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一、名词解释

1． 偏析

【答案】偏析是指合金中各组成元素在结晶时分布不均匀的现象。

2． 晶格常数

【答案】在材料科学研宄中，为了便于分析晶体中粒子排列，可以从晶体的点阵中取出一个具有代表性的基本单元（通常是最小的平行六面体）作为点阵的组成单元，称为晶胞；晶格常数指的就是晶胞的边长，也就是每一个立方格子的边长。沿晶胞边方向且长度与边长相等的矢量称为晶胞基矢，分别用a 、b 、c 表示。晶格常数是晶体物质的基本结构参数，它与原子间的结合能有直接的关系，晶格常数的变化反映了晶体内部的成分、受力状态等的变化。

二、简答题

3． 相图分析（A-B-C 三元相图如图1所示，本题作图部分直接画在图中） （1）划分分三角形。

（2）标出界线的性质（共熔界线用单箭头，转熔界线用双箭头）。 （3）指出化合物

的性质。

（4）说明E 、F 、B 点的性质，并列出相变式。

（5）分析M 点的析晶路程（表明液、固相组成点的变化，并在液相变化的路径中注明各阶段的相变化和自由度数）。

图1

【答案】（1

）三个分三角形（2）见图2

图2

（3）为二元一致熔化合物

；（4）H :单转熔点E :低共熔点F :低共熔点

为二元不一致熔化合物。

（5）M 点析晶路程见图2（有穿S2的相区）。 液相：

固相：

4． 分析层错能对金属热塑性变形的影响。

【答案】（1）高层错能金属热塑性变形主要通过回复软化；

（2）低层错能金属热塑性变形主要通过再结晶软化，其应力-应变曲线有不同特点。

5． 已知原子半径与晶体结构有关，请问当配位数降低时，原子半径如何变化？为什么？ 【答案】半径收缩。若半径不变，则当配位数降低时，会引起晶体体积増大。为了减小体积变化，原子半径将收缩。

6． 试说明在正温度梯度下为什么固溶体合金凝固时可以呈树枝状方式成长，而纯金属则得不到树枝状晶。

【答案】由于溶质原子再分配造成成分过冷，使固溶体合金正温度梯度下凝固时也可以呈树枝状方式成长；而纯金属则需要在负温度梯度下才能得到树枝状晶。

7． —个的螺位错在（111）面上运动。若在运动过程中遇到障碍物而发生交滑移，请写出交滑移系统。

【答案】所有包含螺位错方向的面都是滑移面，对于FCC 晶体滑移面（111）来说，只有（111）

与包含I 故若发生交滑移，一定是从（111）面到

8． 简明解释为什么晶格中两个电子可以由吸引作用而形成库柏对。 的声子被散射

到波矢为

的状态，

第二个电子本来的波矢为

面。

【答案】电子间通过交换格波声子而产生间接的相互作用，例如波矢为的电子发射一个波矢为?

吸收了第一个电子发射的声

子进入波矢为由kl 散射

到

的状态。另一过程是第一个电子吸收一个由第二个电子发射的波矢为的声子而

第二个电子则从散射

到

按照量子理论，如果能量

差

，则相互作用能为负，即电子间具有净的吸引作用而是声子角频率）

形成库柏对。显然，只有在费密面附近的满足上述条件。

是德拜角频率）范围内的电子才能

三、计算题

9． 氢在金属中扩散较快，因此用金属容器储存氢气会存在渗漏。假设钢瓶内氢压力为外，钢瓶放置于真空中，其壁厚为I 并且已知氢在该金属中的扩散系数为£>，

而氢在钢中的溶解度服从

式中，A :为常数，p 为钢瓶与氢气接触处的氢压力。（1）列出稳定状态下金属容器中的

高压氢通过器壁的扩散方程；（2）提出减少氢扩散逸失的措施。

【答案】（1）当系统达到稳定状态后，可以认为在有限时间内钢瓶内、外氢压力不变，因此钢瓶内部的氢浓度分布也不随时间发生变化，即其质量浓度不随时间而变化，从而满足扩散第一定律使用条件，扩散为稳态扩散。 可知，

钢瓶内壁溶解度

钢瓶外壁溶解度

（2）根据上述分析，减少氢扩散逸失的措施包括：改变容器材料，以减小£）和A ；降低容器内所储存氢气压力；7；増加容器壁厚/I。通过这些参数的改变使得扩散通量减小。

10．工业纯铁在927°C 下渗碳，设工件表面很快达到渗碳饱和（1.3%的碳），然后保持不变，同时碳原子不断向工件内部扩散。求渗碳l0h 后渗碳层中碳的浓度分布。 【答案】由公式

则

927°C 时碳在铁中的扩散系数

由此可得

渗碳l0h 后渗碳层中碳的分布为

11．（1）试标出面心立方和体心立方各一组最密排面和密排方向； （2）试证明：立方晶系的[111]晶向垂直于（111）晶面。

因此：