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材料科学与工程期末考试复习试题
在日常学习和工作生活中，我们都经常看到练习题的身影，学习需要做题，是因为这样一方面可以了解你对知识点的掌握，熟练掌握知识点！同时做题还可以巩固你对知识点的运用！一份什么样的习题才能称之为好习题呢？下面是小编帮大家整理的材料科学与工程期末考试复习试题，欢迎大家分享。
材料科学与工程期末考试复习试题 1
一、填空题(20分，每空格1分)
1. 相律是在完全平衡状态下，系统的相数、组元数和温度压力之间的关系，是系统的平衡条件的数学表达式： f=C-P+2
2.二元系相图是表示合金系中合金的间关系的图解。
3.晶体的空间点阵分属于 大晶系，其中正方晶系点阵常数的特点为，请列举除立方和正方晶系外其他任意三种晶系的名称交（任选三种）。
4.合金铸锭的宏观组织包括三部分。
5．在常温和低温下，金属的塑性变形主要是通过 的方式进行的。此外还有 和 折等方式。
6.成分过冷区从小到大，其固溶体的生长形态分别为 。
1．原子扩散的驱动力是：组元的化学势梯度
2．凝固的热力学条件为：过冷度
3. 某金属凝固时的形核功为△G*，其临界晶核界面能为△G，则△G*和△G的关系为△G* =1/3 △G
5．金属液体在凝固时产生临界晶核半径的大小主要取决于过冷度。
6．菲克第一定律表述了稳态扩散的特征，即浓度不随变化。
7. 冷变形金属加热过程中发生回复的驱动力是：冷变形过程中的存储能
9.合金铸锭的缺陷可分为缩孔和偏析两种。
二、判断题（正确的打“√”错误的打“×”，每题1分，共12分）
1. 体心立方结构是原子的次密排结构，其致密度为0.74。（ × ）
2. 同一种空间点阵可以有无限种晶体结构，而不同的晶体结构可以归属于同一种空间点阵。 （ √ ）
3. 结晶时凡能提高形核率、降低生长率的因素，都能使晶粒细化。 （ √ ）
4. 合金液体在凝固形核时需要能量起伏、结构起伏和成分起伏。 （ √ ）
5. 小角度晶界的晶界能比大角度晶界的晶界能高。（ × ）
6. 非均匀形核时晶核与基底之间的接触角越大，其促进非均匀形核的作用越大。（ × ）
7. 固溶体合金液体在完全混合条件下凝固后产生的宏观偏析较小。 （ × ）
8. 冷形变金属在再结晶时可以亚晶合并、亚晶长大和原晶界弓出三种方式形核。（ √ ）
9. 动态再结晶是金属材料在较高温度进行形变加工同时发生的再结晶、其形变硬化与再结晶软化交替进行。 （ √ ）
10. 金属-非金属型共晶具有粗糙-光滑型界面，所以它们多为树枝状、针状或螺旋状形态。 （ √ ）
11. 孪生变形的速度很快是因为金属以孪生方式变形时需要的临界分切应力小。（ × ）
12. 相图的相区接触法则是相邻相区相数差1。（ √ ）
三、简答题（28分）
1. 试述孪生和滑移的异同，比较它们在塑性过程中的作用。（10分）
答：相同点：
a.宏观上，都是切应力作用下发生的剪切变形； （1分）
b. 微观上，都是晶体塑性变形的基本形式，是晶体一部分沿一定晶面和晶向相对另一部分的移动过程；（1分）
c. 不改变晶体结构。 （1分）
不同点：
a. 晶体中的取向
滑移：晶体中已滑移部分与未滑移部分的位向相同。
孪生：已孪生部分和为孪生部分的位向不同，且两者之间具有特定的位向关系。（1分）
b. 位移的量
滑移：沿滑移方向上原子间距的整倍数，且在一个滑移面上的总位移较大。
孪生：原子的位移小于孪生方向的原子间距，一般为孪生方向原子间距的1/n。（1分）
c. 变形方式
滑移：不均匀切变 孪生：均匀切变 （1分）
d. 对塑性变形的贡献
滑移：对塑性变形的贡献很大，即总变形量大。
孪生：对晶体塑性变形有限，即总变形量小。 （1分）
e. 变形应力
滑移：有确定的临界分应力。
孪生：所需临界分切应力一般高于滑移所需的临界分切应力。 （1分）
f. 变形条件
滑移：一般情况先发生滑移变形
孪生：当滑移变形难以进行时，或晶体对称性很低、变形温度较低、加载速率较高时。 g. 变形机制
滑移：全位错运动的结果。 孪生：不全位错运动的结果。（1分）
2. 请简述扩散的微观机制有哪些？影响扩散的因素又有哪些？ （8分）
答：置换机制：包括空位机制和直接换位与环形换位机制，其中空位机制是主要机制，直接换位与环形换位机制需要的激活能很高，只有在高温时才能出现。（2分）
间隙机制：包括间隙机制和填隙机制，其中间隙机制是主要机制。 （2分）
影响扩散的主要因素有：温度（温度约高，扩散速度约快）；晶体结构与类型（包括致密度、固溶度、各向异性等）；晶体缺陷；化学成分（包括浓度、第三组元等）。（4分）
3. 简述材料强化的主要方法、原理及工艺实现途径。(10分)
1.答案：加工硬化：是随变形使位错增殖而导致的硬化； (2分)
细晶强化：是由于晶粒减小，晶粒数量增多，尺寸减小，增大了位错连续滑移的阻力导致的强化；同时由于滑移分散，也使塑性增大。该强化机制是唯一的同时增大强度和塑性的`机制。 弥散强化：又称时效强化。是由于细小弥散的第二相阻碍位错运动产生的强化。包括切过机制和绕过机制。(2分)
复相强化：由于第二相的相对含量与基体处于同数量级是产生的强化机制。其强化程度取决于第二相的数量、尺寸、分布、形态等，且如果第二相强度低于基体则不一定能够起到强化作用。(2分)
固溶强化：由于溶质原子对位错运动产生阻碍。包括弹性交互作用、电交互作用和化学交互作用。 (2分)
分析位错的增值机制。（5分）
