2017年西安交通大学电子与信息工程学院804材料科学基础考研强化模拟题
● 摘要
一、名词解释
1． 再结晶退火
【答案】再结晶退火是指经过塑性变形的金属，在重新加热过程中，当温度高于再结晶温度后，形成低缺陷密度的新晶粒，使其强度等性能恢复到变形前的水平，但其相结构不变的过程。
2． 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。
3． 偏析
【答案】偏析是指合金中各组成元素在结晶时分布不均匀的现象。
4． 空间点阵
【答案】为了便于分析研宄晶体中质点的排列规律性，可将实际晶体结构看成完整无缺的理想晶体并简化，将其中每个质点抽象为规则排列于空间的几何质点，称之为阵点。这些阵点在空间呈周期性规则排列并具有完全相同的周围环境，这种由它们在三维空间规则排列的阵列称为空间点阵。
5． 非稳态扩散
【答案】非稳态扩散是指在扩散过程中任何一点的浓度都随时间不同而变化的扩散。
二、简答题
6． 本征半导体与掺杂半导体的导电机制有何不同？
【答案】本征半导体中参与导电的载流子是导带中的电子和等量的价带中的空穴，且费米能级位于禁带中央。而掺杂半导体中参与导电的载流子是导带中的电子和不等量的价带中的空穴，且费
，或向下方移动（如P 型半导体）米能级不位于禁带中央，或向上方移动（如n 型半导体）。
7． 指出影响冷变形后金属再结晶温度的主要因素。要获得尺寸细小的再结晶晶粒，有哪些主要措施？
【答案】（1）影响冷变形后金属再结晶温度的主要因素有：变形程度、微量杂质和合金元素、金属晶粒度、加热时间、加热速度。
（2）要获得尺寸细小的再结晶晶粒主要措施有：加大冷变形程度，加入微量合金元素，提高加热速度，采用细晶粒金属。
8． 原子的热运动如何影响扩散？
【答案】热运动增强将使原子的跃迁距离、跃迁几率和跃迁频率均増大，即増大扩散系数。
9． 画出A1-4.0%Cu合金在时效处理（≈130°C ）中硬度随处理时间变化的曲线，并解释原因。
【答案】（1）Cu-Al 合金在时效处理过程中硬度随时间的变化曲线示于图。
图
（2）原因
①由于原子偏聚或形成有序化区域，产生共格变形的晶格畸变。位错线切过析出物，会増加界面能、反相畴界能、再加上位错线与高密度析出物的长程相互作用，使材料强度增加。变化曲线中第一个峰形（GP 区（GPI ）和过渡相（GPII ））就是这个原因的结果。
②析出物的形貌由片状最后到球状，且持续粗化。位错线与析出物的长程相互作用，位错线绕过析出物，从而使材料强化。随着析出物粗化，这种强化作用减弱。变化曲线中第二个峰形（过渡
相））就是这个原因的结果。
10．在面心立方晶胞中，分别画出（101）、
方向；就图中情况能否构成滑移系？
【答案】见图。
并指出哪些是滑移面、滑移
图
11．简述固态相变与液态相变的相同点与不同点。
【答案】（1）相同点：都是相变，由形核、长大组成。临界半径，临界形核功形式相同。转变动力学也相同。（2）不同点：①形核阻力中多了应变能一项，造成固态相变的临界半径及形核功増大；②新相可以亚稳方式出现；③存在共格、半共格界面，特定的取向关系；④非均匀形核。
12．试从结合键的角度，分析工程材料的分类及其特点。
【答案】金属材料：主要以金属键为主，大多数金属强度和硬度较高，塑性较好。陶瓷材料：以共价键和离子键为主，硬、脆，不易变形，熔点高。高分子材料：分子内部以共价键为主，分子间为分子键和氢键为主。复合材料：是以上三中基本材料的人工复合物，结合键种类繁多，性能差异很大。
13．谈谈你对高强度材料的理解。
【答案】对于结构材料，最重要的性能指标之一是强度。强度是指材料抵抗变形和断裂的能力，提高材料的强度可以节约材料，降低成本。人们在利用材料的力学性能时，总是希望所使用的材料具有足够的强度，人们希望合理运用和发展材料强化方法，从而挖掘材料性能潜力的基础。 从理论上讲，提高金属材料强度有两条途径：
（1）完全消除内部的位错和其他缺陷，使它的强度接近于理论强度。目前虽然能够制出无位错的高强度金属晶须，但实际应用它还存在困难，因为这样获得的高强度是不稳定的，对操作效应和表面情况非常敏感，而且位错一旦产生后，强度就大大下降。
（2）在金属中引入大量的缺陷，以阻碍位错的运动，例如金属材料的强化手段一般有固溶强化、细晶强化、第二相粒子强化、形变强化等。综合运用这些强化手段，也可以从另一方面接近理论强度，例如在铁和钛中可以达到理论强度的38%。
三、计算题
14．证明金刚石晶体的致密度为74%。
【答案】根据致密度公式可知，金刚石符合8-N 原则，故一个晶胞中有8个金刚石原子。
因此有： 易知金刚石的晶胞中最近邻的原子间距为c=0.1544mn，则