2017年陕西科技大学陕西科技大学949材料科学基础复试实战预测五套卷
● 摘要
一、名词解释
1． 金属键
【答案】金属键是金属正离子与自由电子之间的相互作用所构成的金属原子间的结合力。
2． 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。
二、简答题
3． 图1为两种材料中原子结合的键能曲线，回答， （1）哪种材料的弹性模量大？ （2）哪种材料的热膨胀系数大？
（3）依据图1, 示意画出两种材料的键力曲线。
图1
【答案】（1）B ；（2）A ；（3）见图2:
图2
4． 纯金属中主要的点缺陷有哪些，简述其可能的产生原因。
【答案】纯金属晶体中，点缺陷的主要类型是空位、间隙原子、空位对及空位与间隙原子对。它们产生的途径有以下几个方面：
（1）依靠热振动使原子脱离正常点阵位置而产生。空位、间隙原子或空位与间隙原子对都可由热 激活而形成。这种缺陷受热的控制，它的浓度依赖于温度，随温度升高，其平衡态的浓度亦增高。（2）冷加工时由于位错间有交互作用，在适当条件下，位错交互作用的结果能产生点缺陷，如带割阶的位错运动会放出空位。
（3）辐照。高能粒子（中子、a 粒子、高速电子等）轰击金属晶体时，点阵中的原子由于粒子轰击而离开原来位置，产生空位或间隙原子。
5． 固相烧结与液相烧结之间有何相同与不同之处？ 【答案】（1）固相烧结与液相烧结之间的相同之处： ①烧结的推动力都是表面能；
②烧结过程都是由颗粒重排、气孔填充和晶粒生长等阶段组成。 （2）不同之处：
①由于流动传质速率比扩散速率快，因而液相烧结致密化速率高，烧结温度较低。
②液相烧结过程的速率还与液相数量、性质（粘度、表面张力等）、液相与固相的润湿情况、固相在液相中的溶解度等因素有关。
③影响液相烧结的因素比固相烧结更为复杂。
6． 均匀形核与非均匀形核具有相同的临界晶核半径，非均匀形核的临界形核功也等于三分之一表面能，为什么非均匀形核比均匀形核容易？
【答案】因为非均匀形核时，用杂质或型腔充当了一部分晶核。也就是说，需要调动的原子数少。
7． 何为本征扩散与非本征扩散？并讨论两者的扩散系数、扩散活化能和特点。
【答案】本征扩散是指空位来源于晶体的本征热缺陷而引起的迁移现象。本征扩散的活化能是由空位形成能和质点迁移能两部分组成，高温时以本征扩散为主。
非本征扩散是由不等价杂质离子的掺杂造成空位，由此而引起的迁移现象。非本征扩散的活化能只包含质点迁移能，低温时以非本征扩散为主。
8． —个的螺位错在（111）面上运动。若在运动过程中遇到障碍物而发生交滑移，请写出交滑移系统。
【答案】所有包含螺位错方向的面都是滑移面，对于FCC 晶体滑移面（111）来说，只有（111）
与
包含I
故若发生交滑移，一定是从（111）面到
面。
三、计算题
9． （1）证明三维自由电子气体基态下的动能
为
式中，N 是电子数，N=nV，n 为电子数密度；V 为体积；（2）证明基态下电子气体的压强p 与体积V 的关系为
为费密能。
（3）证明基态下自由电子气体的体积弹性模量B 为
【答案】（1）根据三维自由电子气体模型，其基态下的动能为
式中，m 为电子质量，p （k ）是k 空间中电子态密度。电子费密波矢kf 为
于是，自由电子气体基态下动能为
（2）根据气体压强与内能的关系可知，自由电子气体基态下的压强为
由于
正比亏
而仅仅通过因子
依赖于体积V ，由此得到
（3）体积弹性模量
由于
正比予
由上式可得压强p 正比于
这里
是电子浓度，若用无量纲量表示电子浓度，则有
10．证明：对于立方晶系，有的确定规则，
于是有
【答案】本题要求证明的结论是，在立方晶系中相同指数的晶向与晶面相互垂直。根据晶面指数
晶面ABC 在a 、b 、c 坐标轴上的截距分别是
如图所示。
利用立方晶系中
的特点，因此有
由于L 与ABC 面上相交的两条直线垂直，所以L 垂直于ABC 面，
从而在立方晶系中有
根据晶面指数的确定规则
，