2017年西安交通大学研究生院(苏州)804材料科学基础[专业硕士]考研题库
● 摘要
一、名词解释
1． 置换固溶体
【答案】溶质原子占据溶剂晶格中的结点位置而形成的固溶体称置换固溶体。当溶剂和溶质原子直径相差不大，一般在15%以内时，易于形成置换固溶体。铜镍二元合金即形成置换固溶体，镍原子可在铜晶格的任意位置替代铜原子。
2． 成分过冷
【答案】成分过冷是指合金溶液在凝固时，理论凝固温度不变，过冷度完全取决于溶质成分的分布的现象。
3． 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。
4． 反应扩散
【答案】反应扩散是通过扩散而形成新相的过程。即在固态扩散的过程中，如果渗入元素在金属中溶解度有限，随着扩散原子增多，当渗入原子的浓度超过饱和溶解度时则形成不同于原相的固溶体或中间相，从而使金属表层分为出现新相和不出现新相的两层的过程。
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． 什么是金属的加工硬化现象？
【答案】金属材料在塑性变形过程中，所施加的流变应力随应变量的增大而不断增大的现象，称为加工硬化。或金属材料经冷塑性变形后，其强度、硬度升高，塑性、韧性下降的现象，称为加工硬化。
7． 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。
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。
9． 根据冷却速度对金属组织的影响，现要获得非晶，亚稳相，请指出其凝固时如何控制。 【答案】要获得非晶可以以极快速度将金属液体冷却，要获得亚稳相也必须使冷却速度远远超过平衡冷却速度。
10．在立方晶胞内画出【答案】如图所示。
晶面，以及晶向。
图
11．画一个斜方晶胞指数。
【答案】如图所示。
.. 并标注出坐标原点和三个基矢（a 、b 、c ），然
后在晶胞中画出（210）晶面和一个与（210）晶面等同（同一晶面族）的晶面，并标出它的晶面
图
12．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。
13．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。
三、计算题
14．拉伸铜单晶体时，若拉力轴的方向为位错线上所受的力？（铜的点阵常数【答案】设外加拉应力在（111）滑移面上沿
式中，
所以：
若螺型位错线上受的力为
则:
15．Si 与A1原子的相对质量非常接近（分别为28.09和26.98），但大（分别为
说明密度相差大的原因。 【答案】首先计算每
中含
堆积系数如下：
的螺型
晶向的分切应力为r , 则：
的密度相差很
试计算的堆积系数，并用晶体结构及鲍林规则
分子数为