2017年西安工业大学计算机学院805材料科学基础考研强化模拟题
● 摘要
一、名词解释
1． 置换固溶体
【答案】溶质原子占据溶剂晶格中的结点位置而形成的固溶体称置换固溶体。当溶剂和溶质原子直径相差不大，一般在15%以内时，易于形成置换固溶体。铜镍二元合金即形成置换固溶体，镍原子可在铜晶格的任意位置替代铜原子。
2． 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。
3． 扩展位错
【答案】一个全位错分解为2个Shockley 不全位错，这样的2个Shockley 位错一起被称为扩展位错。
4． 全位错与不全位错
【答案】全位错是指柏氏矢量等于晶体点阵矢量的位错；不全位错是指柏氏矢量不等于晶体点阵矢量的位错。
5． 空间点阵
【答案】为了便于分析研宄晶体中质点的排列规律性，可将实际晶体结构看成完整无缺的理想晶体并简化，将其中每个质点抽象为规则排列于空间的几何质点，称之为阵点。这些阵点在空间呈周期性规则排列并具有完全相同的周围环境，这种由它们在三维空间规则排列的阵列称为空间点阵。
二、简答题
6． 为什么纯金属的平衡结晶是在恒温下进行，而二元合金是在变温下进行？
【答案】根据相率/=c-p+l，/为系统的自由度数，最小值为零。c 为组元数，p 为相数。对于纯金属c=l，
结晶时p=2，/=0，所以温度不能变。而对于二元合金c=2，结晶时p=2，f=1，自由度数为1，说明成分一定时，温度可以改变。
7． 请比较二元共晶转变与包晶转变的异同。
【答案】（1）相同点是：二者都是恒温、恒成分的转变；相图上均表现为水平线。
（2）不同点：
①共晶为分解型反应，包晶为合成型反应；
②共晶线整个过程全是固相线，包晶线只是部分为固相线；
③共晶三角在水平线以上，包晶三角在水平线以下。
8． 在立方晶胞中画出
【答案】如图所示。
图
9． 简述高聚物的结构特点。
【答案】（1）高分子是由很大数目的结构单元组成，每一结构单元相当于一个小分子，这些结构
，也可以是几种（共聚物），它们以共价链相连接，形成线形分子、支单元可以是一种（均聚物）
化分子或网状分子等。
（2）—般高分子主链都有一定的内旋转自由度，可以使主链弯曲而具有柔性。
（3）高分子结构的一个显著特点是不均一性，或者称多分散性。即使是相同条件下的反应产物，各个分子的分子量、单体单元的键合顺序、空间构型的规整性、支化度、交联度以及共聚物的组成及序列结构等都或多或少的差异。
（4）由于高分子链包含很多结构单元，每一结构单元相当于一个小分子，因此高分子链间有很强
，此作用力对其结构和性能有着十分重要的影响。 的相互作用（范德华力、氢键等）
（5）高分子的聚集态有晶态和非晶态之分。高分子的晶态比小分子晶态的有序程度差得多，存在许多缺陷。但高聚物的非晶态却比小分子液态的有序程度高，这是因为高分子的长链是由结构单元通过化学键连接而成的，所以沿着主链方向的有序程度必然高于垂直于主链方向的有序程度，尤其是经过受力变形后的高聚物更是如此。
（6）要使高聚物加工成有用的材料，往往需要在其中加入填料、各种助剂、色料等。有时用两种或两种以上的高聚物共混改性。这些添加剂与高聚物之间以及不同的高聚物之间是如何堆砌成整块高分子材料的，又存在着所谓的织态结构问题。织态结构也是决定高聚物性能的重要因素。
10．铜是工业上常用的一种金属材料，具有电导率高和耐腐蚀性好等优点，但是纯铜的强度较低，经常难以满足要求，根据你所学的知识，提出几种强化铜合金的方法，并说明其强化机理。
【答案】强化铜合金的方法及其强化机理如下：
（1）加工硬化，指金属晶体在塑性变形过程中，材料的强度随着塑性形变量的增加而増加。加工
硬化产生的主要机制有位错塞积、林位错阻力和形成割阶时产生对位错运动的阻力及产生割阶消耗外力所做的功，宏观表现出金属强度提高。
（2）固溶强化，是金属中由于溶质原子的存在，使得其强度提高。固溶强化的根本原因在于溶质原子与位错的交互作用，使得其阻碍位错运动。这种交互作用又分为溶质沿位错聚集并钉扎位错的弹性交互作用和化学交互作用两类。
（3）分散强化，依靠弥散分布与金属基体中的细小第二相强化金属。其强化的原因在于细小的第二相粒子与位错的交互作用，主要有位错绕过颗粒的奥罗万机制以及位错切过颗粒机制。
（4）细晶强化，依据霍尔-佩奇公式，由于晶界数量直接取决于晶粒的大小，因此，晶界对多晶体起始塑变抗力的影响可通过晶粒大小直接体现。多晶体的强度随其晶粒细化而提高。 这些强化方式的共同点即为金属强化的实质，在于增加了位错运动的阻力。
11．实践表明，高度冷轧的镁板在深冲时往往会裂开，试分析其原因。
【答案】
镁板冷轧后会产生织构，在平行或垂直于板面方向施加应力，取向因子为零，几乎没有塑性，因此，进一步加工就很易开裂。
12．杂质掺杂从哪几个方面影响扩散系数？
【答案】（1）杂质原子的掺杂会使其化学成分发生变化，杂质原子的引入使系统热力学稳定性降低从而降低扩散活化能。
（2）生成空位和填隙。晶体中存在着空位，这些空位的存在使原子迁移更容易。在间隙扩散机制中，原子从一个晶格中间隙位置迁移到另一个间隙位置达到扩散的目的。所以杂质原子既生成空位提高扩散系数，又填隙降低了扩散系数，是一个动态平衡。
13．解释名词扩散系数。
【答案】根据菲克第一定律，在单位时间内通过垂直于扩散方向的单位截面积的扩散物质流量（称为扩散通量，用J 表示）与该截面处的浓度梯度成正比，也就是说，浓度梯度越大，扩散通量越大，相应的数学表达式为：
式中，D 为扩散系数，
扩散通量
，
中的扩散系数D 仅为
为扩散物质（组元）的体积浓度，原子数为浓度梯度；“-”号表示扩散方向为浓度梯度的反方向，即扩散组元由高浓度区向低浓度区扩散；J 为，扩散系数是描述扩散速度的重要物理量，它相当于浓度梯度为1时的扩散数量级。 通量，D 值越大则扩散越快。对于固态金属中的扩散，D 值都是很小的，例如，1000°C 时碳在
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