2017年中原工学院材料与化工学院810材料科学基础考研冲刺密押题
● 摘要
一、简答题
1． 在简单立方晶体的（100）面上有一个b=a[001]的螺位错。如果它（a ）被（001）面上b=a[010]的刃位错交割；（b ）被（001）面上b=a[001]的螺位错交割。试问在这两种情形下每个位错上会形成割阶还是弯折？
【答案】交割后的情况如图所示。
图
2． 画出立方晶系的[100]、[101]晶向的（111）、晶面。
【答案】如图所示。
晶面及六方晶系的晶向、（0001）
图
3． 何谓塑料？何谓橡胶？两者在室温时的力学性能有何显著差别？
【答案】塑料是指室温下处于玻璃态的高分子材料。
橡胶是指室温下处于高弹态的高分子材料。
室温下，塑料的硬度较高，但其脆性较大，容易脆性断裂，弹性较低；橡胶的硬度较低，但脆性较小，不易断裂，弹性较高容易发生弹性变形。
4． 对于固体材料将其晶粒细化后其力学性能会有何种变化? 解释原因。并回答对于铸件能否采用再结晶的方法细化晶粒，为什么？
【答案】固体材料将其晶粒细化后，会出现细晶强化的现象，即材料的强度、硬度、塑性、韧性同时提高。这是因为：由于晶粒细小，可供塞积位错的滑移面较短，塞积位错的数目较少，由位错塞积引起的应力集中分散于各个晶粒中，使其屈服强度升高。
另一方面，由于晶粒细小，在相同的外力作用下，处于滑移有利方向的晶粒数较多，应力分散在各晶粒中，即使在受到大的塑性变形时，仍然保持其较好的性能，而不致开裂，从而提高材料的軔性。
对于金属铸件则不能采用再结晶的方法细化晶粒，这是因为：一方面再结晶过程需要在一定的形变基础上，由储存能提供一定的能量进行晶粒的重新形核、长大，铸件没有进行过形变。另一方面，由于再结晶温度过低，铸件也不可能通过重结晶相变细化晶粒。
5． 试画出立方晶体中的（123）晶面和晶向。
【答案】如图所示。
图
6． 写出FCC 晶体在室温下所有可能的滑移系统（要求写出具体的晶面、晶向指数）。
【答案】共有12个可能的滑移系统：
7． 对Cu-Ni 合金什么成分硬度最高？硬度最高的合金流动性如何？为什么？如果两个形状相同的铜镍合金铸件，一个含镍90%、一个含镍50%, 铸后自然冷却，哪一个合金产生的偏析大？为什么？
【答案】（1）含50%~60%Ni的合金硬度最高。
（2）由于结晶间隔最大，因此硬度最高的合金流动性不好。
（3）含镍50%的合金铸件在铸后自然冷却，铸件的偏析较为严重，因为它的成分间隔大，会造成较大的枝晶偏析。
8． 在立方晶胞内画出
【答案】如图所示。
晶面，以及晶向。
图
9． 点缺陷（如间隙原子或代位原子）和线缺陷（如位错）为何会发生交互作用？这种交互作用如何影响力学性能？
【答案】（1）发生交互作用的原因：
①在晶体中，点缺陷会引起晶格畸变，产生内应力，形成应力场；点缺陷的应力场与位错的应力场会发生交互作用，其结果是通过点缺陷运动而使点缺陷相位错形成特定的分布，从而使体系的自由能达到较低状态；
②柯垂尔提出了溶质原子与位错之间的交互作用，在间隙固溶体中，由于间隙原子的半径比晶体间隙的半径大，与位错进行弹性交互作用，结果间隙原子将在位错附近聚集，形成小原子集团，称为柯垂尔气团。柯垂尔气团的存在，使位错运动困难，这是因为位错只有从气团中挣脱或者抱着气团一起前进才能继续运动，这需要外力作更多的功，这就是固溶强化效应；
③而空位通常被吸引到刃型位错的压缩区，或消失在刃型位错线上，使位错线产生割阶，空位与位错在一定条件下可互相转化。
（2）由刃型位错的应力场可知，在滑移面以上，位错中心区域为压应力，而滑移面以下的区域为拉应力，若有间隙原子C ，N 或比溶剂原子尺寸大的置换溶质原子存在就会与位错交互作用偏聚于刃型位错的下方，以抵消部分或全部的张应力，从而使位错的弹性应变能降低，当位错处于能量较低状态时，位错趋于稳定，不易运动，即对位错形成钉扎作用，位错要运动就必须在更大应力作用下才能挣脱柯垂尔气团的钉扎作用而移动，这就形成上下屈服点。