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第1部分材料的原子结构1，有关基本概念：主量子数n：决定原子中电子能量以及与核的平均距离角动量量子数l: 给出电子在同一个量子壳层内所处的能级，与电子运动的角动量有关；磁量子数m：给出每个轨道角动量量子数的能级数或轨道数。
自旋角动量量子数s：反映电子不同的自旋方向。
原子量：原子价：电负性：元素获得或吸引电子的相对倾向。
能量最低原理：电子的排布总是尽可能使体系的能量最低。
也就是说电子先占据能量最低的壳层。
包利不相容原理：在一个原子总不可能有运动状态完全相同的两个电子，即不能有上述四个量子数都相同的两个电子。
原子的核外电子排布规律：原子结构：原子由质子和中子组成的原子核以及核外的电子所构成。
原子核内的中子电中性，质子带有正电荷。
原子排列对材料性能影响：2，材料结合键有关概念：类型：一次键：离子键：共价键：由两个或多个电负性相差不大的原子间通过共用电子对而形成的化学键。
金属键：金属中的自由电子与金属正离子相互作用所构成的键合。
本质：电子从一个原子向另外一个原子的转移或电子在原子间共用。
对材料性能的影响：键—能曲线：（见2009年真题）原子堆垛和配位数及对材料性能的影响：3，显微组织：要用金相显微镜或电子显微镜才能观察到的内部组织。
单相组织：晶粒尺寸：细化晶粒可以提高材料的强度改善材料的塑性和韧性。
晶粒形状：等轴晶趋于各向同性。
柱状晶趋于各向异性。
多相组织：力学性能取决于各组成相相对量，和各自性能。
如果弥散相硬度明显高于基体相，提高材料的强度，塑性韧性必将下降。
第二部分材料的晶态结构1有关概念：晶体：原子按一定方式在三维空间内周期性地规则重复排列，有固定熔点、各向异性。
非晶体：原子没有长程的周期排列，无固定的熔点，各向同性等。
晶体结构：空间点阵：指几何点在三维空间作周期性的规则排列所形成的三维阵列，是人为的对晶体结构的抽象。
晶格：晶胞：在点阵中取出一个具有代表性的基本单元（最小平行六面体）作为点阵的组成单元，称为晶胞。
2011年材料科学基础真题一、名词解释（任选6题，每题5分，共30分）1.键能曲线：2.玻璃转变温度：当物质由固体加热或由熔体冷却时，在相当于晶态物质熔点绝对温度2/3~1/2温度附近出现热膨胀、比热容等性能的突变。
该温度称为玻璃转变温度。
3.空间点阵：组成晶体的粒子（原子、离子或分子）在三维空间中形成有规律的某种对称排列，如果我们用点来代表组成晶体的粒子，这些点的空间排列就称为空间点阵。
4.非均匀形核：熔融液体冷却过程中，依附于母相中某种界面上的形核过程。
5.共格界面：所谓共格晶界，是指界面上的原子同时位于两相晶格的结点上，即两相的晶格是彼此衔接的界面上的原子为两者共有。
6.相图杠杆定律：某一成分的二元合金在某温度时，处于二元相图的两相区内，则两相之间的质量比可用“杠杆法则”求得。
在此温度处做一条水平线与该两相区的相界线相交，两个交点内水平线被合金的成分垂线分成两段，两相的质量比与这两线段的长度成反比，用相对百分数表示，这个现象好像力学中的杠杆，所以称为“杠杆定律”。
7.位错滑移：在一定应力作用下，位错线沿滑移面移动的位错运动。
二、简答题（共10题，任选6题，每题10分）1.MgO中加入Li2O后的空位浓度变化2.热塑性材料与热固性材料的结构与性能区别答：热塑性：具有线性和支化高分子链结构，加热后会变软，可反复加工成形。
热固性：具有体型（立体网状）高分子链结构，不溶于任何溶剂，也不能熔融，一旦定型后不能再改变形状，无法再生。
3.固溶体强度比纯金属强的原因答：因为合金两类原子尺寸不同，引起点阵畸变，阻碍位错运动，造成固溶强化。
