2017年北京工业大学材料科学与工程学院金属材料复试实战预测五套卷
● 摘要
一、名词解释
1． 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。
2． 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。
二、简答题
3． 晶体的微观对称元素有平移轴、螺旋轴和滑移面三类，请问轴滑动面a 具体表示什么对称操作？
【答案】轴滑动面a 表示沿a 轴方向平移对应轴一半a/2，后又反演而得到重复的滑移机制。
4． 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。
5． 解释施主态、受主态和受主能级。
【答案】非晶态半导体与晶态相比较，其中存在大量的缺陷。这些缺陷在禁带之中引入一系列局域能级，它们对非晶态半导体的电学和光学性质有着重要的影响。四面体键非晶态半导体和硫系玻璃，这两类非晶态半导体的缺陷有着显著的差别。
非晶硅中的缺陷主要是空位、微空洞。硅原子外层有四个价电子，正常情况应与近邻的四个桂原子形成四个共价键。存在有空位和微空洞使得有些硅原子周围四个近邻原子不足，而产生一些悬挂键，在中性悬挂键上有一个未成键的电子。
悬挂键还有两种可能的带电状态：释放未成键的电子成为正电中心，这是施主态；接受第二个电子成为负电中心，这是受主态。它们对应的能级在禁带之中，一个能级不被电子占据时呈中性，被电子占据时带负电，则被称为受主能级。一个能级被电子占据时呈中性，不被电子占据时带正
电，则被称为施主能级。
半导体掺施主或受主杂质时会在禁带内引入杂质能级。施主杂质引入施主能级，受主杂质引入受主能级。因为受主态表示悬挂键上有两个电子占据的情况，两个电子间的库仑排斥作用，使得受主能级位置高于施主能级，称为正相关能。施主能级重要分布于高于费米能级的能带，受主能级重要分布于低于费米能级的能带。
6． 若面心立方晶体中有行位错反应？为什么？
【答案】能够发生反应。
几何条件：
能量条件： 的单位位错及的不全位错，此二位错相遇能否进
几何条件和能量条件均满足。
7． 在晶体的宏观对称性中，包含哪8种最基本的对称元素？
【答案】晶体的宏观对称性中，只有以下8种最基本的对称元素，即回转对称轴
：
对称中心：i ；对称面：m ；回转一反演轴：
8． 何谓电子磁矩、原子磁矩及物质固有磁矩? 物质的磁性与原子核外电子的填充情况有何关系？
【答案】（1）电子磁矩是指电子绕核运动的轨道磁矩和电子自旋产生的自旋磁矩；
原子磁矩是指电子的轨道磁矩和自旋磁矩合成的总磁矩；
物质固有磁矩是指无外磁场作用时所有原子磁矩之和。
（2）原子中的电子壳层全部填满的物质为抗磁体；原子中有未填满的电子壳层的物质为顺磁体或铁磁体。
三、计算题
9． Pb-Sb-Sn 三元合金常用作滑动轴承内衬。图1是某机车Pb-Sb-Sn 轴瓦内衬的铸态金相组织，其中图a 合金的成分为74.07%Pb-16.30%Sb-9.63%Sn，组织中自色多角形块状物为初生晶SnSb
++SnSb）化合物，其余为（（Pb ）（Sb ）共晶体；图b 合金的成分为80.36%Pb-14.63%Sb-5.01%Sn,
组织中黑色树枝状物为初生的（Pb ）固溶体，其余为（（Pb ）+（Sb ）+SnSb）共晶体。使用结果表明，图a 合金的寿命明显低于图b 合金的寿命，其失效方式主要是衬层大块剥落。
a ）74.07%Pb-16.30%Sb-9.63%Sn；b ）80.36%Pb-14.63%Sb-5.01%Sn
图1 两种Pb-Sb-Sn 三元合金的铸态组织
（1）从组织的角度分析这两种合金使用寿命的不同。
（2）借助图2所示的Pb-Sb-Sn 三元合金液相面投影图，分析a 、b 两种合金组织中初生晶不同的原因。
图2 Pb-Sb-Sn 三元合金的液相面投影图
【答案】（1）材料的性能与其组织密切相关，合金a 与b 组织的主要差异在于初生晶的类型及形状不同。a 中的初生晶为多角形块状的SnSb 化合物，而b 中的初生晶为树枝状的（Pb ）固溶体。前者的硬度高于后者，特别是前者的多角状比后者的树枝状引起更大的应力集中，更易形成显微
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