一. 选择题：（共10小题，每小题2分，共20分）
1. 根据相律在三元系相图中二相平衡区的自由度f 为（ B ）
A.1 B.2 C.0 D.3 2. 下列说法正确的是（ D ）
A. 空位形成能大于间隙形成能 B.两位错交割必形成割阶 C. 线缺陷也是热力学稳定缺陷 D.点缺陷是热力学稳定缺陷
3. 3s原子轨道径向分布图中峰数为多少？其钻穿能力比3p 强还（ A ）
A.3，强 B.2，强 C.3，弱 D.2，弱
4. 面心立方的配位数、四面体空隙数及晶胞原子数分别为（ A ）
A.12，2n ，4 B.12，n ，4 C.8，6n ，2 D.12，2n ，6 5. 在四节环硅酸盐结构中桥氧的个数为（ D ） A.1 B.2 C.3 D.4
6. 在滑石Mg 3[Si4O 10](OH)2结构中每个O 2-可连1个[SiO4]和几个[MgO4(OH)2]( C ) A.1 B.2 C.3 D.4
7. 在硅酸盐玻璃中增加变性体的量，会使桥氧含量下降，粘度（ B ） A. 升高 B.下降 C.没影响 D.无法判断 8. 结晶性高聚物在极稀的溶液中缓慢结晶，可得到（ A ） A. 单晶 B.球晶 C.纤维状晶体 D.串晶
9. 某位错的位错线与柏氏矢量平行且反向，则此位错为（ C ） A. 正刃型位错 B.右螺型位错 C.左螺型位错 D.负刃型位错 10. 在铁碳合金中流动性最好的是（ B ）
A. 亚共晶铸铁 B.共晶铸铁 C.过共晶铸铁 D.钢
二. 填空题（共9小题，第2、3小题各2分，其它每空1分，共25分） 1. NaCl的空间群为F
42
3m m
，则其点群为3L 44L 36L 29PC 。
2. 相同。
3. 奥氏体溶碳能力比铁素体高的原因是奥氏体为面心立方而铁素体为体心立方, 也就是
奥氏体晶体间隙大。
4. 在玻璃Na 2O ·Al 2O 3·2SiO 2中，网络形成体：SiO 2，网络中间体：Al 2O 3，网络变性体：
Na 2O 。
5. Avrami 方程中指数n 与 形核机理 和 生长方式 有关，若某聚合物结晶时为
异相形核，生成的为球晶，则其Avrami 方程指数n 为 3 。 6. 两个平行刃型位错相互作用时，若只允许滑移，柏氏矢量同号的将
垂直 于滑移面排列，异号的将束缚于 45℃ 线上。柯垂耳气团会阻碍位错运动，需要外力作更多的功，这就是 固溶强化 效应。位错塞积会产生应力 集中 ，这是晶体受外力作用产生裂缝的重要机制。
7. 结晶相变是各种相变中最常见的相变，通过对结晶相变的研究可揭示相变进行所必须
的 条件 .相变 规律 和相变后的 组织 与相变条件之间的变化规律，对材料的制取、加工成形及性能的控制均有指导作用。
8. CsCl型结构属 高级 晶族、 立方 晶系，其质点的空间坐标Cl -：
000 ；Cs +：
111
。 222
9. 共晶体核心形成后的长大是两相 合作 、 协调 、 匹配 生长。 三. 简答题：(共7小题，共40分)
1. 有错误的A-B 二元系平衡相图如图所示。（1）在改动量最少的前提下改正图中的错误。（2）说明错误的理由。（6分） 答：
（1）右边图为正确的相图。（2分）
（2）根据相律及相区接触法则，原图中有4个错误：
①ed 两点应重合。因为对组元A ，它相当于一元系，α与β两相平衡时（同素异构转变），自
由度为0，温度不变；（1分）
②kln 线应水平。既然有三个两相区及三个单相区与之相接，它就应该是一个三相平衡区，
故为一条水平线；（1分）
③fghij 线相接的应是三个，而不是四个单相区；（1分） ④水平线cb 应是三相平衡线（包晶反应）。（1分）
2. 下图为MgO-Al 2O 3-SiO 2三元投影图，其中带箭头的线条为液相单变量线，请指出1、2、8点所发生的反应类型，并写出相应反应式。（6分）
答：（1）1点：三元共晶反应（2分）
