超星材料科学基础_10章节答案(学习通2023题目答案)
22 min read超星材料科学基础_10章节答案(学习通2023题目答案)
3.1 菲克定律随堂测验
1、菲克第一定律表述的科学是宏观的扩散现象，并不涉及原子的基础微观运动规律。
2、章节Fick第一定律表示通过某一截面的答案扩散流量与垂直这个截面方向上浓度梯度成正比，其方向与浓度降落方向一致。学习
3、通题扩散系数D相当于浓度梯度为1时的目答扩散通量。
4、超星材料菲克第一定律适合求解不稳态扩散问题。科学
5、基础菲克第二定律适合求解不稳态扩散问题。章节
6、答案如果固体中不存在扩散流，学习则说明原子没有扩散。通题
7、固态晶体扩散过程中，扩散原子迁移方向总是从高浓度处向低浓度处迁移。
3.2 扩散方程的解随堂测验
1、等温扩散时，扩散距离与扩散时间的立方根成正比。
2、半无穷长物体扩散的特点是，表面浓度 ，而物体的长度大于4(Dt)1\2。
3.3 柯肯达尔效应与扩散的原子机制随堂测验
1、不等量的原子交换是造成柯肯达尔效应的根本原因。
2、柯肯达尔效应直接否定了置换固溶体扩散的换位机制，支持了 机制。
3.4 扩散系数与浓度相关的解—俣野面随堂测验
1、俣野面就是扩散偶中通过它的两组元的通量方向相反大小相等的平面。
2、扩散偶界面的移动主要是由于 所引起的。
3.5 扩散的热力学分析—上坡扩散随堂测验
1、在合金系统中，扩散往往导致成分均匀化。
2、扩散的真正驱动力不是浓度梯度而是 ；扩散达到平衡时，各组元的化学势梯度为零。
3.6 原子跳跃与扩散系数随堂测验
1、从原子跳跃频率与扩散系数的关系中可以推知扩散距离与扩散时间呈抛物线规律。
2、置换原子扩散或自扩散的能力远低于间隙原子扩散，主要是由于它们的扩散激活能包括 和原子迁移能。
3.7 无规则行走与扩散距离随堂测验
1、等温扩散时扩散距离与扩散时间成正比。
2、原子可向各个方向随机地跳跃，是一种 行走。
3.8 反应扩散随堂测验
1、二元系中扩散区域不存在两相混合区。
2、反应扩散包括两个过程，一个是扩散过程；另一个是界面上达到一定浓度即发生的 的反应过程。
3.9 离子晶体中的扩散随堂测验
1、在离子晶体中产生弗伦克尔缺陷时破坏了电中性原则。
2、离子晶体比金属晶体的扩散困难，其原因在于结合能不同、所克服能能垒不同和 。
第三章 固体中原子及分子的运动
1、菲克第一定律描述了稳态扩散的特征，即浓度不随 变化。
A、（A）距离
B、（B）温度
C、（C）时间
D、（D）都不是
2、在置换固溶体中，原子扩散的方式一般为 。
A、（A）原子互换机制
B、（B）间隙机制
C、（C）空位机制
D、（D）以上都不是
3、原子扩散的驱动力是 。
A、（A）组元的浓度梯度
B、（B）组元的化学势梯度
C、（C）温度梯度
D、（D）都不是
4、在柯肯达尔效应中，标记漂移主要原因是扩散偶中 。
A、（A）两组元的原子尺寸不同
B、（B）仅一组元的扩散
C、（C）两组元的扩散速率不同
D、（D）以上都不对
5、离子晶体中阳离子比阴离子扩散速率 。
A、（A）快
B、（B）慢
C、（C）A，B答案均不对
D、（D）不确定
6、下述有关自扩散的描述中正确的为 。
A、（A）自扩散系数由浓度梯度引起
B、（B）自扩散又称为化学扩散
C、（C）自扩散系数随温度升高而增加
D、（D）以上都不对
7、对Fe-Cr-C三元合金进行渗C的反应扩散，则该合金中不能出现 。
A、（A）单相区
B、（B）两相混合区
C、（C）三相混合区
D、（D）都不对
8、由纯A和A-B固溶体形成扩散偶，以下表述正确的是 。
