2017年北京师范大学核科学与技术学院1702材料类综合之材料科学基础考研复试核心题库
● 摘要
一、名词解释
1． 反应扩散
【答案】反应扩散是通过扩散而形成新相的过程。即在固态扩散的过程中，如果渗入元素在金属中溶解度有限，随着扩散原子增多，当渗入原子的浓度超过饱和溶解度时则形成不同于原相的固溶体或中间相，从而使金属表层分为出现新相和不出现新相的两层的过程。
2． 配位数
【答案】配位数是指晶体结构中任一原子周围最邻近且等距离的原子数目。
二、简答题
3． 如果沿FCC 晶体的[110]方向拉伸，请写出可能启动的滑移系统。
【答案】可能启动的滑移系统有四个，分别为
4． 在体心立方晶胞中画出一个最密排方向并标明晶向指数；再画出过该方向的两个不同的低指数（简单）晶面，写出对应的晶面指数。这两个面和与其平行的密排方向构成什么关系？
【答案】所求的两个面如图所示，这两个面和与其平行的密排方向构成构成晶带关系。
图
5． 铜是工业上常用的一种金属材料，具有电导率高和耐腐蚀性好等优点，但是纯铜的强度较低，经常难以满足要求，根据你所学的知识，提出几种强化铜合金的方法，并说明其强化机理。
【答案】强化铜合金的方法及其强化机理如下：
（1）加工硬化，指金属晶体在塑性变形过程中，材料的强度随着塑性形变量的增加而増加。加工硬化产生的主要机制有位错塞积、林位错阻力和形成割阶时产生对位错运动的阻力及产生割阶消耗外力所做的功，宏观表现出金属强度提高。
（2）固溶强化，是金属中由于溶质原子的存在，使得其强度提高。固溶强化的根本原因在于溶质
原子与位错的交互作用，使得其阻碍位错运动。这种交互作用又分为溶质沿位错聚集并钉扎位错的弹性交互作用和化学交互作用两类。
（3）分散强化，依靠弥散分布与金属基体中的细小第二相强化金属。其强化的原因在于细小的第二相粒子与位错的交互作用，主要有位错绕过颗粒的奥罗万机制以及位错切过颗粒机制。
（4）细晶强化，依据霍尔-佩奇公式，由于晶界数量直接取决于晶粒的大小，因此，晶界对多晶体起始塑变抗力的影响可通过晶粒大小直接体现。多晶体的强度随其晶粒细化而提高。
这些强化方式的共同点即为金属强化的实质，在于增加了位错运动的阻力。
6． 根据相图，铁碳合金中的渗碳体相可能存在有五种不同的形态，按照形成温度由高到低，依次是：一次渗碳体，共晶渗碳体，二次渗碳体，共析渗碳体和三次渗碳体。请画出含有上述五种渗碳体的铁碳合金的组织示意图（一种合金中可包含一种或多种形态的渗碳体），并标明渗碳体组织的名称。
【答案】如图所示。
一次渗碳体是从液相中直接析出的，
只有在含碳量的铁碳合金（白口铸铁）中才能见
，如图（a ）中白色条状组织所示。 到。其形貌是大块的板条（过共晶白口铸铁中）
二次渗碳体是过共析钢退火平衡组织，是从奥氏体中析出的，一般分布在原奥氏体晶界，呈网状，又称网状渗碳体，如图（b ）所示。
（a ）条状（b ）网状
图 和P 中的层状渗碳体； （c ）铁素体晶界上的（d ）共晶渗碳体（白色区域）
三次渗碳体是从铁素体中析出的，分布在铁素体晶界上，由于量较少，呈现断续蛇状分布。一般
只在工业纯铁中可以看到，如图（c ）所示。
珠光体中的渗碳体叫做共析渗碳体，呈现为层片状形态，如图（b ）所示。
共晶莱氏体组织中的渗碳体叫做共晶渗碳体，是共晶组织的基体，呈现连续分布，如图（d ）所示。
7． 实践表明，高度冷轧的镁板在深冲时往往会裂开，试分析其原因。
【答案】
镁板冷轧后会产生织构，在平行或垂直于板面方向施加应力，取向因子为零，几乎没有塑性，因此，进一步加工就很易开裂。
8． 为什么金属材料经过大塑性变形量变形后会形成织构，变形织构的形成对金属材料的力学性能有何影响？
【答案】因为在塑性变形中，随着变形量的増加，各个晶粒的滑移面和滑移方向都要向变形方向移动，使多晶体中原来位相不相同的各个晶粒调整到空间位相逐渐趋于一致，这一现象称为择优取向，所以形成了织构。由于织构造成了各向异性，使其沿各个方向变形呈现不均匀性，而强度、硬度没有太大差别。
三、计算题
9． 试证明：
【答案】根据定义
由柯西不等式得
所以
故
同理
故有
10．已知Cu-30%Zn合金的再结晶激活能为250kJ/mol，此合金在400°C 的恒温下完成再结晶需要lh ，试求此合金在390°C 的恒温下完成再结晶需要多少小时。
【答案】由公式有