2. 答：若某滑移面上有一段刃位错AB，它的两端被位错网节点钉住不能运动。（1分）现沿位错b方向加切应力，使位错沿滑移面向前滑移运动，形成一闭合的位错环和位错环内的一小段弯曲位错线。（2分）只要外加应力继续作用，位错环便继续向外扩张，同时环内的弯曲位错在线张力作用下又被拉直，恢复到原始状态，并重复以前的运动，络绎不绝地产生新的位错环，从而造成位错的增殖，并使晶体产生可观的滑移量。（2分）
请简述回复的机制及其驱动力。
答：低温机制：空位的消失 ； 中温机制：对应位错的滑移（重排、消失）；高温机制：对应多边化（位错的滑移＋攀移）； 驱动力：冷变形过程中的存储能（主要是点阵畸变能）。
1. 为什么滑移面和滑移方向往往是金属晶体中原子排列最密的晶面和晶向。
2. 什么是成分过冷？它对液固界面的形貌有何影响？
3. 对于金属金属型共晶，决定其形貌是片状或棒状的因素是什么？
1. 答案：因为原子密度最大的晶面其面间距最大，点阵阻力最小，因而容易沿着这些面发生滑移；滑移方向为原子密度最大的方向是由于最密排方向上的原子间距最短，即位错b最小。
2. 答案：成分过冷：在合金的凝固过程中，由界面前沿液体中的实际温度低于由溶质分布所决定的凝固温度时产生的过冷称为成分过冷。它对液固界面的形貌影响为：成分过冷由小到大，液固界面的形貌由平面状过渡到胞状再到树枝状。
3答案：主要取决于两个因素：
（1）两相的体积分数，如果有一相的体积分数小于27%时，则形成棒状共晶，否则形成片状共晶； （3分）
（2）两相之间的界面能，界面能小，则形成片状共晶。一般情况下，当两相有固定的位向关系时则可能形成片状共晶。
四、作图与计算题（40分，每题10分）
1、氧化镁（MgO）具有NaCl型结构，即具有O2-离子的面心立方结构。问：
（1）若其离子半径rMg2=0.066nm，rO2＝0.140nm，则其原子堆积密度为多少？
rMg2r2（2）如果/O＝0.41，则原子堆积密度是否改变？[10]。
2、某面心立方晶体的可动滑移系为(11)、
（1）请指出引起滑移的单位位错的柏氏矢量；
（2）若滑移由刃位错引起，试指出位错线的方向；
（3）请指出在（2）的情况下，位错线的运动方向；
（4） 假设在该滑移系上作用一大小为0.7MPa的切应力，试计算单位刃位错线受力的大小和方向（取点阵常数为a＝0.2nm）。
3. 画出Fe-Fe3C相图，并根据Fe-Fe3C相图，(1)分别求ω（C)=2.11%，ω（C)=4.30%的二次渗碳体的析出量。(2)画出ω（C)=4.30%的冷却曲线。
4. 图(a)为固态互不溶解的三元共晶相图的浓度三角形，其中三元共晶点E的成分为ω(A)=20%，ω(B)=30%，ω(C)=50%。图(b)为某一温度(高于TE)的水平截面图。问：
(1)A，B和C三组元的熔点谁最低？
(2)若有一液态成分为ω(A)=60%，ω(B)=15%，ω(C)=25%的合金(其B/C成分比三元共晶合金相同)平衡凝固到室温，试分析室温平衡组织并画出平衡冷却曲线。
(3)计算该合金中共晶组织在铸锭中的质量分数。
《材料科学基础》 试卷Ⅴ答案
四、作图与计算题（40分，每题10分）
1、氧化镁（MgO）具有NaCl型结构，即具有O2-离子的面心立方结构。问：
（1）若其离子半径rMg2=0.066nm，rO2＝0.140nm，则其原子堆积密度为多少？rMg2r2
（2）如果/O＝0.41，则原子堆积密度是否改变？
答：
（1）点阵常数a2(rMg2rO2)0.412nm （3分） 3(rMg2rO2)4Pf0.733a堆积密度 （3分）
（2）堆积密度会改变，因为Pf与两异号离子半径的比值有关。 （4分）
2、某面心立方晶体的可动滑移系为(11)、
（1）请指出引起滑移的单位位错的柏氏矢量；
（2）若滑移由刃位错引起，试指出位错线的方向；
（3）请指出在（2）的情况下，位错线的运动方向；
（4） 假设在该滑移系上作用一大小为0.7MPa的切应力，试计算单位刃位错线受力的大小（取点阵常数为a＝0.2nm）。
答：
（1）柏氏矢量：； (2分)
（2）位错线方向：[112]； (2分)
（3）位错线运动方向平行于柏氏矢量；(2分)
11（4）Fb9.89910MN/m (4分)
3. 画出Fe-Fe3C相图，并根据Fe-Fe3C相图，(1)分别求ω（C)=2.11%，ω（C)=4.30%的二次
渗碳体的析出量。(2)画出ω（C)=4.30%的冷却曲线。
材料科学与工程期末考试复习试题 2
名词解释：取向力、诱导力、色散力、费米能级、置换固溶体、间隙固溶体、肖脱基缺陷、
弗仑克尔缺陷、稳态扩散、扩散通量、同素异构转变、结构弛豫、自由度、泡利不相容原理、
洪特规则
原子中电子的空间位置和能量
1、电子的统计形态法描述 四个量子数
n, 第一量子数n:决定体系的能量
l, 第二量子数l:决定体系角动量和电子几率分布的空间对称性
ml, 第三量子数ml:决定体系角动量在磁场方向的分量
ms, 第四量子数ms：决定电子自旋的方向+l/2，-l/2
2、电子分布遵从的基本原理：
（1）泡利不相容原理：在一个原子中不可能有运动状态完全相同的两个电子，即同一原子中，最多只能有两个电子处于同样能量状态的轨道上，且自旋方向必定相反。
n=1时最多容纳2个电子
n=2时最多容纳8个电子
2 主量子数为n的壳层中最多容纳2n个电子。
（2）能量最低原理：原子核外的电子是按能级高低而分层分布，在同一电子层中电子的能级依s、p、d、f的次序增大。
（3）洪特规则：简并轨道（相同能量的轨道）上分布的电子尽可能分占不同的轨道，且自旋方向相同。
结合方式
基本结合：离子键、金属键、共价键------化学键合
派生结合：分子间作用力、氢键-------物理键合
基本结合：
1. 离子键合
