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2017年兰州理工大学理学院801材料科学基础之材料科学基础考研强化模拟题

  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. 晶体

【答案】晶体是原子、分子或离子按照一定的规律周期性排列组成的固体。

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. 全位错与不全位错

【答案】全位错是指柏氏矢量等于晶体点阵矢量的位错;不全位错是指柏氏矢量不等于晶体点阵矢量的位错。

5. 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。

二、简答题

6. 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。

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. 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

9. 萤石

和空间点阵。

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

【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

10.任意选择一种材料,说明其可能的用途和加工过程。

【答案】如Al-Mg 合金。作为一种可加工、不可热处理强化的结构材料,由于具有良好的焊接性

能、优良的耐蚀性能和塑性,在飞机、轻质船用结构材料、运输工业的承力零件和化工用焊接容器等方面得到了广泛的应用。

根据材料使用目的,设计合金成分,考虑烧损等情况进行配料,如A15Mg 合金板材,实验室条件下可在电阻坩埚炉中750°C 左右进行合金熔炼,精炼除气、除渣后720°C 金属型铸造,430〜470°C 均匀化退火10〜20h 后,在380〜450°C 热轧,再冷轧至要求厚度,在电阻炉中进行稳定化处理,剪切成需要的尺寸或机加工成标准试样,进行各种组织、性能测试。

11.论述位错的运动方式、条件及其对材料变形的影响。

【答案】(1)运动方式。刃型位错:滑移,攀移;螺型位错:滑移和交滑移。

(2)条件。滑移需要临界切应力,启动单个位错滑移的力为力。攀移运动需要正应力和高温作用。只有螺型位错才能发生交滑移,层错能的大小对交滑移的影响很明显,层错能越高,则扩展层错越窄,位错越容易束集而发生交滑移。

(3)位错滑移和交滑移是材料主要的塑性变形方式,只有在高温和高正应力作用时才能发生正刃型位错的攀移。

12.画出相图。

【答案】如图所示。

13.写出图所示立方晶胞中ABCDA 晶面及BD 晶向的密勒指数。