2017年西安交通大学材料科学与工程学院804材料科学基础考研导师圈点必考题汇编
● 摘要
一、名词解释
1． 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。
2． 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。
3． 热塑性和热固性高分子材料
【答案】高分子材料是由相对分子质量较高的化合物构成的材料，包括橡胶、塑料、纤维、涂料、胶黏剂和高分子基复合材料等。高分子材料按其性能可分为热塑性和热固性高分子材料，其中，热塑性高分子材料可溶、可熔；热固性高分子材料不溶、不熔。利用加热和溶解的方法可将热固性和热塑性材料分辨出来，常用的识别高分子材料的简便方法有经验法、燃烧法、溶解法、仪器分析法等。
4． 科垂尔气团（CottrellAtmosphere ）
【答案】科垂尔气团是溶质原子在刃型位错周围的聚集的现象，这种气团可以阻碍位错运动，产生固溶强化效应等结果。
5． 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。
二、简答题
6． 试举例分析材料加工过程对材料使用性能的影响。
【答案】材料加工过程对材料使用性能有重要而复杂的影响，材料也必须通过合理的工艺流程才能制备出具有实用价值的材料来。通过合理和经济的合成和加工方法，可以不断创制出许多新材料或改变和精确控制许多传统材料的成分和结构，可以进一步发掘和提高材料的性能。
材料的制备/合成和加工不仅赋予材料一定的尺寸和形状，而且是控制材料成分和结构的必要手段。如钢材可以通过退火、淬火、回火等热处理来改变它们内部的结构而达到预期的性能，冷轧硅钢片经过复杂的加工工序能使晶粒按一定取向排列而大大减少铁损。
7． 结晶、重结晶和再结晶三者在概念上有何区别？
【答案】结晶是指物质由液态变为晶体固态的相变过程。
重结晶是指在固态情况下，物质由一种结构转变成另一种结构，即同素异构反应。
再结晶是将冷压力加工以后的金属加热到一定温度后，在变形的组织中重新产生新的无畸变的等轴晶粒，性能恢复到冷加工前的软化状态的过程。
三者的区别与联系：结晶发生相变，重结晶发生固态相变过程，再结晶没有。但它们全部都有形核与核长大的过程。结晶发生的驱动力是液固两相的界面能差，重结晶的驱动力为新旧两相的自由能差，而再结晶为储存能。再结晶后强度硬度下降而塑性和韧性提高，重结晶后材料的强度、塑性、韧性都会改善。
8． 点缺陷（如间隙原子或代位原子）和线缺陷（如位错）为何会发生交互作用？这种交互作用如何影响力学性能？
【答案】（1）发生交互作用的原因：
①在晶体中，点缺陷会引起晶格畸变，产生内应力，形成应力场；点缺陷的应力场与位错的应力场会发生交互作用，其结果是通过点缺陷运动而使点缺陷相位错形成特定的分布，从而使体系的自由能达到较低状态；
②柯垂尔提出了溶质原子与位错之间的交互作用，在间隙固溶体中，由于间隙原子的半径比晶体间隙的半径大，与位错进行弹性交互作用，结果间隙原子将在位错附近聚集，形成小原子集团，称为柯垂尔气团。柯垂尔气团的存在，使位错运动困难，这是因为位错只有从气团中挣脱或者抱着气团一起前进才能继续运动，这需要外力作更多的功，这就是固溶强化效应；
③而空位通常被吸引到刃型位错的压缩区，或消失在刃型位错线上，使位错线产生割阶，空位与位错在一定条件下可互相转化。
（2）由刃型位错的应力场可知，在滑移面以上，位错中心区域为压应力，而滑移面以下的区域为拉应力，若有间隙原子C ，N 或比溶剂原子尺寸大的置换溶质原子存在就会与位错交互作用偏聚于刃型位错的下方，以抵消部分或全部的张应力，从而使位错的弹性应变能降低，当位错处于能量较低状态时，位错趋于稳定，不易运动，即对位错形成钉扎作用，位错要运动就必须在更大应力作用下才能挣脱柯垂尔气团的钉扎作用而移动，这就形成上下屈服点。
9． 液态金属在结晶时如何细化晶粒？
【答案】常用的方法有：
（1）增加过冷度。可以增加结晶的驱动力，
降低临界形核功
增加形核率；
（2）变质处理。烧注前加入形核剂，利用异质形核来细化晶粒；
（3）机械（或电磁）振动、搅拌。
减小临界晶核半径
总之，增加形核率，降低长大速度，就可以细化晶粒。
10．如图所示，为测出的钍在不同温度下以不同方式扩散时扩散系数与温度的关系，从该实验数据图中能得出哪些信息？
图
【答案】（1）由图知，横坐标为温度的倒数纵坐标为扩散系数D 。
（2）表面扩散速度是三者中最快的，其次是晶界扩散，再次是晶内扩散。
（3）随温度升高，三者的扩散速度都加快。同时晶内扩散的增长速率较大，晶界扩散的增长速率其次，表面扩散的增长速率最慢。
（4）扩散系数£>与温度r 是指数关系，
即该图是
系可求常数和激活能
11．试画出立方晶体中的（123）晶面和
【答案】如图所示。
对数处理的结果；利用直线关晶向。
图
12．典型面心立方（fcc ）金属的配位数和致密度是多少？并指出其间隙类型及一个晶胞中间隙的数目。写出fcc 晶胞中原子的密排面和密排方向，并说明其密排面与密排六方（hcp ）结构金属的密排面排列有何不同。
【答案】（1）fcc :配位数12，致密度0.74，八面体间隙4个，四面体间隙8个；密排面{111}，密
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