2017年哈尔滨工业大学材料科学基础复试仿真模拟三套题
● 摘要
一、名词解释
1． 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。
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． 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，脱溶驱动力也减小，GP 区或亚稳相可能不出现。 （3）原因：时效强化主要靠GP 区和
相，因两者很细小弥散，有共格或半共格界面，强化效
果好。
4． 相图分析（A-B-C 三元相图如图1所示，本题作图部分直接画在图中） （1）划分分三角形。
（2）标出界线的性质（共熔界线用单箭头，转熔界线用双箭头）。 （3）指出化合物
的性质。
（4）说明E 、F 、B 点的性质，并列出相变式。
（5）分析M 点的析晶路程（表明液、固相组成点的变化，并在液相变化的路径中注明各阶段的相变化和自由度数）。
图1
【答案】（1
）三个分三角形（2）见图
2
图2
（3）为二元一致熔化合物
；（4）H :单转熔点E :低共熔点F :低共熔点
为二元不一致熔化合物。
（5）M 点析晶路程见图2（有穿S2的相区）。 液相：固相：
5． 请根据
相图分析回答下列问题：
（1）请分析2.0wt%C合金平衡状态下的结晶过程，并说明室温下的相组成和组织组成。 （2）请分析2.0wt%C合金在较快冷却，即不平衡状态下，可能发生的结晶过程，并说明室温下组织会发生什么变化。
（3）假设将一无限长纯铁棒置于930°C 渗碳气氛下长期保温，碳原子仅由棒顶端渗入（如图1
，试分析并标出930°C 和缓冷至室温时的组织分布情况（绘制在答题纸上）所示）。 【答案】⑴相组成：甚至不析出。
组织组成：
的析出将受到抑制，
（2）根据冷速不同，可能出现共晶反应，得到Ld ；得到的P 层片细小；
图1
（3）如图2所示。
图2
6． 试述针对工业纯铝、Al-5%Cu合金、来进行强化。
【答案】（1）对工业纯铝主要的强化机制为加工硬化、细晶强化；
（2）Al-5%Cu合金的强化机制为固溶强化、沉淀强化、加工硬化、细晶强化； （3）复合材料的强化机制为加工硬化、细晶强化、弥散强化。
7． （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。
复合材料分别可能采用哪些主要的强化机制
（2）传导热流的元激发为声子。