L →鳞石英+堇青石+原顽火辉石
（2）2点：包共晶反应（2分）
L+莫来石→鳞石英+堇青石
（3）8点：包晶反应（2分）
L+莫来石+尖晶石→假蓝宝石
3. 试据下图分析温度梯度分别为G 1、G 2、G 3三种情况下的合金晶体形貌。（6分）
答：
（1）G 1为晶体平面状生长的临界状态；（2分）
（2）G 2时界面前沿边界层内随x 增大过冷度开始稍有增大，到最大值后又减小，这种过冷区
可使界面突起部位略有发展，呈胞状，但又不能继续发展。（2分）
（3）G 3时晶体界面前沿随x 的增大可获得更大的过冷度，因此界面不仅不稳定，而且前凸的部位越长越快，可以自由地在过冷区内分枝长大，得到树枝状形貌。（2分） 4. 请在立方晶系的晶胞中画出（120）、（101）晶面和[103]、[121]晶向。（4分）
5. 对二元合金系，能在热力学伪共晶区生成伪共晶的一般条件是什么？（6分）
答：对二元合金系，能在热力学伪共晶区生成伪共晶的一般条件是： （1）两组元熔点相近。（1.5分）
（2）两端际固溶体溶解度相差不多。（1.5分） （3）共晶点E 在共晶线中间附近。（1.5分） （4）共晶体内两相长大速度也基本相近。（1.5分） 6. 若面心立方晶体中有b =
a a
[101]的全位错和b =[121]的不全位错，此两位错相遇发生位26
错反应，试问：（1）此反应能否进行？为什么？（2）写出合成位错的柏氏矢量，并说明合成位错的性质。（6分）
a a a
答：（1）[101]+[121]=[111]（2分）
263
反应前∑b 2=a2/2+a2/6=(2/3)a2（1分） 反应后∑b 2=a2/3（1分） 反应前∑b 2＞反应后∑b 2（1分） 所以反应能进行。
a
（2）合成位错的柏氏矢量为[111]，属弗兰克不全位错，垂直于滑移面，只能攀
3
移，不能滑移。（1分）
7. 将Fe-C （ω=0.4%）与Fe-C （ω=0.4%）-Si （ω=3.8%）焊接在一起，在1050℃下进行长时间扩散退为，试说明在整个扩散过程中C 和Si 的浓度变化情况。（6分） 答：如左图A 、B 分别是焊接处两边无Si 、有Si 两点。
（1）开始时，A 点没有Si ，C 活度低；B 点有硅，C 的活度高，B 点的C 向A 点扩散，A
点C 浓度升高，B 点C 浓度下降。（2分）
（2）随时间推移，B 点的硅也向A 点扩散，同时引起A 点C 活度升高，B 点C 活度降低，过一段时间，A 点C 浓度达最大值，B 点C 浓度达最小值。（2分）
（3）随时间进一步推移，A 点C 活度大于B 点，使C 由A 点向B 点扩散，最后扩散达到平衡，A 、B 两点的Si 和C 的浓度相等，不再随时间而变化。（2分）
四. 综合题（15分）
下图为典型的铁碳合金相图，请指出三条水平线属哪种转变类型，并写出反应式，指出①到⑥6种合金分别属哪种铁碳合金，画出合金⑤的冷却曲线和组织变化示意图，并计算室温下的组织组成物和相组成物的含量。(只分析Fe-Fe 3C 相图)
答：
1. HJB:L+δ→γ，包晶转变；ECF:L→α+Fe3C ，共晶转变；PSK: γ→α+ Fe 3C ，共析转变。
（3分）
2. ①共析钢，②亚共析钢，③过共析钢，④共晶铸铁，⑤亚共晶铸铁，⑥过共晶铸铁（3
分）
3. （3分）
4. （1）组织组成物(4分)
ω初γ=
4.30-3.03.0-2.11
⨯100%=59.4%ωLd =⨯100%=40.6%
4.30-2.114.30-2.11， 2.11-0.77
⨯59. 4%=13.4%
6.69-0.77, ωP =59. 4%-13. 4%=46%
ωFe 3C Ⅱ=
(2)相组成物（2分）
ωα=ωFe 3C
6.69-3.0
⨯100%=55.2%
6.69-0.0057 3.0-0.0057=⨯100%=44.8%
6.69-0.0057
