第三章晶体结构缺陷 【例3-1】写出MgO形成肖特基缺陷得反应方程式。 【解】MgO形成肖特基缺陷时,表面得Mg2+与O2－离子迁到表面新位置上,在晶体内部留下空位,用方程式表示为: 该方程式中得表面位置与新表面位置无本质区别,故可以从方程两边消掉,以零O(naught)代表无缺陷 状态,则肖特基缺陷方程式可简化为: 【例3-2】写出AgBr形成弗伦克尔缺陷得反应方程式。 【解】AgBr中半径小得Ag+离子进入晶格间隙,在其格点上留下空位,方程式为: 【提示】一般规律:当晶体中剩余空隙比较小,如NaCl型结构,容易形成肖特基缺陷;当晶体中剩余空隙比较大时,如萤石CaF2型结构等,容易产生弗伦克尔缺陷。 【例3-3】写出NaF加入YF3中得缺陷反应方程式。 【解】首先以正离子为基准,Na+离子占据Y3+位置,该位置带有2个单位负电荷,同时,引入得1个F－离子位于基质晶体中F－离子得位置上。按照位置关系,基质YF3中正负离子格点数之比为1/3,现在只引入了1个F－离子,所以还有2个F－离子位置空着。反应方程式为:可以验证该方程式符合上述3个原则。 再以负离子为基准,假设引入3个F－离子位于基质中得F－离子位置上,与此同时,引入了3个Na+离子。根据基质晶体中得位置关系,只能有1个Na+离子占据Y3+离子位置,其余2个Na+位于晶格间隙,方程式为: 此方程亦满足上述3个原则。当然,也可以写出其她形式得缺陷反应方程式,但上述2个方程所代表得
缺陷就是最可能出现得。 【例3-4】写出CaCl2加入KCl中得缺陷反应方程式。 【解】以正离子为基准,缺陷反应方程式为: 以负离子为基准,则缺陷反应方程式为: 这也就是2个典型得缺陷反应方程式,与后边将要介绍得固溶体类型相对应。 【提示】通过上述2个实例,可以得出2条基本规律: (1)低价正离子占据高价正离子位置时,该位置带有负电荷。为了保持电中性,会产生负离子空位或间隙正离子。 (2)高价正离子占据低价正离子位置时,该位置带有正电荷。为了保持电中性,会产生正离子空位或间隙负离子。 【例3-5】TiO2在还原气氛下失去部分氧,生成非化学计量化合物TiO2-x,写出缺陷反应方程式。 【解】非化学计量缺陷得形成与浓度取决于气氛性质及其分压大小,即在一定气氛性质与压力下到达平衡。该过程得缺陷反应可用 或 方程式表示,晶体中得氧以电中性得氧分子得形式从TiO2中逸出,同时在晶体中产生带正电荷得氧空位与与其符号相反得带负电荷得来保持电中性,方程两边总有效电荷都等于零。可以瞧成就是Ti4+被还原为Ti3+,三价Ti占据了四价Ti得位置,因而带一个单位有效负电荷。而二个Ti3+替代了二个
北京科技大学 2013年硕士学位研究生入学考试试题=============================================================================================================试题编号：814试题名称：材料科学基础（共4页） 适用专业：材料科学与工程 说明：所有答案必须写在答题纸上，做在试题或草稿纸上无效。 ============================================================================================================= 一、简答题(8分/题，共40分) 1.超点阵； 2.玻璃化转变温度； 3.伪共晶； 4.脱溶； 5.二次再结晶。 二、图1是立方ZnS结构示意图，回答以下问题（共20分）： 1.Zn2+的负离子配位数是多少？4 2.Zn2+占据以S2-密排结构的间隙位置，写出Zn2+占有位置的坐标； 3.计算ZnS结构的晶格常数(已知Zn2+和S2-的离子半径分别为0.06nm和 0.18nm)； 4.计算ZnS结构的致密度。 图1立方ZnS结构示意图（第二题图）
三、图2是在同一滑移面上三组相互平行的相距为d的直位错，它们的柏氏矢 量b的模相等，箭头指向是柏氏矢量b和位错线t的方向。问每组的位错之间是相互吸引还是相互排斥，为什么？（共15分） 图2三组相互平行的直位错及其柏氏矢量（第三题图） 四、示意画出图3所示的A-B体系中各相在T1、T2、T3和T4温度时的Gibbs 自由焓-成分曲线。(共10分) 图3A-B二元合金相图（第四题图） 五、图4为某三元合金系在T1和T2温度下的等温截面。若T1>T2,确定此合金 系中存在哪种类型的三相平衡反应？说明判断理由，并写出三相反应式。 (共10分)
上海大学材料科学考研 复试经验 -CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1
