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一、简答题

1． 高分子材料按受热的表现可分为热塑性和热固性两大类，试从高分子链结构角度加以解释。

【答案】热塑性：具有线性和支化高分子链结构，加热后会变软，可反复加工再成形；热固性：具有体型（立体网状）高分子链结构，不溶于任何溶剂，也不能熔融，一旦定型后不能再改变形状，无法再生。

2． 已知镁单晶在孪生时所需的临界分切应力比滑移时大好几倍，试问，当沿着镁单

可能的滑移方向均垂直于[0001]，

所以[0001]在钝角区，孪生时会增长。因此在沿[0001]晶的[0001]方向拉伸或压缩时晶体的变形方式如何？ 【答案】镁单晶的滑移系统为所以此时不发生滑移；

方向拉伸时会发生孪生，孪生使晶体位向发生变化，因而可能进一步滑移；而压缩时，滑移和孪生都不能发生，晶体表现出很强的脆性。

3． 指出铁素体、各是什么类型的合金相？并比较铁素体、

件有什么不同？

【答案】（1）铁素体为间隙固溶体，晶格类型与溶剂同，溶质碳原子溶于晶格间隙中；CuZn 为电子化合物，属复杂晶型；

子位于晶格间隙中。

（2

）

晶型改变。在都是由过渡族元素与原子半径较小的非金属碳原子组成，都是尺寸因素起形成时溶质碳量少，晶型不变，而后两种碳量较多， 所以形成简单晶型。中，所以形成复杂晶型；在TiC 中，主要作用，其形成条件不同之处在于，为间隙化合物，属复杂晶型；TiC 为间隙相，面心立方结构，碳原的形成条

4． 对于固体材料将其晶粒细化后其力学性能会有何种变化? 解释原因。并回答对于铸件能否采用再结晶的方法细化晶粒，为什么？

【答案】固体材料将其晶粒细化后，会出现细晶强化的现象，即材料的强度、硬度、塑性、韧性同时提高。这是因为：由于晶粒细小，可供塞积位错的滑移面较短，塞积位错的数目较少，由位错塞积引起的应力集中分散于各个晶粒中，使其屈服强度升高。

另一方面，由于晶粒细小，在相同的外力作用下，处于滑移有利方向的晶粒数较多，应力分散在各晶粒中，即使在受到大的塑性变形时，仍然保持其较好的性能，而不致开裂，从而提高材料的軔性。

对于金属铸件则不能采用再结晶的方法细化晶粒，这是因为：一方面再结晶过程需要在一定的形

变基础上，由储存能提供一定的能量进行晶粒的重新形核、长大，铸件没有进行过形变。另一方面，由于再结晶温度过低，铸件也不可能通过重结晶相变细化晶粒。

5． 典型金属的晶体结构有哪些？其间隙分别包含哪些类型？

【答案】典型金属的晶体结构主要有体心立方、面心立方和密排六方，其间隙分别有四面体间隙和八面体间隙。

6． 何为上坡扩散？形成上坡扩散的热力学条件是什么？

【答案】物质从低浓度区向高浓度区扩散，扩散的结果提高了浓度梯度。例如铝铜合金时效早期形成的富铜偏聚区，以及某些合金固溶体的调幅分解形成的溶质原子富集区等，这种扩散称为“上坡扩散”。上坡扩散的真正驱动力是化学位梯度，而非浓度梯度，虽然扩散导致浓度梯度上升，但化学位梯度却是下降的。据此，形成上坡扩散的热力学条件是

7． 试从结合键的角度，分析工程材料的分类及其特点。

【答案】金属材料：主要以金属键为主，大多数金属强度和硬度较高，塑性较好。陶瓷材料：以共价键和离子键为主，硬、脆，不易变形，熔点高。高分子材料：分子内部以共价键为主，分子间为分子键和氢键为主。复合材料：是以上三中基本材料的人工复合物，结合键种类繁多，性能差异很大。

8． 在晶体的宏观对称性中，包含哪8种最基本的对称元素？

【答案】晶体的宏观对称性中，只有以下8种最基本的对称元素，即回转对称轴

：

对称中心：i ；对称面：m ；回转一反演轴：

一、简答题

1． 分析回复与再结晶阶段空位与位错的变化及其对性能的影响。

【答案】（1）在低温回复阶段，主要表现为空位的消失。冷变形后所产生的大量空位，通过空位迁移至表面或晶界，空位与间隙原子重新重合，空位与位错发生交互作用，空位聚集成空位片等方式，使得空位数量急剧减少。

（2）在中温回复阶段，温度升高，使位错容易滑移，同一滑移面上的异号位错相遇会相互吸引而抵消，不但使亚晶内部的位错数目减少，而且胞壁缠结位错的减少更为显著，重新调整排列规则，胞壁变得明晰，形成回复亚晶。即该阶段主要表现为位错的滑移，导致位错重新结合，异号位错的汇聚而抵消以及亚晶的长大。

（3）在高温回复阶段，位错运动的动力学条件更为充分，滑移同时也发生攀移，使得多层滑移面上的位错密度趋于相同，各位错之间的作用力使得同一滑移面上的位错分布均匀，间距大体相等，形成规则排列的垂直于滑移面的位错墙，即多边形化的过程。多边形化构成的位错墙即是小角度晶界，它将原晶粒分隔成若干个亚晶粒。

2． 晶体的微观对称元素有平移轴、螺旋轴和滑移面三类，请问轴滑动面a 具体表示什么对称操作？

【答案】轴滑动面a 表示沿a 轴方向平移对应轴一半a/2，后又反演而得到重复的滑移机制。

3． 在立方晶胞内画出晶面，以及晶向。

【答案】如图所示。

图

4． 何谓金属的结晶？何谓金属的再结晶？两者是否都是相变，为什么？两者的驱动力是否相同，为什么？

【答案】结晶是指金属由熔液态转变为晶态固体的过程；再结晶是指将冷变形后的金属加热到一定温度之后，在原变形组织中重新产生了无畸变的新晶粒，而性能也发生了明显的变化并恢复到