2017年西安交通大学前沿科学技术研究院804材料科学基础考研题库
● 摘要
一、名词解释
1． 致密度
【答案】致密度是表示晶胞中原子所占的体积与晶胞体积的比值，是衡量原子排列紧密程度的参数，致密度越大，晶体中原子排列越紧密，晶体结构越致密。
2． 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。
3． 晶族
【答案】按晶体含轴次（高于2）的高次轴或反轴的情况可将晶体划分为高、中、低三类晶族。只含唯一一个高次主轴（含反轴）的晶体属于中级晶族，包括三方晶系、四方晶系、六方晶系三种晶系；无高次轴或反轴的晶体属低级晶族，包括三斜晶系、单斜晶系和正交晶系三种晶系；含多个高次轴的晶体属高级晶族，只有立方晶系一种。立方晶系必有与立方体对角线方向对应的4个三重轴或反轴。
4． 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。
5． 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。
二、简答题
6． 三元合金相图中的垂直截面与二元合金相图有何不同？为什么二元合金相图可以使用杠杆定律来分析各个相的相对含量，而三元合金相图中的垂直截面却不能？
【答案】三元合金相图中垂直截面的两端并不是纯组元，而是一端纯组元、另一端二元合金，甚至两端都是二元合金。另外，在二元合金相图中纯组元的相变点只有一个，而在三元合金相图的垂直截面中，其两端往往是开口的，即有两个相变点。因此，它与二元合金相图不同，是一个伪
二元合金相图。
杠杆定律表示在一定的温度下，合金两个相的相对含量与合金成分点到两个相区线的距离成反比。杠杆定律的应用必须保证自由度为零的条件。在三元合金相图中的垂直截面中，即使温度一定, 此时的自由度f=c—p=3—2=1，也不满足自由度为零的条件。因此，在三元合金相图中的垂直截面中，不能使用杠杆定律来分析各个相的相对含量。
7． Fe-C-Mn 三元合金的液相面投影图如图所示。
图Fe-C-Mn 三元合金液相面投影图
（1）确定图中0合金的成分及熔点。
（2）写出图中a 、b 、c 、d 、e 和f 各点成分的液相参与的六个四相平衡反应的名称及反应式。
【答案】（1）0合金的成分为：
0合金的熔点为：〜1425°C 。
（2）a 点：包晶反应，
b 点：包共晶反应，
c 点：包晶反应，
d 点：包共晶反应，
e 点：包共晶反应，
f 点：包共晶反应，
8． 扩散的机制及影响因素。
【答案】（1）扩散机制主要由空位机制、间隙机制、换位机制。
（2）凡是与化学位有关的因素，均对扩散有影响：①温度的影响。温度越高，原子扩散系数越大；②扩散组元的影响。组元特性：固溶体中组元尺寸相差越大，扩散系数越大；组元间亲和力越大，
扩散系数越小；组元熔点越高，扩散系数越小。组元浓度，通过扩散激活能和扩散常数影响扩散系数。第三组元，其影响比较复杂；③晶体结构的影响，体现在：密堆结构的扩散比非密堆结构中慢；间隙式扩散较置换式扩散快；各向异性时，沿原子密排的方向扩散慢，非密排的方向扩散快；④短路扩散。表面扩散系数远大于晶界扩散系数，两者又远大于体扩散系数。
9． —个的螺位错在（111）面上运动。若在运动过程中遇到障碍物而发生交滑移，请写出交滑移系统。
【答案】所有包含螺位错方向的面都是滑移面，对于FCC 晶体滑移面（111）来说，只有（111）
与包含I 故若发生交滑移，一定是从（111）面到面。
10．纯金属中溶入另一组元后（假设不会产生新相）会带来哪些微观结构上的变化？这些变化如何引起性能上的变化？
【答案】（1）微观结构上的变化：
①引起点阵畸变，点阵常数会改变；
②会产生局部偏聚或有序，甚至出现超结构。
（2）性能上的变化：
①因固溶强化使强度提高，塑性降低；
②电阻一般増大。
11．高分子链结构分为近程结构和远程结构。他们各自包含的内容是什么？
【答案】
12．何为本征扩散与非本征扩散？并讨论两者的扩散系数、扩散活化能和特点。
【答案】本征扩散是指空位来源于晶体的本征热缺陷而引起的迁移现象。本征扩散的活化能是由空位形成能和质点迁移能两部分组成，高温时以本征扩散为主。
非本征扩散是由不等价杂质离子的掺杂造成空位，由此而引起的迁移现象。非本征扩散的活化能只包含质点迁移能，低温时以非本征扩散为主。
13．如图所示，一刃型位错环位于断面为正方形的棱柱滑移面上，正方形的两边分别沿x 和y 轴，
柏氏矢量沿z 轴。如果位错环只能滑移，示意画出在以下两种应力分布情况下位错环的平衡形状：
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