一、关于导师 1.可以查看调剂网站上相关导师的介绍！材料加工2属于钢冶，是钢冶在招生。（因为数学1和数学2的问题） 2.上大材料学院网站上教授名录中了解相关导师的研究方向，钢冶老师一般都是与钢铁的冶炼或电磁冶金有关！相关导师为：鲁雄刚、丁伟中、翟启杰、张捷宇、任忠明等。而材料加工1一般与汽车用钢、钢材方面研究有关！相关导师为：吴晓春、朱丽慧、李麟等。 3.建议积极联系导师，写邮件、短信、电话为主，注意礼貌。由于老师比较忙，可能不能及时回复，这个也需要体谅! 联系导师是整个复试乃至决定是否能被录取的关键。导师名额有限，一般博导可以招3名学硕1名专硕，其中可能有2名学硕名额已经为直研所占，所以请复试的同学千万注意这方面。在钢冶和材料加工2复试报到时就要填写你所填报的导师，该导师手中有无名额基本决定你能否被录取，（假如你填报的是大导师，他可能会把你给小导师带，仍然挂他的名字）所以在复试之前务必了解清楚。这个希望学弟学妹引起重视，联系导师很关键！ 二、复试笔试准备 1.复试科目可查看学校规定的相关复试科目。认真复习，真题不是很清楚。 2.关于相关复试参考书目有2本的问题 就是出20道题，10道出自书A，10道出自书B，让你选作。 3.材料加工2和钢冶的复试笔试考题比较基础，如出20道简单或计算题，要求做10道！以材料科学基础为例，基本考察的就是晶向晶面的作图、相图、强化类型、形核自由能条件等等，记得不是太清楚了，比较基础，多看看相关书不成问题！ 材料加工1的复试笔试情况基本同上，题目为选择、简单、计算、开放型题目。都是基础题，希望学弟学妹认真准备。 三、复试英语面试 材料加工2和钢冶： 用英语进行一些家常事的对话！比如自我介绍、自己的大学生活、为什么来读研、未来的打算等等！口语为主（钢冶考不考专业英语不是很清楚，可以考虑准备，万无一失） 材料加工1：分为2种 1.专业英语的考察，看一篇文章，读、讲讲文章大意。 2.自我介绍，口语家常！ 四、复试专业面试 复试专业面试一般考察3个方面： 1.毕业设计原理、实验方法、意义等在复试前弄清楚。 2.大学时的专业课一些考得较好的、科目名字较为生僻的都会成为老师们了解的热点。 3.关于读研目的的考察 在面试过程中，保持积极、乐观向上的态度！ 五、关于分数线和本科学校 1.复试分数线来说： 材料加工1分数相对材料加工2和钢冶要高一些。 从调剂分数来讲，材料加工2和钢冶由于招收人数接近是材料加工1的2倍，所以分数也低不少，所以调剂材料加工1的同学假如分数不是很给力的话，可以考虑调剂材料加工2。（去年材料加工1调剂分数貌似350算挺低的了） 不过分数并不是决定你能不能上的关键，它只是你能不能来复试的门槛，关键在于你在复试中的表现。
河南科技大学 2011年硕士研究生入学考试试题答案及评分标准 考试科目代码： 814 考试科目名称： 材料科学基础B 一、名词解释（共20分，每小题2分） 1) 配位数：是指晶体中与任一个原子最近邻、并且等距离的原子数。 2) 过冷：实际结晶温度低于理论结晶温度的现象。 3) 非均匀形核：晶核在母相中不均一处择优（非自发）形核。 4) 变质处理：在浇铸时向液态金属中加入形核剂，以达到细化晶粒的目的处理。 5) 热变形加工：在再结晶温度以上的变形加工。 6) 攀移：刃位错垂直于滑移面的运动。 7) 孪生：是在切应力作用下，晶体的一部分相对于另一部分沿一定的晶面与晶向产生一定角度 的均匀切变。 8) 淬透性：钢获得淬火马氏体的能力。 9) 高温回火脆性：淬火钢在450~600℃高温回火时出现冲击韧性明显下降的现象。 10) 红硬性：钢在高温下保持高硬度的能力。 二、综合分析（共130分） 1. Ni 的晶体结构为面心立方结构，画出其晶胞质点模型。其原子半径为r=0.1243nm ，Ni 的相 对原子质量为58.69mol g /。试求Ni 的晶格常数和密度。（10分） 解： （3分），nm r a 3516.02 1243 .042 4 == = ?（3分）； )/(967.83 23 10 02.63)810516.3(69.58434cm g A N a Ni M == = ??-???ρ （4分） 2. 假设过冷液体中出现一个球形晶胚，证明形核功13 c c G A σ?= （c A -临界晶核表面积）。 （10分） 解：σ ππσ2 33 4 4r G r S G V G v v +?= +?=? （1） （3分） 令0=?dr G d ，则v G c r ?-=σ 2 （2） （3分） 将（2）式代入（1）式：2 22 424143 33 c c v c c c v G r G r r A G σππσπσσ? ??= - ?+== ??? ? （4分）
第一章 原子排列与晶体结构 1. fcc 结构的密排方向是 ，密排面是 ，密排面的堆垛顺序是 ，致密度 为 ，配位数是 ,晶胞中原子数为 ，把原子视为刚性球时，原子的半径r 与 点阵常数a 的关系是 ；bcc 结构的密排方向是 ，密排面是 ,致密度 为 ,配位数是 ,晶胞中原子数为 ，原子的半径r 与点阵常数a 的关系 是 ；hcp 结构的密排方向是 ，密排面是 ，密排面的堆垛顺序是 ， 致密度为 ，配位数是 ,，晶胞中原子数为 ，原子的半径r 与点阵常数a 的关系是 。 2. Al 的点阵常数为0.4049nm ，其结构原子体积是 ，每个晶胞中八面体间隙数 为 ，四面体间隙数为 。 3. 纯铁冷却时在912e 发生同素异晶转变是从 结构转变为 结构，配位数 ， 致密度降低 ，晶体体积 ，原子半径发生 。 4. 在面心立方晶胞中画出）（211晶面和]211[晶向，指出﹤110﹥中位于（111）平面上的 方向。在hcp 晶胞的（0001）面上标出）（0121晶面和]0121[晶向。 5. 求]111[和]120[两晶向所决定的晶面。 6 在铅的（100）平面上，1mm 2有多少原子？已知铅为fcc 面心立方结构，其原子半径 R=0.175×10-6mm 。 