材料科学基础试卷

1、试分析形成枝晶偏析的原因，如何消除？

固熔体不平衡结晶时，从液体中先后结晶出来的固相成分不同，造成的晶

粒内枝干含高熔点组元较多，而晶枝间含低组元较多，导致晶粒内部化学成分不均匀的现象。（3分）

可用扩散退火（或均匀化退火）消除，即将铸件加热至低于固相线100～200℃，长时间保温，使偏析元素充分扩散。（2分）

2、固溶体和金属间化合物在成分、结构、性能等方面有何差异？

固溶体是固态下一种组元（溶质）溶解在另一种组元（溶剂）中而形成的新相；固溶体具有溶剂组元的点阵类型；固溶体的硬度、强度往往高于组成它分而塑性则较低。

金属间化合物就是金属与金属，或金属与类金属之间所形成的化合物；结构不同于组元结构而是一个新结构；金属间化合物具有极高的硬度、较高的熔点，而塑性很差。

3、试用位错理论解释固溶强化的原因。

固溶在点阵间隙或节点上的合金元素原子，由于其尺寸不同于基体原子，故产生一定的应力场，该应力场与位错产生的应力场交互作用，使位错周围产生柯氏气团；由于柯氏气团的钉扎作用，阻碍位错的运动，造成固溶强化。

4、试用位错理论解释细晶强化和加工硬化的原因。

细晶强化：晶粒越细，晶界就越多，阻碍位错通过的能力就越强，抵抗塑性变形的能力增加，材料的强度提高。

加工硬化：晶体在发生塑性变形过程中，由于多滑移启动的缘故，导致位错之间发生相互作用，产生大量的位错缠结或位错塞积，阻止位错进一步运动，使得材料强度、硬度上升，塑性、韧性下降。

5、试分析冷变形量对再结晶晶粒尺寸的影响。

临界变形量之前，晶粒尺寸不变；临界变形量范围，晶粒粗大；超过临界变形量，随着变形量的增加，晶粒细小。

6、什么是加工硬化、细晶强化、固溶强化及弥散强化，它们在本质上有何异同？

加工硬化是指金属冷变形时，随着型变量的增加，其强度、硬度上升，塑性、韧性下降的现象。细晶强化是指随着晶粒细化，金属材料力学性能（强度）提高的现象。固熔强化是指熔质原子融入基体后，使其强度、硬度提高，塑性、韧性下降的现象。弥散强化是指细小弥散分布的第二项质点显著提高材料强度的现象。加工硬化是由于位错塞积、缠结及相互作用，阻止了位错的进一步运动。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。

7、什么是单滑移、多滑移和交滑移？三者滑移线的形貌有何特征？

答：单滑移：在具有多组滑移系的晶体中，当只有一组滑移系处于最有利的取向时，分切应力最大，便进行但系滑移。（只有一个滑移系进行滑移。）滑移线是一系列彼此平行的直线。多滑移：晶体的滑移在两组或者更多的滑移面（系）上同时进行或者交替进行。其滑移线或者平行，或者交叉。交滑移：在晶体中，出现两个或多个滑移面沿着某个共同的滑移方向同时或交替滑移。其滑移线通常呈折线或波纹状。

8、试分析点缺陷对晶体性能的影响。

答：⑴、点缺陷引起电阻的增加。点缺陷区对传导电子产生强烈的散射，使电阻增大。⑵、点缺陷的存在使晶体体积膨胀，密度减小。⑶、过饱和点缺陷提高金属的屈服强度。⑷、空位对高温下进行的过程起重要作用。

如金属的扩散、高温塑性变形和断裂、退火、沉淀、表面化学热处理等过程，都与空位的存在和运动有着密切的联系。⑸、点缺陷还对内耗、介电常数等有影响。