A、（A）俣野面两侧的原子化学势相等
B、（B）该扩散为上坡扩散
C、（C）空位迁移方向与标记面漂移方向一致
D、（D）以上都不对
9、菲克第二定律描述了非稳态扩散的特征，即浓度随 变化。
A、温度
B、时间
C、距离
D、都不是
10、菲克第一定律可直接用于求解 问题。
A、稳态扩散
B、不稳态扩散
C、任何扩散
D、都不是
11、上坡扩散是化学势和浓度均升高的扩散。
12、在渗氮过程中，渗氮层的厚度和渗氮时间成正比。
13、影响扩散速率的最显著因素是温度。
14、二元系中扩散区域不存在两相混合区。
15、菲克第一定律表述的是宏观的扩散现象，并不涉及原子的微观运动规律。
16、在等温渗碳过程中，欲使渗层厚度增加一倍，设定的渗碳时间要为原来的 。
17、扩散机制主要包括交换机制、间隙机制和 。
18、Fe-C和Fe-Si-C合金组成扩散偶，对C而言扩散方向是从Fe-Si-C到Fe-C，其原因在于 。
19、柯肯达尔效应直接否定了置换固溶体扩散的换位机制，支持了 机制。
20、置换原子扩散或自扩散的能力远低于间隙原子扩散，主要是由于它们的扩散激活能包括 和原子迁移能。
第三章 固体中原子及分子的运动
1、一块ω（C）=0.1%的碳钢在930℃渗碳，渗到1.25px的地方，碳的浓度达到0.45%。在t>0的全部时间，渗碳气氛保持表面成分为1%。假设Dγc=2.0×10-5exp（-140000／RT）（m2／s）， ①计算渗碳时间。 ②若将渗层加深1倍，则需多长时间? ③若规定叫ω（C）=0.3%作为渗碳层厚度的量度，则在930℃时渗碳10h的渗层厚度为870℃时渗碳10h的多少倍?
2、有两种激活能分别为Q1=83.7kJ／mol和Q2=251kJ／mol的扩散反应。观察在温度从25℃升高到600℃时对这两种扩散的影响，并对结果作出评述。
第一章 固体结构
1.1 原子间键合随堂测验
1、原子中一个电子的空间位置和能量可用几个量子数来决定？
A、2
B、4
C、6
D、8
2、在多电子的原子中，核外电子排布应遵循能量最低原理，Pauli不相容原理，Hund规则。
1.2 空间点阵随堂测验
1、七大晶系中，正交晶系包含2种Bravais点阵。
2、在七大晶系中， ____晶系中包含三种Bravais点阵。
1.3 晶向指数与晶面指数随堂测验
1、立方晶系中<111>晶向族包含多少个晶向？
A、4
B、8
C、10
D、12
2、具有相同指数的晶向和晶面必定是相互垂直的。
1.4 晶面间距随堂测验
1、立方晶体晶面间距最大的晶面是：
A、(1 1 0)
B、(1 1 1)
C、(0 0 1)
D、(1 1 2)
2、晶面间距越大，则该晶面上原子排列越稀疏。
1.5 金属的晶体结构随堂测验
1、面心立方结构的原子配位数是？
A、4
B、8
C、10
D、12
2、密排六方结构的致密度是？
A、0.74
B、0.77
C、0.80
D、0.68
1.6 固溶体随堂测验
1、固溶体的超结构是指溶质原子分布：
A、完全有序
B、短程有序
C、长程有序
D、局部偏聚
2、影响置换固溶体溶解度的主要因素是：
A、原子尺寸
B、晶体结构
C、电负性
D、以上都有
1.7 中间相随堂测验
1、当金属(A)和非金属(B)组元之间的原子半径Rb/Ra小于0.59时将形成硬度极高的间隙相。
2、A和B组元形成中间相的主要有：正常价化合物、____、与原子尺寸相关的化合物。
1.8 离子晶体随堂测验
1、在一个配位结构中，共用棱特别是共用面的存在，会增加该结构的稳定性。