第二章 合金相结构 一、 填空 1） 随着溶质浓度的增大，单相固溶体合金的强度 ，塑性 ，导电性 ，形成间 隙固溶体时，固溶体的点阵常数 。 2） 影响置换固溶体溶解度大小的主要因素是（1） ；（2） ； （3） ；（4） 和环境因素。 3） 置换式固溶体的不均匀性主要表现为 和 。 4） 按照溶质原子进入溶剂点阵的位置区分，固溶体可分为 和 。 5） 无序固溶体转变为有序固溶体时，合金性能变化的一般规律是强度和硬度 ，塑 性 ，导电性 。 6）间隙固溶体是 ，间隙化合物 是 。 二、 问答 1、 分析氢，氮，碳，硼在a-Fe 和g-Fe 中形成固溶体的类型，进入点阵中的位置和固 溶度大小。已知元素的原子半径如下：氢：0.046nm ，氮：0.071nm ，碳：0.077nm ，硼： 0.091nm ，a-Fe ：0.124nm ，g-Fe ：0.126nm 。 2、简述形成有序固溶体的必要条件。 第三章 纯金属的凝固 1. 填空
河南科技大学 2012年硕士研究生入学考试试题答案及评分标准 考试科目代码： 814 考试科目名称： 材料科学基础B 1. 画出Cu 晶胞质点模型，计算出其晶胞中的原子数、原子半径和体积致密度。图1为Cu 的 一个滑移面上的三个滑移方向，写出其晶面指数和晶向指数。（12分） 答：晶胞质点模型2分，晶胞中的原子数2分，原子半径2分，体积致密度2分。 在面心立方（FCC ）Cu 晶胞中，结点在立方的角上和立方的面的中心，晶胞中的原子数： 42168 18）＝个面）（ （个角）（ 晶胞 结点+ 面心立方结构，r a 42=。（其中a 为晶胞边长，r 为原子半径）4 r ∴= Cu 滑移面)111(， （4分） 滑移方向晶向指数： B 晶向]101[]101[或， C 晶向]110[]011[或 D 晶向]011[]101[或 2. 若在液体中形成一个半径为r 的球形晶核时，试证明其形核功c G ?与临界晶核表面积c A 之 间的关系为c c A G σ3 1-=? （σ为单位面积表面能）。说明形核功和临界晶核半径的意义。 （15分） 答： （4分） （3分） （3分） 晶向 C 2 22 424143 33 c c v c c c v G r G r r A G σππσπσσ? ??= - ?+== ??? ?v G V G A σ ?=?+32 443v G r G r ππσ ?=?+0d G dr ?=2c v r G σ =- ?
形核功：在液相内形成临界晶核时，体积自由能差只补偿所需表面能的2/3，而另外1/3则依靠液相中存在的能量起伏提供，即需外界作功。（3分） 临界晶核半径：当晶胚尺寸< 临界晶核半径, 晶胚不稳定，会重新溶化，即在结构起伏中消失。当晶胚尺寸≥临界晶核半径时，可以形核。（2分） 3.在铸造生产中细化晶粒的途径有哪些？分析细化晶粒的原理。（15分） 答： 细化铸件晶粒的措施主要有三种： （1）提高过冷度： 一般金属结晶时的过冷范围内，过冷度越大，N/G越大，所以晶粒细小。（4分） （2）变质处理 变质剂为活性质点，满足点阵匹配的原理，可以降低晶核和变质剂质点之间的表面能，降低接触角，降低形核功，增加非均匀形核的形核率。从而有效细化晶粒。 加入抑制晶粒长大的变质剂也可细化晶粒。（8分） （3）振动、搅动 一方面依靠从外面输入能量促进晶核提前形成，另一方面是使成长中的枝晶破碎，使晶核数目增多。（3分） 4.塑性变形对金属材料的组织和性能有何影响？塑性变形的金属材料在加热时组织和性能又 会产生哪些变化？举例说明其退火应用。（20分） 答 塑性变形对金属材料的组织和性能的影响（5分） 1)晶粒外形变化：随变形方向拉长（或压扁） 2)位错胞亚结构形成，位错密度急增 3)大变形量条件下形成形变织构 4)产生内应力 5)产生加工硬化 塑性变形的金属材料在加热时组织和性能会产生的变化（9分） 1)回复；光学显微组织不变，消除内应力。 2)再结晶：等轴晶形成，消除加工硬化。 3)晶粒长大：力学性能下降。 去应力退火：消除内应力，保持加工硬化。冷卷弹簧退火（6分） 再结晶退火：消除加工硬化，以利于继续变形。冷轧工艺中间退火。 5.何谓固溶强化？请用位错理论说明固溶强化的机理。（10分） 答： 固溶强化：固溶体中随溶质的加入量的提高，材料强度随之提高的现象。（2分）
第三章晶体缺陷 第一节点缺陷 引言 ●完整晶体：原子规则地存在于应在的位置上。 ●晶体结构缺陷：实际晶体中偏离理想结构的区域。 晶体缺陷分类：（按几何特征分） ●1、点缺陷（零维缺陷）（Point defect） ●在各个方向上尺寸都很小的缺陷。如：空位、间隙原子、溶质原子等。 ●2、线缺陷（一维缺陷）（Line defects） ●在一个方向上尺寸较大，另两个方向上尺寸较小。如：位错。 ●3、面缺陷（二维缺陷）（Surface defects） ●在两个方向上尺寸较大，在另一个方向上尺寸较小。如：晶体表面、晶界、 相界、孪晶界等。 ●4、体缺陷（三维缺陷）（Body defects） ●在任意方向上尺寸较大。如：沉淀相、空洞、气泡等 ●研究缺陷的产生、运动、交互作用及转化，具有重要的理论和实际意义。 第一节点缺陷 一、晶体中点缺陷的结构及形成 二、点缺陷的平衡浓度 三、点缺陷的移动 四、点缺陷对金属性能的影响 1、点缺陷的形成 2、点缺陷的分类（离位原子的去处）
