2017年西安交通大学前沿科学技术研究院804材料科学基础考研强化模拟题
● 摘要
一、名词解释
1． 共价健
【答案】共价健是指由两个或多个电负性相差不大的原子间通过共用电子对而形成的化学键，具有饱和性和方向性。
2． 相图中的自由度
【答案】相图中的自由度是指在相平衡系统中，在一定范围内可以任意改变而不引起旧相消失或新相产生的独立变量。
3． 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。
4． 热塑性和热固性高分子材料
【答案】高分子材料是由相对分子质量较高的化合物构成的材料，包括橡胶、塑料、纤维、涂料、胶黏剂和高分子基复合材料等。高分子材料按其性能可分为热塑性和热固性高分子材料，其中，热塑性高分子材料可溶、可熔；热固性高分子材料不溶、不熔。利用加热和溶解的方法可将热固性和热塑性材料分辨出来，常用的识别高分子材料的简便方法有经验法、燃烧法、溶解法、仪器分析法等。
5． 异质形核
【答案】异质形核是晶核在液态金属中依靠外来物质表面（型壁或杂质）或在温度不均匀处择优形成的形核方式。
二、简答题
6． 写出晶界偏聚公式，说明公式中各物理量的含义及单位。
【答案】晶界偏聚公式
式中，
；浓度）分别为晶界浓度和晶粒中心浓度（两者同单位即可，可以使用质量百分浓度或体积；Q 为mole 交互作用能（J ）, 由于偏聚引起晶界能的变化；R 为为交互作用能（eV ）
；k 为玻尔兹曼常数（eV/K）；T 为绝对温度（K ）气体常数（J/K）。
7． 谈谈你所了解的新材料、新工艺。
【答案】材料的种类繁多，把那些已经成熟且在工业中已批量生产并大量应用的材料称之为传统
材料或基础材料。而把那些正在发展，且具有优异性能和应用前景的一类材料称之为先进材料或新材料。
传统材料通过采用新技术、提高性能可以成为新材料，新材料经过长期生产和应用之后也就成为传统材料。目前新材料往往与新的加工技术联系在一起，如通过一种快速冷却或机械合金化等加工方法，可以制备非晶态的金属合金，而在这之前人们不知道金属还可以做成非晶态；其他如喷射沉积技术、半固态加工技术、净形薄带连续铸造技术等都是新的加工技术。
其中铝合金制备新技术有：热顶铸造、气隙铸造及电磁铸造技术，铝合金电磁铸轧技术，大型铝合金型材挤压技术，特宽铝合金中厚板轧制技术，半固态金属成形技术，铝合金显微组织结构预测及性能控制技术。
8． 简明解释为什么晶格中两个电子可以由吸引作用而形成库柏对。
【答案】电子间通过交换格波声子而产生间接的相互作用，例如波矢为的电子发射一个波矢为?
的声子被散射
到波矢为
子进入波矢为
由kl 散射
到的状态，
第二个电子本来的波矢为吸收了第一个电子发射的声的状态。另一过程是第一个电子吸收一个由第二个电子发射的波矢为的声子而第二个电子则从散射
到按照量子理论，如果能量
差
，则相互作用能为负，即电子间具有净的吸引作用而是声子角频率）
形成库柏对。显然，只有在费密面附近的是德拜角频率）范围内的电子才能
满足上述条件。
9． 什么是空间点阵与晶体结构？对于同一种空间点阵，晶体结构是否唯一，为什么？请指出图中Cr 和CsCl 的晶体结构个属于那种空间点阵，并说明理由。
图
【答案】（1）空间点阵是指周围环境相同的阵点在空间规则排列的三维阵列；晶体结构是指晶体中实际质点的具体排列情况。
（2）对于同一种空间点阵，晶体结构不唯一，因为晶体结构指的是实际质点的具体排列情况，它们能组成各种类型的排列，实际存在的晶体结构是无限的。
Cr 属于体心立方点阵，CsCl 属于简单立方点阵。Cr 的晶胞中，Cr 占据体心和八个顶角位置，（3）
每个原子的周围环境都相同，即构成了体心立方点阵。csci 中，cr 占据八个顶角，它们的周围环境都相同；对于来说，也具有相同情况，若将看成顶点，也是简单立方点阵。
10．以低碳钢的拉伸曲线为例，运用位错理论说明屈服现象及加工硬化现象。
【答案】低碳钢的屈服是由于低碳钢中的碳是间隙原子，它与铁素体中的位错交互作用形成溶质
原子气团，即所谓的柯氏气团。该气团对位错有钉扎作用，只有在较大的应力作用下，位错才能脱离溶质原子的钉扎，表现为应力-应变曲线上的上屈服点。而一旦位错脱钉，继续滑移，就不需要那么大应力了，表现为应力-应变曲线上的下屈服点和水平台阶。当继续变形时，由于位错数量的大大増加，导致应力又出现升高的现象，称为加工硬化现象。这是由于冷变形金属在塑性变形过程中形成大量位错，这些位错部分成为不可动位错，从而导致其对可动位错的阻力增大，引起材料继续变形困难，形成加工硬化或形变强化。
11．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
12．空间点阵和晶体结构有何区别? 常见金属晶体结构中有哪一种不属于空间点阵? 为什么？
【答案】晶体结构是指自然界中由原子、分子、离子与空间点阵结合而成，实际存在的固体结构。而空间点阵是指阵点在空间呈规律分布，并且每个阵点都具有完全相同的物质环境和几何环境。这样，自然界中的晶体可以抽象为七大晶系14种布拉菲点阵。晶体结构相同的物质，其空间点阵可能不同；同样的空间点阵不同的物质，其晶体结构也可能相同。
密排六方不是空间点阵，原因是不满足几何环境相同的条件。
13．图为两组销铜合金的时效强化曲线；讨论成分变化及时效温度对力学性能（这里是硬度值）的影响，分析可能的原因。
图
【答案】（1）成分变化对力学性能的影响：随铝中含铜量提高，过饱和度加大，脱溶驱动力加大，析出速度加快，硬度值増加。
（2）时效温度的影响：时效温度越高，扩散速度加快，析出加快，但过饱和度减小，脱溶驱动力
相关内容
相关标签