2017年浙江理工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． 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。
2． 再结晶
【答案】再结晶是指形变金属在一定的加热条件下，通过新的可移动大角度晶界的形成及随后移动，从而形成无应变新晶粒组织的过程。
二、简答题
3． 说明材料中的结合键与材料性能的关系。
【答案】材料结合键的类型及结合能的大小对材料的性能有重要的影响，特别是对物理性能和力学性能。
物理性能：（1）结合键越强，熔点越高，热膨胀系数就越小，密度也越大。
（2）金属具有光泽、高的导电性和导热性、较好的机械强度和塑性，且具有正的电阻温度系数，这就与金属的金属键有关。
（3）陶瓷、聚合物一般在固态下不导电，这与其非金属键结合有关。工程材料的腐蚀实质是结合键的形成和破坏。
力学性能：（1）晶体材料的硬度与晶体的结合键有关。一般共价键、离子键、金属键结合的晶体比分子键结合的晶体的硬度高。
（2）结合键之间的结合键能越大，则弹性模量越大。
（3）工程材料的强度与结合键能也有一定的联系。一般结合键能高，强度也高一些。
（4）材料的塑性也与结合键类型有关，金属键结合的材料具有良好的塑性，而离子键、共键结合的材料塑性变形困难，所以陶瓷材料塑性很差。
4． 根据图所示的二元相图，回答下列问题。
图
（1）A1为面心立方金属，写出单胞中的原子数、致密度、配位数、密排面与密排方向。在单胞中画出密排面与密排方向。指出α的晶体结构。α与均是A1与Cu 相互作用的结果，说明α与的结构差别。
（2）何谓再结晶全图和起始再结晶温度？制订一种测定再结晶温度的方案，简述原理。
（3）比较纯铝平衡结晶时与x 合金平衡结晶时的异同点。分析x 合金平衡结晶和非平衡结晶中组织转变的过程。
（4）x 合金塑性变形后的组织、性能有何变化？用位错理论解释x 合金的室温强化措施。
【答案】（1）A1单胞中原子数4, 致密度0.74, 配位数12, 密排面{111}，密排方向<110>。α的晶体结构FCC 。α与均是A1与Cu 相互作用的结果，α是固溶体，晶体结构与A1相同，是化合物，晶体结构与Al 、Cu 均不相同。
（2）再结晶全图是变形金属变形程度、退火温度与退火后晶粒大小的图，起始再结晶温度指大变形金属退火lh 后开始再结晶的温度。一种测定再结晶温度的方案可以是大变形金属退火lh 后，测量硬度变化，硬度大幅下降温度为开始再结晶温度。
（3）纯铝平衡结晶时，需要能量与结构起伏，X 合金平衡结晶时还需要成分起伏，结晶速度快于纯金属，有溶质原子再分配、成分过冷等。X 合金的平衡结晶组织转变过程为：
非平衡结晶中组织转变过程为：出现非平衡共晶，
（4）x 合金塑性变形后的组织、性能变化有加工硬化、组织纤维化、加工残余内应力，甚至有加工织构及其他物理化学性能变化。X 合金的室温强化措施有固溶强化、加工硬化、细化晶粒强化、沉淀强化等。位错理论解释为：固溶强化是固溶原子在位错周围形成各种气团，加工硬化是增加位错数目，细化晶粒强化是増加晶界数目，沉淀强化是第二相粒子与位错交互作用导致位错切过或绕过粒子，这些均增加了位错运动难度，使得强度上升。
5． 萤石属立方晶系，其结构如图1所示，钙正离子位于立方晶胞的角顶和面的中心，形成面心立方结构，而氟负离子填充在全部的（8个）四面体间隙中。请画出萤石晶体的结构基元和空间点阵。
图
【答案】由题意知，钙正离子位于立方晶胞的角顶和面的中心，而氟负离子填充在全部的（8个）
四面体间隙中，则结构基元和空间点阵如图2所示。
图2
6． 固态下，无相变的金属，如果不重溶，能否细化晶粒？如何实现？
【答案】可以。通过进行较大的冷变形，而后在适当温度再结晶的方法获得细晶。或进行热加工，使之发生动态再结晶。
7． 在FCC 晶体的滑移面上画出螺型Shockley 分位错附近的原子组态。
【答案】如图所示 。
图 晶体中螺型Shockley 分位错附近的原子组态
8． 试画出立方晶体中的（123）晶面和
【答案】如图所示。
晶向。
图
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