2020 年山东科技大学材料科学基础考研真题一、概念辨析(每题 5 分，共 30 分。任选 6 题，若多做只取所作题的前 6 题)1、晶体结构；2、均匀形核；3、配位数；4、置换固溶体；5、孪晶；6、上坡扩散；7、致密度；8、肖特基缺陷；9、混合碱效应；10、本征扩散；11、大角度晶界；12、网络变性体二、简答题(每题 10 分，共 70 分。任选 7 题，若多做只取所作题的前 7 题)1、简述吉布斯相律(写出表达式并说明各字符代表的含义),试用其解释“铁碳相图中的共析转变线为什么是水平线”。2、铝和镁都是汽车轻量化的关键材料，试比较对两者进行塑性加工的难易，并分析原因。3、金属材料的主要强化方式有哪些(列举至少 4 种)?试用位错理论解释其中一种。4、根据凝固理论，试述细化晶粒的基本途径与基本原理。5、二元合金中的匀晶、共晶和包晶转变是什么，写出转变式。二元共晶合金常见的非平衡凝固组织有哪些?其成分各有什么特点?6、写出三元系里至少 3 个四相平衡反应式并说明其类型。(液相：L;固相：a、β、γ、δ)7、什么是过冷度?金属结晶为什么一定要过冷?过冷度对结晶组织有何影响?8、根据最紧密堆积原理，空间利用率越高，结构越稳定，金刚石结构的空间利用率很低(只有34.01%)为什么它也很稳定?9、对硫铁矿进行化学分析：按分析数据的 Fe/S 计算，得出两种可能的成分：Fe1-xS 和 FeS1-x ,前者意味着是阳离子空位的缺陷结构，后者是阴离子空位缺陷。请写出两种缺陷生成的缺陷方程式，并设想用一种实验方法以确定该矿物究竟属哪一类缺陷为主?10、一般说来，同一种物质，其固体的表面能要比液体的表面能大，试说明原因。11、影响熔体粘度的因素有哪些?试分析加入一价碱金属氧化物后，降低硅酸盐熔体粘度的原因。12、试分析离子晶体中，阴离子扩散系数一般都小于阳离子扩散系数的原因。13、如果 NiO 和 Cr2O3球形颗粒之间反应生成 NiCr2O4是通过产物层扩散进行的，请回答：(1)若 1300℃,其扩散系数的关系为：Dcr3+>>DNi2+>Do2-,请回答控制 NiCr2O4生成速率的扩散是哪一种离子的扩散?为什么?(2)试分析早期的这一反应转化率 G-t 关系应符合哪一个动力学方程?14、试分析二次再结晶过程对材料性能有何种效应?三、综合题(共 50 分)1、(10 分)立方晶胞中(如下图所示):(1)写出下列晶面和晶向的密勒指数(图中所标各点均在直线顶点或中点位置):①:ABCD;②:DHBD;③:DEGBD;④:KEGK;⑤:AE;⑥:AF;⑦AM;⑧AH。(2)密勒指数相同的晶面和晶向之间有什么样的几何关系?2、(10 分，从 A、B 中选作一题)(A)、已知平均晶粒直径为 1mm 和 0.0625mm 的 α-Fe 的屈服强度分别为 112.7MPa 和 196MPa,问平均晶粒直径为 0.0196mm 的纯铁的屈服强度为多少?(B)、试讨论从室温到熔融范围内，氯化锌添加剂(10-6mol%)入到 NaCl 单晶中，对 Na+和 Cl-离子扩散能力的影响，并计算在什么温度范围内，Na+离子的本征扩散占优势。(NaCl 的肖特基缺陷形成能为 2.3eV,玻尔兹曼常数：1.38×10-23,e=1.6×10-19)3、(15 分，从 A、B 中选作一题)(A)、在平衡凝固条件下，某成分碳钢的显微组织为 50%素体和 50%光体。 (1)计算该碳钢中碳的质量分数；(2)绘出该合金平衡凝固时的冷却曲线和组织示意图；(3)钢中渗碳体含量(相组成物)是多少?(B)、有两种不同配比的玻璃，其组成如下：试用玻璃结构参数说明两种不同组分的玻璃其熔体粘度的大小?4、(15 分，从 A、B 中选作一题)(A)、某人做纯铁渗碳的实验，查得 C 在 a-Fe 中的扩散系数约为 y-Fe 中的 100 倍。将纯铁放在碳质量分数为 0.9??渗碳气氛中，分别在 920℃和 900℃渗碳 30min,如果把碳含量达到0.4 处到表面的距离作为渗碳层深度，测量后发现 920℃比 900℃得到的渗碳层厚度要大得多，试解释这一结果。假设纯铁在 920℃渗碳 2h 后渗层厚度为 0.5mm,如果希望获得 1mm 厚的渗层，需要渗碳多长时间?(B)、下图为一个三元系统相图。根据此图：(1)判断化合物 D 的性质，并判断界线性质；(2)判断无变量点 E、F、G 的性质，并写出相平衡关系式；(3)写出熔体 M1的冷却析晶过程；(4)计算熔体 M2液相刚到结晶结束点时各相含量。
