2017年四川大学材料科学与工程学院848材料科学基础之材料科学基础考研强化模拟题
● 摘要
一、填空题
1． 液态金属材料凝固条件有_____、和_____。
【答案】结构起伏；能量起伏；浓度起伏
2． 马氏体相变的结晶学特征表现为：_____、_____和_____等。
【答案】存在习性平面；严格的取向关系；维持共格关系
3． 对于单种原子构成的金属，_____立方晶体的每个结晶学原胞中包含4个原子。
【答案】面心
4． 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
5． 固态金属中原子扩散的驱动力是_____，其扩散方向是向关_____的方向进行，其扩散机制主要有_____和_____；前者是原子通过_____进行迁移，后者是原子通过_____进行迁移，因此前者的扩散激活能比后者_____；扩散系数比后者_____。
【答案】化学势梯度；化学位降低；空位扩散机制；间隙机制；空位扩散；晶格间隙；小；大
6． 根据相图可以推断合金的性能，相图上的成分间隔越大，_____越严重；结晶间隔越大，铸件凝固完了越易产生_____。
【答案】偏析；分散缩孔（疏松）
二、简答题
7． 请比较二元共晶转变与包晶转变的异同。
【答案】（1）相同点是：二者都是恒温、恒成分的转变；相图上均表现为水平线。
（2）不同点：
①共晶为分解型反应，包晶为合成型反应；
②共晶线整个过程全是固相线，包晶线只是部分为固相线；
③共晶三角在水平线以上，包晶三角在水平线以下。
8． 如何改善钢的初性？
【答案】主要措施有：①尽量减少钢中第二相的数量；②提高基体组织的塑性；③提高组织的均匀性；④细化晶粒；⑤加入Ni 可以降低冷脆转折温度；⑥防止溶质原子沿晶界分布与第二相沿晶界析出。
9． 金属的固态相变与金属的结晶过程基本一样，大多也包括形核和生长两个基本阶段，但在固态相变过程中新、旧两相的比容不同，使系统额外增加了应变能以及由相界面上的原子不匹配而引起的弹性应变能，因此固态相变在许多方面与结晶过程有着显著的差异。试分析固态相变的一般特点。
【答案】固态相变的一般特点：
（1）相变阻力中多了应变能一项。
（2）形核方面：非均匀形核为主；具有特定的取向关系；相界面常为共格或半共格的。 （3）生长方面：具有惯习现象，有特定的组织形态，如片状、针状。
（4）有亚稳相。
10．写出图所示立方晶胞中ABCDA 晶面及BD 晶向的密勒指数。
图
；BD 晶向：【答案】ABCDA 晶面：（Oil ）
11．何为本征扩散与非本征扩散？并讨论两者的扩散系数、扩散活化能和特点。
【答案】本征扩散是指空位来源于晶体的本征热缺陷而引起的迁移现象。本征扩散的活化能是由空位形成能和质点迁移能两部分组成，高温时以本征扩散为主。
非本征扩散是由不等价杂质离子的掺杂造成空位，由此而引起的迁移现象。非本征扩散的活化能只包含质点迁移能，低温时以非本征扩散为主。
12．写出图所示六方晶胞中EFGHIJE 晶面、EF 晶向、FG 晶向、GH 晶向、JE 晶向的密勒-布拉菲指数。
图
【答案】EFGHIJE 晶面：
13．在FCC 晶体的滑移面上画出螺型Shockley 分位错附近的原子组态。
【答案】如图所示 。
图 晶体中螺型Shockley 分位错附近的原子组态
14．根据冷却速度对金属组织的影响，现要获得非晶，亚稳相，请指出其凝固时如何控制。
【答案】要获得非晶可以以极快速度将金属液体冷却，要获得亚稳相也必须使冷却速度远远超过平衡冷却速度。
三、计算题
15．如图1所示是一幅常用的陶瓷材料的相图。
（1）据图标出图中A 和5相区的相名称；
（2）用相律分析计算相区4和5以及£点的自由度；
（3）写出组成含系统在凝固过程中的相变结构的变化关系；
（4）简述计算1600°C 时的相组含量的方法。