一. 选择题：（共10小题，每小题2分，共20分）
1. 根据相律在三元系相图中二相平衡区的自由度f 为（ B ）
A.1 B.2 C.0 D.3 2. 下列说法正确的是（ D ）
A. 空位形成能大于间隙形成能 B.两位错交割必形成割阶 C. 线缺陷也是热力学稳定缺陷 D.点缺陷是热力学稳定缺陷
3. 3s原子轨道径向分布图中峰数为多少？其钻穿能力比3p 强还（ A ）
A.3，强 B.2，强 C.3，弱 D.2，弱
4. 面心立方的配位数、四面体空隙数及晶胞原子数分别为（ A ）
A.12，2n ，4 B.12，n ，4 C.8，6n ，2 D.12，2n ，6 5. 在四节环硅酸盐结构中桥氧的个数为（ D ） A.1 B.2 C.3 D.4
6. 在滑石Mg 3[Si4O 10](OH)2结构中每个O 2-可连1个[SiO4]和几个[MgO4(OH)2]( C ) A.1 B.2 C.3 D.4
7. 在硅酸盐玻璃中增加变性体的量，会使桥氧含量下降，粘度（ B ） A. 升高 B.下降 C.没影响 D.无法判断 8. 结晶性高聚物在极稀的溶液中缓慢结晶，可得到（ A ） A. 单晶 B.球晶 C.纤维状晶体 D.串晶
9. 某位错的位错线与柏氏矢量平行且反向，则此位错为（ C ） A. 正刃型位错 B.右螺型位错 C.左螺型位错 D.负刃型位错 10. 在铁碳合金中流动性最好的是（ B ）
A. 亚共晶铸铁 B.共晶铸铁 C.过共晶铸铁 D.钢
二. 填空题（共9小题，第2、3小题各2分，其它每空1分，共25分） 1. NaCl的空间群为F
42
3m m
，则其点群为3L 44L 36L 29PC 。
2. 相同。
3. 奥氏体溶碳能力比铁素体高的原因是奥氏体为面心立方而铁素体为体心立方, 也就是
奥氏体晶体间隙大。
4. 在玻璃Na 2O ·Al 2O 3·2SiO 2中，网络形成体：SiO 2，网络中间体：Al 2O 3，网络变性体：
Na 2O 。
5. Avrami 方程中指数n 与 形核机理 和 生长方式 有关，若某聚合物结晶时为
异相形核，生成的为球晶，则其Avrami 方程指数n 为 3 。 6. 两个平行刃型位错相互作用时，若只允许滑移，柏氏矢量同号的将
垂直 于滑移面排列，异号的将束缚于 45℃ 线上。柯垂耳气团会阻碍位错运动，需要外力作更多的功，这就是 固溶强化 效应。位错塞积会产生应力 集中 ，这是晶体受外力作用产生裂缝的重要机制。
7. 结晶相变是各种相变中最常见的相变，通过对结晶相变的研究可揭示相变进行所必须
的 条件 .相变 规律 和相变后的 组织 与相变条件之间的变化规律，对材料的制取、加工成形及性能的控制均有指导作用。
8. CsCl型结构属 高级 晶族、 立方 晶系，其质点的空间坐标Cl -：
000 ；Cs +：
111
。 222
9. 共晶体核心形成后的长大是两相 合作 、 协调 、 匹配 生长。 三. 简答题：(共7小题，共40分)
1. 有错误的A-B 二元系平衡相图如图所示。（1）在改动量最少的前提下改正图中的错误。（2）说明错误的理由。（6分） 答：
（1）右边图为正确的相图。（2分）
（2）根据相律及相区接触法则，原图中有4个错误：
①ed 两点应重合。因为对组元A ，它相当于一元系，α与β两相平衡时（同素异构转变），自
由度为0，温度不变；（1分）
②kln 线应水平。既然有三个两相区及三个单相区与之相接，它就应该是一个三相平衡区，
故为一条水平线；（1分）
③fghij 线相接的应是三个，而不是四个单相区；（1分） ④水平线cb 应是三相平衡线（包晶反应）。（1分）
2. 下图为MgO-Al 2O 3-SiO 2三元投影图，其中带箭头的线条为液相单变量线，请指出1、2、8点所发生的反应类型，并写出相应反应式。（6分）
答：（1）1点：三元共晶反应（2分）
