《材料科学基础》考研-简答题常考题型汇总

--------------可编辑--专业资料---------学习资料共享----材料科学根底简答题考研常考题型汇总原子间的结合键共有几种？各自的特点如何？【11年真题】〔1〕子有可能同更多的原子结合，并趋于形成低能量的密堆构造。当金属受力变形而转变原子之间的相互位置时不至于破坏金属键，这就使得金属具有良好的延展性，又由于自由电子的存在，金属一般都具有良好的导电性和导热性能。点和硬度均较高。离子晶体中很难产生自由运动的电子，因此他们都是良好的电绝缘体。稳定、熔点高、质硬脆等特点。共价结合的材料一般是绝缘体，其导电力气较差。将原来稳定的原子构造的原子或分子结合为一体的键合。它没有方向性和饱和性，其结合不如化学键结实。键和范德瓦耳斯力之间。说明间隙固溶体与间隙化合物有什么异同。C、N、H、O、B等非金属元素所组成。〔1〕间隙化合物属于金属化合物相，形成不同于其组元的点阵。韧性差。为什么只有置换固溶体的两个组元之间才能无限互溶，而间隙固溶体则不能？答：由于形成固溶体时，溶质原子的溶入会使溶剂构造产生点阵畸变，从而使体构造的稳定性越低，溶解度越小。一般来说，间隙固溶体中溶质原子引起的点阵畸变较大，故不能无限互溶，只能有限熔解。试述硅酸盐的构造和特点？1〕硅酸盐构造的根本单元是[SiO4]SiO隙内，Si、O之间的结合不仅有离子键还有共价键〔2〕每一个氧最多被两个[SiO]四周体共有〔3〕[Si]四周体可以孤立存在，也可以共顶点相互连接。Si-O-Si形成一折线。分类：含有有限硅氧团的硅酸盐、岛状、链状、层状、骨架状硅酸盐。为什么外界温度的急剧变化可以使很多陶瓷件开裂裂开？快冷却时，每种相的收缩程度不同，多造成的内应力足以使陶瓷器件开裂或裂开。6.陶瓷材料中主要结合键是什么？从结合键的角度解释陶瓷材料所具有的特别性能。学稳定性高。为什么密排六方构造不能称为一种空间点阵？【11年真题】个原子共同组成一个阵点，这样得出的密排六方构造应属于简洁六方点阵。空间点阵和晶体点阵有何区分？答：空间点阵是晶体中质点排列的几何学抽象，用以描述和分析晶体构造的周期14种类型；晶体点阵又称晶体构造，是指晶体中实际质点的具体排列状况，它们能组成各种类型的排列，因此，实际存在的晶体构造是无限的。简述菲克第确定律和其次定律的含义，写出其表达式，并标明其字母的含义08年真题】答：菲克定律描述了固体中存在浓度梯度时发生的集中，即化学集中。J-Dd。式中，dxJX是集中物质的质量浓度，其单位为dkg/m3。式中的负号表示物质的集中方向与质量浓度梯度dx方向相反，即表示物质从度不随时间而变化。菲克其次定律：大多数集中过程是非稳态集中过程，某一点浓度随时间而变化，这类集中过程可以由菲克第确定律结合质量守恒定律推导出的菲克其次定律来处理。即= (D)。t x xDDo*exp(-QkT答：从公式表达式可以看出，集中系数与集中激活能Q和温度T有关。集中激活能越低，集中系数越大，因此集中激活能低的集中方式的集中系数较大，隙固溶体的集中激活能一般均较小。迁移，集中系数越大。为什么钢铁零件渗碳温度一般要选择γ相区中进展？假设不在γ相区进展会有什么结果？答：由于α-Fe中最大的碳溶解度只有0.0218%，对于含碳质量分数大于0.0218%的钢铁，在渗碳时零件中的碳浓度梯度为零，渗碳无法进展，即使是纯铁，在α相区渗碳时铁中的浓度梯度很小，在外表也不能获得高的含碳层。另外，由于温度低，集中可获得较高的碳浓度梯度使渗碳顺当进展。三元系发生集中时，集中层内能否消灭两相共存区域，三相共存区？为什么？答：三元系集中层内不行能存在三相共存区，但可以存在两相共存区。缘由是三化学位梯度为零，集中不行能发生。三元系在两相共存时，由于自由度数为2，在温度确定时，其组成相的成分可以发生变化，使两相中一样组元的原子化学位平衡受到破坏，引起集中。07年真题】晶体构造，都是位错运动的结果。1〕滑移不转变晶体位向；孪生转变晶体位向，形成镜面对称关系。