2017年西安交通大学电气工程学院804材料科学基础考研仿真模拟题
● 摘要
一、名词解释
1． 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。
2． 位错
【答案】位错是指晶体中的一维缺陷或线状缺陷。
3． 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。
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。
二、简答题
6． 原子的热运动如何影响扩散？
【答案】热运动增强将使原子的跃迁距离、跃迁几率和跃迁频率均増大，即増大扩散系数。
7． 画出一个六方晶胞，并标注出坐标原点和基矢然后在晶胞中画出（1212）晶面。
【答案】如图所示。
8． 说明材料中的结合键与材料性能的关系。
【答案】材料结合键的类型及结合能的大小对材料的性能有重要的影响，特别是对物理性能和力学性能。
物理性能：（1）结合键越强，熔点越高，热膨胀系数就越小，密度也越大。
（2）金属具有光泽、高的导电性和导热性、较好的机械强度和塑性，且具有正的电阻温度系数，这就与金属的金属键有关。
（3）陶瓷、聚合物一般在固态下不导电，这与其非金属键结合有关。工程材料的腐蚀实质是结合键的形成和破坏。
力学性能：（1）晶体材料的硬度与晶体的结合键有关。一般共价键、离子键、金属键结合的晶体比分子键结合的晶体的硬度高。
（2）结合键之间的结合键能越大，则弹性模量越大。
（3）工程材料的强度与结合键能也有一定的联系。一般结合键能高，强度也高一些。
（4）材料的塑性也与结合键类型有关，金属键结合的材料具有良好的塑性，而离子键、共键结合的材料塑性变形困难，所以陶瓷材料塑性很差。
9． 简述固态相变与液态相变的相同点与不同点。
【答案】（1）相同点：都是相变，由形核、长大组成。临界半径，临界形核功形式相同。转变动力学也相同。（2）不同点：①形核阻力中多了应变能一项，造成固态相变的临界半径及形核功増大；②新相可以亚稳方式出现；③存在共格、半共格界面，特定的取向关系；④非均匀形核。
10．画出Fe-C 相图，标明Fe-C 相图中各点的温度和含碳量。
【答案】Fe-C 相图如图1。
11．为什么金属材料经过大塑性变形量变形后会形成织构，变形织构的形成对金属材料的力学性能有何影响？
【答案】因为在塑性变形中，随着变形量的増加，各个晶粒的滑移面和滑移方向都要向变形方向移动，使多晶体中原来位相不相同的各个晶粒调整到空间位相逐渐趋于一致，这一现象称为择优取向，所以形成了织构。由于织构造成了各向异性，使其沿各个方向变形呈现不均匀性，而强度、硬度没有太大差别。
12．何为金属材料的加工硬化？如何解决加工硬化给后续加工带来的困难？
【答案】金属材料在塑性变形过程中，随着变形量的增加，强度和硬度不断上升，而塑性和韧性不断下降，这一现象称为“加工硬化”。该现象的原因是由于外力増加使得位错不断増殖，位错之间相互交结、反应使得位错的运动变得困难。该现象可以用再结晶退火处理消除加工硬化对后续加工带来的困难。
13．分析含碳3.5%的铁碳合金的平衡凝固过程，画出其冷却曲线和室温时的显微组织示意图。
【答案】（1）平衡凝固过程为：
①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；
②当温度达到1148°C 时，初生奥氏体
莱氏体；
③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。
（2）该合金的冷却曲线和室温时的显微组织示意图分别如图（a ）、（b ）所示。
此时发生共晶转变，生成
图
三、计算题
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