1、上海交通大学硕士材料科学基础(港、澳、台地区)真题 2001 年及答案解析(总分：100.00，做题时间：90 分钟)一、选择题(总题数：20，分数：60.00)1.氯化铯(CsCl)为有序体心立方结构，它属于_。（分数：3.00）A.体心立方点阵B.面心立方点阵C.简单立方点阵2.六方晶系中 晶面间距_ （分数：3.00）A.B.C.3.立方晶体中的001方向是_。（分数：3.00）A.二次对称轴B.四次对称轴C.六次对称轴4.理想密排六方结构金属的 c/a 为_。（分数：3.00）A.B.C.5.在 SiO2七种晶型(polymorphic form)转变中，存在两种转变方式：一种为位移转
2、变(displacive transformation)，另一种为重构转变(reconstructive transformation)，位移转变需要的激活能(activation energy)_重构转变的激活能。（分数：3.00）A.大于B.小于C.等于6.在晶体中形成空位的同时又产生间隙原子，这样的缺陷称为_。（分数：3.00）A.肖特基缺陷(Schottky defect)B.弗仑克尔缺陷(Frenkel defect)C.间隙缺陷(interstitial defect)7.在点阵常数为 a 的体心立方结构中，伯氏矢量(Burgers vector)为 a100的位错(disloca
3、tion)_分解为 （分数：3.00）A.B.C.8.面心立方晶体的孪晶面(twinning plane)是_。（分数：3.00）A.112B.110C.1119.菲克第一定律(Ficks first law)描述了稳态扩散(steady-state diffusion)的特征，即浓度不随_变化。（分数：3.00）A.距离B.时间C.温度10.在置换型固溶体(substitional solid solution)中，原子扩散的方式一般为_。（分数：3.00）A.原子互换机制(atom exchange mechanism)B.间隙机制(interstitial diffusion mecha
4、nism)C.空位机制(vacancy diffusion mechanism)11.在 TiO2中，当一部分 Ti4+还原成 Ti3+，为了平衡电荷就出现_。（分数：3.00）A.氧离子空位B.钛离子空位C.阳离子空位12.在柯肯达尔效应(Kirkendall effect)中，标记漂移(marker shift)主要原因是扩散偶(diffusion couple)中_。（分数：3.00）A.两组元的原子尺寸不同B.仅一组元的扩散C.两组元的扩散速率不同13.形成临界晶核(critical nucleus)时体积自由能(volume free energy)的减少只能补偿表面能(surfac
5、e energy)的_。（分数：3.00）A.1/3B.2/3C.3/414.在 MgO 离子化合物中，最可能取代化合物中 Mg2+的正离子(已知各正离子半径(nm)分别是：(Mg 2+)0.066、(Ca 2+)0.099、(Li +)0.066、(Fe 2+)0.074)是_。（分数：3.00）A.Ca2+B.Li+C.Fe2+15.从高分子(polymer)的重复结构单元(mer)的对称性可知，最易结晶(crystallization)的是_。（分数：3.00）A.聚丙烯(polypropylene)B.聚乙烯(polyethylene)C.聚苯乙烯(polystyrene)16.铸铁(
6、cast iron)与碳钢(carbon steel)的区别在于有无_。（分数：3.00）A.莱氏体(ledeburite)B.珠光体(pearlite)C.铁素体(ferrite)17.在二元相图(binary phase diagrams)中，计算两相相对量(amounts of two phase)的杠杆法则(lever law)只能用于_。（分数：3.00）A.单相区中B.两相区中C.三相平衡水平线上18.在三元相图(ternary phase diagram)浓度三角形(equilateral triangle)中，凡成分(composition)位于_上的合金，它们含有另两个顶角所
7、代表的两组元(component)含量相等。（分数：3.00）A.通过三角形顶角的中垂线B.通过三角形顶角的任一直线C.通过三角形顶角与对边成 45的直线19.由 Clausius-Clapeyron 方程可知，随着压力的增加，-Fe 转变成 -Fe 的温度_。（分数：3.00）A.升高B.降低C.不变20.网络型高分子(network polymers)不可能出现_。（分数：3.00）A.玻璃态(glass state)B.橡胶态(rubbery state)C.黏流态(viscous flow state)二、综合题(总题数：5，分数：40.00)21.(a)画出面心立方晶体的(111)晶
