2017年武汉科技大学材料科学基础(同等学力加试)考研复试核心题库
● 摘要
一、名词解释
1． 位错
【答案】位错是指晶体中的一维缺陷或线状缺陷。
2． 相图
【答案】金属及其他工程材料的性能决定于其内部的组织、结构，金属等材料的组织又由基本的相所组成。由一个相所组成的组织叫单相组织，两个或两个以上的相组成的叫两相或多相组织。相图就是用来表示材料相的状态和温度及成分关系的综合图形，其所表示的相的状态是平衡状态。
二、简答题
3． 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。
图
4． 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。
5． 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。
6． 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。
7． 简述固态相变的一般特点。
【答案】（1）相变阻力中多了应变能一项。
（2）形核方面：非均匀形核，存在特定的取向关系，共格或半共格界面。
（3）生长方面：出现惯习现象，即有脱溶贯序；特殊/规则的组织形态，如片状、针状。 （4）新相以亚稳方式出现以减少相变阻力。
8． 何为晶粒生长与二次再结晶？简述晶粒生长与二次再结晶的区别，并根据晶粒的极限尺寸讨论晶粒生长的过程。
【答案】晶粒生长是无应变的材料在热处理时，平均晶粒尺寸在不改变其分布的情况下，连续增大的过程。在坯体内晶粒尺寸均匀地生长，晶粒生长时气孔都维持在晶界上或晶界交汇处。
二次再结晶是少数巨大晶粒在细晶消耗时的一种异常长大过程，是个别晶粒的异常生长。二次再结晶时气孔被包裹到晶粒内部。二次再结晶还与原料粒径有关。
造成二次再结晶的原因：原料粒径不均匀，烧结温度偏高，烧结速率太快。晶粒生长过程略。 防止二次再结晶的方法：控制烧结温度、烧结时间，控制原料粒径的均匀性，引入烧结添加剂。
三、计算题
9． 某A-B-C 三组元在液态完全互溶，固态完全不互溶，且具有共晶反应，其三元相图的全投影图如图1所示。图中O 点成分的合金自液态平衡冷却至室温。
图1
（1）分析0合金的平衡结晶过程。
（2）写出室温时的相组成物和组织组成物。
（3）计算室温时各相组成物的质量百分数和各组织组成物的质量百分数。
【答案】（1）平衡结晶过程：如图1所示，连接A 、0两点并延长，交
交点时，开始从液体中结晶出成分为A 的初生晶
相共晶转变，结晶出
体的成分变到E 点时，
全部结晶为随温度降低，线于d 点，交BC 线于的的量不断增多但成分不变，a 点；连接E 、d 两点并延长，交AB 线于f 点。当温度降至稍低于合金成分线与液相面剩余液体的量减少且成分从O 点沿Od 线变化；当剩余液体的成分变到d 点时，液体开始发生两随温度降低，液体的量减少且成分从d 点沿dE 线变化，当剩余液E 点成分的液体在恒温下发生三相共晶转变，的平均成分为f 点；直至室温不再发生变化。
图2
（2）室温时的相组成物为：A+B+C。
室温时的组织组成物为：
则:室温时各相组成物的质量百分数分别为 （3）连接B 、O 两点并延长BO , 交AC 线于b 点；连接C 、0两点并延长CO ，交AB 线于C 点，
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