2017年西安石油大学917材料工程综合之材料科学基础复试仿真模拟三套题
● 摘要
一、名词解释
1． 相图中的自由度
【答案】相图中的自由度是指在相平衡系统中，在一定范围内可以任意改变而不引起旧相消失或新相产生的独立变量。
2． 金属键
【答案】金属键是金属正离子与自由电子之间的相互作用所构成的金属原子间的结合力。
二、简答题
3． 何谓塑料？何谓橡胶？两者在室温时的力学性能有何显著差别？
【答案】塑料是指室温下处于玻璃态的高分子材料。
橡胶是指室温下处于高弹态的高分子材料。
室温下，塑料的硬度较高，但其脆性较大，容易脆性断裂，弹性较低；橡胶的硬度较低，但脆性较小，不易断裂，弹性较高容易发生弹性变形。
4． 三元合金相图中的垂直截面与二元合金相图有何不同？为什么二元合金相图可以使用杠杆定律来分析各个相的相对含量，而三元合金相图中的垂直截面却不能？
【答案】三元合金相图中垂直截面的两端并不是纯组元，而是一端纯组元、另一端二元合金，甚至两端都是二元合金。另外，在二元合金相图中纯组元的相变点只有一个，而在三元合金相图的垂直截面中，其两端往往是开口的，即有两个相变点。因此，它与二元合金相图不同，是一个伪二元合金相图。
杠杆定律表示在一定的温度下，合金两个相的相对含量与合金成分点到两个相区线的距离成反比。杠杆定律的应用必须保证自由度为零的条件。在三元合金相图中的垂直截面中，即使温度一定, 此时的自由度f=c—p=3—2=1，也不满足自由度为零的条件。因此，在三元合金相图中的垂直截面中，不能使用杠杆定律来分析各个相的相对含量。
5． 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。
6． 假如从试验得到如图所示的高聚物形变-温度曲线，请问它们各主要适合做什么材料（如塑料、橡胶、纤维等）？为什么？
图
【答案】（a ）适合做塑料，由于其室温为玻璃态，玻璃化温度Tg 远高于室温；（b ）适合做橡胶，由于室温为高弹态，而且高弹区很宽。
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． 何谓n 型半导体？何谓p 型半导体？两者的载流子特征有何不同？
【答案】（1）n 型半导体是指本征半导体Si 或
形成的半导体。
p 型半导体是指在本征半导体Si 或（2）
成的半导体。
（3）n 型半导体的载流子包括施主电子、本征电子及等量的本征空穴，故其电子浓度高于空穴浓
中加入少量V A 族的P 或As 或Sb 等元素后所或Ga 或In 等元素后所形中加入少量IIIA 族的B 或
度；p 型半导体的载流子包括受主空穴、本征电子及等量的本征空穴，故其空穴浓度也高于电子浓度。
三、计算题
9． 铁磁体的饱和磁化强度的典型值是什么？根据这个值和其他特殊物理量，以及有关铁磁形成的假说，估算电子的本征自旋磁矩。
【答案】铁磁体在外磁场中，其磁化强度随外场而变化，当外磁场增大到一定值后，磁化强度就不再随磁场的增大而变化，这时磁化强度达到饱和值
则
因此
以铁磁体饱和磁化强度典型值_
10．一个直径为1mm 的圆柱形面心立方单晶体，拉伸轴的取向与晶体的[001]方向一致。（1）试确定其等效滑移系。（2）若屈服时的拉力为0.5N ，求滑移系的分切应力各是多少。
【答案】（1）当晶体为FCC 时，力轴为方向，那么12个滑移系中[110]晶向与力轴垂直，而其余与力轴夹角相等，4个滑移系也与之相等。所以等效滑移系为8个。即
（2） 代入后可得
按照铁磁形成的假说，这时体内所有电子自旋磁矩与外磁场取向完全一致。若铁磁体内未满亚壳层中的电子数密度为n ,
电子自旋磁矩为
11．已知H70黄铜在40CTC 时完成再结晶需要lh , 而在390°C 下完成再结晶需2h ，请计算在420°C 下完成再结晶需要多长时间。
【答案】在两个不同的恒定温度产生相同程度的再结晶时
两边取对数，并比之得