离子键：原子核释放最外层电子变成的正离子与接收其放出电子而变成的负离子相互之间的吸引作用（库仑引力）所形成的一种结合。典型的离子化合物有NaCl、MgCl2等。
特点：
① 电子束缚在离子中；
② 正负离子吸引，达到静电平衡，电场引力无方向性和饱和性----产生密堆积，取决于正负离子的电荷数和正负离子的相对大小。
③ 构成三维整体-晶体结构；
④ 在溶液中离解成离子。
2. 共价键合
共价键：两个原子共享最外层电子的键合。典型的例子有H2、O2、F2、SiC等。
特点：
① 两个原子共享最外层电子对；
② 两原子相应轨道上的电子各有一个，自旋方向必须相反；
③ 有饱和性和方向性，电子云最大重叠，一共价键仅两个电子。
3. 金属键合
金属键：金属原子通过游离电子用库仑引力将原子结合到一起的键合。即各原子都贡献出其价电子而变成外层为八电子的金属正离子，所贡献出来的价电子为所有金属原子（正离子）所共用，金属晶体的结合力就是价电子集体（自由电子气）与金属正离子间的静电引力。 特点：
① 由正离子排列成有序晶格；
② 各原子最外层电子释放，在晶格中随机、自由、无规则运动，无方向性；
③ 原子最外层有空轨道或未配对电子，既容易得到电子，又容易失去电子；价电子不是紧密结合在离子芯上，键能低，具有范性形变
4. 混合键合
在某些化合物中，存在着既有离子键合又有共价键合，即介于离子键和共价键之间的混合键。如氯化氢。
电负性：元素的原子在化合物中把电子引向自己的能力，（表示吸引电子的能力）
同一周期左 —— 右电负性增高
同一族 上 —— 下电负性降低
电负性对化学键的影响:
同种原子间无影响
异种原子相互作用时:
两元素电负性相差较大: 非金属 — 非金属 成极性共价键
电负性相差很大: 金属 — 非金属 成离子键
派生结合
物理键合的作用力也是库仑引力，但在键合过程中不存在电子的交换，是电子在其原子或分子中的分布受到外界条件的影响产生分布不均匀而引起原子或分子的极性结合。
物理键合的大小直接影响物质的许多物理性质，如熔点、沸点、溶解度、表面吸附等。 包括分子间作用力、氢键等。
1、分子间作用力
分子（或电中性原子）间的结合力，又称范氏力。
特点：无方向性和饱和性；键能最小。
按原因和特性可分为：取向力；诱导力；色散力；分子间作用力
A. 取向力：极性分子永久偶极间静电相互作用
B. 诱导力：被诱导的偶极与永久偶极间作用
C. 色散力：电中性原子与非极性分子的瞬时偶极间的作用
2、氢键
质子给予体（如H）与强电负性原子X（如O、N、F、Cl）结合再与另一强电负性原子Y（质子接受体）形成键的键合方式。
特点
a.有方向性，饱和性。
b.分为分子内氢键和分子间氢键两种。
c.键能一般为几到十几千卡/摩。
形成氢键必须满足的条件
(1)分子中必须含氢
(2)另一个元素必须是电负性很强的非金属元素(F、O、N)。
各种键型的比较
一般说来，化学键（离子，共价，金属）最强，氢键次之，分子键最弱。（后两者属于物理键）
2-4 多原子体系电子的相互作用和稳定性
杂化轨道和分子轨道理论
A、杂化轨道理论
杂化：在一个原子中不同原子轨道的线性组合称为原子轨道的杂化。
杂化轨道：杂化后的原子轨道。
杂化轨道理论：原子在化合中，受其他原子的作用，原来的状态发生改变，从而使能量相似、轨道类型不同的原子轨道重新组合成新的杂化轨道，在组合过程中，轨道的数目不变，轨道在空间的分布方向和分布情况发生改变，轨道的能量状态也改变。
杂化的本质：量子力学态叠加原理，一种数学方法，而不是物理过程。
杂化：能级相近的单中心原子轨道的线形组合。
杂化的目的：更有利于成键。
杂化的动力：受周围原子的影响。
杂化的规律：轨道数目守恒，空间取向改变；杂化轨道能与周围原子形成更强的σ键，或安排孤对电子，而不会以空的杂化轨道存在。
等性杂化轨道和不等性杂化轨道：杂化轨道中，参与杂化的s、p、d等成分相等，称为等性杂化轨道；如果不相等，称为不等性杂化轨道。
B、分子轨道理论
（1）分子中每个电子是在由各个原子核和其余电子组成的势场中运动，它的运动状态可用分子轨道描述。
（2）分子轨道可近似地用能量相似的原子轨道组合得到。原子轨道通过线性组合成分子轨道时，轨道数不变，轨道能量改变。
（3）分子中的电子根据泡利不相容原理、能量最低原理和洪特规则增填在分子轨道上。 组合成分子轨道的条件
1）能量相近
2）轨道最大重叠
3）对称性匹配
能量低于原子轨道-成键轨道
能量高于原子轨道-反键轨道
能量等于原子轨道-非键轨道
1、σ轨道和σ键-“头碰头”
相对于分子中键轴呈圆柱形对称的分子轨道称为σ轨道。
由两个相同或不相同的原子轨道沿轨道对称轴方向相互重叠而形成的共价键，叫做σ键。σ键是原子轨道沿轴方向重叠而形成的，具有较大的重叠程度，因此σ键比较稳定。 σ键能围绕对称轴旋转，而不影响键的强度以及键跟键之间的角度（键角）。
2、轨道和键- “肩并肩”
成键原子的未杂化p轨道，通过平行、侧面重叠而形成的共价键，叫做π键。
π键是由两个p轨道从侧面重叠而形成的，重叠程度比σ键小，所以π键不如σ键稳定。当形成π键的两个原子以核间轴为轴作相对旋转时，会减少p轨道的重叠程度，最后导致π键的断裂。
3、δ轨道和δ键- “面对面”
具有两个通过分子轴对称节面的分子轨道称为δ轨道。
凡是一个原子的d轨道与另一个原子相匹配的d轨道（例如dxy与dxy）以“面对面”的方式重叠（通过键轴有两个节面），所成的键就称为δ键。
δ轨道不能由s或p原子轨道组成。
费米能级
费米能级是金属在绝对零度时电子的最高填充能级。
金属内的电子因泡利不相容原理故而不能每一个电子都在最低的能级，因此便一个一个依序往高能级填直到最后一个填进的`那个能级即所谓费米能级。