4.刃型位错与螺型位错的区别答：刃型位错和螺型位错的异同点：①刃型位错位错线垂直于柏氏矢量，螺型位错位错线平行于柏氏矢量；②刃型位错柏氏矢量平行于滑移运动方向，螺型位错柏氏矢量垂直于滑移运动方向；③刃型位错可作攀移运动且只有一个滑移面，螺型位错只可作滑移运动但有无数个滑移面；④两者都可以用柏氏矢量表示。
2004年材料科学基础真题一、名词解释1.电子化合物：由第一族或过渡族元素与第二至第四元素构成的化合物，它们不遵守化合价规律，但满足一定的电子浓度，虽然电子化合物可用化学式表示，但实际成分可在一定的范围变动，可溶解一定量的固溶体。
2.成分过冷：固溶体合金凝固时，由于液相中溶质的分布发生变化，合金熔点也发生变化，即使实际温度分布不变，固液界面前沿的过冷度也会发生变化。
所以固溶体合金的过冷度时由变化着的合金的熔点与实际温度分布两个方面的因素共同决定的。
这种因液相成分变化而形成的过冷称为成分过冷。
3.莱氏体：高碳的铁基合金在凝固过程中发生共晶转变所形成的奥氏体和碳化物(或渗碳体)所组成的共晶体。
莱氏体是液态铁碳合金发生共晶转变形成的奥氏体和渗碳体所组成的共晶体，其含碳量为ωc＝4.3％。
当温度高于727℃时，莱氏体由奥氏体和渗碳体组成，用符号Ld表示。
在低于727℃时，莱氏体是由珠光体和渗碳体组成，用符号Ld’表示，称为变态莱氏体。
因莱氏体的基体是硬而脆的渗碳体，所以硬度高，塑性很差。
4.吕德斯带：指退火的低碳钢薄板在冲压加工时，由于局部的突然屈服产生不均匀变形，而在钢板表面产生条带状皱褶的一种现象。
在拉伸时，试样表面出现的与拉伸轴呈40°角的粗糙不平的皱纹称为吕德斯带。
5.本质晶粒度：表示钢在一定条件下奥氏体晶粒长大的倾向性。
6.弥散强化：第二相微细颗粒通过粉末冶金法加入而起到强化作用。
7.多边形化：经过冷塑性形变的金属或者合金在回复时形成小角度亚晶界和较完整的亚晶粒的过程。
8.共格晶面：所谓共格晶界，是指界面上的原子同时位于两相晶格的结点上，即两相的晶格是彼此衔接的界面上的原子为两者共有。
二、简答题1.简述纯金属枝晶的形成条件和长大过程。
2.何谓一次二次三次渗碳体？显微镜下它们的形态有何特点。
3.什么叫择优取向？什么叫形变枝构？它们有什么实际意义？4.何谓全位错？单位位错？不全位错？并指出典型金属晶体中单位位错的柏氏矢量。
2008年材料科学基础真题(1)名词解释（每题5分，共40分）1.空间点阵：组成晶体的粒子（原子、离子或分子）在三维空间中形成有规律的某种对称排列，如果我们用点来代表组成晶体的粒子，这些点的空间排列就称为空间点阵。
2.中间相：金属与金属，或金属与非金属（氮、碳、氢、硅）之间形成的化合物总称为金属间化合物。
由于金属间化合物在相图中处于相图的中间位置，故也称为中间相。
3.全位错：柏氏矢量等于点阵矢量的位错称为全位错。
4.共格界面：所谓共格晶界，是指界面上的原子同时位于两相晶格的结点上，即两相的晶格是彼此衔接的界面上的原子为两者共有。
5.滑移临界分切应力：滑移系开动所需的最小分切应力；它是一个定值，与材料本身性质有关，与外力取向无关。
6.包晶转变：成分为H点的δ固相，与它周围成分为B点的液相L，在一定的温度时，δ固相与L液相相互作用转变成成分是J点的另一新相γ固溶体，这一转变叫包晶转变或包晶反应。
即HJB---包晶转变线，LB+δH→γJ7.再结晶：塑性变形金属后续加热过程通过形核与长大无畸变等轴晶逐渐取代变形晶粒的过程。
8.上坡扩散：在化学位差为驱动力的条件下，原子由低浓度位置向高浓度位置进行的扩散。
(2)简答题（每题8分，共56分）1.采用四轴坐标系标定六方晶体的晶向指数时，应该有什么样的约束条件？为什么？2.写出FCC、BCC、HCP晶体的密排面、密排面间距、密排方向、密排方向最小原子间距。
3.指出图1中各相图的错误，并加以解释。
4.什么是柯肯达尔效应？请用扩散理论加以解释。
若Cu-Al组成的互扩散偶发生扩散时，界面标志物会向哪个方向移动。
