2017年湘潭大学物理与光电工程学院852材料科学基础(二)[专业硕士]考研仿真模拟题
● 摘要
一、名词解释
1． 上坡扩散
【答案】上坡扩散是指原子从低浓度向高浓度处的扩散，扩散的驱动力是化学位梯度。
2． 扩展位错
【答案】一个全位错分解为2个Shockley 不全位错，这样的2个Shockley 位错一起被称为扩展位错。
3． 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。
4． 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。
5． 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。
二、简答题
6． 举例或画图说明什么是小角晶界的位错模型？描述大角晶界有何模型？其含义是什么？
【答案】（1）小角晶界主要是指相邻晶粒位相差小于10°的晶界，而根据相邻晶粒之间位相差的形式不同又可将其分为倾斜晶界、扭转晶界和重合晶界等。
对称倾斜晶界可看做把晶界两侧晶体互相倾斜的结果，其晶界结构可看是由一列平行的刃型位错所构成，位错的间距与柏氏矢量之间的关系为
不对称倾斜晶界结构可看成由两组柏氏矢量相互垂直的刃型位错交错排列而成。
扭转晶界可看成是两部分晶体绕某一轴在一个共同的晶面上相对扭转一个0角所构成的，扭转轴垂直于这一共同的晶面，其结构可看成由互相交叉的螺型位错所组成。
（2）大角度晶界多为多晶体材料中各晶粒之间的晶界。大角度晶界上原子排列比较紊乱，但也存在一些比较整齐的区域，因此其晶界可看成由坏区与好区交替相间组合而成，主要有“重合位置
点阵”模型、非晶模型和小岛模型。
7． （1）写出固体热导率的定义和公式。
（2）指出传导热流的元激发。
（3）指出在低温和高温下热导率对温度的依赖关系，并描述在这两个区间内的主要物理过程。
【答案】（1）固体热导率的定义为：单位温度梯度所引起的热量流密度，即
式中的系数k ，在非金属固体热导率的表示式为
式中，c 为固体热容；为声子的平均速度；1为声子的平均自由程。
（由声子贡献）及电子热导率
式中，
以典型值代入后得 （由自由电子贡（2）传导热流的元激发为声子。 （3）对于金属，
其热导率通常由晶格热导率
献）两部分所组成，即
因此，典型金属的热导率主要由自由电子贡献，即
式中，le 为电子平均自由程，依赖于电子-声子散射过程。所以
式中，为温度为T 时的平均声子数。
是杂质密度）与t 无关，所以 在高温区：在低温区：在极低温区：声子数很少，主要是杂质散射，
8． 金属的固态相变与金属的结晶过程基本一样，大多也包括形核和生长两个基本阶段，但在固态相变过程中新、旧两相的比容不同，使系统额外增加了应变能以及由相界面上的原子不匹配而引起的弹性应变能，因此固态相变在许多方面与结晶过程有着显著的差异。试分析固态相变的一般特点。
【答案】固态相变的一般特点：
（1）相变阻力中多了应变能一项。
（2）形核方面：非均匀形核为主；具有特定的取向关系；相界面常为共格或半共格的。 （3）生长方面：具有惯习现象，有特定的组织形态，如片状、针状。
（4）有亚稳相。
9． 举例说明材料的基本强化形式有哪几种，并说明其中三种的强化机制。
【答案】通过合金化、塑性变形和热处理等手段提高金属材料强度的方法，称为材料的强化。其强化基本形式有：固溶强化、形变强化、沉淀强化和弥散强化、细化晶粒强化等。
这些强化方式总的来说是向晶体内引入大量晶体缺陷，如位错、点缺陷、异类原子、晶界、高度弥散的质点或不均匀性（如偏聚）等，这些缺陷阻碍位错运动，也会明显地提高材料强度。 （1）固溶强化：无论是代位原子或是填隙原子，在条件合适的情况下，都可能发生原子偏聚而形成气团。对代位点阵来说，当溶质原子比溶剂原子的直径大时，溶质原子有富集在刃型位错受胀区的趋向；反之，富集于受压区。填隙原子则总是向受胀区富集。这种靠扩散在位错附近富集的现象，称为柯氏气团（Cottrellatmosphere ）。柯氏气团对位错有钉扎作用，从而使强度提高。 （2）沉淀强化和弥散强化：过饱和固溶体随温度下降或在长时间保温过程中（时效）发生脱溶分
，解。时效过程往往是很复杂的，如铝合金在时效过程中先产生GP 区，继而析出过渡相（0”及e' ）
最后形成热力学稳定的平衡相（0）。细小的沉淀物分散于基体之中，阻碍着位错运动而产生强化作用，这就是“沉淀强化”或“时效强化”。
（3）加工硬化：冷变形金属在塑性变形过程中形成大量位错，这些位错部分成为不可动位错，从而导致其对可动位错的阻力增大，引起材料继续变形困难，形成加工硬化或形变强化。
10．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
相关内容
相关标签