2017年长春理工大学材料科学与工程学院材料科学基础复试实战预测五套卷
● 摘要
一、名词解释
1． 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。
2． 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。
二、简答题
3． 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。
4． 纯金属中主要的点缺陷有哪些，简述其可能的产生原因。
【答案】纯金属晶体中，点缺陷的主要类型是空位、间隙原子、空位对及空位与间隙原子对。它们产生的途径有以下几个方面：
（1）依靠热振动使原子脱离正常点阵位置而产生。空位、间隙原子或空位与间隙原子对都可由热
激活而形成。这种缺陷受热的控制，它的浓度依赖于温度，随温度升高，其平衡态的浓度亦增高。
（2）冷加工时由于位错间有交互作用，在适当条件下，位错交互作用的结果能产生点缺陷，如带割阶的位错运动会放出空位。
（3）辐照。高能粒子（中子、a 粒子、高速电子等）轰击金属晶体时，点阵中的原子由于粒子轰击而离开原来位置，产生空位或间隙原子。
5． 有两尺寸相同、形状相同的铜合金铸件，一个含Ni90%, —个含Ni50%, 铸后自然冷却，问哪个铸件固态下偏析严重？为什么？
【答案】含Ni50%的铸件固态下偏析严重，因为固态时的成分偏析是由于固溶体合金凝固过程中存在溶质分配现象造成的。含Ni50%的铸件在凝固过程中溶质变化的浓度差值大，而且凝固过程中经过温度变化的区间也大，这些都会造成溶质分配的不均匀程度增加，因此凝固后铸件的偏析越严重。
6． 在FCC 晶体的滑移面上画出螺型Shockley 分位错附近的原子组态。
【答案】如图所示 。
图 晶体中螺型Shockley 分位错附近的原子组态
7． 如何区分金属的热变形和冷变形？
【答案】根据变形温度与再结晶温度的高低关系来区分。高于再结晶温度的为热变形，反之为冷变形。
8． 某刊物发表的论文中有这样的论述：“正方点阵
【答案】
方（四方）点阵中，（410）晶面和（411）晶面的衍射峰突出，因此晶体生长沿<410>和<411>晶向生长较快”。指出其错误所在。 的关系，只有立方点阵中才成立，不能推广到其他点阵。在题目所给的正只是特例，不垂直于（411）才是一般情况。即使对于立方晶系来说. （410）晶面和（411）晶面的衍射峰突出，只能说明多晶体中发生（410）晶面和（411）晶面的择优取向。按Wullf 定理，这与晶体生长沿<410>和<411>晶向生长较快并无因果关系。
三、计算题
9． 根据图所示回答下列问题。
图
（1）如图（a ）所示边长为a 的立方晶胞中，ABCD 晶面及AC 晶向是晶体的一个滑移系。 ①写出ABCD 晶面及AC 晶向的密勒指数。
②该晶体为何种立方结构？
③写出ABCD 晶面的面间距。
④当分别在晶体的[111]、[112]、[123]方向拉伸时，其中哪一个方向的拉应力能使ABCD 晶面及AC 晶向组成的滑移系首先开动？
⑤当ABCD 晶面及AC 晶向组成的滑移系首先开动后，下一个开动的滑移系是什么？
⑥当ABCD 晶面及AC 晶向组成的滑移系首先开动后，若晶体发生交滑移，写出可能的交滑移系。
（2）写出图（b ）所示六方晶胞中MNPQM 晶面、QM 晶向、MN 晶向、NP 晶向的密勒-布拉菲指数。
【答案】（1）①ABCD 晶面：（101）。AC 晶向：[111]
②体心立方结构。
④解法一：在方向拉伸时，有6个滑移系首先同时开动；在方向拉伸时，有2个滑移系首先同时开动；在[123]方向拉伸时，只有1个滑移系首先开动。故在[123]方向的拉伸使ABCD 晶面及AC 晶向组成的滑移系首先开动。
解法二：
根据作用在滑移系上的分切应力
切应力，
因而不能开动。在
在方向拉伸时
，
方向拉伸时
，
故滑移系
故滑移系故滑移系首先开动。 该滑移系上无分不能开动；
不能开动；在[123]方向拉伸时
，⑤单晶体拉伸时，在只有一个滑移系首先开动的情况下，力轴会向滑移方向转动，从而引起双滑移。在本题中，当力轴转动到[034]方向时，开始发生双滑移，因此，
开动的下一个滑移系是
⑥始滑移系可能的交滑移系是所有12个滑移系中与始滑移系有相同滑移方向但不同滑移面的那些滑移系，由此可以得出如下结果：
（2）MNPQM 晶面：
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