2017年四川大学生物治疗国家重点实验室848材料科学基础之材料科学基础考研导师圈点必考题汇编
● 摘要
一、填空题
1． 在扩散系数的热力学关系中，
果使溶质_____。
【答案】浓度趋于均匀化；发生偏聚
2． 液态金属材料凝固条件有_____、和_____。
【答案】结构起伏；能量起伏；浓度起伏
3． 当过冷液体中出现一个晶胚时，总的自由能变化AG 可写为_____，当
值称为_____，其大小决定于_____和_____，变小意味着形核数目_____。 【答案】临界晶核半径；过冷度；比表面能；增多
4． 再结晶后晶粒的大小主要取决于_____和_____。
【答案】变形度；退火温度
5． 上坡扩散是指_____。扩散的驱动力是_____。
【答案】由低浓度向高浓度方向的扩散；化学势的改变
6． 对于单种原子构成的金属，_____立方晶体的每个结晶学原胞中包含4个原子。
【答案】面心
时，
所得的称为扩散系数的热力学因子。在非理想混合体系中：当扩散系数的热力学因子>0时，扩散结果使溶质_____；当扩散系数的热力学因子<0时，扩散结
二、简答题
7． 点缺陷（如间隙原子或代位原子）和线缺陷（如位错）为何会发生交互作用？这种交互作用如何影响力学性能？
【答案】（1）发生交互作用的原因：
①在晶体中，点缺陷会引起晶格畸变，产生内应力，形成应力场；点缺陷的应力场与位错的应力场会发生交互作用，其结果是通过点缺陷运动而使点缺陷相位错形成特定的分布，从而使体系的自由能达到较低状态；
②柯垂尔提出了溶质原子与位错之间的交互作用，在间隙固溶体中，由于间隙原子的半径比晶体间隙的半径大，与位错进行弹性交互作用，结果间隙原子将在位错附近聚集，形成小原子集团，称为柯垂尔气团。柯垂尔气团的存在，使位错运动困难，这是因为位错只有从气团中挣脱或者抱
着气团一起前进才能继续运动，这需要外力作更多的功，这就是固溶强化效应；
③而空位通常被吸引到刃型位错的压缩区，或消失在刃型位错线上，使位错线产生割阶，空位与位错在一定条件下可互相转化。
（2）由刃型位错的应力场可知，在滑移面以上，位错中心区域为压应力，而滑移面以下的区域为拉应力，若有间隙原子C ，N 或比溶剂原子尺寸大的置换溶质原子存在就会与位错交互作用偏聚于刃型位错的下方，以抵消部分或全部的张应力，从而使位错的弹性应变能降低，当位错处于能量较低状态时，位错趋于稳定，不易运动，即对位错形成钉扎作用，位错要运动就必须在更大应力作用下才能挣脱柯垂尔气团的钉扎作用而移动，这就形成上下屈服点。
8． 关于扩散，请回答以下问题：（1）扩散可以分为哪几种基本类型？（2）固溶体中原子的扩散必须具备哪些基本条件？（3）在间隙固溶体中，溶质原子各以何种机制进行扩散？（4）均匀奥氏体晶粒的长大以及扩散退火时晶内偏析的均匀化各属于何种类型的扩散？
【答案】（1）根据扩散有无浓度变化，可以分为自扩散和化学扩散；根据扩散方向，可以分为上坡扩散和下坡扩散；根据是否出现新相，可以分为原子扩散和反应扩散。
（2）其基本条件为存在化学势梯度。
（3）以间隙扩散机制扩散，原子从一个晶格中间隙位置迁移到另一个间隙位置。
（4）均匀奥氏体晶粒的长大属于原子扩散，扩散退火时晶内偏析的均匀化属于化学扩散。
9． 试举例分析材料加工过程对材料使用性能的影响。
【答案】材料加工过程对材料使用性能有重要而复杂的影响，材料也必须通过合理的工艺流程才能制备出具有实用价值的材料来。通过合理和经济的合成和加工方法，可以不断创制出许多新材料或改变和精确控制许多传统材料的成分和结构，可以进一步发掘和提高材料的性能。
材料的制备/合成和加工不仅赋予材料一定的尺寸和形状，而且是控制材料成分和结构的必要手段。如钢材可以通过退火、淬火、回火等热处理来改变它们内部的结构而达到预期的性能，冷轧硅钢片经过复杂的加工工序能使晶粒按一定取向排列而大大减少铁损。
10．判断下列物质的主要结合键
*离子键的相对比值可参考公式：
式中，分别为A 、B 元素的电负性。以下为相关元素的电负性值：
表
【答案】
11．萤石
和空间点阵。
属立方晶系，其结构如图1所示，钙正离子位于立方晶胞的角顶和面的中心，形成面心立方结构，而氟负离子填充在全部的（8个）四面体间隙中。请画出萤石晶体的结构基元
图
【答案】由题意知，钙正离子位于立方晶胞的角顶和面的中心，而氟负离子填充在全部的（8个）四面体间隙中，则结构基元和空间点阵如图2所示。
图2
12．判断下列位错反应能否进行？若能进行，试在晶胞图上作出矢量关系图。
【答案】几何条件都满足，只判断是否满足能量条件
（1）
（2）
（3）
（4）
（5）
几何条件和能量条件全部满足，故所列位错反应都能进行。