2017年四川大学生物材料工程研究中心848材料科学基础之材料科学基础考研题库
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一、填空题
1． 晶体具有_____ 、_____ 、_____和_____等基本性质。
【答案】对称性；结晶均一性；各向异性；自限性（或最小内能性）
2． 液态金属材料凝固条件有_____、和_____。
【答案】结构起伏；能量起伏；浓度起伏
3． 高分子材料的基本聚合方式可以分为_____和_____。
【答案】加聚反应；缩聚反应
4． 当有少量的CaO 掺杂到ThO 中时，写出可能存在的缺陷反应方程式及其固溶式，缺陷反应方程式:_____和_____；对应的固溶式：_____和_____.
【答案】
5． 晶胞是_____。
【答案】能充分反映整个晶体结构特征的最小结构单元
6． 常见的高分子材料晶态模型有_____、_____和_____三种。
【答案】缨状微束模型；折叠链模型；插线板模型
二、简答题
7． 根据如下给出的信息，绘制出A 和B 组元构成的在600°C 到1000°C 之间的二元相图：A 组元的熔点是940°C ；B 组元在A 组元中的溶解度在所有温度下为零；B 组元的熔点是830°C ；A 在B 中的最大溶解度是在700°C 为12wt%；600°C 下A 在B 中的溶解度是8wt%；700°C 时在成
B 有一个共晶转变；730°C 时在成分点A-60B 有另一个共晶转变；755°C 分点A-75（wt%）（wt%）
时在成分点A-40（wt%）B 还有一个共晶转变；在780°C 时在成分点A-49（wt%）B 有一个稳定金属间化合物凝固发生；在755°C 时在成分点A-67（wt%）B 有另一个稳定金属间化合物凝固发生。
【答案】如图所示。
图
8． 金属的加工硬化特性对金属材料的使用带来哪些利弊？
【答案】有利方面：作为提高金属材料强度的一种手段；便于金属材料塑性成形；使金属零件得以抵抗偶然过载。不利方面：使金属难以进一步冷塑性变形。
9． 为什么单相金属的晶粒形状在显微镜下多为六边形？
【答案】在晶粒互相接触的二维图形中，晶界的交叉点应是由3根晶界相交，如果是4根以上晶界相交，从能量降低即交叉点处微元面积中晶界总长最短的原则出发，通过几何分析可以得出1个四叉晶界一定会自发分解为2个三叉晶界。在三叉交点处，3个晶界必然会自发调整位置以实现界面张力的力学平衡，其数学表示式为：
为满足上式的晶界交叉点的力学平衡关系，晶界并不要求一定是直的，仅要求在结点处，3个晶界切线枝晶间的夹角满足上式。如果考虑单相合金，设定3个晶界能相等，则结点处的平衡条件
是所以单相金属的晶粒形状在显微镜下多为六边形。
10．指出合金强化的四种主要机制，解释强化原因。
【答案】（1）合金强化的四种主要机制为固溶强化、沉淀强化和弥散强化、晶界强化、有序强化。
（2）强化原因
①固溶强化
固溶在点阵间隙或结点上的合金元素原子由于其尺寸不同于基体原子，故产生一定的应力场，阻碍位错运动；柯氏气团和铃木气团，前者是间隙原子优先分布于BCC 金属刃型位错的拉应力区，对位错产生钉扎作用，后者是合金元素优先分布于FCC 金属扩展位错的层错区，降低层错能，扩大层错区，使扩展位错滑移更加困难。
②沉淀强化和弥散强化
合金通过相变过程得到的合金元素与基体元素的化合物和机械混掺于基体材料中的硬质颗粒都会引起合金强化，分别称之为沉淀强化和弥散强化。沉淀强化和弥散强化的效果远大于固溶强化。位错在运动过程中遇到第二相时，需要切过（沉淀强化的小尺寸颗粒和弥散强化的颗粒）或者绕过（沉淀强化的大尺寸颗粒）第二相，因而第二相（沉淀相和弥散相）阻碍了位错运动。
③晶界强化
按照Hall-Petch 公式，
屈服点
④有序强化
有序合金中的位错是超位错，要使金属发生塑性变形就需要使超位错的两个分位错同时运动，因而需要更大的外应力。异类元素原子间的结合力大于同类元素原子间的结合力，所以异类原子的有序排列赋予有序合金较高的强度。
11．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。
12．
画一个四方晶胞同晶粒直径d 之间的关系是其实质是位错越过晶界需要附加的应力。因此低温用钢往往采用细晶粒组织。 ，然并标注出坐标原点和三个基矢（a 、b 、c ）
（1）在晶胞中画出（210）晶面；（2）画出和一个与（210）晶面和（100）晶面同属一个晶带后：
的晶面，标出它的晶面指数，并写出该晶带轴的晶向指数。
【答案】如图所示。
图
13．画出铁碳相图，标明相图中各特征点的温度与成分，写出相图中包晶反应、共晶反应与共析反应的表达式。
【答案】（1）铁碳相图如图。
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