8、面(plane)和 （分数：8.00）_22.根据右图所示的包晶相图，分别画出 T1、T 2、T 3温度下的自由能-成分曲线。（分数：8.00）_23.(C)=0.1%的低碳钢，置于 (C)=1.2%渗碳气氛中，在 920下进行渗碳。如果要求离表层 0.2cm 处含碳的质量分数为 0.45%，问需要多少渗碳时间?已知：碳在 -Fe 中 920时的扩散激活能为 133984J/mol，D 0=0.23cm2/s，erf(0.71)=0.68。（分数：8.00）_24.Al2O3-ZrO2系相图如右图所示，成分为 (ZrO 2)=42.6%的陶瓷材料。试求： (a)材料平衡凝固后共晶组织中两相的相
9、对重量； (b)共晶组织中 Al、Zr 和 O 各自的质量分数； (c)(ZrO 2)=42.6%对应的摩尔分数。(相对原子质量：Al 为 27；Zr 为 91；O 为 16)（分数：8.00）_25.面心立方(fcc)结构密排面 111 按 ABCABC顺序堆垛而成，密排六方(hcp)结构密排面 0001按 A：BABAB顺序堆垛而成。试说明在面心立方结构中以怎样的方式和引入什么性质的位错，可使 fcc 结构全部转变为 hcp 结构?（分数：8.00）_上海交通大学硕士材料科学基础(港、澳、台地区)真题 2001 年答案解析(总分：100.00，做题时间：90 分钟)一、选择题(总题数：20
10、，分数：60.00)1.氯化铯(CsCl)为有序体心立方结构，它属于_。（分数：3.00）A.体心立方点阵B.面心立方点阵C.简单立方点阵 解析：2.六方晶系中 晶面间距_ （分数：3.00）A. B.C.解析：3.立方晶体中的001方向是_。（分数：3.00）A.二次对称轴B.四次对称轴 C.六次对称轴解析：4.理想密排六方结构金属的 c/a 为_。（分数：3.00）A.B. C.解析：5.在 SiO2七种晶型(polymorphic form)转变中，存在两种转变方式：一种为位移转变(displacive transformation)，另一种为重构转变(reconstructive tr
11、ansformation)，位移转变需要的激活能(activation energy)_重构转变的激活能。（分数：3.00）A.大于B.小于 C.等于解析：6.在晶体中形成空位的同时又产生间隙原子，这样的缺陷称为_。（分数：3.00）A.肖特基缺陷(Schottky defect)B.弗仑克尔缺陷(Frenkel defect) C.间隙缺陷(interstitial defect)解析：7.在点阵常数为 a 的体心立方结构中，伯氏矢量(Burgers vector)为 a100的位错(dislocation)_分解为 （分数：3.00）A. B.C.解析：8.面心立方晶体的孪晶面(twinn
12、ing plane)是_。（分数：3.00）A.112B.110C.111 解析：9.菲克第一定律(Ficks first law)描述了稳态扩散(steady-state diffusion)的特征，即浓度不随_变化。（分数：3.00）A.距离B.时间 C.温度解析：10.在置换型固溶体(substitional solid solution)中，原子扩散的方式一般为_。（分数：3.00）A.原子互换机制(atom exchange mechanism)B.间隙机制(interstitial diffusion mechanism)C.空位机制(vacancy diffusion mecha
13、nism) 解析：11.在 TiO2中，当一部分 Ti4+还原成 Ti3+，为了平衡电荷就出现_。（分数：3.00）A.氧离子空位 B.钛离子空位C.阳离子空位解析：12.在柯肯达尔效应(Kirkendall effect)中，标记漂移(marker shift)主要原因是扩散偶(diffusion couple)中_。（分数：3.00）A.两组元的原子尺寸不同B.仅一组元的扩散C.两组元的扩散速率不同 解析：13.形成临界晶核(critical nucleus)时体积自由能(volume free energy)的减少只能补偿表面能(surface energy)的_。（分数：3.00）A.
