2017年武汉工程大学材料科学基础(同等学力加试)考研复试核心题库
● 摘要
一、名词解释
1． 过冷度
【答案】过冷度是指相变过程中冷却到相变点以下某个温度后发生相转变，平衡相变温度与该实际转变温度之差称过冷度。
2． 致密度
【答案】致密度是表示晶胞中原子所占的体积与晶胞体积的比值，是衡量原子排列紧密程度的参数，致密度越大，晶体中原子排列越紧密，晶体结构越致密。
二、简答题
3． 高分子材料按受热的表现可分为热塑性和热固性两大类，试从高分子链结构角度加以解释。
【答案】热塑性：具有线性和支化高分子链结构，加热后会变软，可反复加工再成形；热固性：具有体型（立体网状）高分子链结构，不溶于任何溶剂，也不能熔融，一旦定型后不能再改变形状，无法再生。
4． 试从结合键的角度，分析工程材料的分类及其特点。
【答案】金属材料：主要以金属键为主，大多数金属强度和硬度较高，塑性较好。陶瓷材料：以共价键和离子键为主，硬、脆，不易变形，熔点高。高分子材料：分子内部以共价键为主，分子间为分子键和氢键为主。复合材料：是以上三中基本材料的人工复合物，结合键种类繁多，性能差异很大。
5． 何为金属材料的加工硬化？如何解决加工硬化给后续加工带来的困难？
【答案】金属材料在塑性变形过程中，随着变形量的增加，强度和硬度不断上升，而塑性和韧性不断下降，这一现象称为“加工硬化”。该现象的原因是由于外力増加使得位错不断増殖，位错之间相互交结、反应使得位错的运动变得困难。该现象可以用再结晶退火处理消除加工硬化对后续加工带来的困难。
6． 相图分析（A-B-C 三元相图如图1所示，本题作图部分直接画在图中）
（1）划分分三角形。
（2）标出界线的性质（共熔界线用单箭头，转熔界线用双箭头）。
（3）指出化合物的性质。
（4）说明E 、F 、B 点的性质，并列出相变式。
（5）分析M 点的析晶路程（表明液、固相组成点的变化，并在液相变化的路径中注明各阶段的
相变化和自由度数）。
图1
【答案】（1
）三个分三角形
（2）见图
2
图2
（3）为二元一致熔化合物
；
（4）H :单转熔点
E :低共熔点
F :低共熔点 为二元不一致熔化合物。
（5）M 点析晶路程见图2（有穿S2的相区）。
液相：
固相：
7． 空间点阵和晶体结构有何区别? 常见金属晶体结构中有哪一种不属于空间点阵? 为什么？
【答案】晶体结构是指自然界中由原子、分子、离子与空间点阵结合而成，实际存在的固体结构。而空间点阵是指阵点在空间呈规律分布，并且每个阵点都具有完全相同的物质环境和几何环境。这样，自然界中的晶体可以抽象为七大晶系14种布拉菲点阵。晶体结构相同的物质，其空间点阵可能不同；同样的空间点阵不同的物质，其晶体结构也可能相同。
密排六方不是空间点阵，原因是不满足几何环境相同的条件。
8． 铸锭结晶过程中，晶区通常有几个，它们各自产生的原因是什么？
【答案】铸锭结晶过程中，通常有以下几个晶区：
（1）表面细晶区。其形成是由于铸模的强烈冷却作用，使表面层的过冷度很大，从而在表面产生
很细的晶粒。
（2）柱状晶区。表面细晶区形成后，释放的结晶潜热使铸模温度升高，造成冷却作用下降。此时，过冷度减小，形核变得困难，只有细晶区中现有的晶体向液体中生长。在这种情况下，只有一次轴垂直于型壁（散热最快的方向）的晶体才能得到优先生长。
（3）中心等轴晶区。柱状晶生长到一定程度，由于前沿液体远离型壁，散热困难，冷速变慢，而且熔液中得温差随之减小，这将阻止柱状晶的快速生长，当整个熔液温度降至熔点一下时，熔液中出现许多晶核并沿各个方向长大，就形成中心等轴区。
三、计算题
9． 在FCC 铁中，碳原子位于晶胞的八面体间隙位置，即每条棱的中心如（1/2，0，0）和晶胞中心（1/2，1/2，1/2）处；在BCC 铁中，碳原子占据四面体间隙位置，比如（1/4，1/2，0）处。FCC 铁的点阵常数为0.3571nm ，BCC 铁为0.2866nm 。设碳原子的半径为0.071nm 。问： （1）在FCC 、BCC 两种铁中，由间隙碳原子所产生的晶格畸变哪一种更明显？
（2）如果所有间隙位置都被碳原子填充，则每种金属中的碳原子的含量各是多少？
，计算坐标位于1/4，1/2，0的间隙尺寸。铁原子半径【答案】（1）参照图（a ）
从图（a ）看到：
在FCC 铁中，例如位于1/2，0，0的间隙沿<100>排布。因此，铁原子半径及间隙半径如图 （b ）所示：
BCC 中的间隙比FCC 中的小。虽然两个间隙都比碳原子半径小，但是碳原子对BCC 晶为
体结构的畸变要比对FCC 的大。因此，碳原子渗入BCC 间隙的机会比FCC 小。
（2）在BCC 中，每个晶胞中有2个铁原子。1/4，1/2，0类型的间隙总数为24个；但由于间隙全部分布在晶胞表面，所以每个晶胞只占有一半的间隙。因此：
如果所有间隙被填满，铁中碳的摩尔分数为
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