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材料结构与性能历年真题试卷及答案

考试时间：______分钟总分：______分姓名：______

一、选择题（每小题2分，共20分。请将正确选项字母填在括号内）

1.下列哪种晶体结构中，原子位于每个晶胞的顶点和体心，但面心上没有原子？（）

A.面心立方(FCC)

B.体心立方(BCC)

C.密排六方(HCP)

D.密排五方

2.在金属晶体中，导致晶格畸变、对材料性能（尤其是强度和硬度）有显著影响的缺陷主要是？（）

A.点缺陷中的空位

B.线缺陷中的位错

C.面缺陷中的晶界

D.体缺陷

3.金属键的本质是？（）

A.原子核之间的静电吸引力

B.原子外层电子在不同原子间自由移动形成的“电子海”

C.原子核共享电子形成的共价键

D.原子核之间的范德华力

4.下列哪个性能通常与材料的位错密度密切相关，且位错密度越高，该性能通常越好？（）

A.硬度

B.导电性

C.热膨胀系数

D.密度

5.根据理想气体状态方程，在温度不变的情况下，气体的压强与其体积的关系是？（）

A.压强正比于体积

B.压强反比于体积

C.压强与体积无关

D.压强平方反比于体积

6.在描述固溶体时，若溶质原子在溶剂晶格中的分布是完全无序的，则称为？（）

A.匀相固溶体

B.非匀相固溶体

C.稳定固溶体

D.无序固溶体

7.根据相律（吉布斯相律），对于一个只包含固相和液相的二组分系统，在恒温恒压条件下，最多可能存在的相数为？（）

A.1

B.2

C.3

D.4

8.在二元相图中，表示液相线和固相线交点的温度称为？（）

A.熔点

B.沸点

C.共晶温度

D.熔点温度

9.金属发生塑性变形的主要机制是？（）

A.晶粒的滑移

B.晶粒的转动

C.点缺陷的迁移

D.位错的运动

10.下列哪种热处理工艺能使金属材料的硬度显著提高，但通常伴随着塑性和韧性的下降？（）

A.退火

B.正火

C.淬火

D.回火

二、填空题（每空2分，共20分。请将答案填在横线上）

1.晶体学中，描述晶体学方向或晶面的数字符号称为________。

2.材料的强度是指材料抵抗________的能力。

3.简单立方晶体的配位数（近邻原子数）为________。

4.在固溶体中，溶质原子占据溶剂晶格点阵的过程称为________。

5.根据杠杆定律，在二元匀相固溶体相图上，两相的相对量与________成反比。

6.金属发生韧性行为时，通常先经历________阶段，然后是________阶段。

7.晶体缺陷按几何尺寸可分为点缺陷、线缺陷、面缺陷和________。

8.X射线衍射技术主要用于测定物质的________和晶体结构。

9.热处理是通过改变材料的________来改善其组织和性能的工艺。

10.导电性最好的金属是________。

三、名词解释（每小题3分，共15分）

1.晶格

2.相图

3.包晶反应

4.强度

5.热处理

四、简答题（每小题5分，共10分）

1.简述金属键与共价键的主要区别。

2.简述位错对金属材料性能的影响。

五、计算题（每小题10分，共20分）

1.已知面心立方晶体的晶胞参数a=0.3615nm，计算其（200）晶面的面间距d200。（阿伏伽德罗常数NA=6.022×10^23mol^-1，原子量M=63.55g/mol，N_A=6.022×10^23mol^-1，1nm=10^-9m，1g=10^-3kg）

2.某二组分合金在温度T1下进行平衡冷却，其成分位于相图中的α+β两相区。已知在温度T2时，α相和β相的成分分别为Wα和Wβ（质量分数）。根据杠杆定律，计算在T2温度下α相和β相的相对质量分数（xA和xB）。假设相图在此区域为简单共轭体系。

六、论述题（15分）

试述固相转变（以扩散控制的相变为例）对金属材料组织和性能的影响，并举例说明如何通过控制固相转变过程来获得所需性能的材料。

试卷答案

一、选择题

1.B

2.B

3.B

4.A

5.B

6.D

7.A

8.C

9.D

10.C

二、填空题

1.晶面指数

2.局部变形