T=0K（基态）时，最高的被电子充满的能级能量为EF，EF以下能级全满，以上能级全空。 T>0K时，某些电子受到激发，移到费米能级以上的能级，达到平衡的分布。
固体中的能带
能级分裂：n个同种原子接近时，相同的原子能级分裂成n个能量不同的能级（分子轨道）。 能带：由许多聚集在一起的原子的许多分子轨道组成的近乎连续的能级带。
带宽：能带中最高能级与最低能级的能量差。其与原子数目无关，仅取决于原子间距，间距小，带宽大。
价带：价电子能级展宽成的能带。(可满可不满)
满带：添满电子的价带。
空带：价电子能级以上的空能级展宽成的能带。
导带：0K时最低的可接受被激发电子的空带。
禁带：两分离能带间的能量间隔，又称为能隙(Eg)
能带理论是研究固体中电子运动规律的一种近似理论。固体由原子组成，原子又包括原子实和最外层电子，它们均处于不断的运动状态中。为使问题简化，首先假定固体中的原子实固定不动，并按一定规律作周期性排列，然后进一步认为每个电子都是在固定的原子实周期势场及其他电子的平均势场中运动，这就把整个问题简化成单电子问题。能带理论就属这种单电子
近似理论
能带理论的应用-导体、绝缘体、半导体
导体具有很好的导电性，能带分为两种类型，一种是价带没有填满，因此在很小的外电
场作用下最高的被填充能级（费米能级）上的电子就能跃迁到相邻的空能级上，从而其下层能级上的电子又能跃迁到上一层，从而形成定向电流。另一种是价带和导带重叠，没有能隙，因而在外电场作用下电子能填入导带。
半导体具有一定的导电性，其能带分为三种类型：
（1）△Eg非常小，热激活就足以使价带中费米能级上的电子跃迁到导带底部，同时在价带中留下“电子空穴”。在外电场作用下，导带中的电子和价带中的电子空穴都可以向相邻的能级迁移，形成导电，此类为本征半导体。
（2）△Eg比较小，在基体中有少量的高价杂质，在能隙中存在着由高价杂质元素产生的新能级。热激活中电子从杂质能级跃迁到导带底部，从而形成导电电流，此称为N型半导体。
（3）△Eg比较小，在基体中有少量的低价杂质，在价带附近形成掺杂的能级，热激活使价带中费米能级上的电子跃迁到杂质能级，从而在价带中留下电子空穴，在外电场作用下，通过价带中的电子空穴的迁移产生电流，这类半导体称为P型半导体。
绝缘体的各外层轨道都被电子充满，使晶体中相应的能带填满，而且能带与能带之间的能隙较大，电子需要很大的能量才能从价带跃迁至导带，因此导电性很差。
2-5 固体中的原子有序
结晶与晶体
1、结晶特性
晶体：原子(团)沿三维空间呈周期性长程有序排列的固体物质(金属、大多陶瓷及一
些聚合物)。
非晶体：原子(团)无周期性长程有序排列的物质(包括气体、液体和部分固体)。 结晶：形成晶体的过程。
晶体的性质
– 具有确定的熔点
– 能自发形成规则的多面体外形
– 稳定性（晶体的化学成分处于热力学的能量最低状态）
– 各向异性（不同的方向具有不同的物理性质）
– 均匀性（晶体各部分的宏观性质相同）
晶体是一种均匀而各向异性的结构稳定性固体
1、晶体的对称元素
2、点阵
点阵：晶体结构的微观特征。
某种结构单元（基元）在三维空间作周期性规则排列。
基元：原子、分子、离子或原子团(组成、位形、取向均同)
3、晶胞、晶系和空间点阵型式
晶胞：代表晶体内部结构的基本重复单位。
晶胞一定是一个平行六面体，但三条边的长度不一定相等，也不一定互相垂直。 晶胞的基本要素：A.大小和形状 B.各原子坐标位置
晶轴上晶胞三个边的长度 a，b，c 和其夹角，，称为 晶格常数 。
4、晶向指数和晶面指数
A、晶向指数
晶向：原点出发通过某点的射线（或通过若干结点的直线方向） 。
晶向指数：晶胞各轴上投影的最低整数（可以是负值）。
[u v w] 表示晶向，其中u v w 即晶向指数。
一个晶向代表了一系列相互平行的阵点构成的直线。
晶体中同一晶向的阵点直线系列称为晶列。
〈u v w〉表示晶向族，代表原子密度相同的所有晶向（与对称性相联系的原子排列相同但空间位向不同）。
B、晶面指数
篇三：四川大学材料科学与工程基础期末复习考试题库
1.材料是由物质构成的，因而物质就是材料。 ×
2.材料是指用来制造某些有形物体的基本物质。 √
3.按照化学组成，可以把材料分为三种基本类型
（A）金属材料、硅酸盐、有机高分子材料
（B）陶瓷材料、高分子材料、钢铁
（C）有机高分子材料、金属材料、无机非金属材料
（D）有机材料、无机非金属材料、金属材料
C
4．在四个量子数中，ms是确定体系角动量在磁场方向的分量（ml）。×
5．在四个量子数中，ml决定电子自旋的方向（ms）。×
6．在四个量子数中，n是第一量子数，它决定体系的能量。√
7．在四个量子数中，l是第二量子数，它决定体系角动量和电子几率分布的空间对称性。√
8．原子中每个电子必须有独自一组四个量子数。n,l,ml,ms√
9．泡利不相容原理、能量最低原则和洪特规则是电子在原子轨道中排列必须遵循的三个基本原则。√
10．Na原子中11个电子的填充方式为1s22s22p53s2。1s22s22p63s1×
11．按照方框图，N原子中5个价电子的填充方式为2s 2p ×
12．Cu原子的价电子数是___3___个。×
13．S原子的价电子数是5个。×
14.晶体物质的共同特点是都具有金属键。×
15.金属键既无方向性，也无饱和性。√
16. 共价键中两个成键电子的自旋方向必须相反。√
17. 元素的电负性是指元素的原子在化合物中把电子引向自己的能力。√
18. 两元素的电负性相等或接近，易形成离子键，不易形成共价键。×
19. 两元素的电负性差较大，易形成离子键，不易形成共价键。√
20. 离子键的基本特点是以离子而不是以原子为结合单元。√