2、金刚石与闪锌矿（立方ZnS）都具有面心立方结构，两者相同的是都有____个间隙被占据。
1.9 共价晶体随堂测验
1、共价晶体中各个键之间都有确定的方位，即共价键有着明显的方向性。
2、共晶体的共同特点是配位数服从什么原则？____
第四章 材料的形变和再结晶
4.1 材料的弹性变形及物理本质随堂测验
1、材料在塑性变形阶段不存在弹性变形。
2、弹性模量与切变弹性模量之间的关系为 。
4.2 材料弹性的不完整性及粘弹性随堂测验
1、粘弹性变形的特点是应力落后于应变。
2、弹性不完整性的现象包括包申格效应、弹性后效、弹性滞后和 等。
4.3 单晶体的塑性变形——滑移随堂测验
1、当滑移面与外力方向平行，或者是滑移方向与外力方向垂直的情况下能够发生滑移。
2、在常温和低温下，单晶体的塑性变形主要通过滑移方式进行，此外，尚有孪生和 等方式。
4.4 单晶体的塑性变形——孪生及扭折随堂测验
1、扭折是一种协调性变形，它能引起应力松弛，使晶体不致断裂。
2、在晶体中形成孪晶的主要的方式变形孪晶（机械孪晶）、生长孪晶和 。
4.5 多晶体的塑性变形随堂测验
1、低温或室温下，晶界强而晶粒本身弱；高温下则相反。
2、与单晶体的塑性变形相比，多晶体的塑性变形有三个突出的微观特点，即多方式、多滑移和 。
4.6 合金的塑性变形随堂测验
1、只要金属材料中含有适量的溶质原子足以钉扎住位错，屈服现象均可发生。
2、第二相粒子的强化作用是通过其对位错运动的阻碍作用而表现出来的。通常可将第二相粒子分为不可变形的和 两类。
4.7 塑性（冷）变形后组织与性能的变化随堂测验
1、多晶体的应力-应变曲线不会出现单晶体曲线的第Ｉ阶段（易滑移阶段）。
2、冷加工会引起点阵畸变和 。
4.8 冷变形金属在加热过程中组织和性能变化随堂测验
1、变形金属中存储能的极少部分用于形成点阵畸变。
2、根据加热时组织、性能、应力和储能的变化，变形金属在加热时发生的变化过程可分为三个阶段，即回复、再结晶和 。
4.9 回复随堂测验
1、低温阶段回复主要与位错变化有关。
2、高温回复的主要机制是 。
4.10 再结晶随堂测验
1、再结晶形核主要是在畸变最严重的高能区域。
2、再结晶形核的主要方式晶界弓出形核、亚晶合并机制和 。
4.11 再结晶后晶粒的长大随堂测验
1、在恒温下发生正常晶粒长大时，平均晶粒直径随保温时间的平方而增大。
2、对晶粒长大而言，晶界移动的驱动力通常来自 。
4.12 再结晶退火后的组织随堂测验
1、形成退火孪晶必须满足能量条件，层错能高的晶体容易形成退火孪晶。
2、再结晶退火后的晶粒大小主要取决于冷变形量和 。
4.13 热加工与动态回复和再结晶随堂测验
1、对于低层错能的金属而言，发生动态再结晶的倾向性大。
2、是区分冷、热加工的分界线。
第五章 单元系相图和二元相图
5.1 相图的基本知识随堂测验
1、下列关于相和组元的说法不正确的是________。
A、组元可以是单一的元素或化合物
B、单组元体系中可以形成多个相
C、多元合金可以形成单相组织
D、同一个相的成分、结构与性能完全相同
2、压力一定时，任意情况下二元合金中最多只能同时出现3个相。
3、相律描述了在平衡条件下体系中的________________与相数、组元数及温度、压力之间的关系，在常压条件下其数学表达式为f=c-p+1。
5.2 相图的热力学基础随堂测验
1、相互作用参数Ω的物理意义是 。
A、Ω>0表示固溶体内原子偏聚
B、Ω>0 表示固溶体内原子短程有序
C、Ω>0表示固溶体内原子完全无序
D、Ω>0表示固溶体内原子长程有序