滑移是全位错运动的结果，孪生是不全位错运动的结果。滑移是不均匀切变过程，孪生是均匀切变过程。滑移比较平缓，应力应变曲线较光滑、连续，孪生则呈锯齿状一般先发生滑移，滑移困难时发生孪生。滑移产生的切变较大，而孪生产生的切变较小。以激发进一步的滑移和晶体变形。晶面，假设晶体可以在各个滑移系上进展滑移。试争论外表上可能见到的滑移线形貌〔滑移线的方位和它们之间的夹角。假设单晶体外表为｛111｝面呢？｛11〈1111晶面，当塑性变形时，晶体外表消灭的滑移线应是｛111｝与｛100｝的交线〈11090º夹角。当铜晶体的在外表为｛111｝晶面族时，外表消灭的滑移线为〈11060º。15、沿密排六方单晶体的［0001］方向分别加拉伸力和压缩力。说明在这两种状况下，形变的可能性及形变所实行的主要方式。答：密排六方金属的滑移面为0001，而0001］力为零，故单晶体不能滑移。拉伸时，单晶体可能产生的形变是弹性形变或随后的脆断；压缩时，在弹性变形后，可能有孪生。原子的最密排晶面和晶向。因而简洁沿着这些面发生滑移。而密排方向的原子间距最小，即b最小，点阵阻力小，b最小。什么是单滑移、多滑移、交滑移？三者的滑移线的形貌各有何特征？这是由于单滑移仅有一组滑移系，该滑移系中全部的滑移面都相互平行，且滑移方向都一样所致。之间都有确定角度。结果。机械孪晶也在晶粒内，一般孪晶区域不大，孪晶与基体位向不同。不能通过抛光去除。比较均匀。不能通过抛光去除。为什么陶瓷实际的抗拉强度低于理论强度，而陶瓷的压缩强度总是高于抗拉强度？答：这是由于陶瓷粉末烧结时存在难以避开的显微空隙，在冷却或热循环时由热度的应力下就会发生断裂。压缩强度高于抗拉强度是由于，在拉伸时，当裂纹一到达临界尺寸就失稳扩展而导致断裂，而压缩时，裂纹或者闭合或者呈稳态地渐渐扩展，并转向平行于压缩轴。20.试比较去应力退火过程与动态回复过程位错运动有何不同？从显微组织上如何区分动、静态回复和动、静态再结晶？动态回复过程中，则是通过螺型位错的交滑移和刃型位错的攀移，使异号位错相互抵消，保持位错增值率与位错消逝率之间的动态平衡。静态再结晶晶粒更细。某低碳钢零件要求各向同性，但在热加工后形成比较明显的带状组织。请提出几种具体方法来减轻或消退在热加工中形成的带状组织的因素。答:一是不在两相区变形；二是削减夹杂元素的含量；三是承受高温集中退火，消退元素偏析。对于已经消灭带状组织的材料，在单相区加热、正火处理，则可以予以消退和改善。为何金属材料经热加工后机械性能较铸造状态为佳？答:金属材料在热加工过程中经受了动态变形和动态回复及再结晶过程，柱状晶区和粗等轴晶区消逝了，代之以较细小的等轴晶粒；原铸锭中很多分散缩孔、微裂纹等由于机械焊合作用而消逝，显微偏析也由于压缩和集中得到确定程度的减弱，故使材料的致密性和力学性能提高。陶瓷晶体塑性变形有何特点？答:陶瓷一般是多晶陶瓷，且是比较脆的，其化学键主要是离子键和共价键。在共价键键合的陶瓷中，原子之间的键合具有方向性，位错想要运动必需破坏这种特别的大的脆性。45°方向运动，则在滑移过程中相邻晶面始终由库仑引力保持相吸，因而具有很好的塑性。图表示再结晶终了的晶粒尺寸和再结晶前的冷加工量之间的关系。图中曲线说明，三种不同的退火温度对晶粒大小影响不大。这一现象与通常所说的“退火温度越高，退火后晶粒越大”是否冲突？答:不冲突。再结晶终了的晶粒尺寸是指再结晶刚好完成但未发生长大时的晶粒尺寸。但晶粒大小是退火温度的弱函数，故图中曲线再结晶终了的晶粒尺寸与退火温度退火温度越高，退火后晶粒越大。由于温度越高，晶界移动的激活能就越低晶界的平均迁移率就越高，晶粒长大速率就越快，退火后晶粒越粗大。25、灯泡中的钨丝在格外高的温度下工作，故会发生显著的晶粒长大。当形成横跨灯丝的大晶粒时，灯丝在某些状况下就变得很脆，并会在因加热与冷却时的热膨胀所造成的应力下发生破断。试找出一种能延长钨丝寿命的方法。〔如ThO2〕ThO2的体积分数为φ，半径为r时，晶粒的极限尺寸R=，假设选择适宜的φ和r，使R尽可能小，即晶粒不再长大，使灯丝的脆性大大降低而不易破断，从而有效地延长了灯丝的寿命。