2021年北京理工大学839材料科学基础考研真题

北京理工大学839材料科学基础2021年硕士研究生入学考试试题（部分有答案）
一 名词解释
空间点阵：指几何点在三维空间作周期性的规则排列所形成的三维阵列，是人为的对晶体结构的抽象。

配位数:晶体结构中任一原子周围最近邻且等距离的原子数。

电子化合物:电子化合物是指由主要电子浓度决定其晶体结构的一类化合物，又称休姆-罗塞里相凡具有相同的电子浓度，则相的晶体结构类型相同。

多滑移:当外力在几个滑移系上的分切应力相等并同时达到了临界分切应力时，产生同时滑移的现象。

包晶转变：在二元相图中，包晶转变就是已结晶的固相与剩余液相反应形成另一固相的恒温转变。

反应扩散:伴随有化学反应而形成新相的扩散称为反应扩散。

稳态扩散:在稳态扩散过程中，扩散组元的浓度只随距离变化，而不随时间变化。

二 作图表示立方晶体的晶面及晶向。

在六方晶体中，绘出以下常见晶向等。

三 试回答以下问题
1．对于间隙性扩散和置换型扩散，哪种类型的扩散更难进行？为什么？
2．什么是稳态扩散和非稳态扩散？菲克第一定律适用于那种扩散？
3．什么是化学扩散和自扩散？
答：1. 间隙性扩散：这是原子扩散的一种机制，对于间隙原子来说，由于其尺寸较小，处于晶格间隙中，在扩散时，间隙原子从一个位置跳到相邻的另一个间隙位置，形成原子的()()()421,210,123
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移动
置换型扩散互换位置
间隙性扩散激活能较置换型扩散激活能小，即间隙扩散角容易
2. 所谓稳态扩散，是指在扩散系统中，任一体积元在任一时刻，流入的物质量与流出的物质量相等，即任一点的浓度不随时间变化
非稳态扩散：扩散组原的浓度不仅随距离x变化，也随时间变化的扩散
飞科第一定律适用于稳态扩散
3 化学扩散扩散石油浓度梯度引起的
自扩散扩散物质不依赖它本身的浓度梯度，而仅仅是由于热振动而产生的原子迁移过程。

四材料强化的主要方法及原理
五有两块相同成分的固溶体合金，其区别仅为一块晶粒较粗大，另一块晶粒较细小。

1 在冷塑性变形量相同的情况下，哪一块合金变形所消耗的变形功更大，为什么？
2 当加热这两块经冷塑性变形的合金时，哪一块合金更容易发生再结晶，为什么？
答案：1 晶粒细小的合金消耗的变形功更大。

这是与晶界的影响有关的，在室温下，晶界对滑移具有阻碍效应，多晶体试样经拉伸后，每一晶粒中的滑移带都终止在晶界处，晶界的数量直接取决于晶粒的大小，晶粒越细，晶界越多，对位错阻碍作用增大。

2 晶粒细小的合金更容易发生再结晶。

在其他条件相同的情况下，金属晶粒越细小，则变形的抗力越大，冷变形后贮存的能量较高，再结晶温度越低，更容易结晶。

六有A,B两组元形成一合金，试问
1.若A组元为面心立方晶体结构，B组元为体心立方晶体结构，二者形成的合金能否是无限固溶体，说明理由。

2.若形成无限固溶体，是置换型还是间隙型，说明理由。

答案：1不能形成无限固溶体，形成无限固溶体的必要条件是两组元的晶体结构相同。

2置换固溶体的溶解度可以是无限的，但间隙固溶体的溶解度只能是有限的。

七在金属凝固时，有时需要使液态金属开始结晶的温度尽量低，也即使液态合金结晶时获得尽可能大的结晶过冷度，试问在冷却速度等相同的情况下，组成较纯的液态金属和含有一些未熔固态质点的同种液态金属哪一种在结晶时获得较大的过冷度，为什么？
答案：含有未溶解质点的溶液中需要的过冷度小，在相同过冷度下，它所需要的临界形核功较小，与均匀形核相比更容易凝固，而均匀形核则需要较大的过冷度。

八两块化学成分相同的固溶体合金，一块未塑性变形，一块经冷塑性变形，试问溶质原子在哪块合金中扩散更容易，为什么？
答案：溶质原子在经冷塑性变形后的合金中扩散更容易。

因为：冷塑性变形后的合金内部存在局域应力场，应力会为原子扩散提供驱动力。

变形后的金属会产生大量晶体缺陷（位错），而晶体缺陷处，原子能量高，跃迁更加容易，因此有利于扩散。

九判断下列位错反应能否进行。

1) 2)
答案：(1) 能。

几何条件：∑b 前＝∑b 后＝；能量条件：∑b 前2＝>∑b 后
2＝(2) 不能。

能量条件：∑b 前2＝∑b 后2，两边能量相等。

十 说明间隙固熔体与间隙化合物有什么异同
答案：其比较如附表所示。

十一简要分析加工硬化、细晶强化、固熔强化及弥散强化在本质上有何异同。

答案：加工硬化是由于位错塞积、缠结及其相互作用，阻止了位错的进一步运动，流变应力。

细晶强化是由于晶界上的原子排列不规则，且杂质和缺陷多，能量较高，阻碍位错的通过，；且晶粒细小时，变形均匀，应力集中小，裂纹不易萌生和传播。

固熔强化是由于位错与熔质原子交互作用，即柯氏气团阻碍位错运动。

弥散强化是由于位错绕过、切过第二相粒子，需要增加额外的能量(如表面能或错排能)；同时，粒子周围的弹性应力场与位错产生交互作用，阻碍位错运动。

十二说明金属在冷变形、回复、再结晶及晶粒长大各阶段晶体缺陷的行为与表现，并说明各阶段促使这些晶体缺陷运动的驱动力是什么
答案：
冷变形金属加热时晶体缺陷的行为
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