2、处于平衡状态下的多相体系中，每个组元在各相中的化学势都彼此相等。两相平衡时的成分由两相自由能-成分曲线的 所确定。
5.3 单组元相图随堂测验
1、用Clausius-Claperon方程判断单组元相图中相线时，固-固相变的相线较陡直，主要原因是 。
A、转变时体积变化较小
B、转变时焓变较大
C、转变的过冷度较大
D、都不是
2、纯金属凝固时，在一定过冷度条件下，固相的自由能低于液相的自由能，因此结晶可以自发进行。
5.4 二元匀晶相图随堂测验
1、A(熔点700°C)和B(熔点960°C)组成匀晶相图，对含A为35% 的高温溶液平衡冷却，在凝固进行到一半时固相中A 的含量 。
A、高于35%
B、低于35%
C、等于35%
D、不能确定
5.5 二元共晶相图随堂测验
1、对于共晶组织的形成，以下说法正确的是 。
A、离异共晶也能经平衡凝固获得
B、形成伪共晶的成分范围通常偏向低熔点组元一侧
C、共晶中两相体积分数越接近，越容易形成棒状共晶
D、都不对
2、平衡凝固条件下亚共晶合金的室温组织组成是a初+(a+β)共。
5.6 二元包晶相图随堂测验
1、由A（高熔点）和B（低熔点）组元形成包晶相图，发生包晶反应L+α→β时， 。
A、B组元由α向β扩散
B、B组元由L向β扩散
C、A组元由L向β扩散
D、无法判断
2、通常情况下，包晶转变能否进行完全的主要矛盾是组元在所形成新相β内的扩散速率。
5.7 其他类型二元相图随堂测验
1、A、B两组元在高温下形成完全互溶的无序固溶体a，如下图所示，合金1在低温区发生的相变类型为 。
A、调幅分解
B、无序-有序转变
C、多晶型转变
D、（A） 磁性转变
2、溶混间隙既可以出现在两种液相中，也可以出现在某一单相固溶区内。
5.8 复杂二元相图分析方法随堂测验
1、 根据Cu-Sn相图分析： 恒温转变III的相变类型为 。
A、共晶转变
B、包晶转变
C、共析转变
D、包析转变
2、 恒温转变VIII的相变类型为 。
A、共晶转变
B、包晶转变
C、共析转变
D、包析转变
5.9 Fe-C相图基本知识随堂测验
1、奥氏体在冷却过程中脱溶出的渗碳体称为 。
A、一次渗碳体
B、二次渗碳体
C、共析渗碳体
D、三次渗碳体
2、Fe-C合金中珠光体是铁素体和 的机械混合物。
5.10 Fe-C相图分析随堂测验
1、在Fe－C合金中能在室温得到P＋Fe3CII＋L￠d平衡组织的合金是 。
A、亚共析钢
B、过共析钢
C、亚共晶合金
D、过共晶合金
2、Fe-C合金中二次渗碳体的相对量最高的合金，其碳含量w(C)= 。
A、0.0218
B、0.77
C、2.11
D、4.3
第五章 单元系相图和二元相图
1、1. 利用相律分析图中熔点最低的二元合金，常压下当两相平衡时体系自由度为 。
A、0
B、1
C、2
D、3
2、4. Cu和Ni组成匀晶相图，对含Cu为35wt.% 的高温溶液平衡冷却，在凝固进行到一半时固相中Cu 的含量
A、高于35wt.%
B、低于35wt.%
C、等于35wt.%
D、不能确定
3、6. 下面的表述正确的是
A、离异共晶的成分接近于相图上的共晶成分
B、能形成非平衡共晶的合金熔点低于共晶温度
C、伪共晶区通常偏向于高熔点的组元一侧
D、以上表述均不对
4、8. 发生调幅分解的热力学判据是
A、dG/dc>0
B、dG/dc<0
C、ddG/dcc>0
D、ddG/dcc<0
5、9. 二元合金中不属于恒温转变的相变类型是
A、共晶转变
B、包晶转变
C、偏晶转变
D、调幅分解
6、10. 莱氏体与珠光体的描述，错误的是