21. 范德华力既无方向性亦无饱和性，氢键有方向性但无饱和性。×
22. 范德华力既无方向性亦无饱和性，氢键有方向性和饱和性。√
23. 绝大多数金属均以金属键方式结合，它的基本特点是电子共有化。×
24．共价键既有饱和性又有方向性。√
25．两种元素电负性差值决定了混合键合中离子键的比例。√
26．范德华力包括取向力、色散力和氢键三种类型。×
27．原子的基本键合中不一定存在着电子交换。×
28．氢键具有方向性，但无饱和性。×
29．三种基本键合的结合强弱顺序为金属键＞离子键＞共价键。×
30．金属键是由众多原子最（及次）外层电子释放而形成的电子气形成的，因而具有最高的键能。×
31．随着两个原子间距离减小，相互间的吸引力下降，排斥力增加。×
32．两个原子处于平衡间距时，键能最大，能量最高。×
33．同一周期中，原子共价半径随价电子数的增加而增加。× (C-0.771, N-0.70, O-0.66, F-0.64)
34．同一族中，原子共价半径随价电子到原子核的距离增加而减小。×
35．正离子的半径随离子价数的增加而减小。√
36. 原子半径大小与其在晶体中配位数无关。 ×
37. 所谓原子间的平衡距离或原子的平衡位置是吸引力与排斥力的合力最小的位置。×
38. 共价键是由两个或多个电负性相差不大的原子间通过共用电子对而形成的化学键。 ×（只能是两个原子间）
39．离子化合物的配位数取决于离子最有效的堆积。×
40．在氧化物中，O2-的配位数主要有4、6、12三种类型。×
41．金属原子的配位数越大，近邻的原子数越多，相互作用越强，原子半径越小。×
42．金属原子半径随配位数增加而增加。√
43. 金属半径是原子间平衡间距的一半。（A）√，（B）×，（C），（D）
A
44．当中心原子的杂化轨道为sp3dx2时，其配位原子的空间排列为（A）四方锥形（B）三方双锥形（C）八面体形
B
45. 原子轨道杂化形成杂化轨道后，其轨道数目、空间分布和能级状态均发生改变。×
46. 杂化轨道是原子不同轨道线性组合后的新原子轨道，而分子轨道则是不同原子轨道线性组合成的新轨
道。√
47．δ轨道是由两个d轨道线性组合而成，它们是（A）dx2、dx2（B）dx2-y2、dx2-y2（C）dxy、dxy
B
48．费米能级是对金属中自由电子能级填充状态的描述。× （T＝0K时）
49．费米能级是，在T＝0K时，金属原子中电子被填充的最高能级，以下能级全满，以上能级全空。√× ×
50．按照费米分布函数，T≠0时，-------------，f（E）＝1/2（A）E＝EF（B）E＜EF（C）E＞EF
A
51．在固体的能带理论中，能带中最高能级与最低能级的能量差值即带宽，取决于聚集的原子数目。×
52．能带是许多原子聚集体中，由许多原子轨道组成的近似连续的能级带。×（原子轨道裂分的分子轨道）
53. 价带未填满（A）绝缘体，（B）导体，（C）半导体，（D）
B
54. 满带与空带重叠 （A）绝缘体，（B）半导体，（C）导体，（D）
C
55. 满带与空带不重叠 （A）绝缘体，（B）导体，（C）半导体，（D）
A，C
56. 能带宽度与原子数目无关，仅取决于原子间距，间距大，带宽大。 （A）√，（B）×，（C），（D）
B
57. 原子数目越多，分裂成的能带宽度越大。 （A）√，（B）×，（C），（D）
B
58. 能带宽度与原子数目无关，仅取决于原子间距，间距小，带宽大。 （A）√，（B）×，（C），（D）
A
59. 具有一定有序结构的固态物质就是晶体。 ×
60. 同一晶面族的晶面形状相同,面上原子密度相同，彼此相互平行。 ×
61. 在实际应用的工业金属中都存在各向异性。 ×
62. 空间点阵相同的晶体，它们的晶体结构不一定相同。√
63. 空间点阵有１４种，它们每个点阵都代表一个原子。×
64. 如果空间点阵中的每一个阵点只代表一个原子时，则空间点阵与晶体点阵是同一概念。√
65. 由液态转变为固态的过程称为凝固亦称结晶。 ×
66. 在立方晶系中点阵（晶格）常数通常是指____。a) 最近的原子间距, （B） 晶胞棱边的长度, （C）棱边之间的夹角
B
67. 空间点阵中每个阵点周围具有等同的环境。 √
68. 空间点阵只可能有____种型式。（A）12，（B）14，（C）16，（D）18
B
69. 空间点阵结构中只可能划分出____个晶系。（A）5，（B）6，（C）7，（D）8
C
70. 晶格常数常用____表示。（A）a,b,c；（B）α,β,γ；（C）a,b,c和α,β,γ；（D）都不是
C
71. 晶胞中原子占有的体积分数称为 ____。（A）配位数，（B）致密度，（C）点阵常数，（D）晶格常数 B
72. fcc密排面的堆垛顺序是___。（A）A BA B，（B）A BCD，（C）A BCA
C
73. fcc结构的致密度为___。（A）0.62，（B）0.68，（C）0.74，（D）0.82
C
74. fcc结构的配位数是___。（A）6，（B）8，（C）10，（D）12
D
75. fcc晶胞中原子数为___。（A）6，（B）4，（C）3，（D）2
B
76. fcc晶胞中原子的半径是____。（A）21/2 a / 2， （B）21/2 a / 4， （C）31/2 a / 2， （D）31/2 a / 4
B
77. 以原子半径R为单位，fcc晶体的点阵常数a是____。（A）2 (2)1/2 R， （B）4 (2)1/2 R， （C）4 (3)1/2 R， （D）4 (3)1/2 R / 3
A
78. bcc结构的致密度为___。（A）0.62，（B）0.68，（C）0.74，（D）0.82