肖脱基(Schottky)缺陷——原子迁移到表面——仅形成空位 弗兰克(Franke)缺陷——原子迁移到间隙中—形成空位-间隙对 杂质或溶质原子——间隙式（小原子）或置换式（大原子） 迁移其它空位中，使空位发生移位，不增加空位数目。 3、点缺陷的弹性畸变和能量 ●点缺陷导致一定范围内的弹性畸变和能量增加 4、点缺陷与温度的关系 ●空位和间隙原子的形成与温度密切相关 ●随温度升高，点缺陷数目增加，称为热缺陷。 5、点缺陷的产生 ①原因：热运动 ②工艺：高温淬火、冷变形加工、高能粒子轰击也可产生点缺陷。(点缺陷并非都通过 原子的热振动产生)。 辐照对于材料性能所引起的一些特殊效应 ●电离 ●蜕变 ●离位（金属中最主要的辐照效应） 二、点缺陷的平衡浓度 ●点缺陷形成对晶体的影响： ●(1)点阵畸变，晶体内能增加，晶体不稳定； ●(2)原子排列混乱程度增加，改变周围原子振动频率，晶体熵增加，晶体稳定。 ●由于存在这两个互为矛盾的因素，所以，晶体中的点缺陷在一定温度下有一定的平 衡数目，这个平衡浓度可以借热力学求得 热力学平衡 ●当晶体中空位处于系统热力学平衡状态时，T 温度下系统的自由能F为： F=U–TS ●式中： ●U为内能； ●S为总熵，包括组态熵S c和振动熵S f。 ●设由N个原子组成的晶体中，含有n个空位。形成一个空位所需要的能量为△E v， 则n个空位使内能增加为△U=n△E v。n个空位将引起的总熵变为 △S=n△S f+ △S c。 ●自由能变化： △F= n△E v－T(n△S f+ △S c) ●根据统计热力学，组态熵可以表示为： S c＝klnW
《材料科学基础》——考研信息班 第一讲中国科学技术大学 考研专业课辅导班系列课程 材料科学基础（802） 科大科院考研网
第一讲《材料科学基础》——考研信息班 本讲目录 ?1.学校、院系、专业情况介绍 ?2.就业前景分析?3.历年分数线分析?4.考试大纲简介?5.试卷分析 ?6.录取情况分析?7.本专业报考难度分析 ?8.考研流程图
第一讲 《材料科学基础》——考研信息班学校、院系、专业情况介绍 一、中科大简介 1、211 、985 院校，自主划线 2、未曾大规模扩招，学校国内外信誉好 3、地处安徽合肥接近一线城市 4、研究生人数超过本科人数，相对公平 5、校内调剂方便，机会多 6、硕博连读方便
第一讲 《材料科学基础》——考研信息班 材料系情况介绍 硕士研究方向硕士考试科目覆盖范围 1．材料设计与计算2．光电转换过程与材料 3．燃料电池与燃料处理 4．储能电池5．热电转换 6．生物材料 7．纳米功能材料8．高分子材料 101思想政治理 论201英语一 302数学二 802材料科学基 础或813高分子 化学与物理或 815固体物理或 832普通物理B或 846综合化学 1．材料科学基础：晶体 学基础，常见的晶体结构， 晶体结构缺陷，化学热力 学基础，相平衡与相图， 相变，晶体中的扩散，成 核生长理论等。 2．高分子化学与物理、 综合化学：参考化学院 070300化学专业相关科目。
第一讲 《材料科学基础》——考研信息班学校、院系、专业情况介绍 二、材料科学与工程（080500）专业简介 1.在科大，材料类专业归属化学院，学院实力强大，同行认可度高。 2.就业前途广阔，相关行业均可。本专业毕业之后继续深造的机会（读博，出国）较多。 更多详细情况可以登录科大网站浏览
河南科技大学 2013年硕士研究生入学考试试题 考试科目代码：814 考试科目名称：材料科学基础B （如无特殊注明，所有答案必须写在答题纸上，否则以“0”分计算） 1.已知室温下α-Fe的晶格常数为 2.866×10-8 cm，实际密度为7.87 g/cm3，原子量为55.847 g/mol，阿佛加德罗 常数为23 6.02310 原子。 1)分别求出（100）、（110）和（111）的晶面间距；（9分） 2)指出晶面间距最大的晶面和其特性；（4分） 3)计算α-Fe的理论密度和每立方厘米晶胞中的空位数目。（12分）（共25分）2.画出金属材料的强度与位错密度的关系曲线的示意图。根据塑性变形的位错理论解释之。举例说明它在实际 中的应用。（15分） 3.比较再结晶、二次再结晶、二次结晶和重结晶这四者之间的不同点。写出三种类型的重结晶。（15分） 4.画出Fe－Fe3C相图，用相组成物填写相图各区。（7分） 1)用结晶冷却曲线分析3%C合金的平衡结晶过程，写出各阶段发生的转变的类型和反应式，写出各阶段的组 织组成物。（14分） 2)计算3%C的合金室温下组织组成物和相组成物的相对量。（7分） 3)图1中哪个是3%C的合金的室温平衡组织? （3分） 4)平衡结晶下，2.15%C的合金在1148℃反应后的组织特征有何特点？为什么？（4分） （共35分） A) B) C) D) 图1 铁碳合金室温平衡组织（4％硝酸酒精腐蚀） 5.已知直径为10mm的T10钢试样，AC1：730℃，AC cm：800℃。 1)画出该钢的TTT曲线和CCT曲线的示意图。说明两者的不同点。（8分） 2)填写表1，将各工艺的冷却曲线画在相应的过冷A转变曲线上（表作在答题纸上后填写）。（14分） 3)此钢能否采用油冷却淬火？能否采用更高的加热温度淬火？为什么？（8分） 4)说明该钢淬火马氏体的显微形态、亚结构和性能特点。（5分） （共35分） 表1 T10钢的热处理工艺和组织 6.何谓淬透性？何谓红硬性？高速钢W18Cr4V和W6Mo5Cr4V2的淬透性、红硬性和耐磨性与主要与什么合 金元素有关？比较这两种钢的性能。为什么铸态高速钢中会出现粗大鱼骨状的碳化物？其反复锻造的主要作用是什么？高速钢为什么要进行1200℃以上高温淬火和560℃三次高温回火？(25分) 第1页（共1页）