A、莱氏体是由奥氏体与渗碳体组成的共晶组织，珠光体是铁素体与渗碳体组成的共析组织
B、钢中不会出现莱氏体，铸铁中也不会出现珠光体
C、莱氏体形成后冷却到室温会分解成变态组织，珠光体不会
D、珠光体中碳含量低于莱氏体
7、Fe-Fe3C 合金中，合金具有最好流动性的是（ ）。
A、C%=4.00%
B、C%=4.30%
C、C%=4.60%
D、C%=5.0%
8、根据二元相图相区接触规则，（ ）。
A、两个单相之间必定有一个单相区隔开
B、两个两相区必须以单相区或三相共存水平线隔开
C、三相水平线必须和四个两相区相邻
D、都不对
9、在二元相图中，计算两相相对量的杠杆定律只能用于（ ）：
A、三相平衡水平线
B、单相区
C、两相区
D、都不是
10、共晶反应中，共晶线左边的相称为（ ）。
A、亚共晶相
B、共晶相
C、过共晶相
D、固溶体
11、11. 室温下铁素体和渗碳体都是铁磁性。
12、14. 二元相图中存在溶混间隙时的转变过程需要经历形核阶段，依靠上坡扩散的方式长大。
13、匀晶转变发生在液态完全互溶固态完全不互溶的系统中
14、γ-Fe的致密度大于α-Fe，因此，碳在γ-Fe中的固溶度小。
15、由一个固相同时析出成分和晶体结构均不相同的两个新相的过程称为共析转变。
16、18. A-B两组元形成包晶相图，其中熔点TA<TB，一合金平衡凝固时发生包晶反应L+a?b，则可推知组元B由a相扩散到 相中。
17、19. 一个固相与另一个固相反应形成第三个固相的恒温转变成为 。
18、20. 在室温下，珠光体中渗碳体的相对量为 12 wt.%，在727°C下莱氏体中二次渗碳体的相对量为________wt.%。
19、根据相律，二元合金结晶时，最多可有________个相平衡共存
20、灰口铸铁中，碳主要是以_______形式析出的。
第六章 三元相图
6.1 三元相图成分表示方法随堂测验
1、某三元合金O中不断地加入某一纯组元A，该合金成分在浓度三角形中的位置将沿着OA连线并朝A方向变化。
2、平行于三角形某一边的直线上所有合金中哪个组元含量相同
6.2 直线定律和重心法则随堂测验
1、直线定律可应用于多相平衡。
2、重心法则是指三平衡相成分点的 重心
6.3 三元匀晶相图及连接线随堂测验
1、水平截面中一般可应用杠杆定理计算两相平衡时各相的相对量。
2、某温度下，三元合金处于液固两相平衡时，连接线可近似画出，它不通过顶点，并且其液相端向 组元方向偏一角度。
6.4 变温截面及投影图随堂测验
1、垂直截面中可方便的判断该截面中任意合金的平衡凝固过程
2、变温截面通常有两种截法，一种是通过三角形某顶点，另一种是 。
6.5 固态互不相容的三元共晶相图随堂测验
1、三元相图三相区的水平截面是直边三角形，因此其反应在同一温度下进行
2、三元共晶相图的三条共晶沟线是单变量线，三条线的交点是 变量点（填写数字）。
6.6 固态有限相容的三元共晶相图随堂测验
1、固态有限相容的三元共晶相图中某合金经历了二元共晶反应后必将进入三元共晶反应
2、固态有限相容的三元共晶相图中位于 位置的合金在固相条件下随温度下降同时析出另两种固相的二次固溶体。
阶段性测试
材料科学基础 阶段性测试
1、A和A-B合金焊合后发生柯肯达尔效应，测得界面向A试样方向移动，则（ ）。
A、A组元的扩散速率大于B组元
B、B组元的扩散速率大于A组元
C、和扩散速率大小无关
D、都不是
2、在间隙式固溶体中，原子扩散的一般方式为（ ）：
A、原子互换机制
B、间隙机制
C、空位机制
D、都不对
3、原子扩散的驱动力是（ ）：