B
79. bcc结构的配位数是___。（A）6，（B）8，（C）10，（D）12
B
80. bcc晶胞中原子数为___。（A）6，（B）4，（C）3，（D）2
D
81. bcc晶胞中原子的半径是___。（A）21/2 a / 2， （B）21/2 a / 4， （C）31/2 a / 4， （D）31/2 a / 2
C
82. 以原子半径R为单位，bcc晶体的点阵常数a是___。（A）2 (2)1/2 R， （B）4 (2)1/2 R， （C）4 (3)1/2 R/2， （D）4 R / (3)1/2
D
83. hcp密排面的堆垛顺序是___。（A）A BA B，（B）A BCD，（C）A BCA
A
84. hcp结构的致密度为___。（A）0.82，（B）0.74，（C）0.68，（D）0.62
B
85. hcp 结构的配位数是___。（A）12，（B）10，（C）8，（D）6
A
86. hcp晶胞中原子数为____。（A）3，（B）4，（C）5，（D）6
D
87. 在体心立方晶胞中，体心原子的坐标是____。（A）1/2，1/2，0；（B）1/2，0，1/2； （C）1/2，1/2，1/2；（D）0，1/2，1/2
C
88. 在fcc晶胞中，八面体间隙中心的坐标是____。（A）1/2，1/2，0；（B）1/2，0，1/2； （C）0，1/2，1/2；（D）1/2，1/2，1/2
D
89. 每个面心立方晶胞有１４个原子。 ×
90. 密排六方晶胞共有十七个原子。×
91. 下图为简单立方点阵晶胞，其中ABC面的指数是____。（A）（111），（B）（110），（C）（101），（D）（011）
C
92. 下图为简单立方点阵晶胞，其中ABCD面的指数是____。（A）（111），（B）（110），（C）（101），（D）（011）
C
93. 下图为简单立方点阵晶胞，AD的晶向指数是____。（A），（B）[110]，（C）[101]，（D）[011]
A
94. 下图为简单立方点阵晶胞，A B的晶向指数是____。（A）[111]，（B）[100]，（C） ，（D）[001]
C
95. 下图为简单立方点阵晶胞，A C的晶向指数是____。（A）[111]，（B）[110]，（C）[101]，（D）[010]
材料科学与工程期末考试复习试题 3
一、填空题：
1.某钢材牌号为Q235-AF，则该钢材属于______结构钢，其中F表示的意义为______。
2.钢材的______能表征钢结构的安全可靠程度，其值越______，安全可靠性越好。
3.当采用连续型密级配矿质混合料配制沥青混合料时，形成______结构类型，该结构类型的沥青混合料内摩擦角 较______。
4.道路面层的上层用沥青混合料应采用稠度较______的石油沥青，渠化交通道路用沥青混合料应采用稠度较____小____的石油沥青。
5.混凝土工程中采用间断级配骨料时，其堆积空隙率较______，用来配制砼时应选用较____砂率。
6.沥青的组分中，______决定石油沥青的流动性，______决定沥青的高温稳定性。
7.沥青延度实验时，标准试验条件为温度T=______oC，拉伸速度V=______。
8.水泥石易受腐蚀的根源是其中含有易受腐蚀的______和______水化产物。
9.生产硅酸盐水泥时掺入适量石膏的目的是起______作用，但当掺量过多时，易导致水泥的______(性能)不合格。
10.欲制得低热水泥，应限制硅酸盐水泥熟料中______和C3S的含量，也可采用______措施来达到降低水化热的目的。
11.同种材料的孔隙率愈______，材料的强度愈高;当材料的孔隙率一定时，______孔隙愈多，材料的绝热性愈好。
12.材料耐水性的强弱可以用______系数表示，材料耐水性越差，该值越______。
13.建筑石膏的化学成分是____，其凝结硬化速度____，硬化时体积_____，硬化后孔隙率____大____。
14.水泥中游离CaO和游离MgO含量过多，对水泥产生体积安定性不良的`基本原因是由于____在____，安定性不合格的水泥作______处理。
15.矿渣硅酸盐水泥的水化分两步进行，第一 步是____水化，生成的_____作用，然后第二步再_____。
16.某工程采购一批烧结普通砖，露天放置一段时间后，发现大量砖块开始自动碎裂，这种现象称为
______，其原因是由于原材料中存在______成分所引起的
17.材料的吸水性大小用______表示，吸湿性大小用______表示。
18.引起硅酸盐水泥体积安定性不良的原因是_____、游离MgO及_____它们相应地可以分别采用_____法、______法及长期观测进行检验。
19.高铝水泥的特性是______，因此高铝水泥不能用于______结构。
20.当混凝土拌合物出现粘聚性尚好、坍落度太大时，应在保持____不变的情况下，适当地增加_____用量。
21.量取10L气干状态的卵石，称重为14.5kg;又取500g烘干的该卵石，放入装有500mL水的量筒中，静置24h后，水面升高为685mL.则该卵石的堆积密度为____，表观密度为_____，空隙率为_____。
22.大理岩由______岩和______岩变质而成，其特点是______不大，易于______加工，富有______性。
23.普通混凝土中粗骨料最大粒径的限止条件为______，______，______。
24.普通混凝土配合比按体积法计算的理论是：混凝土的_______等于_______、_______、________、______体积和______之和。