说明金属在冷变形、回复、再结晶和晶粒长大四个阶段的行为与表现，并说明各阶07真题】〔1〕冷变形加工时：主要的形变方式是滑移，由于滑移，晶体中空位和位错密度增加，位错分布不均匀。缺陷运动驱动力为切应力作用。布〔多样化。缺陷运动驱动力为弹性畸变能。削减，能量降低，成为低畸变或无畸变区。缺陷运动驱动力为形变储存能。影响了晶界的活动性。缺陷运动驱动力为晶粒长大前后总的界面能差，而界面移动的驱动力是界面曲率。试用位错理论解释低碳钢的屈服现象。距离说明吕德斯带对工业生产的影响及解决08、09真题】答：由于低碳钢是以铁素体为基的合金，铁素体中的碳原子与位错交互作用，形卸载后马上重加载拉伸时，由于位错已脱出气团的钉扎，故不消灭屈服点。但假设卸载后，放置较长时间或稍加热后，再进展拉伸时，由于溶质原子已通过集中又重聚集到位错线四周形成气团，故屈服现象又会重消灭。吕德斯带会使低碳钢薄板在冲压成型时使工件外表粗糙不平。解决方法：可依据应变时效原理，将钢板在冲压之前先进展一道微量冷轧〔如1%~2%压下量〕工序，使屈服点消退，随后进展冲压成型，也可向钢中参与少量Ti、AlC、N消退屈服点。奥氏体不锈钢能否通过热处理来强化？为什么？生产中用什么方法使其强化？【09真题】在热处理时不发生相变，达不到预想的强化效果，因而不能通过热处理来强化。生产中主要借冷加工实现强化的。金属材料经加工变形后，强度〔硬度〕显著提高，而塑性则很快下降，即产生了加工硬化现象。加工硬化是金属材料的一项重要特性，可被用作强化金属的途径，特别是那些不能通过热处理强化的材料。29.简要说明提高一种陶瓷材料韧性的方法及原理。氧化锆增韧、相变增韧、纤维增韧或颗粒原位生长增加等有效途径来改善之。脆性，起到增韧效果。指出材料拉伸应力—应变曲线图中e、s、bs力会发生屡次微小的波动？【10年真题】答：e为弹性极限，当应力小于ee时试样发到达b时，试样发生断裂。在s服延长阶段就告完毕。六方晶系的滑移系通常是什么？FCC晶体的滑移系是什么？从晶体滑移角度上分晶系的多晶体塑性变形力气通常比六方晶系的多晶体的变形力气大。【11年真题】答：滑移系是由一个滑移面和此面上的一个滑移方向合起来的，滑移面和滑移方向通常是金属晶体中原子排列最密的晶面和晶向。由于原子密度最大的晶面其面间距最大，点阵阻力最小，因而简洁沿着这些面发生滑移；滑移方向为原子密度最大的方b最小。所以六方晶系的滑移系通常移方向<110>。每一个滑移系表示晶体在进展滑移时可能实行的一个空间取向。在其他条件一样时，晶体中的滑移系越多，滑移过程可能实行的空间取向便越多，滑移简洁进展，它个，而密排六方晶体的个.FCCFCC晶系的多晶体塑性变形力气通常比六方晶系的多晶体的变形力气大。在室温〔20℃〕下对铅板进展轧制，请问这个加工过程是冷加工还是热加工，为什么？〔铅的熔点是327.5℃【11年真题】冷加工。铅的再结晶温度低于室温，因此在室温下对铅板进展加工属于热加工。某工厂用冷拉钢丝绳将一大型钢件调入热处理炉内，由于一时疏忽，未将钢丝绳取出，而是伴同工件一起加热至86℃〔该温度高于钢丝绳的再结晶温度12年真题】答：冷拉钢丝绳是经大变形量的冷拔钢丝绞合而成，加工过程的冷加工硬化是钢丝的强度、硬度大大提高，从而能承载很重的钢件。但是当其加热至860℃时，其温度强度、硬度大大降低。再把它用来起重时，一旦负载超过其承载力气，必定导致钢丝绳断裂事故。请比照分析加工硬化、细晶强化、弥散强化、和固溶强化的特点和机理有何异同。〔1〕加工硬化：随冷塑性变形量增加，金属的强度、硬度提高的现象称加工硬化。缘由：随变形量增加,位错密度增加，位错之间的相互积存、缠结，使得位错难以连续运动，从而使变形抗力增加。称细晶强化。缘由：由于晶粒越细，单位体积内晶粒数目越多，参与变形的晶粒数目也越多，变形越均匀，使在断裂前发生较大的塑性变形。强度和塑性同时增加。合金的强度、硬度越高，塑性、韧性略有下降，这种强化方法称弥散强化。