2017年湘潭大学558材料科学基础(一)考研复试核心题库
● 摘要
一、名词解释
1． 非稳态扩散
【答案】非稳态扩散是指在扩散过程中任何一点的浓度都随时间不同而变化的扩散。
2． 间隙固溶体
【答案】间隙固溶体是指若溶质原子比较小时可以进入溶剂晶格的间隙位置之中而不改变溶剂的晶格类型所形成的固溶体。
二、简答题
3． 已知原子半径与晶体结构有关，请问当配位数降低时，原子半径如何变化？为什么？
【答案】半径收缩。若半径不变，则当配位数降低时，会引起晶体体积増大。为了减小体积变化，原子半径将收缩。
4． 典型的金属（如铁）和典型的非金属（如硅，石墨）在液相中单独生长时的形貌差异是什么？
，前者是外形均匀的等轴晶或枝晶，后【答案】因两者分别是粗糙型（铁）和光滑型界面（硅等）
者为规则多边形、有棱角的形状。
5． 谈谈你对高强度材料的理解。
【答案】对于结构材料，最重要的性能指标之一是强度。强度是指材料抵抗变形和断裂的能力，提高材料的强度可以节约材料，降低成本。人们在利用材料的力学性能时，总是希望所使用的材料具有足够的强度，人们希望合理运用和发展材料强化方法，从而挖掘材料性能潜力的基础。 从理论上讲，提高金属材料强度有两条途径：
（1）完全消除内部的位错和其他缺陷，使它的强度接近于理论强度。目前虽然能够制出无位错的高强度金属晶须，但实际应用它还存在困难，因为这样获得的高强度是不稳定的，对操作效应和表面情况非常敏感，而且位错一旦产生后，强度就大大下降。
（2）在金属中引入大量的缺陷，以阻碍位错的运动，例如金属材料的强化手段一般有固溶强化、细晶强化、第二相粒子强化、形变强化等。综合运用这些强化手段，也可以从另一方面接近理论强度，例如在铁和钛中可以达到理论强度的38%。
6． 在元素周期表中，同一周期或同一主族元素原子结构有什么共同特点？从左到右或从上到下元素结构有什么区别？它的性质如何递变？
【答案】同一周期元素具有相同原子核外电子层数，但从左一右，核电荷依次增多，原子半径逐渐减小，电离能増加，失电子能力降低，得电子能力增加，金属性减弱，非金属性増强；同一主
族元素最外层电子数相同，但从上一下，电子层数增多，原子半径增大，电离能降低，失电子能力增加，得电子能力降低，金属性増加，非金属性降低。
7． 金属的固态相变与金属的结晶过程基本一样，大多也包括形核和生长两个基本阶段，但在固态相变过程中新、旧两相的比容不同，使系统额外增加了应变能以及由相界面上的原子不匹配而引起的弹性应变能，因此固态相变在许多方面与结晶过程有着显著的差异。试分析固态相变的一般特点。
【答案】固态相变的一般特点：
（1）相变阻力中多了应变能一项。
（2）形核方面：非均匀形核为主；具有特定的取向关系；相界面常为共格或半共格的。 （3）生长方面：具有惯习现象，有特定的组织形态，如片状、针状。
（4）有亚稳相。
8． 何为金属材料的加工硬化？如何解决加工硬化给后续加工带来的困难？
【答案】金属材料在塑性变形过程中，随着变形量的增加，强度和硬度不断上升，而塑性和韧性不断下降，这一现象称为“加工硬化”。该现象的原因是由于外力増加使得位错不断増殖，位错之间相互交结、反应使得位错的运动变得困难。该现象可以用再结晶退火处理消除加工硬化对后续加工带来的困难。
三、计算题
9． W-Cr-Ni 三元合金800°C 等温截面如图所示。
（1）确定图中A 合金的成分，写出它在该温度时的平衡相，在图中标出平衡相的成分点，并估算平衡相的质量分数（用字母列式表示）。
图 W-Cr-Ni 三元合金800°C 等温截面图
（2）确定图中B 合金的成分，写出它在该温度时的平衡相，在图中标出平衡相的成分点，并估算平衡相的质量分数（用字母列式表示）。
【答案】（1）A 合金的成分为：
如图所示，分别延长（Ni ）+
两个相的质量分数分别为
（2）B 合金的成分为：
所示，c 、d 和e 点分别为的成分点。 如图中+两相区的两条曲边于a 点和b 点则a 点和b 点分别为（Ni ）和两个相的成分点。 两相区的两条直边，交于0点；过0、A 两点作直线，分别交（Ni ）相组成物的质量分数：连接e 、B 两点并延长交cd 线于f 点，则三个相的质量分数分别为
10．计算Al 、Cu 和奥氏体不锈钢中扩展位错的平衡宽度，已知三种材料的点阵常数a 、切变模量G 、层错能分别如下。
【答案】Al 、Cu 和不锈钢都为面心立方结构，根据
式
将三种材料的层错
能
11．某著作中给出六方点阵的错误晶胞如图1所示。指出其错误所在，画出一个正确的六方扩展位错的平衡宽
度代入，得出三种材料
的晶胞，并给出a 、c 点阵常数的数值。
图1
【答案】图1中钼原子与硅原子所示位置为非等同点，不符合节点选取的规则。图2中虚线所示
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