2017年大连大学材料综合基础之材料科学基础考研复试核心题库
● 摘要
一、名词解释
1． 金属键
【答案】金属键是金属正离子与自由电子之间的相互作用所构成的金属原子间的结合力。
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。
二、简答题
3． 金属材料、陶瓷材料及高分子材料各是以何种机制导热的？
【答案】金属材料主要靠自由电子导热；陶瓷材料主要靠声子导热；高分子材料主要靠分子导热。
4． 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。
5． 晶界从结构上可分为哪几种类型？晶界结构的普遍特点是什么？
【答案】（1）从结构上来看，晶界可分为小角度晶界和大角度晶界，其中小角度晶界又可以分为：倾斜晶界、扭转晶界和重合晶界。
（2）晶界结构的普遍特点是原子排列比晶内混乱的多，特别是大角晶界上原子排列更加混乱。
6． 已知某铜单晶试样的两个外表面分别是（001）和（111）。请分析当此晶体在室温下滑移时，在上述每个外表面上可能出现的滑移线彼此成什么角度？
【答案】可能的滑移面为{111}晶面族，它们与（001）面的交线只可能有[110]和
，所以滑移
线彼此平行或垂直。滑移面与（111
）面的交线可能有，所以滑移线彼此平行或成60°角。
7． 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。
8． 请根据相图分析回答下列问题：
（1）请分析2.0wt%C合金平衡状态下的结晶过程，并说明室温下的相组成和组织组成。
（2）请分析2.0wt%C合金在较快冷却，即不平衡状态下，可能发生的结晶过程，并说明室温下组织会发生什么变化。
（3）假设将一无限长纯铁棒置于930°C 渗碳气氛下长期保温，碳原子仅由棒顶端渗入（如图1
，试分析并标出930°C 和缓冷至室温时的组织分布情况（绘制在答题纸上）所示）。
【答案】⑴
相组成：
甚至不析出。
组织组成： 的析出将受到抑制，（2）根据冷速不同，可能出现共晶反应，得到Ld ；得到的P 层片细小；
图1
（3）如图2所示。
图2
三、计算题
9． 已知某晶体在500°C时，每
【答案】
10．如图所示为铁碳相图和一个含3.5%C的铁碳合金缓冷凝固组织。说明或示意画出此合金由液相缓冷到共析温度以下的组织变化过程，并说明图 （b ）的最终组织；计算图 （b ）中箭头所指的树枝状组织的重量百分量；再分别计算共析转变后合金中铁素体和全部的珠光体组织重量百分
量
原子中可以形成有1个空位，请问该晶体的空位形成能是多 少？（已知该晶体的常数A=0.0539, 波耳兹曼常数
图
【答案】（1）含3.5%C的铁碳合金为亚共晶白口铸铁。该合金液相冷却时，首先结晶形成奥氏体，此时液相成分沿液相线变化，而奥氏体成分沿固态线变化，当温度达到1148°C 时，
初生奥氏体、
液相w （C ）为4.3%，此时发生共晶转变，生成莱氏体。继续缓冷，初生相奥氏体
和共晶奥氏体中都会析出二次渗碳体，当温度降至727°C 时，所有奥氏体都发生共析转变而形成珠光体，最后得到枝晶状分布的珠光体和变态莱氏体。
图 （b ）中深黑色的树枝状组成体是珠光体，其余的为变态莱氏体。
（2）箭头所指的是枝晶状珠光体，它是由奥氏体枝晶转变来的，根据杠杆法则求得其相对量为：
因为奥氏体会析出二次渗碳体，其中这部分二次渗碳体的含量为：
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