25.砂浆和易性包括______和______两方面的含义。
26.建筑工程上使用的绝热材料一般要求其热导率不大于______W/(mK)，吸声材料一般要求其平均吸声系数大于______。
27.砼拌合物的和易性包括流动性、______和______三方面含义。
28.与牌号为30甲的石油沥青相比，牌号为100甲的石油沥青延度较______，软化点较______。
29.建筑石膏凝结硬化的速度较______，凝固后体积将发生______。
30.砌筑烧结多孔砖砌体时所用砂浆的强度主要取决于______。
二、选择题：
1.钢筋经冷拉和时效处理后，其性能的变化中，以下何种说法是不正确的? [ ]
A.屈服强度提高 B.抗拉强度提高 C.断后伸长率减小 D.冲击吸收功增大
2.提高沥青混合料路面的抗滑性，要特别注意沥青混合料中的 [ ]
A.沥青用量 B.沥青稠度 C.粗集料的耐磨光性能 D.集料的化学性能
3.为获得具有较大内摩擦角的沥青混合料，须采用( )集料。 [ ]
A.中粒式 B.粗粒式 C.细粒式 D.相同粒径
4.普通混凝土抗压强度测定时，若采用100mm的立方体试件，试验结果应乘以尺寸换算系数 [ ]
A.0.90 B.0.95 C.1.00 D.1.05
5.压碎指标是用来表征( )强度的指标。 [ ]
A.混凝土 B.空心砖 C.粗骨料 D.细骨料
6.沥青的针入度指数可作为沥青胶体结构的评价标准，当PI值在( )区间时，其胶体结
构属溶--凝胶型。 [ ]
A.<-2.0 2="" 3="" d.="">+2.0
7.如果水泥初凝时间测试值不符合国家标准，则按( )处理。 [ ]
A.合格品 B.不合格品 C.废品
8.某构件截面最小尺寸为240mm，钢筋间净距为45mm，宜选用粒径( )mm的石子。 [ ]
A.5~10 B.5~31.5 C.5~40 D.5~60
9.混凝土配合比设计的三个主要技术参数是( )。 [ ]
A.单方用水量、水泥用量、砂率 B.水灰比、水泥用量、砂率
C.单方用水量、水灰比、砂率 D.水泥强度、水灰比、砂率
10.坍落度是表示塑性混凝土( )的指标。 [ ]
A.流动性 B.粘聚性 C.保水性 D.软化点
11.维勃稠度法测定混凝土拌合物流动性时，其值越大表示混凝土的 [ ]
A.流动性越大 B.流动性越小 C.粘聚性越好 D.保水性越差
12.用于吸声的材料，要求其具有( )孔隙的多孔结构材料，吸声效果最好。 [ ]
A.大孔 B.内部连通而表面封死
C.封闭小孔 D.开口细孔
13.吊车梁和桥梁用钢，要注意选用( )性较大的钢材。 [ ]
A.塑性 B.韧性 C.脆性 D.弹性
14.随着石油沥青组分中的油分含量增加，其( )降低。 [ ]
A.稠度 B.针入度 C.感温性 D.延性
15.沥青的感温性大小，常用( )来表示。 [ ]
A.针入度指数 B.软化点 C.针入度 D.闪点
16.为了获得具有较大内摩擦角的沥青混合料，须采用( )集料。 [ ]
A.中粒式 B.粗粒式 C.细粒式 D.相同粒径
17.设计混凝土配合比时，确定水灰比的原则是按满足( )而定。 [ ]
A.混凝土强度 B.最大水灰比限值 C.混凝土强度和耐久性 D.最小水泥用量
18.冬季施工现浇钢筋混凝土工程，宜选用( )水泥。 [ ]
A.矿渣 B.普通 C.高铝 D.粉煤灰
19.( )浆体在凝结硬化过程中，其体积发生微小膨胀。 [ ]
A.石灰 B.石膏 C.菱苦土 D.水玻璃
20.大体积混凝土施工应选用 [ ]
A.粉煤灰水泥 B.硅酸盐水泥 C.普通水泥 D.快硬硅酸盐水泥
21.硅酸盐水泥硬化水泥石，长期处在硫酸盐浓度较低的环境水中，将导致膨胀开裂，这是由
于反应生成了( )所致。 [ ]
A.CaSO4 B.CaSO4 2H2O
C.3CaO Al2O3 CaSO4 31H2O D.CaO Al2O3 3CaSO4 11H2O
22.普通混凝土棱柱体积强度fc与立方体强度fcu两者数值的关系是 [ ]
A.fc=fcu B.fc≈fcu C.fc>fcu D.fc
23.混凝土配合比设计的三个主要技术参数是 [ ]
A.单方用水量 水泥用量 砂率 B.水灰比 水泥用量 砂率
C.单方用水量 水灰比 砂率 D.水泥强度 水灰比 砂率
24.普通混凝土的强度等级是以具有95%保证率的( )天立方体抗压强度代表值来确定的。 [ ]
A.3、7、28 B.3、28 C.7、2 D.28
25.根据有关的规定，沥青防水材料不宜用于 [ ]
A.Ⅲ级屋面防水 B.Ⅱ级屋面防水 C.临时性建筑防水 D.公共建筑防水
26.严寒地区的露天焊接钢结构，应优先选用下列钢材中的( )钢。 [ ]
A.Q275—B°F B.Q235—C C.Q275 D.Q235—A°F
27.下列材料中绝热性能最好的是( )材料。 [ ]
A.泡沫塑料 B.泡沫混凝土 C.泡沫玻璃 D.中空玻璃
28.建筑工程中常用的PVC塑料是指 [ ]
A.聚乙烯塑料 B.聚氯乙稀塑料 C.酚醛塑料 D.聚苯乙烯塑料
29.普通混凝土棱柱体积强度fc与立方体强度fcu两者数值的关系是 [ ]
A.fc=fcu B.fc≈fcu C.fc>fcu D.fc
三、简答题：
1.何谓混凝土徐变，考虑徐变在结构工程中的意义。
2.简述影响沥青混合料耐久性的诸因素。
3.简述下列措施的技术经济意义。
(1)在硅酸盐水泥熟料中掺混合材料
(2)拌制混凝土掺减水剂
(3)在水泥砂浆中掺粉煤灰
(4)在沥青混合料中掺入一定量矿粉
4.在常温短时间荷载下与高温长时间荷载下，沥青的劲度模量有何差别?
