北京工業(yè)大學(xué)碩士材料科學(xué)基礎(chǔ)真題2007年

北京工業(yè)大學(xué)碩士材料科學(xué)基礎(chǔ)真題2007年（總分:149.99,做題時間：90分鐘）一、名詞解釋（總題數(shù)：10，分數(shù)：20.00）脫溶（二次結(jié)晶）（分數(shù)：2.00）正確答案：（：從一個固溶體中析出另一個固相。）解析：空間群（分數(shù)：2.00）正確答案：（晶體結(jié)構(gòu)中所有對稱要素（含微觀對稱要素）的組合所構(gòu)成的對稱群。）解析：位錯交割（分數(shù)：2.00）正確答案：（不同滑移面上運動的位錯在運動中相遇發(fā)生位錯互相切割的現(xiàn)象。）解析：成分過冷（分數(shù)：2.00）正確答案：（結(jié)晶時由于固相和液相成分再分布而引起的固液界面前方附近液相中產(chǎn)生過冷區(qū)，這一現(xiàn)象稱為成分過冷。）解析：奧氏體（分數(shù)：2.00）正確答案：（碳溶于Y-Fe中的間隙固溶體。）解析：臨界變形量（分數(shù)：2.00）正確答案：（加熱到再結(jié)晶溫度以上時能使金屬材料發(fā)生再結(jié)晶的最小預(yù)變形量。）解析：形變織構(gòu)（分數(shù)：2.00）正確答案：（隨塑性變形量增加，多晶體不同晶粒某一晶體學(xué)取向趨于一致的現(xiàn)象。）解析：動態(tài)再結(jié)晶（分數(shù)：2.00）正確答案：（再結(jié)晶溫度以上變形和再結(jié)晶同時進行的現(xiàn)象。）解析：調(diào)幅分解（分數(shù)：2.00）正確答案：（固溶體通過上坡擴散分解成結(jié)構(gòu)均與母相相同、成分不同的兩種固溶體的轉(zhuǎn)變。）解析：慣習(xí)面（分數(shù)：2.00）正確答案：（固態(tài)相變時，新相往往沿母相特定原子面形成，這個與新相主平面平行的母相晶面稱為慣習(xí)面。）解析：二、填空（總題數(shù)：7，分數(shù)：20.00）晶體宏觀對稱要素有⑴、（2）、⑶、（4）和（5）。（分數(shù)：5.00）填空項1:（正確答案：對稱中心；）解析：填空項1:（正確答案：對稱軸；）解析：填空項1:（正確答案：對稱面；）解析：填空項1:（正確答案：旋轉(zhuǎn)反伸軸；）解析：填空項1:（正確答案：旋轉(zhuǎn)反映軸）解析：NaCl型晶體中Na+離子填充了全部的業(yè)）空隙，CsCl晶體中Cs+離子占據(jù)的是二7）空隙，螢石中F-離子占據(jù)了全部的48^空隙。（分數(shù)：3.00）填空項1：（正確答案：八面體；）解析：填空項1：（正確答案：立方體；）解析：填空項1:（正確答案：四面體）解析：非均勻形核模型中晶核與基底平面的接觸角e=n/2,表明形核功為均勻形核功的ML,e=（10）表明不能促進形核。（分數(shù)：2.00）填空項1:（正確答案：一半；）解析：填空項1：（正確答案：n）解析：晶態(tài)固體中擴散的微觀機制有（11）、（12）、（13）和（14）。（分數(shù)：4.00）填空項1：（正確答案：間隙機制；）解析：填空項1：（正確答案：填隙機制；）解析：填空項1：（正確答案：空位機制；）解析：填空項1：（正確答案：互換機制）解析：小角度晶界由位錯構(gòu)成，其中對稱傾轉(zhuǎn)晶界由（15）位錯構(gòu)成，扭轉(zhuǎn)晶界由（16）位錯構(gòu)成。（分數(shù)：2.00）填空項1：（正確答案：刃型；）解析：填空項1：（正確答案：螺型）解析：發(fā)生在固體表面的吸附可分為（17）和（18）兩種類型。（分數(shù)：2.00）填空項1：（正確答案：物理吸附；）解析：填空項1：（正確答案：化學(xué)吸附）解析：固態(tài)相變的主要阻力是（19）和（20）。（分數(shù)：2.00）填空項1：（正確答案：界面能；）解析：填空項1：（正確答案：彈性應(yīng)變能）解析：三、判斷正誤（總題數(shù)：10,分數(shù)：10.00）對于螺型位錯，其柏氏矢量平行于位錯線，因此純螺位錯只能是一條直線。（分數(shù)：1.00）A.