1、2012 材料學考研真題及參考答案一、名詞解釋1、交聯聚合物： 相鄰的線型高分子鏈節之間通過支鏈連接成三維空間的網狀交聯結構。支鏈聚合物： 合成聚合物的分子是由側翼的支鏈連接在主鏈上形成的。線型聚合物： 組成線型聚合物的單體通過首尾相接的方式形成一條鏈。2、點缺陷： 其特征是在三維空間的各個方向上尺寸都很小，尺寸范圍約為一個或幾個原子尺度，故稱零維缺陷。線缺陷： 其特征是在兩個方向上尺寸很小，另外一個方向上延伸較長，也稱一維缺陷。面缺陷： 其特征是在一個方向上尺寸很小，另外兩個方向上延展很大，也稱二維缺陷。3、穩態擴散： 擴散通量與時間無關的擴散過程。非穩態擴散： 擴散通量與時間有關的擴散過程

2、。4、金屬鍵： 在固態或液態金屬中，價電子可以自由的在不同的原子間移動，使其為多個原子共有而形成的化學鍵。共價鍵： 是由兩個或多個電負性相差不大的原子間通過共用電子對而形成的化學鍵。有方向性和飽和性。分子鍵： 分子之間形成的弱相互作用，由分子的取向力、誘導力和色散力導致分子間的作用力。5、穿晶斷裂： 斷裂過程中裂紋擴展是從晶粒中間穿過的斷裂。沿晶斷裂： 對于某些合金來說，裂紋擴展是延晶界完成的斷裂。6、均勻形核： 新相的晶核是在母相中均勻生長成的。即晶核由液相中一些原子團直接形成的，不受雜質離子或外表面的影響。非均勻（異質）形核：新相優先在母相中存在的異質處形核。即依附于液相中的雜質或外來表面

3、形核。1 /107、固溶體：溶質原子溶入固態的溶劑中，并保持溶劑的晶格類型而形成的均勻混合的相。置換固溶體： 溶質原子取代或代替溶劑原子形成的固溶體。間隙固溶體： 相對尺寸較小的溶質原子占據溶劑晶格間隙位置所形成的固溶體。8、真應力： 載荷 F 與應變開始的瞬時橫截面積Ai的比值 T=F/Ai真應變： 如果無體積變化的情況下真應力與真應變的關系為T=ln （1+） T=ln（li/lo） li樣品加載前長度， lo：加載瞬間長度工程應變： 與初始長度相比較，某一時刻樣品形變的延長率或長度變化，即 =（li- lo）/lo工程應力： 指加載在垂直樣品橫截面的瞬間載荷與加載前樣品的初始橫截面積的比

4、值，即=Fi/Ao9、滑移線和滑移面晶體中相鄰兩部分在切應力作用下沿著一定的晶面和晶向相對滑移，滑移的結果在晶體表面上出現明顯的滑移痕跡，痕跡即滑移線，所發生滑移的面為滑移面。10、連續脫溶： 新相晶核在母相中各處同時發生、隨機形成，母相的濃度隨之連續變化，但母相晶粒外形及位相均不改變。脫溶相均勻分布于基體時稱為均勻脫溶；如果脫溶相優先析出于局部區域如晶界、孿晶界、滑移帶等處，則為不均勻脫溶。不連續脫溶： 發生不連續脫溶時，從過飽和的基體中以胞狀形式同時析出包含有與 兩相的產物，其中 相是成分有所改變的基體相，而 相則是脫溶新相，兩者以片層狀相間地分布，通常形核于晶界并向某側晶粒生長，轉變區形

5、成的胞狀領域與為轉變基體有明晰的分界面，基體成分在界面處突變且晶體取向也往往有所改變。二、簡答2.1從電中性出發，論述陶瓷晶體中的點缺陷的類型和晶體結構。晶格位置缺陷：沒有外來雜質時，由組成晶體的基體原子的排列錯誤形成的點缺陷，又2 /10稱本征缺陷。熱缺陷是典型的位置缺陷，包括弗蘭克爾缺陷（跳到間隙）和肖脫基缺陷（跳到表面）。雜質缺陷：與基體不用的外部雜質原子進入晶體內也構成一種點缺陷，即雜質缺陷。也分兩類，一種是置換雜質原子，雜質原子或離子進入原晶體中正常的點陣結構位置上，被束縛在雜質原子處的電子和空穴，為了保證電中性，取決于雜質原子與被取代的原子的價電子的相對數目。第二種是間隙雜質原子，

6、外來雜質原子進入晶體中的間隙位置。電荷缺陷：一定溫度下，電子與空穴的產生與復合過程達到平衡，這樣雖然未破壞原子排列的周期性，但是由于空穴和電子分別帶正電和負點，因此在它們附近形成一個富家電廠，引起周期場畸變，造成晶體的不完整性。晶體結構：為滿足電中性，在一個穩定的離子晶體結構中，每個負離子的電價等于或接近于與之臨近的各正離子靜電強度的總和：由單質晶體組成的晶體結構有金剛石結構，石墨結構， C60,氯溴碘結構，自身能保證電中性；AB 型化合物形成 NaCl、CsCl 結構，閃鋅礦結構和纖鋅礦結構來保證電中性，以及相似的 AB2， A2B3， ABO3， AB2O4硅酸鹽晶體為了滿足電中性，可以按

