2017年西安交通大学电子与信息工程学院804材料科学基础考研题库
● 摘要
一、名词解释
1． 配位数
【答案】配位数是指晶体结构中任一原子周围最邻近且等距离的原子数目。
2． 位错
【答案】位错是指晶体中的一维缺陷或线状缺陷。
3． 间隙固溶体
【答案】间隙固溶体是指若溶质原子比较小时可以进入溶剂晶格的间隙位置之中而不改变溶剂的晶格类型所形成的固溶体。
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． 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。
二、简答题
6． 写出立方晶系中<110>和<123>晶向族所包含的所有晶向。 【答案】共6个晶向。
共24个晶向。
7． 液态金属在结晶时如何细化晶粒？
【答案】常用的方法有：
（1）增加过冷度。可以增加结晶的驱动力，
降低临界形核功
第 2 页，共 49 页 减小临界晶核半径
增加形核率；
（2）变质处理。烧注前加入形核剂，利用异质形核来细化晶粒；
（3）机械（或电磁）振动、搅拌。
总之，增加形核率，降低长大速度，就可以细化晶粒。
8． 叙述你所熟悉的某一类材料的凝固过程。
【答案】金属材料在凝固过程后通常得到结晶体，因此金属材料的凝固过程也称结晶过程。 金属的结晶通常分为两个阶段，即形核和形核后的长大阶段。
金属的形核通常在金属恪体中的小尺寸有序原子集团（晶胚）基础上，通过原子扩散而形成能够稳定长大的晶核，即纯金属的形核过程一般需要满足能量条件和结构条件，而合金的形核还要一定的成分条件。
金属形核后的长大通常需要一个较小的过冷度，原子向晶核扩散而长大，在长大过程中结晶界面是粗糙界面，因此金属长大速度一般很快，而结晶界面结构、温度梯度和结晶速度会影响到长大后的晶粒形状和大小，对于合金通常还会造成合金结晶后出现成分偏析等问题。
9． 画出下述物质的一个晶胞：
金刚石 NaCl 闪锌矿 纤锌矿 石墨
【答案】金刚石、NaCl 、闪锌矿、纤锌矿、石墨的晶胞分别如图所示。
图
a ）金刚石；b ）NaCl ；c ）闪锌矿（立方ZnS ）；d ）纤锌矿（六方ZnS ）；e ）石墨
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10．比较大角度晶界能与表面能的大小，并分析其原因。
【答案】大角度晶界能：断键以及临近层原子键变化产生的能量；表面能：原子键变化产生的能量。
一般来说，表面能大于大角度晶界能，面缺陷表面能是指金属与真空或气体、液体等外部介质相接触的界面，界面上的原子会同时受到晶体内部自身原子和外部介质原子和分子的作用力，而内部原子对外界面原子的作用力显然大于外部原子或分子的作用力，表面原子就会偏离其正常平衡位置，并牵连到邻近的几层原子，造成表面层产生较大的晶格畸变，即表面原子的结合键断开，产生较高的能量。
而大角度晶界是晶体内部相邻晶粒相差在l0°C 以上，部分原子的结合键发生变化而并未断开，引起的晶格畸变较小，故能量较低。
11．在晶体中插入附加的柱状半原子面能否形成位错环？为什么？
【答案】不能形成位错环。假设能形成位错环，由于插入的是附加的柱状半原子面，则该位错环各处均为刃型位错，根据刃型位错的则该位错环每一线元对应的b 应沿着径向，也就是说环上各线元对应的b 不同，这与一条位错线只有一个b 相矛盾。
12．相图分析（A-B-C 三元相图如图1所示，本题作图部分直接画在图中）
（1）划分分三角形。
（2）标出界线的性质（共熔界线用单箭头，转熔界线用双箭头）。
（3）指出化合物的性质。
（4）说明E 、F 、B 点的性质，并列出相变式。
（5）分析M 点的析晶路程（表明液、固相组成点的变化，并在液相变化的路径中注明各阶段的相变化和自由度数）。
图1
【答案】（1
）三个分三角形
（2）见图2
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