《材料结构》习题：固体中原子及分子的运动 1. 已知Zn在Cu中扩散时D0= 2.1×10-5m2/s，Q=171×103J/mol。试求815℃时Zn在Cu中的扩散系数。 2. 已知C在γ铁中扩散时D0=2.0×10-5m2/s，Q=140×103J/mol; γ铁中Fe自扩散时 D0=1.8×10-5m2/s，Q=270×103J/mol。试分别求出927℃时奥氏体铁中Fe的自扩散系数和碳的扩散系数。若已知1％Cr可使碳在奥氏体铁中的扩散激活能增加为Q=143×103J/mol，试求其扩散系数的变化和对比分析以上计算结果。 3. 若将铁棒置于一端渗碳的介质中，其表面碳浓度达到相应温度下奥氏体的平衡浓度C S。试求 （1）结合铁－碳相图，试分别示意绘出930℃和800℃经不同保温时间（t1 习题4答案： 1．解：根据扩散激活能公式得 3-5132017110exp() 2.110exp 1.2610m /s 8.314(815273)-???=-=??-=? ??+?? Cu Zn Q D D RT 2．解：根据扩散激活能公式得 3γ-5172027010exp() 1.810exp 3.1810m /s 8.314(927273)-???=-=??-=? ??+??Fe Q D D RT 3γ-5112014010exp() 2.010exp 1.6110m /s 8.314(927273)-???=-=??-=? ??+??C Q D D RT 已知1％Cr 可使碳在奥氏体铁中的扩散激活能增加为Q =143×103J/mol ， 所以，3γ-51120143.310exp() 2.010exp 1.1610m /s 8.314(927273)-???'=-=??-=? ??+??C Q D D RT 由此可见，1％Cr 使碳在奥氏体铁中的扩散系数下降，因为Cr 是形成碳化物的元素，与碳的亲和力较大，具有降低碳原子的活度和阻碍碳原子的扩散的作用。 3．（1）参见204页。 （2）若渗碳温度低于727℃，不能达到渗碳目的。因为在727℃以下，铁为α相，而C 在α－Fe 中的溶解度非常小（最高为在727℃时为0.0218％）。 4．解：（1）在870℃下， 3γ-5122014010exp() 2.010exp 8.010m /s 8.314(870273)-???=-=??-=? ??+??C Q D D RT 在930℃下， 3γ-5112014010exp() 2.010exp 1.6710m /s 8.314(930273)-???=-=??-=? ??+??C Q D D RT （2）低碳钢渗碳的扩散方程解为 0()erf =--S S C C C C 所以，渗层厚度∝x = 所以，1122112 1 1.67101020.9h 8.010--??===?D t t D 。 （3 ）根据低碳钢渗碳的扩散方程解0()erf S S C C C C =--得， 2013年北京科技大学814材科基试题分析 一、简答题 1.超点阵 2.玻璃化转变温度 3.伪共晶 4.脱溶 5.二次再结晶 前三个应该是以前没有出过的，因为楼主跨考，所以在这里好歹会丢8分吧 二.硫化锌的点阵 不知道大家怎么样，因为不给计算器，我的计算结果就放弃了。没算出来，应该至少会扣2分吧。 三、位错间作用力（引力or斥力？） 这个看书的时候基本掠过了，三个图共15分，每个5分。可能是做对了一个。 四、吉布斯-成分图，12年出过了，今年又出，不过那个混溶间隙是亮点。不知道大伙儿做的怎么样？ 五、三元相图 也是历年中只在2011年出过一次，考前我曾尝试花时间复习三元，但效果不太理想。故决定放弃，如果出到的话，我认倒霉。1月6号的下午，果不其然的出现了。不过难度的话还是算比较简单吧，不过判断三相反应的理由是亮点，我就随便写了点，不知道会怎样给分。 六、扩散 坑爹的是，可以说历年来扩散考的都不难，最恶心的就是让写出菲克第一定律，第二定律的内容，表达式，各字母的意义及单位。2013年的这个题，真刀真枪的让大伙儿计算了，还15分。基础好一点的同学应该问题不大吧？不过要是复习的时候只背真题的话估计悲催了。 七、动态回复、动态再结晶 这个题继承了2012的特点，考察图形。个人认为对图形的解释的话，意思到了即可。 八、单相合金塑性变形 我记得这应该是考过的一题 九、铁碳相图 考前我就觉得几年没考了，13年可能差不多该出了。难度不大，对于学材料的人来说应该是送分了。 总结. 总之，因为我是跨考，所以感觉这份题对于我这样跨考的可能算不上简单，但对于本 专业的同学来说，那些较散的知识点的话，大学的老本儿应该可以拿下的。 从知识点的角度讲：晶体学变化不大，不过还是有新意。缺陷的话，大家翻看真题可以发现几乎没有哪一年单独拿出来出题的，基本都是和形变联系出题。但13年果然出了位错间作用力。我只在第一遍翻书的时候，曾有兴趣看过这部分，但之后就完全放下了。形变和回复与再结晶变化不大。