5.如何鉴别煤沥青和石油沥青。
6.砂子标准筛分曲线图中的1区、2区、3区说明什么问题，三个区以外的区域又说明什么，配制混凝土时，选用哪个区的砂比较好些?
7.影响材料强度测试结果的试验条件有哪些?
8.活性材料产生水硬性的条件是什么?
9.材料的强度与强度等级的关系如何?
10.何谓活性混合材料和非活性混合材料?它们加入硅酸盐水泥中各起什么作用?硅酸盐水泥常掺入哪几种活性混合材料?
11.简述混凝土流动性、粘聚性和保水性概念以及三者之间的相互关系?
12.钢材的冲击韧性的定义及表示方法?影响因素?
四、计算题：
1.混凝土经试配调整后，得配合比为1：2.20：4.40，W/C=0.60，已知 。试算1立方米混凝土各材料的用量。
2.从进货的一批钢筋中抽样，并截取一根钢筋做拉伸试验，测得如下结果：屈服下限荷载为42.4kN;抗拉极限为62.0KN，钢筋公称直径为12mm，标距为60mm，拉断时长度为71.1mm，试计算它们的屈服强度、极限强度和伸长率。
3.破碎的岩石试样经完全干燥后，它的质量为482g。将它置入盛有水的量筒中，经长时间后(吸水饱和)，量筒的水面由原452cm3刻度上升至630cm3刻度。取出该石子试样，擦干表面后称得其质量为487g。试求该岩石的开口孔隙率、表观密度、吸水率各为多少?
4.干砂500g，其筛分结果如下：筛孔尺寸(mm) 5.0 2.5 1.25 0.63 0.315 0.16<0.16 ;
筛余量(g) 22.5 52.5 102.4 122.6 102.3 72.7 25.0 ;
求细度模数，并判定其为何种砂。
5.今有软化点分别为95℃和25℃的两种石油沥青，某工程的屋面防水要求使用软化点为75℃的石油沥青，问应如何配制?
6.试验室对某施工单位的水泥来样进行强度测试，测得28d的抗压荷载分别为90KN、92KN、87KN、83kN、91KN、70KN，另假定测得该水泥的3d抗折和抗压强度以及28d抗折强度能满足32.5#、42.5#和52.5#水泥的强度要求，试评定该水泥的强度标号。
材料科学与工程期末考试复习试题 4
一、填空题
1.金属材料包括______________以及它们的_____________________。在金属中加热熔合某些____________或____________而制得的____________，其____________会发生改变。
2.生铁和钢都是______________的合金。生铁的含碳量为____________；钢的含碳量为____________。
3.下列铁的用途中，涉及了铁的哪些性质？请把有关性质填在横线上。
(1)烧菜用的铁锅、铁铲一般都要装上木柄
__________________________________________
(2)铁块可以制成铁丝或铁片
__________________________________________
(3)油罐车行驶时，罐内石油振荡产生静电，易发生火灾，因此车尾有一条拖地的铁链
__________________________________________
4.物质的______________在很大程度上决定了物质的用途，但这不是惟一的决定因素。在考虑物质的用途时，还需要考虑______________、______________、______________、________________，以及___________________________________和____________________等多种因素。
二、选择题
5.利用铝合金制作钥匙是利用铝合金的
A.熔点低 B.不易腐蚀
C.硬度大 D.密度小
6.下列物质中，不属于合金的是
A.铜线 B.不锈钢
C.硬铝 D.18K黄金
7.被认为是21世纪重要的金属材料的是
A.钢铁 B.钛和钛合金
C.铝和铝合金 D.铜和铜合金
8.联合国卫生组织经过严密的科学分析，认为我国的铁锅是最理想的炊具，并向全世界大力推广，主要原因是
A.价格便宜
B.铁中含有碳元素
C.升热慢，退热也慢，保温性能好
D.烹饪的食物中留有铁元素
9.下列有关金属的说法，正确的是
A.纯铁质软，可用来制造机械
B.金属在常温下都是固体，有金属光泽
C.铜的'导电性在金属中仅次于银
D.钛具有极强的耐腐蚀性，可用来制造轮船外壳
10.下列有关合金的叙述，正确的是
①合金中至少含两种金属；
②合金中的元素以化合物形式存在；
③合金中一定含有金属；
④合金一定是混合物；
⑤生铁是含杂质较多的铁合金；
⑥合金的强度和硬度一般比组成它们的纯金属更高，抗腐蚀性能等也更好。
A.①②③④⑤⑥ B.①②
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