2017年兰州理工大学土木工程学院801材料科学基础之材料科学基础考研题库
● 摘要
一、名词解释
1． 偏析
【答案】偏析是指合金中各组成元素在结晶时分布不均匀的现象。
2． 反应扩散
【答案】反应扩散是通过扩散而形成新相的过程。即在固态扩散的过程中，如果渗入元素在金属中溶解度有限，随着扩散原子增多，当渗入原子的浓度超过饱和溶解度时则形成不同于原相的固溶体或中间相，从而使金属表层分为出现新相和不出现新相的两层的过程。
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． 科垂尔气团（CottrellAtmosphere ）
【答案】科垂尔气团是溶质原子在刃型位错周围的聚集的现象，这种气团可以阻碍位错运动，产生固溶强化效应等结果。
5． 上坡扩散
【答案】上坡扩散是指原子从低浓度向高浓度处的扩散，扩散的驱动力是化学位梯度。
二、简答题
6． 写出图所示立方晶胞中ABCDA 晶面及BD 晶向的密勒指数。
图
；BD 晶向：【答案】ABCDA 晶面：（Oil ）
7． 写出fcc 、bcc 和hep 晶胞中的四面体、八面体间隙数，致密度和原子配位数。
【答案】（1）间隙数。：foe 晶胞有4个八面体间隙，8个四面体间隙；bee 晶胞有6个八面体间隙，
12个四面体间隙；hep 晶胞有6个八面体间隙，12个四面体间隙；
（2）配位数。Bee :最近邻8个，考虑次近邻为（8+6）个；fee :最近邻12个；hep :理想状态12个，非理想状态（6+6）个。
（3）致密度。fee :0.74；bee :0.68；hep :0.74。
8． 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。
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
10．影响陶瓷晶体塑性变形能力的因素都有哪些？ 看成顶点，也是简单立方点阵。
【答案】陶瓷晶体有共价键晶体、离子键晶体和共价-离子混合晶体。因此影响因素主要有以下几个方面：（1）由于共价键具有饱和性，所以位错运动有很高的点阵阻力；（2）而对于离子键晶体，位错运动通常都受到同号离子的巨大斥力，只在某些特定的方向上运动才较容易进行；（3）陶瓷晶体中的滑移系少，塑性变形能力差；（4）在陶瓷晶体中一般柏氏矢量较大，因而位错运动阻力大；（5）共价键晶体价键方向性、离子键晶体的静电作用力都对陶瓷晶体滑移系的可动性起决定
性的影响。
11．何为上坡扩散？形成上坡扩散的热力学条件是什么？
【答案】物质从低浓度区向高浓度区扩散，扩散的结果提高了浓度梯度。例如铝铜合金时效早期形成的富铜偏聚区，以及某些合金固溶体的调幅分解形成的溶质原子富集区等，这种扩散称为“上坡扩散”。上坡扩散的真正驱动力是化学位梯度，而非浓度梯度，虽然扩散导致浓度梯度上升，但化学位梯度却是下降的。据此，形成上坡扩散的热力学条件是
12．分析回复与再结晶阶段空位与位错的变化及其对性能的影响。
【答案】（1）在低温回复阶段，主要表现为空位的消失。冷变形后所产生的大量空位，通过空位迁移至表面或晶界，空位与间隙原子重新重合，空位与位错发生交互作用，空位聚集成空位片等方式，使得空位数量急剧减少。
（2）在中温回复阶段，温度升高，使位错容易滑移，同一滑移面上的异号位错相遇会相互吸引而抵消，不但使亚晶内部的位错数目减少，而且胞壁缠结位错的减少更为显著，重新调整排列规则，胞壁变得明晰，形成回复亚晶。即该阶段主要表现为位错的滑移，导致位错重新结合，异号位错的汇聚而抵消以及亚晶的长大。
（3）在高温回复阶段，位错运动的动力学条件更为充分，滑移同时也发生攀移，使得多层滑移面上的位错密度趋于相同，各位错之间的作用力使得同一滑移面上的位错分布均匀，间距大体相等，形成规则排列的垂直于滑移面的位错墙，即多边形化的过程。多边形化构成的位错墙即是小角度晶界，它将原晶粒分隔成若干个亚晶粒。
13．画一个斜方晶胞
指数。
【答案】如图所示。
.. 并标注出坐标原点和三个基矢（a 、b 、c ），然后在晶胞中画出（210）晶面和一个与（210）晶面等同（同一晶面族）的晶面，并标出它的晶面
图
14．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
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