2017年北京工业大学固体微结构与性能研究所固体材料结构、缺陷及相变考研复试核心题库
● 摘要
一、名词解释
1． 金属键
【答案】金属键是金属正离子与自由电子之间的相互作用所构成的金属原子间的结合力。
2． 置换固溶体
【答案】溶质原子占据溶剂晶格中的结点位置而形成的固溶体称置换固溶体。当溶剂和溶质原子直径相差不大，一般在15%以内时，易于形成置换固溶体。铜镍二元合金即形成置换固溶体，镍原子可在铜晶格的任意位置替代铜原子。
二、简答题
3． 什么是金属的加工硬化现象？
【答案】金属材料在塑性变形过程中，所施加的流变应力随应变量的增大而不断增大的现象，称为加工硬化。或金属材料经冷塑性变形后，其强度、硬度升高，塑性、韧性下降的现象，称为加工硬化。
4． 画出一个六方晶胞，并标注出坐标原点和基矢面。
【答案】如图所示。
然后在晶胞中画出（1212）晶
图
5． 固相烧结与液相烧结之间有何相同与不同之处？ 【答案】（1）固相烧结与液相烧结之间的相同之处： ①烧结的推动力都是表面能；
②烧结过程都是由颗粒重排、气孔填充和晶粒生长等阶段组成。
（2）不同之处：
①由于流动传质速率比扩散速率快，因而液相烧结致密化速率高，烧结温度较低。
②液相烧结过程的速率还与液相数量、性质（粘度、表面张力等）、液相与固相的润湿情况、固相在液相中的溶解度等因素有关。
③影响液相烧结的因素比固相烧结更为复杂。
6． （1）写出固体热导率的定义和公式。 （2）指出传导热流的元激发。
（3）指出在低温和高温下热导率对温度的依赖关系，并描述在这两个区间内的主要物理过程。 【答案】（1）固体热导率的定义为：单位温度梯度所引起的热量流密度，即
式中的系数k ，在非金属固体热导率的表示式为
式中，c 为固体热容；
为声子的平均速度；1为声子的平均自由程。
（由声子贡献）及电子热导率
式中，
以典型值代入后得
（由自由电子贡
（2）传导热流的元激发为声子。
（3）对于金属，
其热导率通常由晶格热导率
献）两部分所组成，即
因此，典型金属的热导率主要由自由电子贡献，即
式中，le 为电子平均自由程，依赖于电子-声子散射过程。所以
式中，
为温度为T 时的平均声子数。
是杂质密度）与t 无关，所以
在高温区：在低温区：
在极低温区：声子数很少，主要是杂质散射，
7． 请以Al-4.5%Cu合金为例，说明时效过程及其性能（硬度）变化。
【答案】铝合金淬火后得到过饱和固溶体，之后加热保温，固溶体内会依次析出GP 区，，长时间时效，GP 区溶解，硬度下降。相。GP 区的形成会使材料的硬度增加（第一个时效峰）的形成使得硬度继续增加（第二个时效峰）。当下降。
全部溶解转化为转化为后，硬度开始
8． 任意选择一种材料，说明其可能的用途和加工过程。
【答案】如Al-Mg 合金。作为一种可加工、不可热处理强化的结构材料，由于具有良好的焊接性能、优良的耐蚀性能和塑性，在飞机、轻质船用结构材料、运输工业的承力零件和化工用焊接容器等方面得到了广泛的应用。
根据材料使用目的，设计合金成分，考虑烧损等情况进行配料，如A15Mg 合金板材，实验室条件下可在电阻坩埚炉中750°C 左右进行合金熔炼，精炼除气、除渣后720°C 金属型铸造，430〜470°C 均匀化退火10〜20h 后，在380〜450°C 热轧，再冷轧至要求厚度，在电阻炉中进行稳定化处理，剪切成需要的尺寸或机加工成标准试样，进行各种组织、性能测试。
三、计算题
9． 在位。已知位。对于系。
（1）试写出缺陷反应关系式；
（2）根据质量作用定律，写出该反应平衡常数尤的表达式。 【答案】（1）缺陷反应：（2）缺陷反应等价于：
根据质量守恒定律，则可得该反应平衡常数尤的表达式为：
10．—个FCC 晶体在【答案】
11．沿银单晶（bcc ）的棒
轴
方向拉伸，使其发生塑性形变，设铌单晶的滑移面为{110}，
方向在2MPa 正应力下屈服，己测得开动的滑移系是（111）
请
系统中，氧化铝的一种变体尖晶石固溶体的化学式可以写成所谓的尖晶石相似的结构，可以看作是
和尖晶石的结构相似，但含有阳离子空
这个式子强调了阳离子空
位置
同时产生了镁空位形成缺陷固溶体，其缺陷固溶体的形成仍然满足上述尖晶石固溶体化学式的关
确定使该滑移系开动的分切应力T 。
请确定：（1）初始滑移系统；（2）双滑移系统；（3）双滑移开始时的切变量（4）滑移过程中的转动规律和转轴；（5）试棒的最终取向（假定试棒在达到稳定取向前不发生断裂）。 【
答
案
】
（
1
）
铌
单
晶
为
bcc 结构
，
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