2017年广西大学0708材料科学基础考研复试核心题库
● 摘要
一、名词解释
1． 非均匀形核
【答案】新相优先在母相中存在的异质处形核，即依附与液相中杂质或外来表面形核。与均匀形核相比，它需要的形核功和过冷度都较小。
2． 成分过冷
【答案】成分过冷是指合金溶液在凝固时，理论凝固温度不变，过冷度完全取决于溶质成分的分布的现象。
二、简答题
3． 简述聚合物晶体形态和金属晶体形态的异同。
【答案】聚合物的晶体以各种形式存在，如单晶、球晶、串晶、柱晶和伸直链晶等。
（1）单晶。凡是能够结晶的聚合物，在适当的条件下都可以形成单晶。单晶只能从极稀的聚合物溶液（浓度一般低于0.01%）, 加热到聚合物熔点以上，然后十分缓慢地降温制备。得到的单晶只是几个微米到几百微米大小的薄片状晶体，
但是具有规则外形。单晶的晶片厚度约为
方向的，而聚合物分子链一般有几千条以上，因此认为晶片中分子链是折叠排列的。
（2）球晶。聚合物从浓溶液或熔体冷却时，往往形成球晶一一一种多晶聚集体。依外界条件不同，可以形成树枝晶、多角晶等。球晶可以生长得很大，最大可达到厘米级，用光学显微镜很容易在正交偏振光下观察到球晶呈现的黑十字消光图形。球晶中分子链总是垂直于球晶半径方向。
（3）串晶。在应力作用下的聚合物结晶，一般不一定形成球晶，而是形成纤维状晶体。这种晶体中心为由伸直链构成的微束原纤结构，周围申着许多折叠链片晶。随着应力的增大和伸直链结构增多。其力学强度提高。具有这种结构的制品，由于没有球晶那种散射作用而呈透明状。
（4）柱晶。聚合物熔体在应力作用下冷却结晶时，若是沿应力方向成行地行成晶核，由于晶体生长在应力方向上受到阻碍，不能形成完善的球晶，只能沿垂直于应力方向生长成柱状晶体。
（5）伸直链晶体。聚合物在极高的压力下结晶，可以得到完全由伸直链构成的晶片，称为伸直链晶体。实验发现，在0.5GPa 压力下，200°C 时，让聚乙烯结晶200h , 则得到晶片厚度与分子链长度相当的晶体，
晶体密度为由于伸直链可能人幅度提高材料的力学强度，因此提高制品中伸直链的含量，是使聚合物力学强度接近理论值的一个途径。
4． 试举例分析材料加工过程对材料使用性能的影响。
【答案】材料加工过程对材料使用性能有重要而复杂的影响，材料也必须通过合理的工艺流程才能制备出具有实用价值的材料来。通过合理和经济的合成和加工方法，可以不断创制出许多新材
第 2 页，共 31 页 且与聚合物的相对分子质量无关，只取决于结晶时的温度和热处理条件。晶片中分子链是垂直于晶面
料或改变和精确控制许多传统材料的成分和结构，可以进一步发掘和提高材料的性能。
材料的制备/合成和加工不仅赋予材料一定的尺寸和形状，而且是控制材料成分和结构的必要手段。如钢材可以通过退火、淬火、回火等热处理来改变它们内部的结构而达到预期的性能，冷轧硅钢片经过复杂的加工工序能使晶粒按一定取向排列而大大减少铁损。
5． 在体心立方晶胞中画出一个最密排方向并标明晶向指数；再画出过该方向的两个不同的低指数（简单）晶面，写出对应的晶面指数。这两个面和与其平行的密排方向构成什么关系？
【答案】所求的两个面如图所示，这两个面和与其平行的密排方向构成构成晶带关系。
图
6． 对Cu-Ni 合金什么成分硬度最高？硬度最高的合金流动性如何？为什么？如果两个形状相同的铜镍合金铸件，一个含镍90%、一个含镍50%, 铸后自然冷却，哪一个合金产生的偏析大？为什么？
【答案】（1）含50%~60%Ni的合金硬度最高。
（2）由于结晶间隔最大，因此硬度最高的合金流动性不好。
（3）含镍50%的合金铸件在铸后自然冷却，铸件的偏析较为严重，因为它的成分间隔大，会造成较大的枝晶偏析。
7． 何为上坡扩散？形成上坡扩散的热力学条件是什么？
【答案】物质从低浓度区向高浓度区扩散，扩散的结果提高了浓度梯度。例如铝铜合金时效早期形成的富铜偏聚区，以及某些合金固溶体的调幅分解形成的溶质原子富集区等，这种扩散称为“上坡扩散”。上坡扩散的真正驱动力是化学位梯度，而非浓度梯度，虽然扩散导致浓度梯度上升，但化学位梯度却是下降的。据此，形成上坡扩散的热力学条件是
8． 在简单立方晶体的（100）面上有一个b=a[001]的螺位错。如果它（a ）被（001）面上b=a[010]的刃位错交割；（b ）被（001）面上b=a[001]的螺位错交割。试问在这两种情形下每个位错上会形成割阶还是弯折？
【答案】交割后的情况如图所示。
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图
三、计算题
9． 如图1所示，四方形单晶体中有一矩形位错环ASCD , 其各段分别平行于x 轴和y 轴，其柏氏矢量平行于x 轴。
图1
（1）写出各位错段的位错类型；
（2）写出AD 段与SC 段单位长度位错线间的相互作用力的大小及方向；
（3）写出段与DC 段单位长度位错线间的相互作用力的大小及方向；
（4
）用应力张量符号表示图中所示的一对切应力
的力的大小及方向；
（5）分析在切应力r 持续作用下该位错环在运动中的形状变化及晶体形状的变化。
【答案】（1）AB 为正刃型位错，BC 为左螺型位错，CD 为负刃型位错，DA 为右螺型位错。 （2）
（3）
（4）一对切应力
（5）形状变化：
①因为SC 段受力向下，且5、C 点固定不动，所以5C 段在运动中发生向下弯曲而形成一个位错増殖源；
②由于DA 段受力向上，且Z ）、A 点固定不动，故Z ）A 段在运动中发生向上弯曲，也形成一个
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并写出该切应力作用在各位错段单位长度上 该切应力作用在各位错段单位长度上力的大小及方向：AB 上无作用力
； 方向；CD 上无作用力；