2017年上海理工大学材料科学基础复试仿真模拟三套题
● 摘要
一、名词解释
1． 晶体
【答案】晶体是原子、分子或离子按照一定的规律周期性排列组成的固体。
2． 相图中的自由度
【答案】相图中的自由度是指在相平衡系统中，在一定范围内可以任意改变而不引起旧相消失或新相产生的独立变量。
二、简答题
3． 写出立方晶系中<110>和<123>晶向族所包含的所有晶向。 【答案】共6个晶向。
共24个晶向。
4． 分析回复与再结晶阶段空位与位错的变化及其对性能的影响。
【答案】（1）在低温回复阶段，主要表现为空位的消失。冷变形后所产生的大量空位，通过空位迁移至表面或晶界，空位与间隙原子重新重合，空位与位错发生交互作用，空位聚集成空位片等方式，使得空位数量急剧减少。
（2）在中温回复阶段，温度升高，使位错容易滑移，同一滑移面上的异号位错相遇会相互吸引而抵消，不但使亚晶内部的位错数目减少，而且胞壁缠结位错的减少更为显著，重新调整排列规则，胞壁变得明晰，形成回复亚晶。即该阶段主要表现为位错的滑移，导致位错重新结合，异号位错的汇聚而抵消以及亚晶的长大。
（3）在高温回复阶段，位错运动的动力学条件更为充分，滑移同时也发生攀移，使得多层滑移面上的位错密度趋于相同，各位错之间的作用力使得同一滑移面上的位错分布均匀，间距大体相等，形成规则排列的垂直于滑移面的位错墙，即多边形化的过程。多边形化构成的位错墙即是小角度晶界，它将原晶粒分隔成若干个亚晶粒。
5． 解释弹性形变、滞弹性和弹性变形能。
【答案】（1）当外力撤消后，物体能完全恢复到原来的形状，就称这样的物体为弹性体，物体相应的形变为弹性形变，如弹簧的形变等。如果作用在物体上的外力很大，引起物体的形变也很大，那么除掉外力后物体就不能完全恢复到原样，这种特性称之为物体的塑性。
（2）在弹性范围内，应变落后于应力的现象称为滞弹性。它是相对于弹性现象而言的，如果受载
物体上的应力与应变同步，两者据有单值函数关系且服从胡克定律，这样的物体称为理想线弹性体。滞弹性体的弹性模量不再为常数，弹性模量分为动弹性模量和静弹性模量两部分，把这两者的相对差值称为模量亏损。由于滞弹性的存在，会产生内耗（在机械振动过程中由于滞弹性造成的震动能量的损耗，机械能散发为热能的现象。）滞弹性很大的金属材料是极少数，多数材料的滞弹性很小。
（3）固体受外功作用而变形，在变形过程中，外力所作的功转变为储存于固体内的能量，固体在外力作用下，变形能有弹性变形因变形而储存能量称为变形能或应变能。能与塑性变形能。当外力逐渐减小，变形逐渐减小，固体会释放出部分能量而作功，这部分能量为弹性变形能。
6． 请分析影响回复和再结晶的因素各有哪些，以及影响因素的异同，并请分析其原因。
【答案】分析如表所示。
影响回复和再结晶的因素及其原因
7． 均匀形核与非均匀形核具有相同的临界晶核半径，非均匀形核的临界形核功也等于三分之一表面能，为什么非均匀形核比均匀形核容易？
【答案】因为非均匀形核时，用杂质或型腔充当了一部分晶核。也就是说，需要调动的原子数少。
8． 萤石
和空间点阵。
属立方晶系，其结构如图1所示，钙正离子位于立方晶胞的角顶和面的中心，形成面心立方结构，而氟负离子填充在全部的（8个）四面体间隙中。请画出萤石晶体的结构基元
图
【答案】由题意知，钙正离子位于立方晶胞的角顶和面的中心，而氟负离子填充在全部的（8个）四面体间隙中，则结构基元和空间点阵如图2所示。
图2
三、计算题
9． 从晶体结构和堆操模式来说明FCC 与HCP 的相似性。
【答案】主要从HCP 和FCC 两种晶体按密排面的堆垛次序来讨论。
HCP 晶体的密排面为（0001）面。从图1可以看出晶胞中部
错动了而顶层又相对于中间层错动了的密排原子层相对于底层因此，沿[0001]方向看，底层和顶层原
子是重合的。也就是说，HCP 晶体按（0001）密排面的堆垛次序是
FCC 晶体的密排面是（111）面。如图2所示，第二层（111）面上的W 原子和第一层（111）面上的X 、Y 、Z 原子相切，投影应该在XYZ 三角形的重心上。因此，
第二层相对于第一层错动了
同样，第三层（111）面相对于第二层也错动了
的位移应该是
由此得到，第四层相对于第一层