L →鳞石英+堇青石+原顽火辉石
（2）2点：包共晶反应（2分）
L+莫来石→鳞石英+堇青石
（3）8点：包晶反应（2分）
L+莫来石+尖晶石→假蓝宝石
3. 试据下图分析温度梯度分别为G 1、G 2、G 3三种情况下的合金晶体形貌。（6分）
答：
（1）G 1为晶体平面状生长的临界状态；（2分）
（2）G 2时界面前沿边界层内随x 增大过冷度开始稍有增大，到最大值后又减小，这种过冷区
可使界面突起部位略有发展，呈胞状，但又不能继续发展。（2分）
（3）G 3时晶体界面前沿随x 的增大可获得更大的过冷度，因此界面不仅不稳定，而且前凸的部位越长越快，可以自由地在过冷区内分枝长大，得到树枝状形貌。（2分） 4. 请在立方晶系的晶胞中画出（120）、（101）晶面和[103]、[121]晶向。（4分）
5. 对二元合金系，能在热力学伪共晶区生成伪共晶的一般条件是什么？（6分）
答：对二元合金系，能在热力学伪共晶区生成伪共晶的一般条件是： （1）两组元熔点相近。（1.5分）
（2）两端际固溶体溶解度相差不多。（1.5分） （3）共晶点E 在共晶线中间附近。（1.5分） （4）共晶体内两相长大速度也基本相近。（1.5分） 6. 若面心立方晶体中有b =
a a
[101]的全位错和b =[121]的不全位错，此两位错相遇发生位26
错反应，试问：（1）此反应能否进行？为什么？（2）写出合成位错的柏氏矢量，并说明合成位错的性质。（6分）
a a a
答：（1）[101]+[121]=[111]（2分）
263
反应前∑b 2=a2/2+a2/6=(2/3)a2（1分） 反应后∑b 2=a2/3（1分） 反应前∑b 2＞反应后∑b 2（1分） 所以反应能进行。
a
（2）合成位错的柏氏矢量为[111]，属弗兰克不全位错，垂直于滑移面，只能攀
3
移，不能滑移。（1分）
7. 将Fe-C （ω=0.4%）与Fe-C （ω=0.4%）-Si （ω=3.8%）焊接在一起，在1050℃下进行长时间扩散退为，试说明在整个扩散过程中C 和Si 的浓度变化情况。（6分） 答：如左图A 、B 分别是焊接处两边无Si 、有Si 两点。
（1）开始时，A 点没有Si ，C 活度低；B 点有硅，C 的活度高，B 点的C 向A 点扩散，A
点C 浓度升高，B 点C 浓度下降。（2分）
（2）随时间推移，B 点的硅也向A 点扩散，同时引起A 点C 活度升高，B 点C 活度降低，过一段时间，A 点C 浓度达最大值，B 点C 浓度达最小值。（2分）
（3）随时间进一步推移，A 点C 活度大于B 点，使C 由A 点向B 点扩散，最后扩散达到平衡，A 、B 两点的Si 和C 的浓度相等，不再随时间而变化。（2分）
四. 综合题（15分）
下图为典型的铁碳合金相图，请指出三条水平线属哪种转变类型，并写出反应式，指出①到⑥6种合金分别属哪种铁碳合金，画出合金⑤的冷却曲线和组织变化示意图，并计算室温下的组织组成物和相组成物的含量。(只分析Fe-Fe 3C 相图)
答：
1. HJB:L+δ→γ，包晶转变；ECF:L→α+Fe3C ，共晶转变；PSK: γ→α+ Fe 3C ，共析转变。
（3分）
2. ①共析钢，②亚共析钢，③过共析钢，④共晶铸铁，⑤亚共晶铸铁，⑥过共晶铸铁（3
分）
3. （3分）
4. （1）组织组成物(4分)
ω初γ=
4.30-3.03.0-2.11
⨯100%=59.4%ωLd =⨯100%=40.6%
4.30-2.114.30-2.11， 2.11-0.77
⨯59. 4%=13.4%
6.69-0.77, ωP =59. 4%-13. 4%=46%
ωFe 3C Ⅱ=
(2)相组成物（2分）
ωα=ωFe 3C
6.69-3.0
⨯100%=55.2%
6.69-0.0057 3.0-0.0057=⨯100%=44.8%
6.69-0.0057