相图相关的题目有40分！！！除了出题人回到传统的铁碳相图给大家有送分的意思外，另外的G-X图需要在12年的基础上吃的更透，三元不说别的，起码得复习到才行。恶心的是，大家一定花了不少时间在凝固、固态相变上吧，但北科就是毫不留情的给大伙儿涮了。固态相变就只考了脱溶8分（一、4.），凝固也只在铁碳相图里体现了，所以个人感觉挺坑爹的。 我分析完了，不知道大伙能给自个儿估多少分呢？如果……如果说专业课简单了的话，那我感觉数学应该是难了吧？（坑爹的线代），分数线会不会有小幅下降？310-315是我比较希望看到的一个分数线。 2002 答案： 一，1，点阵畸变：在局部范围，原子偏离其正常的点阵位置，造成点阵畸变。 2，柏氏矢量：描述位错特征的一个重要矢量，它集中反映了位错区域内畸变总量的大小和方向，也是位错扫过后晶体相对滑动的量。 3，相图：描述各相平衡存在条件或共存关系的图解，也可称为平衡时热力学参量的几何轨迹。 4，过冷度：相变过程中冷却到相变点以下某个温度后发生转变，平衡相变温度与该实际转变温度之差称过冷度。 5，形变织构：多晶形变过程中出现的晶体学取向择优的现象。 6，二次再结晶：再结晶结束后正常长大被抑制而发生的少数晶粒异常长大的现象。 7，滑移系：晶体中一个滑移面及该面上的一个滑移方向的组合称一个滑移系。 8，孪生：晶体受力后，以产生孪晶的方式进行的切变过程。 二，立方晶系中（111）面、（435）面图略。立方晶系空间点阵特征是点阵参数有如下关系：a=b=c, α=β=γ=90°。也可用具有哪类对称元素表示，若有四个三次转轴，则对应立方点阵。 三，分为三晶区：激冷区、柱状晶区、中心等轴晶区。 影响铸锭结晶组织的因素：1，液体过冷度，越小越好。2，凝固温度范围，越大越好，有利于枝晶的破碎。3，温度梯度，越小越有利于等轴晶。4，合金熔点低，温度梯度小。5，搅拌或加孕育剂。 四，frank-read源机制，图略见课本。滑移面上一个在A，B两点被钉扎的位错AB，在应力作用下弓出（状态2），弓出到3状态时，下方相邻部分反号相吸，并局部合并，完成一次增殖过程放出一位错环（状态4）。在应力作用下，继续重复前面1-4过程。 五，一维下，J=-D ；J：扩散流量，单位时间通过单位面积扩散的物质量，D：扩散系数，：浓度梯度，：其意义为物质扩散量与该物质的浓度梯度成正比，方向相反。 影响扩散的因素：1，温度，满足D=D0e 的关系，T升高，D增加。2，界面表面及位错，是扩散的快速通道。3，第三组元，可对二元扩散有不同影响，如Mo、W降低C在r-Fe 中的扩散系数，Co、Si加速C扩散，Mn影响不大。4，晶体结构，低对称性的晶体结构中，存在扩散的各向异性，如六方结构晶体，平等与垂直于基面的扩散系数不同。5，熔点，同一合金系中，同一温度下熔点高的合金中扩散慢，熔点低的扩散快。 六，随退火温度的升高或时间延长，出现亚晶合并长大，再结晶武术及长大，无位错的等轴再结晶晶粒取代长条状高位错密度的形变晶粒，然后是晶粒正常长大。储存能逐渐被释放，硬度及强度下降，伸长率上升，电阻降低，密度提高。再结晶时各种性能变化都比回复时强烈得多。 七，相同点：都是相变，由形核、长大组成。临界半径，临界形核功形式相同。转变动力学也相同。 不同之处：形核阻力中多了应变能一项，千万固态相变的临界半径及形核功增大，新相可以亚稳方式出现，存在共格，半共格界面，特定的取向关系，非均匀形核。 八，铁碳相图。略 包晶反应：L（0.53%C）+δ-Fe(0.09%C)→γ-Fe(0.17%C) 共晶反应：L(4.3%C)→γ-Fe(2.11%C)+Fe3(6.69%C) 共析反应：γ-Fe(0.77%C)→α-Fe(0.02%C)+Fe3C(6.69%C) 九，凝固时形核的驱动力，是新、旧化学位差，再结晶驱动力只是形变储存能。 第三章晶体缺陷习题答案 3-1 解：纯金属晶体中主要点缺陷类型有肖脱基空位和弗兰克空位，还有和弗兰克空位等量的间隙原子。点缺陷附近金属晶格发生畸变，由此会引起金属的电阻增加，体积膨胀，密度减小；同时可以加速扩散，过饱和点缺陷还可以提高金属的屈服强度。 3-2 解：在一定温度下，晶体处于平衡状态时空位数和构成晶体的原子总数的比值称为晶体在该温度下的空位平衡浓度。在一定的温度下总是存在一定浓度的空位，这是热力学平衡条件所要求的，这种空位浓度即为空位平衡浓度。影响空位浓度的主要因素有空位形成能和温度。当温度一定时，空位形成能越高则空位平衡浓度越低；当空位形成能一定时，温度越高则空位平衡浓度越高。 3-3 解：由exp(/)E V C A E kT =- 138502201exp(/)111051000 exp[()] 6.9510exp(/)29311238.31 E V E V C A E kT C A E kT -?==-?=?- 3-4 解： 6002300112 exp(/)11 exp[()]exp(/)E V V E V C A E kT E C A E kT kT kT -==-?- 56600300121111 ln /()8.61710(ln10)/() 1.98573873 E V E C E eV C kT kT -=-=??