《材料科学基础I》A卷答案.doc

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1、上海应用技术学院2009—2010学年第二学期《材料科学基础I》期（末）考试试卷标准答案A一、名词解释：（每题2分，共10分）凝固：由液相至固相的转变称为凝固。铁素体：碳原子溶于a－Fe中形成的固溶体。反应扩散：通过扩散使固溶体中的溶质原子超过固溶极限，从而不断形成新相的扩散过程，称为反应扩散或相变扩散。间隙固溶体：溶质原子分布于溶剂晶格间隙而形成的固溶体称为间隙固溶体。密排方向：原子排列最密集的晶向。二.选择题：（每空1分，共10分）1、扩散物质沿（C）扩散时，扩散系数最大。A晶体内部B晶界C自由表面2、离子晶

2、体的扩散机制是（A）。A空位B间隙C交换3、均匀形核时，过冷度越大，临界形核功（B）。A越大B越小C不变4、由液相同时结晶出两种不同固溶体的过程称为（C）。A包晶转变B匀晶转变C共晶转变5、共析反应的表达式为（B）。ABC6、体心立方结构的密排方向是（D），面心立方结构的密排面是（C）。A(001)B[001]C(111)D[111]E(011)F[011]7、主量子数为n的壳层中最多容纳（C）个电子。An-1B2n-1C2n2Dn8、键合方式具有方向性的是(CE)，NaCl化合物中的键合方式是（B）。A金属键B

3、离子键C共价键D范德华力E氢键三、问答题：（每题5分，共35分）1、写出菲克第二定律的表达式，并说明方程中各量及符号的名称和意义。答：（3分）式中r是浓度，t是时间，x是扩散距离，D是扩散系数。（2分）2、简述影响扩散的因素有哪些？答：影响扩散的因素包括温度，固溶体类型，晶体结构，晶体缺陷，化学成分和应力。（5分）3、写出恒压条件下的相率公式，并且计算纯金属，二元合金和三元合金可能存在的最多平衡相数。答：恒压条件下的相率公式为：f＝C-P+1。（2分）所以，P=C-f＋1，而f³0。故：纯金属中最多平衡相数为：P

4、=C-f＋1＝1－0＋1＝2；（1分）二元合金中最多平衡相数为：P=C-f＋1＝2－0＋1＝3；（1分）三元合金中最多平衡相数为：P=C-f＋1＝3－0＋1＝4。（1分）4、影响固溶体溶解度的主要因素有哪些？答：影响溶解度的因素主要取决于：a.晶体结构，b.原子尺寸，c.化学亲和力（电负性），d.原子价。5、空间点阵与晶体点阵有何区别？答：空间点阵与晶体点阵的区别为：空间点阵是由无数几何点在三维空间排列成的规则阵列，是晶体中质点排列的几何学抽象。只有14种类型。（2分）晶体点阵则是晶体中质点在空间的具体排列方式。

5、实际质点的排列是无限的。（2分）简言之，晶体点阵=空间点阵+基元（原子、分子or离子）（1分）6、说明间隙化合物与间隙固溶体有何异同？答：间隙固溶体属于固溶体，即溶质原子溶入溶剂晶格间隙所形成的均匀混合的固态溶体，它保持着溶剂的晶体结构类型；（2分）而间隙化合物则属于中间相，即两组元在固态下相互作用而形成的一种新物质，该新相的晶体结构与A，B两组元均不相同。（2分）其中，当非金属原子半径与金属原子半径的比值rX/rM<0.59时，形成具有简单晶体结构的相，称为间隙相；当rX/rM>0.59时，形成具有复杂晶体结构

6、的相，称为间隙化合物。（1分）1、在立方晶体中，绘出以下晶面和晶向。(010),(210),(112),[110],[311],[212]。[311][212][111][110]（010）（112）（210）四、相图分析题：（共24分）1、A-B二元合金相图如下图，试求：（1）在图中标出液相线、固溶度曲线和共晶线。（3分）（2）分析含B40%的合金的冷却过程中组织的变化。（6分）（3）写出该合金冷却到C点时的相及其各相的成份，并运用杠杆定律计算此时各相的相对含量；（7分）（4）该合金的室温组织为下图中的哪个？（

7、3分）①②③固溶度曲线共晶线线液相线C40解：（1）各线在图上标示出。（2）1-2:L2-3:L+a3:3以下：a中析出bII室温组织：a＋（a＋b）＋bII由于bII量少，室温组织也可以写成a＋（a＋b）。（3）该合金冷却到C点时相为L+a，由图可知，液相成分为51％B，a相成分为9%B。液相百分比为：a相百分比为：（4）室温组织为：①。1、根据下图所示的Fe-Fe3C合金相图：（5分）（1）将图中虚线①,②,③,④,⑤,⑥,⑦所在位置的成份与对应的铁碳合金类型连线。①②③④⑤⑥⑦（2）将GS、ES和PQ线与其

8、表示的意义连线。①②③④⑤⑥⑦111五、计算题（21分）1.碳质量分数为0.1%的低碳钢，置于碳质量分数为1.2%的渗碳气氛中，在920℃进行渗碳，如果要求距表面0.002mm处的碳浓度为0.45%，求所需的时间。已知，碳在γ-Fe中920℃时的扩散系数D=2×10-11m2/s，erf(0.71)≈0.68。（7分）解：由一端成分不受扩散影响的扩散体的解，得：设低碳钢的