2017年湘潭大学机械工程学院862材料科学基础(四)[专业硕士]考研导师圈点必考题汇编
● 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． 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． 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。
4． 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。
5． 位错
【答案】位错是指晶体中的一维缺陷或线状缺陷。
二、简答题
6． 试画出立方晶体中的（123）晶面和
【答案】如图所示。 晶向。
图
7． 何谓金属的结晶？何谓金属的再结晶？两者是否都是相变，为什么？两者的驱动力是否相同，为什么？
【答案】结晶是指金属由熔液态转变为晶态固体的过程；再结晶是指将冷变形后的金属加热到一定温度之后，在原变形组织中重新产生了无畸变的新晶粒，而性能也发生了明显的变化并恢复到变形前的过程。
因为结晶的产物与其母相是不同的相，而再结晶的产物与其母相是同一种相，无新相产生，故结晶是相变，再结晶不是相变。
两者的驱动力不相同，结晶的驱动力是液、固两相的体积自由能差；再结晶的驱动力是变形金属经回复后未被释放的储存能，即塑性变形所引起的晶体中位错总弹性应变能。
8． 试述针对工业纯铝、Al-5%Cu合金、复合材料分别可能采用哪些主要的强化机制来进行强化。
【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。
9． 什么是二次再结晶？二次再结晶发生的条件是什么？二次再结晶后织构会不会发生变化？
【答案】二次再结晶是指在再结晶完成的基础上，少数晶粒的异常长大现象。此时晶粒尺寸分布出现双峰现象。发生条件：一般晶粒生长受阻，如粒子钉扎、织构钉扎或厚度效应。当钉扎作用不均匀消失时，个别晶粒先摆脱钉扎而充分生长。
于弥散相抑制晶粒长大，一般不会产生二次织构；对于织构抑制晶粒长大，有时会产生二次织构，有时不会产生二次织构；对于厚度抑制晶粒正常长大，会产生二次织构。
10．试绘出体心立方晶胞示意图，在晶胞中画出体心立方晶体的一个滑移系，标出指数；说明体心立方结构的单相固溶体合金在冷塑性变形中的特点。
【答案】（1）体心立方晶胞示意于图，晶胞中的一个滑移系为
效。
（2）体心立方结构的单相固溶体合金在冷塑性变形表现出的特点为加工硬化、屈服现象和应变时
图
11．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。
12．论述冷变形后材料的组织和性能特点。
【答案】与未变形的材料相比，冷变形材料的晶粒形态的改变，被压扁、拉长，形成纤维组织和带状组织。晶粒内出现大量的滑移带，进行孪生变形的金属还出现孪晶带。晶粒转动，产生形变带，出现晶粒择优取向（织构）。产生内应力，出现加工硬化效应。物理和力学性能变化显著，如强度和硬度升高、电阻率升高、塑性和韧性下降等。
13．均匀形核与非均匀形核具有相同的临界晶核半径，非均匀形核的临界形核功也等于三分之一表面能，为什么非均匀形核比均匀形核容易？
【答案】因为非均匀形核时，用杂质或型腔充当了一部分晶核。也就是说，需要调动的原子数少。
14．在体心立方晶胞中画出一个最密排方向并标明晶向指数；再画出过该方向的两个不同的低指数（简单）晶面，写出对应的晶面指数。这两个面和与其平行的密排方向构成什么关系？
【答案】所求的两个面如图所示，这两个面和与其平行的密排方向构成构成晶带关系。