2017年天津大学材料科学与工程学院862金属材料科学基础之材料科学基础考研冲刺密押题
● 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。
3． 共价健
【答案】共价健是指由两个或多个电负性相差不大的原子间通过共用电子对而形成的化学键，具有饱和性和方向性。
4． 相图
【答案】金属及其他工程材料的性能决定于其内部的组织、结构，金属等材料的组织又由基本的相所组成。由一个相所组成的组织叫单相组织，两个或两个以上的相组成的叫两相或多相组织。相图就是用来表示材料相的状态和温度及成分关系的综合图形，其所表示的相的状态是平衡状态。
5． 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。
二、简答题
6． 金属材料、陶瓷材料及高分子材料各是以何种机制导热的？
【答案】金属材料主要靠自由电子导热；陶瓷材料主要靠声子导热；高分子材料主要靠分子导热。
7． 非均匀形核的过冷度通常比均匀形核要小，试分析原因。
【答案】均匀形核的主要阻力是晶核的表面能；而对于非均匀形核，当晶核依附于液态金属中存在的固相质点表面上形核时，就可能使表面能降低，形核功较小，从而使形核可以在较小的过冷度下进行。
8． 分析含碳3.5%的铁碳合金的平衡凝固过程，画出其冷却曲线和室温时的显微组织示意图。
【答案】（1）平衡凝固过程为：
①该合金液相冷却时，首先结晶形成奥氏体，此时液相成分沿液相线变化，而奥氏体成分沿固态线变化；
②当温度达到1148°C 时，初生奥氏体
莱氏体；
③继续缓冷，初生相奥氏体和共晶奥氏体中都会析出二次渗碳体，当温度降至727°C 时，所有奥氏体都发生共析转变而形成珠光体，最后得到枝晶状分布的珠光体和变态莱氏体。
（2）该合金的冷却曲线和室温时的显微组织示意图分别如图（a ）、（b ）所示。
此时发生共晶转变，生成
图
9． 欧盟于2006年7月1日开始正式执行的RoHS 指令（现已成为法令）要求禁止哪些有害物质? 其最高允许含量分别是多少? 替代有铅钎料的主要钎料系统有哪些?
【答案
】
Polybrominated ，0.1%）、多溴二苯醚（PBDE ，Polybrominated Diphenyl Ether，0.1%）。替代有铅钎料的主要有：系统。
10．用位错理论分析纯金属与两相合金在冷形变加工时，在产生加工硬化机理上有何区别？
【答案】（1）对于纯金属单晶体，使其产生加工硬化的机理主表现在位错增殖、位错运动及位错的交互作用、以及位错反应三个方面：首先，对于位错増殖来说，位错源开动，位错增殖使位错密度增大；其次，位错运动时会受到点阵阻力，并且在位错之间发生交互作用的情况下，会形成
割阶、缠结等，也会使其运动阻力增大；第三，位错之间还会发生位错反应，形成如洛玛位错、L-C 位错等的固定位错，从而造成位错塞积，使位错运动阻力进一步增大。综上三个方面使位错运动阻力增大从而产生加工硬化。
（2）对于纯金属多晶体而言，在纯金属单晶体加工硬化的机理的基础上多出了晶界造成的位错塞积作用，其位错运动阻力进一步增大。
（3）对于两相合金而言，首先，若基体相为固溶体，其加工硬化机理又比纯金属多晶体多出了固溶强化方面的作用，即一方面溶质原子会与位错发生弹性交互作用，形成柯垂尔气团，另一方面溶质原子会与位错发生化学交互作用形成铃木气团，这两个方面的原因使位错运动阻力进一步增大；其次，若第二相为硬的颗粒相，其加工硬化机理与固溶体合金相比，还存在分散强化机制，即奥罗万机制和位错切割第二相机制使位错运动阻力更进一步增大。
11．关于扩散，请回答以下问题：（1）扩散可以分为哪几种基本类型？（2）固溶体中原子的扩散必须具备哪些基本条件？（3）在间隙固溶体中，溶质原子各以何种机制进行扩散？（4）均匀奥氏体晶粒的长大以及扩散退火时晶内偏析的均匀化各属于何种类型的扩散？
【答案】（1）根据扩散有无浓度变化，可以分为自扩散和化学扩散；根据扩散方向，可以分为上坡扩散和下坡扩散；根据是否出现新相，可以分为原子扩散和反应扩散。
（2）其基本条件为存在化学势梯度。
（3）以间隙扩散机制扩散，原子从一个晶格中间隙位置迁移到另一个间隙位置。
（4）均匀奥氏体晶粒的长大属于原子扩散，扩散退火时晶内偏析的均匀化属于化学扩散。
12．对Cu-Ni 合金什么成分硬度最高？硬度最高的合金流动性如何？为什么？如果两个形状相同的铜镍合金铸件，一个含镍90%、一个含镍50%, 铸后自然冷却，哪一个合金产生的偏析大？为什么？
【答案】（1）含50%~60%Ni的合金硬度最高。
（2）由于结晶间隔最大，因此硬度最高的合金流动性不好。
（3）含镍50%的合金铸件在铸后自然冷却，铸件的偏析较为严重，因为它的成分间隔大，会造成较大的枝晶偏析。
13．试从结合键的角度，分析工程材料的分类及其特点。
【答案】金属材料：主要以金属键为主，大多数金属强度和硬度较高，塑性较好。陶瓷材料：以共价键和离子键为主，硬、脆，不易变形，熔点高。高分子材料：分子内部以共价键为主，分子间为分子键和氢键为主。复合材料：是以上三中基本材料的人工复合物，结合键种类繁多，性能差异很大。