答：柯肯达尔效应：在置换式固溶体的扩散过程中，放置在原始界面上的标志物朝着低熔点元素的方向移动，移动速率与时间成抛物线关系。
柯肯达尔效应否定了置换式固溶体中扩散的换位机制，而证实了空位机制；系统中不同组元具有不同的分扩散系数；相对而言，低熔点组元扩散快，高熔点组元扩散慢，这种不等量的原子交换造成了柯肯达尔效应。
2004年材料科学基础真题一、名词解释 1.电子化合物：由第一族或过渡族元素与第二至第四元素构成的化合物，它们不遵守化合价规律，但满足一定的电子浓度，虽然电子化合物可用化学式表示，但实际成分可在一定的范围变动，可溶解一定量的固溶体。
2.成分过冷：固溶体合金凝固时，由于液相中溶质的分布发生变化，合金熔点也发生变化，即使实际温度分布不变，固液界面前沿的过冷度也会发生变化。
所以固溶体合金的过冷度时由变化着的合金的熔点与实际温度分布两个方面的因素共同决定的。
这种因液相成分变化而形成的过冷称为成分过冷。
3.莱氏体：高碳的铁基合金在凝固过程中发生共晶转变所形成的奥氏体和碳化物(或渗碳体)所组成的共晶体。
莱氏体是液态铁碳合金发生共晶转变形成的奥氏体和渗碳体所组成的共晶体，其含碳量为ωc＝4.3％。
当温度高于727℃时，莱氏体由奥氏体和渗碳体组成，用符号Ld表示。
在低于727℃时，莱氏体是由珠光体和渗碳体组成，用符号Ld’表示，称为变态莱氏体。
因莱氏体的基体是硬而脆的渗碳体，所以硬度高，塑性很差。
4.吕德斯带：指退火的低碳钢薄板在冲压加工时，由于局部的突然屈服产生不均匀变形，而在钢板表面产生条带状皱褶的一种现象。
在拉伸时，试样表面出现的与拉伸轴呈40°角的粗糙不平的皱纹称为吕德斯带。
5.本质晶粒度：表示钢在一定条件下奥氏体晶粒长大的倾向性。
6.弥散强化：第二相微细颗粒通过粉末冶金法加入而起到强化作用。
7.多边形化：经过冷塑性形变的金属或者合金在回复时形成小角度亚晶界和较完整的亚晶粒的过程。
8.共格晶面：所谓共格晶界，是指界面上的原子同时位于两相晶格的结点上，即两相的晶格是彼此衔接的界面上的原子为两者共有。
二、简答题1.简述纯金属枝晶的形成条件和长大过程。
2.何谓一次二次三次渗碳体？显微镜下它们的形态有何特点。
3.什么叫择优取向？什么叫形变枝构？它们有什么实际意义？4.何谓全位错？单位位错？不全位错？并指出典型金属晶体中单位位错的柏氏矢量。
——湖南⼤学材料科学基础真题汇总2008年材料科学基础真题(1)名词解释（每题5分，共40分）1.空间点阵：组成晶体的粒⼦（原⼦、离⼦或分⼦）在三维空间中形成有规律的某种对称排列，如果我们⽤点来代表组成晶体的粒⼦，这些点的空间排列就称为空间点阵。
2.中间相：⾦属与⾦属，或⾦属与⾮⾦属（氮、碳、氢、硅）之间形成的化合物总称为⾦属间化合物。
由于⾦属间化合物在相图中处于相图的中间位置，故也称为中间相。
3.全位错：柏⽒⽮量等于点阵⽮量的位错称为全位错。
4.共格界⾯：所谓共格晶界，是指界⾯上的原⼦同时位于两相晶格的结点上，即两相的晶格是彼此衔接的界⾯上的原⼦为两者共有。
5.滑移临界分切应⼒：滑移系开动所需的最⼩分切应⼒；它是⼀个定值，与材料本⾝性质有关，与外⼒取向⽆关。
6.包晶转变：成分为H点的δ固相，与它周围成分为B点的液相L，在⼀定的温度时，δ固相与L液相相互作⽤转变成成分是J点的另⼀新相γ固溶体，这⼀转变叫包晶转变或包晶反应。
即HJB---包晶转变线，LB+δH→γJ7.再结晶：塑性变形⾦属后续加热过程通过形核与长⼤⽆畸变等轴晶逐渐取代变形晶粒的过程。
8.上坡扩散：在化学位差为驱动⼒的条件下，原⼦由低浓度位置向⾼浓度位置进⾏的扩散。
(2)简答题（每题8分，共56分）1.采⽤四轴坐标系标定六⽅晶体的晶向指数时，应该有什么样的约束条件？为什么？2.写出FCC、BCC、HCP晶体的密排⾯、密排⾯间距、密排⽅向、密排⽅向最3.指出图1中各相图的错误，并加以解释。
