2017年四川大学分析测试中心848材料科学基础之材料科学基础考研题库
● 摘要
一、填空题
1． 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】
2． 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
3． 当有少量的CaO 掺杂到ThO 中时，写出可能存在的缺陷反应方程式及其固溶式，缺陷反应方程式:_____和_____；对应的固溶式：_____和_____.
【答案】
4． 空间群为Fm3m 的晶体结构属于_____晶族，_____晶系。
【答案】尚级；兑方
5． 晶体具有_____ 、_____ 、_____和_____等基本性质。
【答案】对称性；结晶均一性；各向异性；自限性（或最小内能性）
6． 扩散系数越_____，结构缺陷越多，扩散速度越_____。
【答案】小；快
二、简答题
7． 原子的结合键有哪几种？各有什么特点？
【答案】原子的结合键有.
（1）离子键。其特点是：正负离子相互吸引；键合很强，无饱和性，无方向性；熔点、硬度高，固态不导电，导热性差。
（2）共价键。其特点是：相邻原子通过共用电子对结合；键合强，有饱和性，有方向性；熔点、硬度高，不导电，导热性有好有差。
（3）金属键。其特点是：金属TH 离子与自由电子相互吸引；键合较强，无饱和件，无方向件；熔点、硬度有高有低，导热导电性好。
（4）分子键。其特点是：分子或分子团显弱电性，相互吸引；键合很弱，无方向性；熔点、硬度低，不导电，导热性差。
（5）氢键。其特点是：类似分子键，但氢原子起关键作用；键合弱，有方向性；熔点、硬度低，不导电，导热性好。
8． 以低碳钢的拉伸曲线为例，运用位错理论说明屈服现象及加工硬化现象。
【答案】低碳钢的屈服是由于低碳钢中的碳是间隙原子，它与铁素体中的位错交互作用形成溶质原子气团，即所谓的柯氏气团。该气团对位错有钉扎作用，只有在较大的应力作用下，位错才能脱离溶质原子的钉扎，表现为应力-应变曲线上的上屈服点。而一旦位错脱钉，继续滑移，就不需要那么大应力了，表现为应力-应变曲线上的下屈服点和水平台阶。当继续变形时，由于位错数量的大大増加，导致应力又出现升高的现象，称为加工硬化现象。这是由于冷变形金属在塑性变形过程中形成大量位错，这些位错部分成为不可动位错，从而导致其对可动位错的阻力增大，引起材料继续变形困难，形成加工硬化或形变强化。
9． 举例或画图说明什么是小角晶界的位错模型？描述大角晶界有何模型？其含义是什么？
【答案】（1）小角晶界主要是指相邻晶粒位相差小于10°的晶界，而根据相邻晶粒之间位相差的形式不同又可将其分为倾斜晶界、扭转晶界和重合晶界等。
对称倾斜晶界可看做把晶界两侧晶体互相倾斜的结果，其晶界结构可看是由一列平行的刃型位错所构成，位错的间距与柏氏矢量之间的关系为
不对称倾斜晶界结构可看成由两组柏氏矢量相互垂直的刃型位错交错排列而成。
扭转晶界可看成是两部分晶体绕某一轴在一个共同的晶面上相对扭转一个0角所构成的，扭转轴垂直于这一共同的晶面，其结构可看成由互相交叉的螺型位错所组成。
（2）大角度晶界多为多晶体材料中各晶粒之间的晶界。大角度晶界上原子排列比较紊乱，但也存在一些比较整齐的区域，因此其晶界可看成由坏区与好区交替相间组合而成，主要有“重合位置点阵”模型、非晶模型和小岛模型。
10．已知原子半径与晶体结构有关，请问当配位数降低时，原子半径如何变化？为什么？
【答案】半径收缩。若半径不变，则当配位数降低时，会引起晶体体积増大。为了减小体积变化，原子半径将收缩。
11．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。
12．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）。
【答案】液相：
固相：
13．何谓金属的结晶？何谓金属的再结晶？两者是否都是相变，为什么？两者的驱动力是否相同，为什么？
【答案】结晶是指金属由熔液态转变为晶态固体的过程；再结晶是指将冷变形后的金属加热到一定温度之后，在原变形组织中重新产生了无畸变的新晶粒，而性能也发生了明显的变化并恢复到变形前的过程。
因为结晶的产物与其母相是不同的相，而再结晶的产物与其母相是同一种相，无新相产生，故结晶是相变，再结晶不是相变。
两者的驱动力不相同，结晶的驱动力是液、固两相的体积自由能差；再结晶的驱动力是变形金属经回复后未被释放的储存能，即塑性变形所引起的晶体中位错总弹性应变能。
14．请简单说明层错能高低对螺型位错交滑移的影响，及其对金属加工硬化速率的影响。
【答案】（1）层错能高低对螺型位错交滑移的影响：
①在变形过程中，层错能高的金属，其高层错使得全位错不易发生分解，遇到阻碍时，可以通过交滑移继续运动，不会发生中断，直到与其他位错相遇形成缠结而后停止；
②层错能低的金属，由于其全位错容易分解为两个不全位错，难以发生交滑移，只能通过两个不全位错的运动来完成，所以位错组态的运动性差。
（2）在螺型位错交滑移过程中，由于同一滑移面上的两个异号的螺型位错相遇可以相互抵消，从而降低位错的增殖速率。而对于层错能低的金属难以发生交滑移，因此变形过程中位错增殖速率大，从而导致加工硬化速率増大。
三、计算题
15．判定位错反应
【答案】由题意，能否进行，为什么？ 满足几何条件；
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