-= 3-5 解：exp(/)e V C A E kT =- exp(/)i i C A E kT '=- 由题设，A A '=，0.76, 3.0v i E eV E eV ==， 所以当T=293K 时 538exp(/)exp()/exp[(3.00.76)/(8.61710293)] 3.3910exp(/) e V i V i i C A E kT E E kT C A E kT --==-=-??=?'- 习题：第一章第二章第三章第四章第五章第六章第七章第八章第九章第十章第十一章答案：第一章第二章第三章第四章第五章第六章第七章第八章第九章第十章第十一章 3-2 略。 3-2试述位错的基本类型及其特点。 解：位错主要有两种：刃型位错和螺型位错。刃型位错特点：滑移方向与位错线垂直，符号⊥，有多余半片原子面。螺型位错特点：滑移方向与位错线平行，与位错线垂直的面不是平面，呈螺施状，称螺型位错。 3-3非化学计量化合物有何特点？为什么非化学计量化合物都是n型或p型半导体材料？ 解：非化学计量化合物的特点：非化学计量化合物产生及缺陷浓度与气氛性质、压力有关；可以看作是高价化合物与低价化合物的固溶体；缺陷浓度与温度有关，这点可以从平衡常数看出；非化学计量化合物都是半导体。由于负离子缺位和间隙正离子使金属离子过剩产生金属离子过剩（n型）半导体，正离子缺位和间隙负离子使负离子过剩产生负离子过剩（p型）半导体。 3-4影响置换型固溶体和间隙型固溶体形成的因素有哪些？ 解：影响形成置换型固溶体影响因素：（1）离子尺寸：15%规律：1.（R1-R2）/R1>15%不连续。 2.<15%连续。 3.>40%不能形成固熔体。（2）离子价：电价相同，形成连续固熔体。（ 3）晶体结构因素：基质，杂质结构相同，形成连续固熔体。（4）场强因素。（5）电负性：差值小，形成固熔体。差值大形成化合物。 影响形成间隙型固溶体影响因素：（1）杂质质点大小：即添加的原子愈小，易形成固溶体，反之亦然。（2）晶体（基质）结构：离子尺寸是与晶体结构的关系密切相关的，在一定程度上来说，结构中间隙的大小起了决定性的作用。一般晶体中空隙愈大，结构愈疏松，易形成固溶体。（3）电价因素：外来杂质原子进人间隙时，必然引起晶体结构中电价的不平衡，这时可以通过生成空位，产生部分取代或离子的价态变化来保持电价平衡。 3-5试分析形成固溶体后对晶体性质的影响。 解：影响有：（1）稳定晶格，阻止某些晶型转变的发生；（2）活化晶格，形成固溶体后，晶格结构有一定畸变，处于高能量的活化状态，有利于进行化学反应；（3）固溶强化，溶质原子的溶入，使固溶体的强度、硬度升高；（4）形成固溶体后对材料物理性质的影响：固溶体的电学、热学、磁学等物理性质也随成分而连续变化，但一般都不是线性关系。固溶体的强度与硬度往往高于各组元，而塑性则较低， 3-6说明下列符号的含义：V Na，V Na'，V Cl˙，（V Na'V Cl˙），Ca K˙，Ca Ca，Ca i˙˙解：钠原子空位；钠离子空位，带一个单位负电荷；氯离子空位，带一个单位正电荷；最邻近的Na+空位、Cl-空位形成的缔合中心；Ca2+占据K.位置，带一个单位正电荷；Ca原子位于Ca原子位置上；Ca2+处于晶格间隙位置。 3-7写出下列缺陷反应式：（l）NaCl溶入CaCl2中形成空位型固溶体；（2）CaCl2溶入NaCl中形成空位型固溶体；（3）NaCl形成肖特基缺陷；（4）Agl形成弗伦克尔缺陷（Ag+进入间隙）。 合肥工业大学2020年硕士研究生招生考试 初试部分科目考试大纲及参考书目 001仪器科学与光电工程学院 1.覆盖范围 学科专业代码（工程类 别、领域码）及名称 业务课名称及代码业务课覆盖范围 ▲080400 仪器科学与技术854仪器技术综合仪器技术综合包括误差理论与数据处理、传感技术、工程光学、测控电路，四门课程任选两门。 误差理论与数据处理 误差基本概念、性质及处理；误差的合成与分配；测量不确定度概念、评定及合成；线性参数的最小 二乘法处理；回归分析；动态测试数据处理基本方法。 传感技术 传感器定义、组成、分类及要求，传感器的静特性，各种传感器的工作原理、特性及应用（包括：电 阻式、电感式、电容式、霍尔式、压电式、光电式、热电式传感器），电阻式、电容式、压电式传感器 基本转换电路。 工程光学 几何光学成像原理、平面与平面系统，光阑与光束限制、像差基础、典型光学系统、光的干涉、衍射、 偏振基础。 测控电路 测控电路的组成与设计要求，信号放大电路，滤波电路，调制解调电路，运算电路，转换电路，细分 辨向电路，输出控制驱动电路。 1 学科专业代码（工程类 别、领域码）及名称 业务课名称及代码业务课覆盖范围 083100 生物医学工程856信号与系统信号与系统 信号的分类、分解和基本运算，阶跃信号与冲激信号分析，系统模型描述和分类；起始点的跳变，双 零法与经典法，冲激响应与阶跃响应，卷积及卷积性质；傅里叶变换、抽样信号和抽样定理；拉氏变 换，全通网络与最小相移函数；离散时间系统的时域描述、系统函数和频率响应分析、卷积和；Z变 换、用z变换求解差分方程、DTFT；离散傅里叶变换，快速傅里叶变换；IIR数字滤波器，FIR数字滤 波器。 085400 电子信息（专业学位）（仪器科学与光电工程学院）854仪器技术综合仪器技术综合包括误差理论与数据处理、传感技术、工程光学、测控电路，四门课程任选两门。 误差理论与数据处理 误差基本概念、性质及处理；误差的合成与分配；测量不确定度概念、评定及合成；线性参数的最小 二乘法处理；回归分析；动态测试数据处理基本方法。 