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2017年西南交通大学材料科学基础(同等学力加试)复试仿真模拟三套题

  摘要

一、名词解释

1. 共价健

【答案】共价健是指由两个或多个电负性相差不大的原子间通过共用电子对而形成的化学键,具有饱和性和方向性。

2. 离子键

【答案】离子键是通过两个或多个原子或化学基团失去或获得电子而成为离子后形成的。带相反电荷的离子之间存在静电作用,当两个带相反电荷的离子靠近时,表现为相互吸引,而电子和电子、原子核与原子核之间又存在着静电排斥作用,当静电吸引与静电排斥作用达到平衡时,便形成离子键。因此,离子键是阳离子和阴离子之间由于静电作用所形成的化学键。

二、简答题

3. 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

4. 请绘出面心立方点阵晶胞,并在晶胞中绘出(110)晶面;再以(110)晶面平行于纸面,绘出(110)晶面原子剖面图,并在其上标出[001]、

【答案】如图所示。

晶向。

5. 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。

6. 为什么固溶体凝过程中,在正的温度条件下可以呈现树枝状长大,而纯金属却不能?如果其他条件不变,当温度梯度逐渐增大时,该固溶体的长大方式将有什么样的变化?

【答案】(1)因为纯金属凝固时,结晶前沿的液体具有正的温度梯度,无成分过冷区,故柱状晶前沿大致呈平面状生长。对于固溶体来说,当柱状晶前沿液相中具有较大成分过冷区时,柱状晶便以树枝状方式生长。

(2)当温度梯度较小时,固溶体产生较大的成分过冷,过冷度较大,以树枝状方式长大;随着温度梯度増大,固溶体产生的成分过冷减小,过冷度较小,以胞状晶方式长大;当温度梯度很大时,固溶体产生的成分过冷很小,过冷度也很小,以平面状方式长大。

7. 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。

8. 简单立方晶体中,若位错线方向为[001],所以碳原子具有更大的扩试说明该位错属于什么类型的位错?

【答案】因位错线方向与柏氏矢量方向垂直,因此该位错为刃位错。

三、计算题

9. 某著作中给出六方点阵的错误晶胞如图1所示。指出其错误所在,画出一个正确的六方晶胞,并给出a 、c 点阵常数的数值。

图1

【答案】图1中钼原子与硅原子所示位置为非等同点,不符合节点选取的规则。图2中虚线所示为正确的六方晶胞的(001)面。 其中

图2

10.计算铁碳相图中,含铁1.8%的合金凝固到室温后,各组织的相对量。

【答案】铁碳相图中,含铁1.8%的合金凝固到室温后得到的组织为

根据杠杆的定理列式计算各组织含量:

11.调幅分解的浓度波动方程为

式中

,M 为互迁移率

为浓度梯度造成的错配度,