2017年常州大学材料学院812金属学考研导师圈点必考题汇编
● 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． 全位错与不全位错
【答案】全位错是指柏氏矢量等于晶体点阵矢量的位错；不全位错是指柏氏矢量不等于晶体点阵矢量的位错。
3． 晶面族
【答案】晶面族是对称关系（原子排列和分布，面间距）相同只是空间位向不同的各组等同晶面，用{hkl}表示。
4． 中间相
【答案】中间相是指合金中组元之间形成的、与纯组元结构不同的相。在相图的中间区域。
5． 偏析
【答案】偏析是指合金中各组成元素在结晶时分布不均匀的现象。
二、简答题
6． 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。
7． 简明解释为什么晶格中两个电子可以由吸引作用而形成库柏对。
【答案】电子间通过交换格波声子而产生间接的相互作用，例如波矢为的电子发射一个波矢为?
的声子被散射
子进入波矢为到波矢为的状态，第二个电子本来的波矢为
第 2 页，共 52 页 吸收了第一个电子发射的声的状态。另一过程是第一个电子吸收一个由第二个电子发射的波矢为的声子而
由kl 散射
到第二个电子则从散射
到按照量子理论，如果能量
差
，则相互作用能为负，即电子间具有净的吸引作用而是声子角频率）
形成库柏对。显然，只有在费密面附近的是德拜角频率）范围内的电子才能
满足上述条件。
8． 金属材料、陶瓷材料及高分子材料各是以何种机制导热的？
【答案】金属材料主要靠自由电子导热；陶瓷材料主要靠声子导热；高分子材料主要靠分子导热。
9． Cu-Zn 组成的互扩散偶发生扩散时，标志面会向哪个方向移动？为什么？
【答案】Cu-Zn 组成的互扩散偶发生扩散时，标志面会向Zn 端移动。这是因为
，
从而产生柯肯达尔效应。
10．有一铝单晶体的试样表面为（100），如该晶体的各个滑移系都可以进行滑移，则在试样表面可能看到的滑移线形貌（即滑移线的取向和它们之间的夹角）是什么？
【答案】铝是面心立方晶体，它的滑移系是{111}<110>, 共有12个具体的滑移系。现在，铝单晶体试样表面为（100）。当发生塑性变形时，晶体表面所产生的滑移线应该是既位于各个{111}面上，又位于（100）面上，即位于（111）、四个滑移面与（100）面的交线上，
应该是
和[011]，而这两个方向又互相垂直，同向的滑移线又互相平行。因此，可以看到的这些滑移线在（100）面呈现互相平行或者互相垂直的组态。
11．请画出金属单晶体的典型应力-应变曲线，并标明各阶段。铝（层错能约为
钢（层错能约为
区别？
【答案】（1）单晶体的应力-应变曲线如图所示，各阶段如图中标注所示。
和不锈哪一种材料的形变第III 阶段开始得更早？这两种材料滑移特征有什么
图
（2）第III 阶段是抛物线型硬化阶段，主要机制之一是在塞积群中的螺位错交滑移，塞积群前的应力集中得以释放，故使硬化率下降。可见，越容易交滑移的材料第III 阶段开始越早。
铝的层错能高，位错一般不能扩展，其螺位错容易交滑移；不锈钢层错能很低，位错通常都会扩
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展，不容易交滑移。比较来看，铝的形变第III 阶段开始得更早。
12．马氏体相变时的自由焓-成分曲线如图所示。
图 马氏体相变时的自由焓-成分曲线
（1）使用自由焓-成分曲线来说明马氏体转变在
（2）说明在温度下这一化学驱动力是如何估算的。
成分为x 的合金的M 相的自由焓曲线在Y 相的上面，因而这个温度和成时的驱动力。 （3）解释为什么在Ms 温度时的马氏体形核驱动力与Fe-C 合金中的碳浓度无关。 【答案】（1）在
在分下奥氏体是稳定的，不可能发生马氏体相变。
温度，成分为x 合金的M 相的自由焓曲线与Y 相的相交，即这个温度下，该成分的马氏体和奥氏体的自由焓相等，因而马氏体相变不具有驱动力。
在T=Ms时，成分为x 的合金的M 相的自由焓曲线在Y 相的下面，所以在热力学上奥氏体不稳定，
Ms 温度的意义是具有足以使马氏体转变发生的驱动力马氏体相变驱动力正比与AB 线段的长度。
的最高温度。
在温度，尽管M 相的自由焓曲线在Y 相的下面，有一定的相变驱动力，但由于马氏体相变会产生很高的应变能，造成很大的相变阻力，这时的驱动力不能克服该相变阻力，马氏体相变仍不能发生。
（2）引起马氏体相变的驱动力可以根据以下公式估算：
该式表明，马氏体相变的驱动力正比于过冷度（TO —Ms ）,
的温度，Ms 是开始形成马氏体的温度。
（3）在Fe-C 系中，和Ms 都随碳含量的增加而下降，降低速度相等并且是线性的。因而对不同碳含量的合金，其保持不变，也就是说驱动力保持不变，所以与碳含量无关。
13．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
第 4 页，共 52 页 是奥氏体和马氏体具有相同自由焓
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