缘由：由于位错绕过、切过其次相粒子需要增加额外的能量，因而会使位错的运动变得困难，提高了变形抗力。由于溶质原子与位错相互作用的产生柯氏气团，阻碍位错运动，提高了抗变形力气。35.纤维组织和织构是怎样形成的？它们有何不同？对金属的性能有什么影响？金属纵向〔纤维〕方向强度高于横向方向。金属在冷加工以后，各晶粒的位向就有确定的关系。如某些晶面或晶向彼此平行，构。形成织构的缘由并不限于冷加工，而这里主要是指形变织构。由于织构引起金属各向异性，在很多状况下给金属加工带来不便，如冷轧镁板会产生〔0001〕<1120>织下也有其有利的一面。答：再结晶退火必需用于经冷变形加工的材料，其目的是改善冷变形后材料的组织和性能。假设对铸件承受再结晶退火，由于铸件没有经过塑性变形处理，其组织不会发生相变，也没有形成晶核的驱动力〔如冷变形储存能等也就不能细化晶粒。冷变形金属在加工时经过哪三个阶段，它们各自特点是什么？答：经过的三个阶段是回复、再结晶、晶粒长大。回复：不发生大角度晶界迁移，晶粒的外形和大小与变形态一样。变形基体长大，直到完全变成无畸变的细等轴晶粒，但晶体构造并没有转变，性能发生明显变化并恢复到变形前的状况。条件下较为稳定的尺寸。争论形成晶相和玻璃相的条件，指出为什么大多数陶瓷材料可以结晶，形成玻璃相也是常见的，而金属很简洁进展结晶，但很难形成玻璃相？【08年真题】转化为玻璃。特别是对那些分子构造简洁、材料熔融态时黏度很大的液体，冷却时原子迁移集中困难，则晶体的形成过程很难进展，简洁形成过冷液体。温度下降至Tg以下时，过冷液体固化成玻璃。排列。SiO2等，尽管大多数陶瓷材料可进展结晶，但也有一些是非晶体，这主要是指玻璃和硅酸盐构造。【08年真题】答：在铸锭组织中，一般有三层晶区：率较高所致。率，且沿垂直于模壁方向的散热较为有利。在细晶区中取向有利的晶粒优先生长为柱状晶粒。剩余液体的散热方向性已不明显，处于均匀冷却状态，溶液中消灭很多晶核并沿各个方向生长，就形成了中心等轴区。或搅动等均有利于形成中心等轴晶。什么叫临界晶核？它的物理意义及过冷度的定量关系如何？【11年真题】最小尺寸晶胚。它的物理意义：由△G—rr=r*时△Gr＜r*时，其r≥r*时，晶胚的长大使体系自由能降低，这些晶胚就称为稳定的晶核。因此临界晶核是晶胚可以长大地半径最小的晶核。r*与过冷度的定量关系：r*2Tm,即临界半径由过冷度TLmTr*越小，则形核的几率增大，晶核的数目也增多。12年真题】生长则受到抑制。将以树枝状生长。液体金属凝固时都需要过冷，那么固态金属熔化时是否会消灭过热，为什么？液体金属在固相外表形成时，就会很快掩盖在整个外表〔由于液体金属总是润湿同一种固态金属

cosθ+r=r，而试验指出r+rr

，说明LV SL SV LV SL SVG〔外表〕<0，即不存在外表能障碍，也就不必过热。实际金属多属于这种状况。假设固体金属熔化时液相不与气相接触，则有可能使固体金属过热，然而，这在实际上是难以做到的。简述金属晶体长大地机制。答：晶体长大机制是指晶体微观长大方式，它与液—固界面构造有关。50%故液体原子可以单个进入空位，与晶体相连接，界面沿其法线方向垂直推移，呈连续式长大。此反复进展。的台阶，原子附着到台阶上使晶体长大。试述结晶相变的热力学条件、动力学条件、能量和构造条件。G<0；由单位体积自由能的变化△G-Lm可知，只有△T>0，才有△G<0。即只有过冷才能使△G<0。

B m B动力学条件为液—固界面前沿液体的温度T<Tm(熔点)，即存在动态过冷。1 1A=3s3的表面能必需由液体中的能量起伏来供给。液体中存在的构造起伏，是结晶时产生晶核的根底。因此，构造起伏是结晶过程必需具备的构造条件。比较说明过冷度、临界过冷度、动态过冷度等概念的区分。〔熔点〔△T=Tm-Tn△T>0的条件，使得△G＜0，发生结晶。〔△T*T<△T**半径，故难于成核；只有△T>△T*时，才能均匀形核。度，它是晶体长大地必要条件。杠杆定律与重心法则有什么关系？在三元相图的分析中怎样运用杠杆定律和重心法则？