2017年兰州理工大学土木工程学院801材料科学基础之材料科学基础考研导师圈点必考题汇编
● 摘要
一、名词解释
1． 非均匀形核
【答案】新相优先在母相中存在的异质处形核，即依附与液相中杂质或外来表面形核。与均匀形核相比，它需要的形核功和过冷度都较小。
2． 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。
3． 致密度
【答案】致密度是表示晶胞中原子所占的体积与晶胞体积的比值，是衡量原子排列紧密程度的参数，致密度越大，晶体中原子排列越紧密，晶体结构越致密。
4． 位错
【答案】位错是指晶体中的一维缺陷或线状缺陷。
5． 再结晶退火
【答案】再结晶退火是指经过塑性变形的金属，在重新加热过程中，当温度高于再结晶温度后，形成低缺陷密度的新晶粒，使其强度等性能恢复到变形前的水平，但其相结构不变的过程。
二、简答题
6． 在面心立方晶胞中，分别画出（101）、
方向；就图中情况能否构成滑移系？
【答案】见图。 并指出哪些是滑移面、滑移
图
7． 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。
8． 如果沿FCC 晶体的[110]方向拉伸，请写出可能启动的滑移系统。
【答案】可能启动的滑移系统有四个，分别为
9． 在铁的晶体中固溶有碳原子和镍原子，问在同一温度下，碳原子和镍原子各以什么机制进行扩散，为什么？其中哪一种原子具有更大的扩散系数，为什么？
【答案】碳原子以间隙扩散机制进行扩散，因为Fe-C 合金为间隙固溶体，碳原子半径比较小，间隙扩散不会引起较大的点阵畸变。
镍原子以空位扩散机制进行扩散，因为Fe-Ni 合金为置换固溶体，镍原子比较大，难以通过间隙机制从一个间隙位置迁移到邻近的间隙位置，因为这种迁移将导致很大的点阵畸变。
碳原子具有更大的扩散系数。因为空位扩散激活能除了需要原子跳跃所需的内能外，还比间隙扩
散増加一项空位形成能。根据
散系数。
所以碳原子具有更大的扩
10．用位错理论分析纯金属与两相合金在冷形变加工时，在产生加工硬化机理上有何区别？
【答案】（1）对于纯金属单晶体，使其产生加工硬化的机理主表现在位错增殖、位错运动及位错的交互作用、以及位错反应三个方面：首先，对于位错増殖来说，位错源开动，位错增殖使位错密度增大；其次，位错运动时会受到点阵阻力，并且在位错之间发生交互作用的情况下，会形成割阶、缠结等，也会使其运动阻力增大；第三，位错之间还会发生位错反应，形成如洛玛位错、L-C 位错等的固定位错，从而造成位错塞积，使位错运动阻力进一步增大。综上三个方面使位错运动阻力增大从而产生加工硬化。
（2）对于纯金属多晶体而言，在纯金属单晶体加工硬化的机理的基础上多出了晶界造成的位错塞积作用，其位错运动阻力进一步增大。
（3）对于两相合金而言，首先，若基体相为固溶体，其加工硬化机理又比纯金属多晶体多出了固溶强化方面的作用，即一方面溶质原子会与位错发生弹性交互作用，形成柯垂尔气团，另一方面溶质原子会与位错发生化学交互作用形成铃木气团，这两个方面的原因使位错运动阻力进一步增大；其次，若第二相为硬的颗粒相，其加工硬化机理与固溶体合金相比，还存在分散强化机制，即奥罗万机制和位错切割第二相机制使位错运动阻力更进一步增大。
11．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。