滑移的种类;六、单晶体表面滑移线方位（晶向指数）的确定

 第五节 多晶体的塑性变形

 一、多晶体塑性变形的特点;二、细晶强化及其机理

 第六节 纯金属的形变强化

 一、金属的形变强化;二、形变强化的位错机理;三、单晶体的形变强化;四、形变强化的工程意义

 第七节 合金的变形与强化

 一、固溶体的变形与固溶强化;二、多相合金的变形与强化

 第八节 冷变形金属的组织与性能

 一、冷变形金属的组织变化;二、冷变形金属的性能变化

 第九节 金属的断裂

 一、理论断裂强度;二、实际断裂强度

 第十节 冷变形金属的回复和再结晶

 一、冷变形金属加热时的组织和性能变化;二、冷变形金属的回复;三、冷变形金属的再结晶;四、再结晶后的晶粒长大

 第十一节 金属的热变形、蠕变及超塑性

 一、金属的热变形;二、金属的蠕变;三、金属的超塑性

 第十二节 陶瓷晶体的变形

 一、陶瓷晶体变形的特点;二、影响陶瓷晶体变形的主要因素

 第十三节 高分子材料的变形

 一、热塑性塑料的变形;二、热固性塑料的变形

第九章 固体材料的电子结构与物理性能

 第一节 固体的能带理论

 一、能带的形成;二、金属的能带结构与导电性;三、费米能;四、半导体与绝缘体

 第二节 半导体

 一、本征半导体;二、掺杂半导体;三、化合物半导体

第三节 材料的磁性

 一、原子的磁矩;二、抗磁体、顺磁体和铁磁体;三、磁化曲线与磁畴结构

 第四节 材料的光学性能

 一、光子的能量;一、光的吸收与透射;二、材料的发光性能

第五节 材料的热学性能

 一、摩尔热容;二、热膨胀;三、导热性能

第六节 形状记忆合金

 一、问题的提出;二、形状记忆现象;三、形状记忆效应;四、形状记忆原理简介;五、常用形状记忆合金;六、形状记忆合金应用举例;七、工程设计练习;八、本节小结;九、一道课后思考题

课程重点

 在上述教学内容中，重点为以下四部分：

  第二章 材料的晶体结构

 一般情况下，金属材料都是晶态，陶瓷材料中大多呈晶态，而高分子材料为部分晶态。材料的晶体结构从本质上决定着材料的性能。因此，晶体结构是学习本课程的基础知识，也是学习后续各门课程必备的基本知识。

  第四章 材料的相结构与相图

 材料都是由不同的相组成的，各组成相又通过其类型、数量、形状、大小、分布等特征——材料的组织——直接影响着材料的性能，而不同材料中的相组成及其类型、数量、形状、大小、分布等信息已经被前人记录在相图中。因此，熟练掌握各类相图的特征，掌握分析相图的基本技能，准确地通过相图了解材料的性能，自如地运用相图制定各种加工工艺，对材料研究和材料加工成形尤为重要。

  第五章 材料的凝固

 材料制备与成形，如冶炼、液相烧结、铸造、焊接等过程中都会发生材料的凝固，而凝固过程中的形核、生长、原子的迁移及再分配等都会影响到材料或制品的组织和性能。因此，这部分内容也是相当重要的。

  第八章 材料的变形与断裂

 对于结构材料，主要是使用材料的力学性能，但材料承载时都会发生变形甚至断裂。掌握材料变形的过程、特别是塑性变形的方式及其机理，是寻求提高材料强、韧性途径的理论基础。另外，对于对于材料的塑性成形加工也具有重要意义。因此，这部分内容也是本课程的重点。

课程难点

 相对而言，上述教学内容中的难点为以下两部分：

  第三章 晶体缺陷，特别是其中的位错部分

 一般情况下，晶体中总是含有位错且具有易动性，从而使晶体的实际强度远低于其理论强度。强、韧化材料的根本途径在于增大其中运动位错的阻力。因此，掌握位错的基本概念，对于学习材料的变形与断裂，提高材料的力学性能有十分重要的理论意义。然而，由于位错是晶体中原子排列不完整的线型区域，具有微观、抽象、复杂等特点，从而成为本课程中学习难度最大的部分。学习中应当特别注意基本概念的理解，加强形象思维能力的提高。在教学过程中，我们会加强例题和课堂练习，特别是运用三维动画、录像片、课堂讨论等手段帮助大家度过这一“难关”。

  第四章 材料的相结构及相图，主要是其中的三元相图部分

 如上所述，本章是教学的重点内容，同时，其中的三元相图部分又是本课程的另一个难点。这是由于，二元相图是平面图形，但三元相图是立体图形，复杂的空间立体构造特别难以想象。解决问题的办法是：首先要掌握好二元相图。它是学习三元相图的基础，因为他们的基本理论是类似的；二是要加强空间想象能力；三是要把握学习的侧重点。虽然三元相图是立体的，但实际使用的三元相图又是二维的，因此要将注意力集中在等温截面图、变温截面图、液相面投影图、和全投影图；

课程的重点：

（1）材料中的晶体结构。因为结构是决定材料性能最本质的因素。

（2）材料的相结构及相图。因为相图是储存材料基本信息的卡片。

（3）材料的凝固。因为凝固理论是冶炼、液相烧结、铸造、焊接等工艺的理论基础。

（4）材料的变形与断裂。因为材料对变形和断裂的抗力是材料最基本的性能。