2017年北京工业大学固体微结构与性能研究所固体材料结构、缺陷及相变复试实战预测五套卷一、名词解释1 金属键【答案】金属键是金属正离子与自由电子之间的相互作用所构成的金属原子间的结合力。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 若面心立方晶体中有行位错反应？为什么？【答案】能够发生反应。几何条件：能量条件： 的单位位错及的不全位错，此二位错相遇能否进几何条件和能量条件均满足。 4 简述位错、位错线和柏氏矢量（6）的概念，并论述柏氏矢量和位错线的相对关系。【答案】（1）位错是晶体材料的一种内部微观缺陷，指原子的局部不规则排列（晶体学缺陷）。从几何角度看，位错属于一种线缺陷，可视为晶体中已滑移部分与未滑移部分的分界线，其存在对材料的物理性能，尤其是力学性能，具有极大的影响。位错线是指晶体或晶格内滑移面上已滑动区的边界线称。位错线的形成和发展可用FrankRead 源的原理解释：当应力超过临界剪应力时，位错线扩张，形成内外两部分，外部位错逐渐扩大，内部位错线恢复原状，在外力作用下，不断产生新位错环，因而得到很大的滑移量。柏氏矢量是描述位错实质的重要物理量，反映出柏氏回路包含的位错所引起点阵畸变的总积累。通常将柏氏矢量称为位错强度，位错的许多性质如位错的能量、所受的力、应力场、位错反应等均与其有关。它也表示出晶体滑移时原子移动的大小和方向。（2）柏氏矢量和位错线的相对关系：一条位错线具有唯一的柏氏矢量。它与柏氏回路的大小和回路在位错线上的位置无关，位错在晶体中运动或改变方向时，其柏氏矢量不变；根据柏氏矢量与位错线的关系可以确定位错的类型。当桕氏矢量垂直于位错线时是刃位错；当柏氏矢量平行于位错线时是螺位错；当柏氏矢量与位错线成任意角度时是混合位错。 5 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。 6 固态下，无相变的金属，如果不重溶，能否细化晶粒？如何实现？【答案】可以。通过进行较大的冷变形，而后在适当温度再结晶的方法获得细晶。或进行热加工，使之发生动态再结晶。 7 图为两组销铜合金的时效强化曲线；讨论成分变化及时效温度对力学性能（这里是硬度值）的影响，分析可能的原因。 图【答案】（1）成分变化对力学性能的影响：随铝中含铜量提高，过饱和度加大，脱溶驱动力加大，析出速度加快，硬度值増加。（2）时效温度的影响：时效温度越高，扩散速度加快，析出加快，但过饱和度减小，脱溶驱动力也减小，GP 区或亚稳相可能不出现。（3）原因：时效强化主要靠GP 区和果好。 8 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，为扩散物质（组元）的体积浓度，原子数相，因两者很细小弥散，有共格或半共格界面，强化效为浓度梯度；“-”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 为扩散通量，中的扩散系数D 仅为，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时的扩数量级。 D 值越大则扩散越快。D 值都是很小的，1000C 时碳在散通量，对于固态金属中的扩散，例如，三、计算题9 在面心立方晶体中：（1）分别画出（101）中情况分析它们能否构成滑移系。（2）若外力沿001方向，材料的临界分切应力为0.64MPa ，请问需要多大的拉伸应力可以使晶体开始滑移？【答案】（1）如图所示，可作滑移面的为成两组滑移系。滑移方向为它们可以构指出哪些是滑移面、滑移方向，并就图 图（2）若外力沿001方向，仅滑移系可以滑移，其中 10铁碳相图（1）图（a ）为铁碳相图，图（b ）、（c ）、（d ）分别为3个不同成分（设为0.45%C、3.4%C、4.7%C）的铁碳合金缓冷凝固组织（包括随后的固态相变、硝酸酒精浸蚀）。说明它们各是哪个成分的合金，为什么？（2）分析图（d ）组织的凝固过程，并计算该合金中白色长条状组织的重量相对量 一、名词解释考研试题