2017年河海大学862材料科学基础(无机非金属方向)复试实战预测五套卷
● 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． 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。
二、简答题
3． 如图所示，一刃型位错环位于断面为正方形的棱柱滑移面上，正方形的两边分别沿x 和y 轴，
柏氏矢量沿z 轴。如果位错环只能滑移，示意画出在以下两种应力分布情况下位错环的平衡形状：
a ）位错环及所受应力状况；b ）位错环的平衡形状
图
【答案】位错环的平衡形状如图（b ）所示。
4． 请比较二元共晶转变与包晶转变的异同。
【答案】（1）相同点是：二者都是恒温、恒成分的转变；相图上均表现为水平线。 （2）不同点：
①共晶为分解型反应，包晶为合成型反应；
②共晶线整个过程全是固相线，包晶线只是部分为固相线； ③共晶三角在水平线以上，包晶三角在水平线以下。
5． 指出影响冷变形后金属再结晶温度的主要因素。要获得尺寸细小的再结晶晶粒，有哪些主要措施？
【答案】（1）影响冷变形后金属再结晶温度的主要因素有：变形程度、微量杂质和合金元素、金属晶粒度、加热时间、加热速度。
（2）要获得尺寸细小的再结晶晶粒主要措施有：加大冷变形程度，加入微量合金元素，提高加热速度，采用细晶粒金属。
6． 解释名词扩散系数。
【答案】根据菲克第一定律，在单位时间内通过垂直于扩散方向的单位截面积的扩散物质流量（称为扩散通量，用J 表示）与该截面处的浓度梯度成正比，也就是说，浓度梯度越大，扩散通量越大，相应的数学表达式为：
式中，D 为扩散系数，为扩散通量
，
为扩散物质（组元）的体积浓度，原子数
为浓
度梯度；“-”号表示扩散方向为浓度梯度的反方向，即扩散组元由高浓度区向低浓度区扩散；J
，扩散系数是描述扩散速度的重要物理量，它相当于浓度梯度为1时的扩
D 值越大则扩散越快。D 值都是很小的，1000°C 时碳在散通量，对于固态金属中的扩散，例如，中的扩散系数D 仅为数量级。
7． 原子的热运动如何影响扩散？
【答案】热运动增强将使原子的跃迁距离、跃迁几率和跃迁频率均増大，即増大扩散系数。
8． 叙述你所熟悉的某一类材料的凝固过程。
【答案】金属材料在凝固过程后通常得到结晶体，因此金属材料的凝固过程也称结晶过程。 金属的结晶通常分为两个阶段，即形核和形核后的长大阶段。
金属的形核通常在金属恪体中的小尺寸有序原子集团（晶胚）基础上，通过原子扩散而形成能够稳定长大的晶核，即纯金属的形核过程一般需要满足能量条件和结构条件，而合金的形核还要一定的成分条件。
金属形核后的长大通常需要一个较小的过冷度，原子向晶核扩散而长大，在长大过程中结晶界面是粗糙界面，因此金属长大速度一般很快，而结晶界面结构、温度梯度和结晶速度会影响到长大后的晶粒形状和大小，对于合金通常还会造成合金结晶后出现成分偏析等问题。
三、计算题
9． 假设纯金属熔液按均匀形核方式形核，晶核形状为立方体。试回答，临界形核功界晶核表面能的1/3,即积自由能差为
液体与固体间的单位体
为体系自由能降低和表面自由能增加总和：
等于临
【答案】设立方体晶核的边长为a , 体积为V , 表面积为丄临界晶核边长
则形核时自由能变化
再设临界晶核边长
临界形核功为
则可得：
因此有：故临界形核功
10．对于
等于临界晶核表面能的1/3。 相图：
（1）写出该相图中所有三相平衡转变的反应式，并注明反应温度与各相成分。 （2）画出1148°C 时吉布斯自由能-成分（G-C%）曲线。
（3）计算碳含量为1.2%的碳钢室温下各组织组成物比例，并画出其室温下组织示意图。 【答案】（1）冷却时在1495°C 发生包晶转变：
冷却时在1148°C 发生共析转变：
冷却时在727°C 发生共析转变：
（2）如图1所示。
图1
（3）由
组成，组成物比例分别为：
所求组织组织示意图如图2所示。