2017年西安交通大学前沿科学技术研究院804材料科学基础考研仿真模拟题
● 摘要
一、名词解释
1． 共价健
【答案】共价健是指由两个或多个电负性相差不大的原子间通过共用电子对而形成的化学键，具有饱和性和方向性。
2． 离子键
【答案】离子键是通过两个或多个原子或化学基团失去或获得电子而成为离子后形成的。带相反电荷的离子之间存在静电作用，当两个带相反电荷的离子靠近时，表现为相互吸引，而电子和电子、原子核与原子核之间又存在着静电排斥作用，当静电吸引与静电排斥作用达到平衡时，便形成离子键。因此，离子键是阳离子和阴离子之间由于静电作用所形成的化学键。
3． 晶族
【答案】按晶体含轴次（高于2）的高次轴或反轴的情况可将晶体划分为高、中、低三类晶族。只含唯一一个高次主轴（含反轴）的晶体属于中级晶族，包括三方晶系、四方晶系、六方晶系三种晶系；无高次轴或反轴的晶体属低级晶族，包括三斜晶系、单斜晶系和正交晶系三种晶系；含多个高次轴的晶体属高级晶族，只有立方晶系一种。立方晶系必有与立方体对角线方向对应的4个三重轴或反轴。
4． 晶体
【答案】晶体是原子、分子或离子按照一定的规律周期性排列组成的固体。
5． 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。
二、简答题
6． 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。
7． 写出晶界偏聚公式，说明公式中各物理量的含义及单位。
【答案】晶界偏聚公式
式中，
；浓度）分别为晶界浓度和晶粒中心浓度（两者同单位即可，可以使用质量百分浓度或体积；Q 为mole 交互作用能（J ）, 由于偏聚引起晶界能的变化；R 为为交互作用能（eV ）
；k 为玻尔兹曼常数（eV/K）；T 为绝对温度（K ）气体常数（J/K）。
8． 试说明多晶体金属塑性变形时，晶粒越小强度越高、塑性越好的原因。
【答案】多晶体金属塑性变形时，晶粒越小强度越高，塑性越好的原因是：
（1）由于晶粒细小，各晶粒中可供塞积位错的滑移面较短，塞积位错的数量n 也少，由位错塞积引起的应力集中小而分散，迫使相邻晶粒位错源开动就较为困难，故屈服强度较高。
（2）晶粒细小而数目很多，在相同外力作用下，处于滑移有利方位的晶粒数量也会增多，使众多的晶粒参加滑移，滑移量分散在各个晶粒中，应力集中小，这样在金属变形时引起开裂的机会小，直至断裂之前，能获得较大的塑性变形量。
9． 画出Fe-C 相图，标明Fe-C 相图中各点的温度和含碳量。
【答案】Fe-C 相图如图1。
图1
10．有错误的A-B 二元系平衡相图如图（a ）所示。
（1）在改动量最少的前提下改正图中的错误。
（2）说明错误的理由。
【答案】（1）经改正的相图如图（b ）所示。
（2）根据相律及相区接触法则，原图中有4处错误：
①e 、d 两点应重合。因为对组元A ，它相当于一元系，
由度为零，温度不变；
②kin 线应该水平。既然有三个两相区及三个单相区与之相接，它就应该是一个三相平衡区，故为一条水平线；
③与fghij 线相接的应是三个而不是四个单相区；
④水平线cb 应是三相平衡（包晶反应）线。
两相平衡（同素异构转变）时，自
a ）有错误的；b ）经改正的
图A-B 二元平衡相图
11．指出影响冷变形后金属再结晶温度的主要因素。要获得尺寸细小的再结晶晶粒，有哪些主要措施？
【答案】（1）影响冷变形后金属再结晶温度的主要因素有：变形程度、微量杂质和合金元素、金属晶粒度、加热时间、加热速度。
（2）要获得尺寸细小的再结晶晶粒主要措施有：加大冷变形程度，加入微量合金元素，提高加热速度，采用细晶粒金属。
12．画出立方晶系的[100]、[101]晶向的（111）、晶面。
【答案】如图所示。 晶面及六方晶系的晶向、（0001）
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