正確VB.錯誤解析：由于Cr最外層s軌道只有一個電子，所以它屬于堿金屬。（分數(shù)：1.00）正確錯誤V解析：改變晶向符號產(chǎn)生的晶向與原晶向相反。（分數(shù)：1.00）正確錯誤V解析：非共晶成分的合金在非平衡冷卻條件下得到100%共晶組織，此共晶組織稱偽共晶。（分數(shù)：1.00）正確V錯誤解析：單斜晶系a=y=90°#p。（分數(shù)：1.00）正確V錯誤解析：擴散的決定因素是濃度梯度，原子總是由濃度高的地方向濃度低的地方擴散。（分數(shù)：1.00）正確錯誤V解析：再結(jié)晶完成后，在不同條件下可能發(fā)生正常晶粒長大和異常晶粒長大。（分數(shù)：1.00）正確V錯誤解析：根據(jù)施密特定律，晶體滑移面平行于拉力軸時最容易產(chǎn)生滑移。B.錯誤V解析：晶粒越細小，晶體強度、硬度越高，塑性、韌性越差。（分數(shù)：1.00）正確錯誤V解析：高聚物材料中，大分子鏈上極性部分越多，極性越強，材料強度越大。（分數(shù)：1.00）正確V錯誤解析：四、四（總題數(shù)：1，分數(shù)：10.00）影響晶態(tài)固體中原子擴散的因素有哪些?并加以簡單說明。（分數(shù)：10.00）正確答案：（（1）溫度：溫度越高，擴散系數(shù)越大，擴散速率越快。（2）晶體結(jié)構(gòu)及固溶體類型：致密度較小的晶體結(jié)構(gòu)中擴散激活能較小，擴散易于進行；對稱性較低的晶體結(jié)構(gòu)，擴散系數(shù)的各向異性顯著；間隙固溶體中的擴散激活能遠小于置換固溶體，擴散容易進行。（3）第三組元：根據(jù)加入的第三組元的性質(zhì)不同，有的促進擴散，有的阻礙擴散。（4）晶體缺陷：沿晶界的擴散系數(shù)遠大于體擴散系數(shù)；沿位錯管道擴散時擴散激活能較小，因而位錯加速擴散。）解析：五、五（總題數(shù)：3,分數(shù):12.00）什么是時效處理？（分數(shù)：4.00）正確答案：（過飽和固溶體的脫溶過程處理為時效處理。）解析：說明通過時效處理產(chǎn)生強化的原因。（分數(shù)：4.00）正確答案：（在過飽和固溶體脫溶過程中，初始形成亞穩(wěn)態(tài)析出相與母相保持共格或半共格界面。如果析出相粒子具有很高強度，將使滑移運動位錯發(fā)生彎曲并包繞第二相粒子留下位錯環(huán)，將增加位錯線長度，并且第二相粒子及位錯環(huán)加大對后續(xù)運動位錯的阻力，產(chǎn)生第二相強化。如果析出相粒子可發(fā)生變形，將產(chǎn)生新的相界面，使析出相與基體相之間共格（或半共格）界面遭到破壞；滑移面產(chǎn)生錯配，可能使有序排列遭到破壞。綜上，宏觀產(chǎn)生強化。）解析：實際應(yīng)用過程中，為消除時效強化可采用什么處理方法?為什么？（分數(shù)：4.00）正確答案：（通過時效回歸處理或重新固溶處理可以使時效強化現(xiàn)象消失。因為伴隨著時效回歸處理或重新固溶處理沉淀脫溶產(chǎn)生的第二相重新溶人固溶體之中。當沉淀析出相巳經(jīng)為穩(wěn)定相時，只能采用固溶處理。）解析：六、六（總題數(shù)：2,分數(shù)：10.00）什么是形狀記憶效應(yīng)？（分數(shù)：5.00）正確答案：（將某些金屬材料進行變形后加熱至某一特定溫度以上，變形金屬材料形狀恢復(fù)到變形前的形狀，此現(xiàn)象稱形狀記憶效應(yīng)。）解析：說明通過馬氏體相變產(chǎn)生形狀記憶效應(yīng)的原因。（分數(shù)：5.00）正確答案：（根本原因是馬氏體轉(zhuǎn)變的無擴散性、共格切變性和可逆轉(zhuǎn)變性。母相冷卻過程中外加應(yīng)力誘發(fā)馬氏體相變，利用馬氏體相變偽彈性產(chǎn)生宏觀變形。加熱過程中，當加熱溫度超過馬氏體相變逆轉(zhuǎn)變溫度時，伴隨熱彈性馬氏體逆轉(zhuǎn)變，產(chǎn)生形狀恢復(fù)，完成形狀記憶過程。）解析：七、七（總題數(shù)：1，分數(shù)：8.00）比較說明滑移與攣生這兩種金屬塑性變形機制的不同。