A、组元的浓度梯度
B、组元的化学势梯度
C、温度梯度
D、都不是
4、菲克第一定律可直接用于求解（ ）问题。
A、稳态扩散
B、不稳态扩散
C、任何扩散
D、都不是
5、在二元合金中，铸造性能最好的合金是具有（ ）。
A、共析成分合金
B、固溶成分合金
C、共晶成分合金
D、都不是
6、根据二元相图相区接触规则，（ ）。
A、两个单相之间必定有一个单相区隔开
B、两个两相区必须以单相区或三相共存水平线隔开
C、三相水平线必须和四个两相区相邻
D、都不对
7、在三元系浓度三角形中，凡成分位于（ ）上的合金，他们所含对应顶点所代表的组元的含量为一定值。
A、平行三角形某一边的直线通
B、过三角形顶角的中垂线
C、通过三角形顶角的任一直线
D、都不对
8、列关于相图的说法，不正确的是（ ）。
A、相图可以给出相变速率的信息
B、可以确定固溶体的固溶度极限
C、通过相图可以确定不同相开始融化的温度
D、都对
9、冷却曲线上的水平台阶代表（ ）。
A、连续冷却
B、无变量反应
C、恒温相转变
D、都不对
10、在三元系浓度三角形中，凡成分位于（ ）上的合金，他们所含的由另外两个顶点所代表的组元的含量之比为一常数。
A、平行三角形某一边的直线
B、通过三角形顶角的任一直线
C、通过三角形顶角的中垂线
D、都不对
11、如果固体中不存在扩散流，则说明原子没有扩散。
12、菲克扩散定律是根据微观扩散特点与规律而总结得出的。
13、低碳钢渗碳处理时，一般都在950℃的高温下进行，这是因为此时碳原子的活动能力强，有利于扩散的快速进行。
14、晶界上原子排列混乱，与非晶体相类似，其原子堆积密集程度远不及晶粒内部，晶界扩散系数明显高于晶内扩散系数。
15、扩散系数D相当于浓度梯度为1时的扩散通量。
16、在共晶线上利用杠杆定律可以计算出共晶体的相对量，而共晶线属于三相区，但杠杆定律仅适用于两相区，所以共晶体的相对量实际上是在两相区中算出来的。
17、在三元相图的垂直截面图中，不能利用重心法则求三个平衡相的质量分数。
18、三元系相图中，在共晶温度点的自由度为0，此时是三相平衡。
19、铁素体和奥氏体的根本区别在于固溶度不同，前者小而后者大。
20、匀晶转变发生在液态完全互溶固态完全不互溶的系统中。
21、若将钢在870℃下渗碳，欲获得与927℃下渗碳10h相同的渗层厚度需 小时？ (已知D927=1.6*10-5 m2 s-1, D870=0.8*10-5 m2 s-1 )
22、工业纯铁在927℃下渗碳，工件表面很快达到渗碳饱和（WC=1.3%），然后保持不变，同时碳原子不断向工件内部扩散。求渗碳4 h后渗碳层中碳的浓度分布C(x,t)= 。（930℃碳在铁中的扩散系数D=1.6×10-7 cm2 s-1，距离和时间单位分别为cm和s，小数点后保留一位）
23、通过扩散使固溶体的溶质组元浓度超过固溶体极限而形成新相的过程称为 。
24、扩散的驱动力是________。
25、γ（固）→（固）+（固）表示__________反应。
26、三元相图中，三元共晶反应是________相平衡。
27、根据相区接触法则可以推定，两个单相区之间必定有一个__________。
28、含碳量为0.5wt%的铁碳合金经平衡冷却到室温，在室温下相组成中渗碳体的含量为 %（小数点后保留1位）。
29、含碳量为1.2wt%的铁碳合金经平衡冷却到室温，在室温下组织组成物中珠光体的含量为 %（小数点后保留1位）。
30、相律是分析相图的重要工具，当系统的压力为常数时，相律的表达式为____________。
