2017年四川大学生物材料工程研究中心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． 对于刃型位错线，其柏氏矢量_____于位错线，其滑移运动方向_____于柏氏矢量，其攀移运动方向_____于柏氏矢量；对于螺型位错线，其柏氏矢量_____于位错线，其滑移运动方向_____于柏氏矢量，其交滑移运动方向_____于柏氏矢量。
【答案】垂直；平行；垂直；平行；垂直；垂直
2． 本征扩散是由_____而引起的质点迁移，本征扩散的活化能由_____和_____两部分组成，扩散系数与温度的关系式为：_____。
【答案】本征热缺陷所产生的空位；空位形成能；质点迁移能；
3． 置换固溶体的溶解度与原子尺寸因素、_____、电子浓度因素和_____有关。
【答案】电负性；晶体结构
4． 位错的柏氏矢量集中地反映了位错区域内畸变总量的_____和_____。
【答案】大小；方向
5． 图（a ）、（b ）为立方晶系的晶格本意图，在图（a ）中，AHED 为_____晶面，AHFC 为_____
晶面，BHF 为_____晶面；在图（b ）中，KLF 为_____晶面，FIJ 为_____晶面，0B 为_____晶面。
图 【答案】
6． 点缺陷的平衡浓度随_____的升高而增大。
【答案】温度
二、简答题
7． 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。
8． 为什么金属材料经过大塑性变形量变形后会形成织构，变形织构的形成对金属材料的力学性能有何影响？
【答案】因为在塑性变形中，随着变形量的増加，各个晶粒的滑移面和滑移方向都要向变形方向移动，使多晶体中原来位相不相同的各个晶粒调整到空间位相逐渐趋于一致，这一现象称为择优取向，所以形成了织构。由于织构造成了各向异性，使其沿各个方向变形呈现不均匀性，而强度、硬度没有太大差别。
9． （1）写出固体热导率的定义和公式。
（2）指出传导热流的元激发。
（3）指出在低温和高温下热导率对温度的依赖关系，并描述在这两个区间内的主要物理过程。
【答案】（1）固体热导率的定义为：单位温度梯度所引起的热量流密度，即
式中的系数k ，在非金属固体热导率的表示式为
式中，c 为固体热容；为声子的平均速度；1为声子的平均自由程。
（由声子贡献）及电子热导率
式中，
以典型值代入后得 （由自由电子贡（2）传导热流的元激发为声子。 （3）对于金属，
其热导率通常由晶格热导率
献）两部分所组成，即
因此，典型金属的热导率主要由自由电子贡献，即
式中，le 为电子平均自由程，依赖于电子-声子散射过程。所以
式中，为温度为T 时的平均声子数。
在高温区：在低温区：
在极低温区：声子数很少，主要是杂质散射，是杂质密度）与t 无关，所以
10．比较大角度晶界能与表面能的大小，并分析其原因。
【答案】大角度晶界能：断键以及临近层原子键变化产生的能量；表面能：原子键变化产生的能量。
一般来说，表面能大于大角度晶界能，面缺陷表面能是指金属与真空或气体、液体等外部介质相接触的界面，界面上的原子会同时受到晶体内部自身原子和外部介质原子和分子的作用力，而内部原子对外界面原子的作用力显然大于外部原子或分子的作用力，表面原子就会偏离其正常平衡位置，并牵连到邻近的几层原子，造成表面层产生较大的晶格畸变，即表面原子的结合键断开，产生较高的能量。
而大角度晶界是晶体内部相邻晶粒相差在l0°C 以上，部分原子的结合键发生变化而并未断开，引起的晶格畸变较小，故能量较低。
11．什么是二次再结晶？二次再结晶发生的条件是什么？二次再结晶后织构会不会发生变化？
【答案】二次再结晶是指在再结晶完成的基础上，少数晶粒的异常长大现象。此时晶粒尺寸分布出现双峰现象。发生条件：一般晶粒生长受阻，如粒子钉扎、织构钉扎或厚度效应。当钉扎作用不均匀消失时，个别晶粒先摆脱钉扎而充分生长。
于弥散相抑制晶粒长大，一般不会产生二次织构；对于织构抑制晶粒长大，有时会产生二次织构，有时不会产生二次织构；对于厚度抑制晶粒正常长大，会产生二次织构。
12．在室温下对铁板（其熔点为1538°C ）和锡板（其溶点为232°C ）分别进行来回弯折，随着弯折的进行，各会发生什么现象？为什么？
【答案】由可知，在室温下，Fe 加工为冷加工，Sn 加工为热加工。随着对其进行来回弯折，铁板发生加工硬化，塑性下降很快，硬度及脆性很大，随着继续变形，最终导致铁板断裂；Sn 板属于热加工，不会发生加工硬化的现象，但由于热加工会产生动态再结晶，会出现加工流线及带状组织，使材料的力学性能呈现各向异性，顺纤维的方向较垂直于纤维方向具有较高的力学性能，经过长时间弯折会变得弯曲。
13．为什么固溶体凝过程中，在正的温度条件下可以呈现树枝状长大，而纯金属却不能？如果其他条件不变，当温度梯度逐渐增大时，该固溶体的长大方式将有什么样的变化？
【答案】（1）因为纯金属凝固时，结晶前沿的液体具有正的温度梯度，无成分过冷区，故柱状晶前沿大致呈平面状生长。对于固溶体来说，当柱状晶前沿液相中具有较大成分过冷区时，柱状晶便以树枝状方式生长。
（2）当温度梯度较小时，固溶体产生较大的成分过冷，过冷度较大，以树枝状方式长大；随着温度梯度増大，固溶体产生的成分过冷减小，过冷度较小，以胞状晶方式长大；当温度梯度很大时，固溶体产生的成分过冷很小，过冷度也很小，以平面状方式长大。