2017年中国科学技术大学材料科学基础复试实战预测五套卷
● 摘要
一、名词解释
1． 非稳态扩散
【答案】非稳态扩散是指在扩散过程中任何一点的浓度都随时间不同而变化的扩散。
2． 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。
二、简答题
3． 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
4． 画出体心立方晶体的晶胞示意图。
【答案】如图所示。
图
5． 固态下，无相变的金属，如果不重溶，能否细化晶粒？如何实现？
【答案】可以。通过进行较大的冷变形，而后在适当温度再结晶的方法获得细晶。或进行热加工，使之发生动态再结晶。
6． 影响陶瓷晶体塑性变形能力的因素都有哪些？
【答案】陶瓷晶体有共价键晶体、离子键晶体和共价-离子混合晶体。因此影响因素主要有以下几个方面：（1）由于共价键具有饱和性，所以位错运动有很高的点阵阻力；（2）而对于离子键晶体，位错运动通常都受到同号离子的巨大斥力，只在某些特定的方向上运动才较容易进行；（3）陶瓷晶体中的滑移系少，塑性变形能力差；（4）在陶瓷晶体中一般柏氏矢量较大，因而位错运动阻力大；（5）共价键晶体价键方向性、离子键晶体的静电作用力都对陶瓷晶体滑移系的可动性起决定性的影响。
7． 简述高聚物的结构特点。
【答案】（1）高分子是由很大数目的结构单元组成，每一结构单元相当于一个小分子，这些结构单元可以是一种（均聚物），也可以是几种（共聚物），它们以共价链相连接，形成线形分子、支化分子或网状分子等。
（2）—般高分子主链都有一定的内旋转自由度，可以使主链弯曲而具有柔性。
（3）高分子结构的一个显著特点是不均一性，或者称多分散性。即使是相同条件下的反应产物，各个分子的分子量、单体单元的键合顺序、空间构型的规整性、支化度、交联度以及共聚物的组成及序列结构等都或多或少的差异。
（4）由于高分子链包含很多结构单元，每一结构单元相当于一个小分子，因此高分子链间有很强的相互作用（范德华力、氢键等），此作用力对其结构和性能有着十分重要的影响。
（5）高分子的聚集态有晶态和非晶态之分。高分子的晶态比小分子晶态的有序程度差得多，存在许多缺陷。但高聚物的非晶态却比小分子液态的有序程度高，这是因为高分子的长链是由结构单元通过化学键连接而成的，所以沿着主链方向的有序程度必然高于垂直于主链方向的有序程度，尤其是经过受力变形后的高聚物更是如此。
（6）要使高聚物加工成有用的材料，往往需要在其中加入填料、各种助剂、色料等。有时用两种或两种以上的高聚物共混改性。这些添加剂与高聚物之间以及不同的高聚物之间是如何堆砌成整块高分子材料的，又存在着所谓的织态结构问题。织态结构也是决定高聚物性能的重要因素。
8． 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。
三、计算题
9． 设一长为200mm 、横截面积为400mm 2的金属棒，上端固定，下端加以一个与长度方向平行且指向下方、大小为98kN 的力，如图所示。
（1）试求出与力轴方向分别成0°、30°、45°以及的各截面上的正应力和切应力。 （2）画出切应力与的关系曲线，并求出切应力为最大时的为多少。
图
【答案】（1）与力轴方向分别成0°、30°、45°以及0各截面上的正应力和切应力求解如下：
设试样的原始截面积为
为
则：
与力轴方向成0°时
与力轴方向成30°时
与力轴方向成45°时
与力轴方向分别成0°、30°、45°以及0后，试样的截面积分别
而力F
在这些截面的垂直分量分别为