2017年四川大学分析测试中心848材料科学基础之材料科学基础考研强化模拟题
● 摘要
一、填空题
1． 根据相图可以推断合金的性能，相图上的成分间隔越大，_____越严重；结晶间隔越大，铸件凝固完了越易产生_____。
【答案】偏析；分散缩孔（疏松）
2． 结晶过程中晶体界面向液相推移的方式被称为_____，与液固界面的微观结构有关。
【答案】晶体长大机制
3． 晶胞是_____，其_____和_____与对应的单位平行六面体一致。
【答案】能充分反映晶体结构特征的最小单位；形状；大小
【解析】晶胞是构成晶格的最基本的几何单元，其形状、大小与空间格子的平行六面体单位相同，保留了整个晶格的所有特征。晶胞是能完整反映晶体内部原子或离子在三维空间分布之化学-结构特征的平行六面体最小单元。
4． 扩散第一定律适用于稳态扩散，其数学表达式可写成_____。扩散通量的单位是_____, 符号为_____，表示扩散由高浓度向低浓度方向进行。
【答案】
负号
5． 三斜晶体平行六面体晶格常数特征是_____、_____，布氏格子类型为_____。
【答案】
简单三斜
6． 空间群为Fm3m 的晶体结构属于_____晶族，_____晶系。
【答案】尚级；兑方
二、简答题
7． 何谓正偏析与负偏析？
【答案】（1）正偏析：当溶质的分配系数（2）
的合金凝固时，部分溶质被排挤到凝固界面附近的
液相中，以后再凝固出的固相中溶质浓度就随之升高，这种偏析称为正偏析。
的合金凝固时，在凝固过程中外层的一定范围内溶质浓度由外向内逐步降低，这种偏
析称为负偏析。
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． 何谓n 型半导体？何谓p 型半导体？两者的载流子特征有何不同？ 【答案】（1）n 型半导体是指本征半导体Si 或成的半导体。
p 型半导体是指在本征半导体Si 或（2）成的半导体。
（3）n 型半导体的载流子包括施主电子、本征电子及等量的本征空穴，故其电子浓度高于空穴浓度；p 型半导体的载流子包括受主空穴、本征电子及等量的本征空穴，故其空穴浓度也高于电子浓度。
10．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）。 【答案】液相：
固相：
11．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
中加入少量IIIA 族的B 或
或Ga 或In 等元素后所形
中加入少量V A 族的P 或As 或Sb 等元素后所形
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
图2
（3）为二元一致熔化合物
；（4）H :单转熔点E :低共熔点F :低共熔点
为二元不一致熔化合物。
（5）M 点析晶路程见图2（有穿S2的相区）。 液相：
固相：
13．已知原子半径与晶体结构有关，请问当配位数降低时，原子半径如何变化？为什么？ 【答案】半径收缩。若半径不变，则当配位数降低时，会引起晶体体积増大。为了减小体积变化，原子半径将收缩。