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一、名词解释

1． 相图

【答案】金属及其他工程材料的性能决定于其内部的组织、结构，金属等材料的组织又由基本的相所组成。由一个相所组成的组织叫单相组织，两个或两个以上的相组成的叫两相或多相组织。相图就是用来表示材料相的状态和温度及成分关系的综合图形，其所表示的相的状态是平衡状态。

2． 置换固溶体

【答案】溶质原子占据溶剂晶格中的结点位置而形成的固溶体称置换固溶体。当溶剂和溶质原子直径相差不大，一般在15%以内时，易于形成置换固溶体。铜镍二元合金即形成置换固溶体，镍原子可在铜晶格的任意位置替代铜原子。

3． 全位错与不全位错

【答案】全位错是指柏氏矢量等于晶体点阵矢量的位错；不全位错是指柏氏矢量不等于晶体点阵矢量的位错。

4． 非均匀形核

【答案】新相优先在母相中存在的异质处形核，即依附与液相中杂质或外来表面形核。与均匀形核相比，它需要的形核功和过冷度都较小。

5． 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。

二、简答题

6． 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。

7． 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。

【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?

的声子被散射

子进入波矢为

由kl 散射

到到波矢为的状态，第二个电子本来的波矢为吸收了第一个电子发射的声的状态。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是德拜角频率）范围内的电子才能

满足上述条件。

8． 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。

9． 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：

10．在元素周期表中，同一周期或同一主族元素原子结构有什么共同特点？从左到右或从上到下元素结构有什么区别？它的性质如何递变？

【答案】同一周期元素具有相同原子核外电子层数，但从左一右，核电荷依次增多，原子半径逐渐减小，电离能増加，失电子能力降低，得电子能力增加，金属性减弱，非金属性増强；同一主族元素最外层电子数相同，但从上一下，电子层数增多，原子半径增大，电离能降低，失电子能力增加，得电子能力降低，金属性増加，非金属性降低。

11．说明材料中的结合键与材料性能的关系。

【答案】材料结合键的类型及结合能的大小对材料的性能有重要的影响，特别是对物理性能和力学性能。

物理性能：（1）结合键越强，熔点越高，热膨胀系数就越小，密度也越大。

（2）金属具有光泽、高的导电性和导热性、较好的机械强度和塑性，且具有正的电阻温度系数，这就与金属的金属键有关。

（3）陶瓷、聚合物一般在固态下不导电，这与其非金属键结合有关。工程材料的腐蚀实质是结合键的形成和破坏。

力学性能：（1）晶体材料的硬度与晶体的结合键有关。一般共价键、离子键、金属键结合的晶体比分子键结合的晶体的硬度高。