传感技术 传感器定义、组成、分类及要求，传感器的静特性，各种传感器的工作原理、特性及应用（包括：电 阻式、电感式、电容式、霍尔式、压电式、光电式、热电式传感器），电阻式、电容式、压电式传感器 基本转换电路。 工程光学 几何光学成像原理、平面与平面系统，光阑与光束限制、像差基础、典型光学系统、光的干涉、衍射、 偏振基础。 测控电路 测控电路的组成与设计要求，信号放大电路，滤波电路，调制解调电路，运算电路，转换电路，细分 辨向电路，输出控制驱动电路。 2 2014年北京科技大学814材料科学基础考研真题及详解 一、简述题（5分/小题，共30分） 1．再结晶温度 答：再结晶温度不像结晶或者其他相变温度那样严格确定，它受很多因素的影响，根据条件的不同在一定范围内变化。冷变形金属开始进行再结晶的最低温度称为再结晶温度，它可用金相法或硬度法测定，即以显微镜中出现第一颗新晶粒时的温度或以硬度下降50%所对应的温度，定义为再结晶温度。工业上规定，再结晶温度为经过大的冷塑性变形（通常变形量为70%以上）的金属，1小时保温时间内能完成（通常完成95%或98%）再结晶过程的最低温度。 2．相平衡条件 答：相平衡条件是指在确定状态下，一个多相系统中各相的性质和数量均不随时间变化，此时各相的化学势相等。从宏观上看，没有物质由一相向另一相的净迁移，但从微观上看，不同相之间的分子转移并未停止，只是每个相的生成速度与它的消失速度相等。此时，吉布斯自由能最小，多元系统存在的相数可用吉布斯相律来判断：f＝C－P＋2。 3．上坡扩散 答：上坡扩散的驱动力是化学位梯度，在界面上，组元的扩散方向是由低浓度区域向高浓度区域，其扩散方向与菲克第一定律所指方向正好相反。上坡扩散的存在说明扩散的驱动力不是浓度梯度，而是化学位梯度。 4．空间点阵 答：空间点阵是指把晶体质点的中心用直线连接起来，构成一个空间网格，其中每个点都处于相同的环境中，在三维空间中周期性地规律排列。在表达晶体结构时，空间点阵中每一个阵点代表一个或几个相同原子的所处位置，其周围环境和对称性都相同。依据晶胞参数之间关系的不同，可以把所有晶体的空间点阵划归为7类，即7个晶系。按照点阵在空间排列方式不同，7个晶系共包括14种布拉菲点阵。 5．堆垛层错 答：堆垛层错（简称层错）是指晶体结构层间正常的周期性重复堆垛顺序在某两层间出现了错误，从而导致沿该层间平面（称为层错面）两侧附近原子的错误排布。堆垛层错是层状结构晶格中常见的一种面缺陷，例如面心立方晶体在（111）面的堆垛顺序中发生层错，就会由正常的ABCABC…堆垛顺序改变为ABCBAC… 6．临界分切应力 答：临界分切应力是指使滑移系统开动的最小分切应力。临界切分应力是一个表示晶体屈服实质的物理量，它是一个定值，与材料本身性质有关，与外力取向无关。 二、分别回答后述几个问题： （1）指出金属液相结晶时的热力学条件，它一定需要过冷吗？为什么？ （2）如何确定液相结晶时的临界晶核半径，在相同的过冷度下，均匀形核与非均匀形核的临界晶核半径和临界晶核形成能哪个大？为什么？ 2014年安徽工业大学全国硕士研究生入学考试招生单位自命题科目 A 卷 815（A 卷）第 1 页，共 3 页 安徽工业大学2014年硕士研究生招生专业基础课试卷（A 卷） 科目名称： 材料科学基础 科目代码： 815 满分： 150分 考生请注意：所有答案必须写在答题纸上，做在试题纸或者草稿纸上的一律无效！ 一、单选题（本大题共10小题，每小题3分，共30分） 1. 点阵常数为a 的面心立方结构晶体的原子半径为 。 (A) 2a/4 (B) 3a/4 (C) 2a/2 2．立方结构的(112)与(113)晶面同属于 晶带轴。 (A) 10]1[ (B) ]1[11 (C) ]1[21 3. 面心立方晶体中(111)、(112)、(110)晶面间距最大的是 。 (A) (111) (B) (112) (C) (110) 4. 在晶体中形成空位的同时又产生间隙原子，这样的缺陷称为 。 （A ） 肖脱基缺陷 （B ）弗兰克尔缺陷 （C ） 柯氏气团 5. 能进行攀移的位错可能是 。 (A) 螺型全位错 (B) 肖克利位错 (C) 弗兰克位错 6. A 和A-B 合金焊接后发生柯肯达尔效应，测得界面向A 试样方向移动，则_____。 （A ） A 组元的扩散速率大于B 组元 （B ） A 组元的扩散速率小于B 组元 （C ） A 、B 组元的扩散速率相等 7. ，位错滑移的派-纳力越小。 (A) 位错宽度越大 (B) 滑移方向上的原子间距越大 (C) 相邻位错的距离越大 8. 在Fe-C 合金中能在室温下得到P+Fe 3C II +Ld’平衡组织的合金是 。 (A) 共析钢 (B) 共晶合金 (C) 亚共晶合金 9. 铸铁与碳钢的区别在于有无 。 (A) 莱氏体 (B) 珠光体 (C) 铁素体 10. 铁碳合金中的Fe 3C II 是从_______中析出来的。 （A ）奥氏体 （B ）铁素体 （C ）珠光体 二、名词解释（本大题共6小题，每小题5分，共30分） 1、间隙固溶体 2、扩展位错 3、反应扩散 4、树枝晶 5、非均匀形核 6、成分过冷2017年北京科技大学814材科基试题分析
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