2017年广西大学2206无机材料科学基础复试仿真模拟三套题
● 摘要
一、名词解释
1． 晶面族
【答案】晶面族是对称关系（原子排列和分布，面间距）相同只是空间位向不同的各组等同晶面，用{hkl}表示。
2． 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
3． 举例说明材料的基本强化形式有哪几种，并说明其中三种的强化机制。
【答案】通过合金化、塑性变形和热处理等手段提高金属材料强度的方法，称为材料的强化。其强化基本形式有：固溶强化、形变强化、沉淀强化和弥散强化、细化晶粒强化等。
这些强化方式总的来说是向晶体内引入大量晶体缺陷，如位错、点缺陷、异类原子、晶界、高度弥散的质点或不均匀性（如偏聚）等，这些缺陷阻碍位错运动，也会明显地提高材料强度。 （1）固溶强化：无论是代位原子或是填隙原子，在条件合适的情况下，都可能发生原子偏聚而形成气团。对代位点阵来说，当溶质原子比溶剂原子的直径大时，溶质原子有富集在刃型位错受胀区的趋向；反之，富集于受压区。填隙原子则总是向受胀区富集。这种靠扩散在位错附近富集的现象，称为柯氏气团（Cottrellatmosphere ）。柯氏气团对位错有钉扎作用，从而使强度提高。 （2）沉淀强化和弥散强化：过饱和固溶体随温度下降或在长时间保温过程中（时效）发生脱溶分
，解。时效过程往往是很复杂的，如铝合金在时效过程中先产生GP 区，继而析出过渡相（0”及e' ）
最后形成热力学稳定的平衡相（0）。细小的沉淀物分散于基体之中，阻碍着位错运动而产生强化作用，这就是“沉淀强化”或“时效强化”。
（3）加工硬化：冷变形金属在塑性变形过程中形成大量位错，这些位错部分成为不可动位错，从而导致其对可动位错的阻力增大，引起材料继续变形困难，形成加工硬化或形变强化。
4． 何谓n 型半导体？何谓p 型半导体？两者的载流子特征有何不同？
【答案】（1）n 型半导体是指本征半导体Si 或
成的半导体。
p 型半导体是指在本征半导体Si 或（2）中加入少量IIIA 族的B 或
中加入少量V A 族的P 或As 或Sb 等元素后所形或Ga 或In 等元素后所形
成的半导体。
（3）n 型半导体的载流子包括施主电子、本征电子及等量的本征空穴，故其电子浓度高于空穴浓度；p 型半导体的载流子包括受主空穴、本征电子及等量的本征空穴，故其空穴浓度也高于电子浓度。
5． 如何区分金属的热变形和冷变形？
【答案】根据变形温度与再结晶温度的高低关系来区分。高于再结晶温度的为热变形，反之为冷变形。
6． 在室温下对铁板（其熔点为1538°C ）和锡板（其溶点为232°C ）分别进行来回弯折，随着弯折的进行，各会发生什么现象？为什么？
【答案】由可知，在室温下，Fe 加工为冷加工，Sn 加工为热加工。随着对其进行来回弯折，铁板发生加工硬化，塑性下降很快，硬度及脆性很大，随着继续变形，最终导致铁板断裂；Sn 板属于热加工，不会发生加工硬化的现象，但由于热加工会产生动态再结晶，会出现加工流线及带状组织，使材料的力学性能呈现各向异性，顺纤维的方向较垂直于纤维方向具有较高的力学性能，经过长时间弯折会变得弯曲。
7． 杂质掺杂从哪几个方面影响扩散系数？
【答案】（1）杂质原子的掺杂会使其化学成分发生变化，杂质原子的引入使系统热力学稳定性降低从而降低扩散活化能。
（2）生成空位和填隙。晶体中存在着空位，这些空位的存在使原子迁移更容易。在间隙扩散机制中，原子从一个晶格中间隙位置迁移到另一个间隙位置达到扩散的目的。所以杂质原子既生成空位提高扩散系数，又填隙降低了扩散系数，是一个动态平衡。
8． 试写出原子序数为11的钠与原子序数为20的钙原子的电子排列方式。
【答案】钠原子的原子序数为11，有11个电子。电子首先进入能量最低的第一壳层，它只有s 态一个亚壳层，可容纳2个电子，电子状态计作
个和6个电子，电子状态计作
排列为：然后逐渐填入能量较高的2s 、2p , 分别容纳2第11个电子进入第三壳层的s 态。所以，钠原子的电子钙原子有20个电子，填入第一壳层和第一壳层电子的状态与钠原子相似。当电子填入第三壳层s 态和p 态后仍有2个剩余电子。因为4s 态能量低于3d 态，所以这两个剩余电子不是填入3d 态，而是进入新的外壳层上的4s 态。所以，钙原子的电子排列为
：
三、计算题
9． 根据如图1所示的铁碳平衡相图，回答以下问题：
（1）写出在1495°C 、1154°C 、1148°C 、738°C 和727°C 发生的三相平衡反应的反应式； （2）画出含碳量的过共析钢在室温下的平衡组织，并计算二次渗碳体的百分数；
（3
）含碳量
计算其百分数。
的亚共晶白口铸铁在从液相平衡冷却到室温时会发生什么三相平衡反应和两相平衡反应（可用热分析曲线表示）？室温下该成分的铸铁中有没有二次渗碳体？如有的话，
图1
【答案】（1）当冷却到1495°C 时在三相平衡线处发生包晶转变，反应式为：
当冷却到1154°C 时在三相平衡线五处发生共晶转变，反应式为：
，反应式为：
当冷却到1148°C 时在三相平衡线ECF 处发生共晶转变（莱氏体Ld ）
当冷却到738°C 时在三相平衡线产y 欠1处发生共析转变，反应式为：
当冷却到727°C 时在三相平衡线P 沿:处发生共析转变，其反应式为：
（2）室温下的平衡组织如图2所示，其中二次渗碳体的百分数为：
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