14、1/3B.2/3 C.3/4解析：14.在 MgO 离子化合物中，最可能取代化合物中 Mg2+的正离子(已知各正离子半径(nm)分别是：(Mg 2+)0.066、(Ca 2+)0.099、(Li +)0.066、(Fe 2+)0.074)是_。（分数：3.00）A.Ca2+B.Li+C.Fe2+ 解析：15.从高分子(polymer)的重复结构单元(mer)的对称性可知，最易结晶(crystallization)的是_。（分数：3.00）A.聚丙烯(polypropylene)B.聚乙烯(polyethylene) C.聚苯乙烯(polystyrene)解析：16.铸铁(cast iron)与
15、碳钢(carbon steel)的区别在于有无_。（分数：3.00）A.莱氏体(ledeburite) B.珠光体(pearlite)C.铁素体(ferrite)解析：17.在二元相图(binary phase diagrams)中，计算两相相对量(amounts of two phase)的杠杆法则(lever law)只能用于_。（分数：3.00）A.单相区中B.两相区中 C.三相平衡水平线上解析：18.在三元相图(ternary phase diagram)浓度三角形(equilateral triangle)中，凡成分(composition)位于_上的合金，它们含有另两个顶角所代表的
16、两组元(component)含量相等。（分数：3.00）A.通过三角形顶角的中垂线 B.通过三角形顶角的任一直线C.通过三角形顶角与对边成 45的直线解析：19.由 Clausius-Clapeyron 方程可知，随着压力的增加，-Fe 转变成 -Fe 的温度_。（分数：3.00）A.升高B.降低 C.不变解析：20.网络型高分子(network polymers)不可能出现_。（分数：3.00）A.玻璃态(glass state)B.橡胶态(rubbery state)C.黏流态(viscous flow state) 解析：二、综合题(总题数：5，分数：40.00)21.(a)画出面心立方
17、晶体的(111)晶面(plane)和 （分数：8.00）_正确答案：(a)各晶面及晶向如下图所示。(b)当 fcc 结构的晶体沿001轴拉伸时，其等效滑移系共有 8 个，分别是：当 fcc 结构的晶体沿111方向拉伸时，其等效滑移系有 6 个，分别是：)解析：22.根据右图所示的包晶相图，分别画出 T1、T 2、T 3温度下的自由能-成分曲线。（分数：8.00）_正确答案：(自由能一成分曲线如图示：)解析：23.(C)=0.1%的低碳钢，置于 (C)=1.2%渗碳气氛中，在 920下进行渗碳。如果要求离表层 0.2cm 处含碳的质量分数为 0.45%，问需要多少渗碳时间?已知：碳在 -Fe 中
18、 920时的扩散激活能为 133984J/mol，D 0=0.23cm2/s，erf(0.71)=0.68。（分数：8.00）_正确答案：(扩散系数：故根据渗碳方程：得故因此 )解析：24.Al2O3-ZrO2系相图如右图所示，成分为 (ZrO 2)=42.6%的陶瓷材料。试求： (a)材料平衡凝固后共晶组织中两相的相对重量； (b)共晶组织中 Al、Zr 和 O 各自的质量分数； (c)(ZrO 2)=42.6%对应的摩尔分数。(相对原子质量：Al 为 27；Zr 为 91；O 为 16)（分数：8.00）_正确答案：(a)(b)Al：Zr：O：1-30.4%-31.5%=38.1%(c)解
19、析：25.面心立方(fcc)结构密排面 111 按 ABCABC顺序堆垛而成，密排六方(hcp)结构密排面 0001按 A：BABAB顺序堆垛而成。试说明在面心立方结构中以怎样的方式和引入什么性质的位错，可使 fcc 结构全部转变为 hcp 结构?（分数：8.00）_正确答案：(如图 1 所示的面心立方晶体(111)面中，原子层按照 ABCABC堆垛，现将图示A，B，C 三层原子投影于 A 面上，如图 2 所示。据此，若将 C 层原子移动到 E1位置(或者 E2，E 3位置，均指投影位置)上，可以使 C 原子层排列变为 A 原子层的排列。若此时 B 原子层相应地移动，则其变为 C 层的原子排列方式，A 层原子则变为 B 层的排列方式。因此，在 ABCABC排列中的第 2 层引入不全位错 (或者是 ， 亦可)，使其扫过第 3 层及其后的各层，能使原子排列变为 ABABCABC，然后再在第 4 层引入同样的位错进行相同的处理，可使原子排列变为 ABABABCABC，依此进行下去，可得到 ABABAB的排列结构。综上所述，分别在 fcc 结构 ABCABC的第 272 层(111)面(n=1，2，3，)中引入不全位错(或者是 )解析：
