2017年四川大学建筑与环境学院848材料科学基础之材料科学基础考研冲刺密押题
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一、填空题
1． 细化晶粒不但可以提高材料的_____，同时还可以改善材料的_____和_____。
【答案】强度；塑性；韧性
2． 置换固溶体中，溶质的溶解度大小与_____、_____、_____、等因素有关。
【答案】晶体结构；原子尺寸因素；电负性因素；原子价因素
3． 本征扩散是由_____而引起的质点迁移，本征扩散的活化能由_____和_____两部分组成，扩散系数与温度的关系式为：_____。
【答案】本征热缺陷所产生的空位；空位形成能；质点迁移能；
4． 位错的柏氏矢量集中地反映了位错区域内畸变总量的_____和_____。
【答案】大小；方向
5． 二次再结晶是指_____；造成二次再结晶的原因有_____、_____和_____等。
【答案】在烧结的中、后期，少数巨大的晶粒在细晶粒消耗时的一种异常长大过程；原料粒径不均匀；烧结温度偏高；烧结速率太快
6． 上坡扩散是指_____。扩散的驱动力是_____。
【答案】由低浓度向高浓度方向的扩散；化学势的改变
二、简答题
7． 体心单斜点阵是不是一个新的点阵？
【答案】做出体心单斜点阵的晶胞图，并通过其体心做出新的晶胞图，如图所示。可见，体心单斜点阵可以连成底心单斜点阵，因而不是新的点阵。
体心单斜点阵可连接成底心单斜点阵
8． 根据单相固溶体凝固的一维模型回答下列问题（可以用图解说明）：
（1）为什么在凝固过程中会出现边界层？
（2）分别叙述平衡分配系数和有效分配系数的物理意义；
（3）什么情况下出现正常凝固？什么情况下凝固后的铸锭内成分最均匀？什么情况下最不均匀？ （4）用图解说明出现成分过冷的临界条件，并解释如果是正常凝固会不会出现成分过冷。
【答案】（1）合金凝固时，液态合金因具有低黏度和高密度而存在自然对流，其倾向使液体浓度均匀化；然而正是液体流动时的一个基本特性却部分地妨碍对流作用。当液体以低速流过一根水管时，液体中的每一点都平行于管壁流动，这称为层流。流速在管中心最大，并按抛物线规律向管壁降低，制止管壁处的液体流速为零为止。因此在管壁处总是存在着一个很薄的层流液体的边界层。
（2）如图1（a ）中虚线所示，在边界层以外，通过对流可使液体质量浓度快速均匀化，由于在界面上达到局部平衡可知溶质聚集使
比不存在溶质聚集时快。
平衡分配系数是指随着溶质不断聚集，边界层的浓度梯度也随之增大，于是通过扩散方式穿越边界层的传输速度增大，直至界面处固体中排入边界层中溶质的量与从边界层扩散到对流体中溶质的量相等，聚集才停止。
于是用在平衡凝固时固相与液相中溶质浓度之比表示平衡分配系数如图6-5（b ）所示，
即
有效分配系数是指在平衡凝固时，当边界层建立后, 边界固相侧溶质浓度和边界层
以外的液相区中溶质浓度之比，即图中 迅速上升，必使也迅速上升，因此固体浓度上升要
图1
（3）若时，贝U 出现正常凝固，此时没有边界层，液相内成分完全均匀；当
时，则正常凝固时成分最不均匀。 时，铸锭内成分最均匀；当
（4）如图2虚线所示，当边界层中温度梯度与边液相实际温度即界层浓度分布曲线相切时，是成分过冷的临界条件。当温度分布曲线斜率小于切线斜率时则有成分过冷，反之则没有成分过冷。由于正常凝固要求液固面为平直界面，所以要很慢的凝固速度和溶质质量分数，不在发生成分过冷区的阴影中，故正常凝固不会发生成分过冷。
图2
9． 简述位错、位错线和柏氏矢量（6）的概念，并论述柏氏矢量和位错线的相对关系。
【答案】（1）位错是晶体材料的一种内部微观缺陷，指原子的局部不规则排列（晶体学缺陷）。从几何角度看，位错属于一种线缺陷，可视为晶体中已滑移部分与未滑移部分的分界线，其存在对材料的物理性能，尤其是力学性能，具有极大的影响。
位错线是指晶体或晶格内滑移面上已滑动区的边界线称。位错线的形成和发展可用FrankRead 源的原理解释：当应力超过临界剪应力时，位错线扩张，形成内外两部分，外部位错逐渐扩大，内部位错线恢复原状，在外力作用下，不断产生新位错环，因而得到很大的滑移量。
柏氏矢量是描述位错实质的重要物理量，反映出柏氏回路包含的位错所引起点阵畸变的总积累。通常将柏氏矢量称为位错强度，位错的许多性质如位错的能量、所受的力、应力场、位错反应等均与其有关。它也表示出晶体滑移时原子移动的大小和方向。
（2）柏氏矢量和位错线的相对关系：