2017年西安交通大学能源与动力工程学院804材料科学基础考研强化模拟题
● 摘要
一、名词解释
1． 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。
2． 晶族
【答案】按晶体含轴次（高于2）的高次轴或反轴的情况可将晶体划分为高、中、低三类晶族。只含唯一一个高次主轴（含反轴）的晶体属于中级晶族，包括三方晶系、四方晶系、六方晶系三种晶系；无高次轴或反轴的晶体属低级晶族，包括三斜晶系、单斜晶系和正交晶系三种晶系；含多个高次轴的晶体属高级晶族，只有立方晶系一种。立方晶系必有与立方体对角线方向对应的4个三重轴或反轴。
3． 过冷度
【答案】过冷度是指相变过程中冷却到相变点以下某个温度后发生相转变，平衡相变温度与该实际转变温度之差称过冷度。
4． 离子键
【答案】离子键是通过两个或多个原子或化学基团失去或获得电子而成为离子后形成的。带相反电荷的离子之间存在静电作用，当两个带相反电荷的离子靠近时，表现为相互吸引，而电子和电子、原子核与原子核之间又存在着静电排斥作用，当静电吸引与静电排斥作用达到平衡时，便形成离子键。因此，离子键是阳离子和阴离子之间由于静电作用所形成的化学键。
5． 异质形核
【答案】异质形核是晶核在液态金属中依靠外来物质表面（型壁或杂质）或在温度不均匀处择优形成的形核方式。
二、简答题
6． 请比较二元共晶转变与包晶转变的异同。
【答案】（1）相同点是：二者都是恒温、恒成分的转变；相图上均表现为水平线。
（2）不同点：
①共晶为分解型反应，包晶为合成型反应；
②共晶线整个过程全是固相线，包晶线只是部分为固相线；
③共晶三角在水平线以上，包晶三角在水平线以下。
7． 定性比较陶瓷材料、金属材料、高分子材料的弹性模量的高低，并从材料中结合键的角度分析存在差异的原因。
【答案】（1）三类材料中，陶瓷材料的弹性模量最大，金属材料的弹性模量次之，高分子材料的弹性模最小。
（2）原因：材料弹性模量的大小取决于材料中结合键的强弱。①陶瓷材料由很强的离子键或共价键结合，故其弹性模量很大；②金属材料由较弱的金属键结合，故其弹性模量较小；③高分子材料分子链中为很强的共价键，但分子链间由很弱的二次键结合，故其弹性模量很小。
8． 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。
9． 相图分析（A-B-C 三元相图如图1所示，本题作图部分直接画在图中）
（1）划分分三角形。
（2）标出界线的性质（共熔界线用单箭头，转熔界线用双箭头）。
（3）指出化合物的性质。
（4）说明E 、F 、B 点的性质，并列出相变式。
（5）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）。
图1
【答案】（1
）三个分三角形
（2）见图2
图2
（3）为二元一致熔化合物
；
（4）H :单转熔点
E :低共熔点
F :低共熔点 为二元不一致熔化合物。
（5）M 点析晶路程见图2（有穿S2的相区）。
液相：
固相：
10．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。
11．沿铌单晶（BCC ）的棒轴[213]方向拉伸，使其发生塑性形变，设铌单晶的滑移面为{110}，请确定：
（1）初始滑移系统。
（2）双滑移系统。
（3）双滑移开始时的切变量。
（4）滑移过程中的转动规律和转轴。
（5）试棒的最终取向（假定试棒在达到稳定取向前不发生断裂）。
【答案】（1）铌单晶为BCC 结构，移系统为
（2）
（3）利用设
得
另一方面也转向由此可知
，所以晶体取向为[304], 切变量为（4）双滑移时，试样轴一方面转向[111],
转轴
转轴
|
[001]-[101]边移动。
位于取向三角形中，所以初始滑合成转轴为[020]即[010], 所以双滑移后F 点沿