4.什么是柯肯达尔效应？请⽤扩散理论加以解释。
若Cu-Al组成的互扩散偶发⽣扩散时，界⾯标志物会向哪个⽅向移动。
答：柯肯达尔效应：在置换式固溶体的扩散过程中，放置在原始界⾯上的标志物朝着低熔点元素的⽅向移动，移动速率与时间成抛物线关系。
柯肯达尔效应否定了置换式固溶体中扩散的换位机制，⽽证实了空位机制；系统中不同组元具有不同的分扩散系数；相对⽽⾔，低熔点组元扩散快，⾼熔点组元扩散慢，这种不等量的原⼦交换造成了柯肯达尔效应。
2013年材料科学基础真题一、名词解释（30分）1.孪晶：在切应力作用下，晶体的一部分沿一定的晶面（称为孪生面）和晶向（称为孪生方向）相对于另一部分晶体作均匀的切边时所长生的变形。
孪生变形后，相邻两部分晶体的取向不同，恰好以孪生面为对称面形成镜像对称，形成孪晶。
2.柯肯达尔效应：在置换式固溶体中，由于两种原子以不同的速度相对扩散而造成标记面飘移的现象。
3.二次渗碳体：从奥氏体中析出的渗碳体称为二次渗碳体，其形态一般沿奥氏体晶界呈网状分布。
4.小角度晶界：界面两侧的晶粒取向差小于10o的晶界，有对称倾侧晶界和非对称倾侧晶界之分。
5.成分过冷：在合金凝固过程中，虽然液相中的实际温度分布一定，但是由于固液界面前沿液相中的溶质富集，导致液相的实际熔点下降。
液相的实际凝固温度与熔体中的溶质的实际温度不一致，产生过冷现象。
这种过冷是由于成分变化与实际温度分布这两个因素共同决定，这种过冷呈为成分过冷。
6.施密特（Schmid）因子：拉伸变形时，能够引起晶体滑移的分切应力t的大小取决于该滑移面和晶向的空间位置（）。
t与拉伸应力σ间的关系为：被称为取向因子，或称施密特因子，取向因子越大，则分切应力越大。
二、简答题（任选5题，50分）1.简述柯垂尔气团和铃木气团的特点答：溶质与刃型位错之间产生交互作用，形成柯垂尔气团。
溶质原子与层错交互作用形成铃木气团。
当材料的温度升高时，柯垂尔气团容易消失而铃木气团受温度的影响很小。
2.写出FCC、BCC和HCP晶胞中的四面体、八面体间隙数，致密度和原子配位数。
答：（1）间隙FCC晶胞：4个八面体间隙，8个四面体间隙；BCC晶胞：6个八面体间隙；12个四面体间隙；HCP晶胞：6个八面体间隙；12个四面体间隙；（2）配位数BCC：最近邻8个，考虑次近邻为（8+6）个FCC：最近邻12个HCP：理想状态12个，非理想状态（6+6）个（3）致密度BCC：0.68 FCC：0.74 HCP：0.743.简述固溶体和中间相的特点答：（1）固溶体：固溶体保持了溶剂的晶格类型；成分可以在一定范围内变化，但不能用一个化学式来表示；不一定满足原子比或电子数比；在相图上为一个区域；具有明显的金属性质。
2003年20042005一、名词解释（每题4分，共24分）1.柯垂尔气团：溶质原子在刃型位错周围的聚集现象，这种气团可以阻碍位错运动，产生固溶强化效应等结果。
2.过冷度：在较快的冷却速度下，金属材料冷到其熔点温度时并不立即凝固，而是要冷到更低的温度时才开始凝固。
这时，实际凝固温度与熔点温度的差值就称之为过冷度。
3.形变织构：经过塑性变形后原来多晶体中位向不同的晶粒变成取向基本一致，形成晶粒的择优取向，择优取向后的晶体结构为织构，若织构是塑性变形中产生的，称为形变织构。
4.加工硬化：在冷变形时，随着变形程度的增加，金属材料的所有强度指标和硬度都有所提高，但塑性和韧性有所下降的现象。
5.割阶与扭折：不同滑移面上运动的位错在运动中相遇会发生位错的交割。
位错交割时会发生相互作用。
若由此形成的曲折线段就在位错的滑移面上，称为扭折；若该曲折线段垂直于位错的滑移面是，称为割阶。
扭折和割阶也可由位错的交割而形成。
