2017年兰州理工大学理学院801材料科学基础之材料科学基础考研仿真模拟题
● 摘要
一、名词解释
1． 上坡扩散
【答案】上坡扩散是指原子从低浓度向高浓度处的扩散，扩散的驱动力是化学位梯度。
2． 再结晶退火
【答案】再结晶退火是指经过塑性变形的金属，在重新加热过程中，当温度高于再结晶温度后，形成低缺陷密度的新晶粒，使其强度等性能恢复到变形前的水平，但其相结构不变的过程。
3． 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。
4． 扩展位错
【答案】一个全位错分解为2个Shockley 不全位错，这样的2个Shockley 位错一起被称为扩展位错。
5． 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
6． 示意画出n 型半导体电导率随温度的变化曲线，并用能带理论定性解释上述曲线。
【答案】（1）如图所示。
图
（2）n 型半导体中的载流子包括掺杂的施主电子及本征半导体固有的电子和空穴，但施主电子跃
迁所需克服的能垒小于本征电子和空穴跃迁所需克服的能垒
①温度较低时，本征电子和空穴的热激活跃迀几率很小，而施主电子跃迁几率较大且随温度升高而呈指数增大，此时电导率主要由掺杂的施主电子提供。
②当施主电子全部跃迁或称耗竭，而本征电子和空穴的热激活跃迁几率仍然很小，载流子浓度几乎不随温度升高而变化，电导率几乎为常数。
③温度进一步升高，本征电子和空穴的热激活跃迁几率明显呈指数增大，电导率也随之呈指数增大。
7． 为什么纯金属的平衡结晶是在恒温下进行，而二元合金是在变温下进行？
【答案】根据相率/=c-p+l，/为系统的自由度数，最小值为零。c 为组元数，p 为相数。对于纯金属c=l，
结晶时p=2，/=0，所以温度不能变。而对于二元合金c=2，结晶时p=2，f=1，自由度数为1，说明成分一定时，温度可以改变。
8． 立方形晶体中的位错环ABCDA 如图所示。AB 段和CD 段平行于Z 轴，AD 段和BC 段平行于X 轴，位错环的柏氏矢量b 平行于Y 轴，AD=d。刃位错的应力场如下
和螺位错的应力场公式
（1）指出各段位错线是什么性质的位错（如为螺位错，指出其是左旋或右旋；如为刃位错，指出其半原子面）。
（2）AB 段对CD 段单位长度的作用力是多大，在什么方向？
（3）在外应力作用下，单位长度各段位错所受的力各是多大，在什么方向？
图
【答案】（1）AB 、BC 、CD 、DA 段均为刃位错，位错环外的平面为半原子面。
（2）
（3）AB 段
：
CD 段： 一y 方向。 BC 段：不受力。 y 方向。
DA 段：不受力。
9． 扩散的机制及影响因素。
【答案】（1）扩散机制主要由空位机制、间隙机制、换位机制。
（2）凡是与化学位有关的因素，均对扩散有影响：①温度的影响。温度越高，原子扩散系数越大；②扩散组元的影响。组元特性：固溶体中组元尺寸相差越大，扩散系数越大；组元间亲和力越大，扩散系数越小；组元熔点越高，扩散系数越小。组元浓度，通过扩散激活能和扩散常数影响扩散系数。第三组元，其影响比较复杂；③晶体结构的影响，体现在：密堆结构的扩散比非密堆结构中慢；间隙式扩散较置换式扩散快；各向异性时，沿原子密排的方向扩散慢，非密排的方向扩散快；④短路扩散。表面扩散系数远大于晶界扩散系数，两者又远大于体扩散系数。
10．判断下列位错反应能否进行？若能进行，试在晶胞图上作出矢量关系图。
【答案】几何条件都满足，只判断是否满足能量条件
（1）
（2）
（3）
（4）
（5）
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