（分數(shù)：8.00）正確答案：（（1）變形方式不同?；七^程為晶體一部分相對另一部分的相對滑動，攣生過程為晶體一部分相對另一部分的均勻切變。（2）發(fā)生攣生過程的臨界切應(yīng)力遠大于滑移所需臨界切應(yīng)力。（3）攣生過程改變晶體位相關(guān)系?；七^程不改變晶體位相關(guān)系。（4）滑移過程可以連續(xù)進行而攣生過程不能連續(xù)進行。（5）滑移過程是塑性變形的主要機制，當滑移系處于不利于滑移變形發(fā)生時，通過攣生可以改變滑移系與外力的取向，使滑移過程進一步發(fā)生。）解析：八、八（總題數(shù)：1，分數(shù)：10.00）已知工業(yè)純銅的屈服強度os=70MPa，其晶粒大小為NA=18個/mm2；當NA=4025個/mm2時，os=95MPa；試計算NA=260個/mm2時屈服強度os的值。（分數(shù)：10.00）正確答案：（晶粒大小與屈服強度之間的關(guān)系滿足Hall-Petch公式，即o=o+kd-i/2S0由等面積圓直徑表示晶粒尺寸，即［*］于是［*］代入osi=70MPa，os2=95MPa求出K=0.13MPa?mi/2,o°=61.3MPa故o=78.3MPa）解析：九、九（總題數(shù)：1,分數(shù)：10.00）分別畫出立方晶胞的［*］晶向和（021）晶面，六方晶胞的［*］晶向和［*］晶面。（分數(shù)：10.00）正確答案：（如圖7-2所示。［*］［*］）解析：十、十（總題數(shù)：1,分數(shù)：15.00）氮化鎵GaN是制備白光二極管的材料，其晶體結(jié)構(gòu)為纖鋅礦（六方硫化鋅）型。N的電負性為3.07,Ga的電負性為1.76；N3-的離子半徑為0.148mm，Ca3+的離子半徑為0.047nm。（分數(shù)：15.00）（1）.畫出這種結(jié)構(gòu)的晶胞。（分數(shù)：3.00）正確答案：（如圖7-3所示。解析：（2）.結(jié)構(gòu)中，負離子構(gòu)成哪種堆積?用四軸表示法寫出密排晶面。（分數(shù)：3.00）正確答案：（結(jié)構(gòu)中，負離子構(gòu)成ABAB六方堆積，密排晶面為（0001）。）解析：（3）.分析Ga和N之間的鍵性，說明結(jié)構(gòu)中各離子配位數(shù)是否合理。（分數(shù)：3.00）正確答案：（Ga和N之間的鍵性由電負性差值決定△x=3.07-1.76=1.31<1.7，GaN為共價鍵配位數(shù)由正負離子半徑比決定R+/R-=0.047/0.148=0.3180.225<R+/R-<0.414CN（Ga3+）=4,CN（N3-）=4，配位數(shù)合理。）解析：（4）.計算結(jié)構(gòu)是否符合靜電價規(guī)則。（分數(shù)：3.00）正確答案：（一個N3-與4個Ga3+相聯(lián)：［*］，符合靜電價規(guī)則。）解析：（5）.Ga填充的是哪種空隙?填充了多少這種空隙？（分數(shù):3.00）正確答案：（Ga填充的是四面體空隙，填充了負離子空隙的一半。）解析：十一、十一（總題數(shù)：1,分數(shù)：5.00）氧化鈦缺氧時可產(chǎn)生如下反應(yīng)：[*],請正確寫出缺陷方程并解釋各項的含義。（分數(shù)：5.00）正確答案：（缺陷方程為[*]Ti'Ti二氧化鈦失氧，生成Ti3+占據(jù)Ti4+晶格位，有效電荷-1。[*]：氧空位，有效電荷+2。O。：氧仍然占據(jù)氧的晶格位。）解析：十二、十二（總題數(shù)：1，分數(shù)：10.00）何謂全位錯?請說明在面心立方晶體中肖克萊不全位錯和弗蘭克不全位錯的成因和運動特點。（分數(shù)：10.00）正確答案：（柏氏矢量等于點陣矢量的位錯稱為全位錯。面心立方晶體中肖克萊不全位錯是由不均勻滑移產(chǎn)生的，它可以是刃型位錯，或螺型位錯，或混合位錯，可以滑移。弗蘭克不全位錯是抽去或插入一層密排面造成的，其柏氏矢量垂直于滑移面，所以，弗蘭克不全位錯不能滑移，只能攀移。）解析：十三、十三（總題數(shù)：1，分數(shù)：10.00）LiF-NaF-RbF三元相圖如圖7-1所示。[