2017年齐鲁工业大学先进加工与成型技术研究中心835材料科学基础考研强化模拟题
● 摘要
一、名词解释
1． 致密度
【答案】致密度是表示晶胞中原子所占的体积与晶胞体积的比值，是衡量原子排列紧密程度的参数，致密度越大，晶体中原子排列越紧密，晶体结构越致密。
2． 非均匀形核
【答案】新相优先在母相中存在的异质处形核，即依附与液相中杂质或外来表面形核。与均匀形核相比，它需要的形核功和过冷度都较小。
3． 晶面族
【答案】晶面族是对称关系（原子排列和分布，面间距）相同只是空间位向不同的各组等同晶面，用{hkl}表示。
4． 晶格常数
【答案】在材料科学研宄中，为了便于分析晶体中粒子排列，可以从晶体的点阵中取出一个具有代表性的基本单元（通常是最小的平行六面体）作为点阵的组成单元，称为晶胞；晶格常数指的就是晶胞的边长，也就是每一个立方格子的边长。沿晶胞边方向且长度与边长相等的矢量称为晶胞基矢，分别用a 、b 、c 表示。晶格常数是晶体物质的基本结构参数，它与原子间的结合能有直接的关系，晶格常数的变化反映了晶体内部的成分、受力状态等的变化。
5． 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。
二、简答题
6． 纯金属中主要的点缺陷有哪些，简述其可能的产生原因。
【答案】纯金属晶体中，点缺陷的主要类型是空位、间隙原子、空位对及空位与间隙原子对。它们产生的途径有以下几个方面：
（1）依靠热振动使原子脱离正常点阵位置而产生。空位、间隙原子或空位与间隙原子对都可由热
激活而形成。这种缺陷受热的控制，它的浓度依赖于温度，随温度升高，其平衡态的浓度亦增高。
（2）冷加工时由于位错间有交互作用，在适当条件下，位错交互作用的结果能产生点缺陷，如带割阶的位错运动会放出空位。
（3）辐照。高能粒子（中子、a 粒子、高速电子等）轰击金属晶体时，点阵中的原子由于粒子轰
击而离开原来位置，产生空位或间隙原子。
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． 写出Au-Hf 体系相图（图1）中的三相反应，并划出虚线框内部分的相平衡关系局部扩大示意图。
图1 【答案】
虚线框内部分可能的相平衡关系局部扩大示意于图2。
图2
9． 为什么固溶体凝过程中，在正的温度条件下可以呈现树枝状长大，而纯金属却不能？如果其他条件不变，当温度梯度逐渐增大时，该固溶体的长大方式将有什么样的变化？
【答案】（1）因为纯金属凝固时，结晶前沿的液体具有正的温度梯度，无成分过冷区，故柱状晶前沿大致呈平面状生长。对于固溶体来说，当柱状晶前沿液相中具有较大成分过冷区时，柱状晶便以树枝状方式生长。
（2）当温度梯度较小时，固溶体产生较大的成分过冷，过冷度较大，以树枝状方式长大；随着温度梯度増大，固溶体产生的成分过冷减小，过冷度较小，以胞状晶方式长大；当温度梯度很大时，固溶体产生的成分过冷很小，过冷度也很小，以平面状方式长大。
10．分析含碳3.5%的铁碳合金的平衡凝固过程，画出其冷却曲线和室温时的显微组织示意图。
【答案】（1）平衡凝固过程为：
①该合金液相冷却时，首先结晶形成奥氏体，此时液相成分沿液相线变化，而奥氏体成分沿固态线变化；
②当温度达到1148°C 时，初生奥氏体
莱氏体；
③继续缓冷，初生相奥氏体和共晶奥氏体中都会析出二次渗碳体，当温度降至727°C 时，所有奥氏体都发生共析转变而形成珠光体，最后得到枝晶状分布的珠光体和变态莱氏体。
（2）该合金的冷却曲线和室温时的显微组织示意图分别如图（a ）、（b ）所示。
此时发生共晶转变，生成
图