7、硅氧四面體在空間發展的維度來分為孤島狀、組群狀、鏈狀、層狀和架狀硅酸鹽晶體。2.2敘述 Frank-Read 位錯源增殖的位錯的過程。滑移面上的一段刃型位錯由于某種原因兩端被位錯網釘住， 在b的方向上加切應力，使位錯向前移動，由于 A,B 被釘扎住，所以位錯線發生彎曲，單位長度位錯線受滑移力 （Fd=b，方向與位錯線本身垂直）的作用，位錯線沿它的法線方向擴展，加之釘扎的作用使之繞A,B 發生回旋。當彎出來的線段相互靠近時，兩端平行于b的位錯方向相反（分別屬于左螺旋與右螺旋）相互抵消，形成一閉合的位錯環和一小段位錯。再重復此過程，使位錯不斷向外擴散。這個過程叫做Frank-Rend 增值機制。2

8、.3敘述鋼中淬火馬氏體在回火過程中的組織演變過程。回火過程中分為四個過程：回火第一階段：馬氏體分解，回火溫度在 80 到 250 此時隨著回火溫度升高及回火時間延長，富碳區的碳原3 /10子將發生有序化，繼而轉變為碳化物析出第二階段：殘余奧氏體分解：在 200 到 300 回火時，殘余奧氏體本質上與過冷奧氏體相同，過冷奧氏體可能發生的轉變，殘余奧氏體都可能發生，此過程為殘余奧氏體向馬氏體轉變回火第三階段 :250 到 400 之間回火時，獲得條狀和針狀鐵素體加片狀滲碳體的混合組織第四階段：高于 400 回火，片狀滲碳體逐漸球化并聚集長大，鐵素體基體也將發生恢復和再結晶，針條狀形態消失2.4 畫

9、出體心立方晶胞，并另外單獨畫出（110）晶面上的原子分布情況，標出晶向 .(110) 晶面即坐標為 (001)(010)(101)（011）的點所在的平面；晶向即坐標為（ 000）（ 111）所在的直線三、畫圖畫出完整的鐵碳相圖 , 并回答下列問題(1) 標出個關鍵點的溫度和成分(2) 寫出各相區的相組成物和組織組成物(3) 某成分鐵碳合金的室溫組織由 20%a 相和 80%珠光體組成，計算出該合金的化學成分。（4）寫出上述問題（ 3）中合金從液相到室溫的平衡結晶過程，畫出冷卻曲線和主要階段的組織示意圖。答：（ 1）見相圖2）i.說明：相圖中的相區單相區（ 4 個 1 個） L 、 （或用 F

10、 表示，代表鐵素體）、 、 、（ Fe3C）兩相區（ 7 個） L + ,L + Fe3C，L + , +, +, + Fe3C , +Fe3C。根據相圖規則，兩個單相區之間必然夾一個兩相區，兩相區的兩個相就由這兩個單相區的相組成。4 /10? ? ? 相區的組織組成物見相圖。相區的相組成物：ABCD LAHN AHB L + NHJ +JBCE L + JNGSE DCF L + Fe3C5 /10GPS +GPQ FESK + Fe3CQPK 以下 +Fe3C（3）設碳含量為，則：P%0. 0218100%80%=0.620. 02180. 77所以， Wc=0.62%組成相的含量：鐵素體

11、 F%6. 690. 6291%Fe3C=9%6. 69100%0. 0218（4）1 點以上為液體，當冷卻到 1 點時有 析出， 1-2 點時是 與 L 共存的相區，隨溫度的降低， 不斷增加， L 不斷減少。到 2 點時全部變為 。2-3 不變，直到 3 點時，開始析出 F，3-4 F 增多， 不斷減少。到 4 時殘余 的碳含量達到 0.77%而發生共析轉變形成 P。4-5 先共析 F 析出三次滲碳體，但量少，一般可以忽略。該合金的室溫組織由先共析 F和 P 組成。四、論述題6 /104.1畫出半晶態高分子材料的拉伸變形至斷裂的應力應變曲線。該曲線可以劃分出哪幾個階段？每個階段中，材料的內部發生了那些變化？整個曲線分為三段：第一階段應力隨應變線性地增加，試樣被均勻拉長，伸長率可達百分之幾到百分之十幾，隨后進入屈服。聚合物在屈服點的應變值通常比金屬大得多，而且許多聚合物過了屈服點之后，均發生變軟現象。試樣的截面變得不均勻，出現一個或幾個細頸，細頸與非細頸部分的截面積分別維持不變，而細頸部分不斷擴展，非細頸部分逐漸縮短，直至整個試樣完全變細為止。應力隨應變的增加而增加，直到斷裂點。4.2 結合下圖給出的亞共析鋼TTT 曲線，設