6.合金相：当一种(或多种)元素加入到金属中组成合金时，随着各组元相对含量、晶体结构类型、电化学性质、原子相对尺寸、电子浓度和合金的温度等因素的不同，可以得到不同的结构或原子排列方式。
这些不同结构和不同原子排列方式的相统称为合金相。
5.比较刃型与螺型位错异同。
答：刃型位错和螺型位错的异同点：①刃型位错位错线垂直于柏氏矢量，螺型位错位错线平行于柏氏矢量；②刃型位错柏氏矢量平行于滑移运动方向，螺型位错柏氏矢量垂直于滑移运动方向；③刃型位错可作攀移运动且只有一个滑移面，螺型位错只可作滑移运动但有无数个滑移面；④两者都可以用柏氏矢量表示。
2006年材料科学基础真题本试卷分为两大部分，共计150分。
第一部分为必答题，计30分；第二部分为选答题，计120分，选答题分为A、B、C三组，考生可任选一组进行回答。
第一部分（第1题10分，第二题20分）1.已知纯钛有两种同素异形体，低温稳定的密排六方结构α-Ti和高温稳定的体心立方结构β-Ti，其同素异构体转变的温度为882.5℃。
Test of Fundamentals of Materials Science 材料科学基础试题库湖南大学材料科学与工程学院一、填空题0001.烧结过程的主要传质机制有_____、_____、_____ 、_____，当烧结分别进行四种传质时，颈部增长x/r与时间t的关系分别是_____、_____、_____ 、_____。
0002.晶体的对称要素中点对称要素种类有_____、_____、_____ 、_____ ，含有平移操作的对称要素种类有_____ 、_____ 。
0003.晶族、晶系、对称型、结晶学单形、几何单形、布拉菲格子、空间群的数目分别是_____、_____ 、_____ 、_____ 、_____ 、_____ 。
0004.晶体有两种理想形态，分别是_____和_____。
0005.晶体是指内部质点排列的固体。
0006.以NaCl晶胞中（001）面心的一个球（Cl-离子）为例，属于这个球的八面体空隙数为，所以属于这个球的四面体空隙数为。
0007.与非晶体比较晶体具有自限性、、、、和稳定性。
0008.一个立方晶系晶胞中，一晶面在晶轴X、Y、Z上的截距分别为2a、1/2a 、2/3a，其晶面的晶面指数是。
0009.固体表面粗糙度直接影响液固湿润性，当真实接触角θ时，粗糙度越大，表面接触角，就越容易湿润；当θ，则粗糙度，越不利于湿润。
0010.硼酸盐玻璃中，随着Na2O（R2O）含量的增加，桥氧数，热膨胀系数逐渐下降。
当Na2O含量达到15%—16%时，桥氧又开始，热膨胀系数重新上升，这种反常现象就是硼反常现象。
0011.晶体结构中的点缺陷类型共分、和三种，CaCl2中Ca2+进入到KCl间隙中而形成点缺陷的反应式为。
0012.固体质点扩散的推动力是________。
0013.本征扩散是指__________，其扩散系数D＝_________,其扩散活化能由________和_________ 组成。
2008年材料科学基础真题(1)名词解释（每题5分，共40分）1.空间点阵：组成晶体的粒子（原子、离子或分子）在三维空间中形成有规律的某种对称排列，如果我们用点来代表组成晶体的粒子，这些点的空间排列就称为空间点阵。
2.中间相：金属与金属，或金属与非金属（氮、碳、氢、硅）之间形成的化合物总称为金属间化合物。
由于金属间化合物在相图中处于相图的中间位置，故也称为中间相。
3.全位错：柏氏矢量等于点阵矢量的位错称为全位错。
4.共格界面：所谓共格晶界，是指界面上的原子同时位于两相晶格的结点上，即两相的晶格是彼此衔接的界面上的原子为两者共有。
5.滑移临界分切应力：滑移系开动所需的最小分切应力；它是一个定值，与材料本身性质有关，与外力取向无关。
6.包晶转变：成分为H点的δ固相，与它周围成分为B点的液相L，在一定的温度时，δ固相与L液相相互作用转变成成分是J点的另一新相γ固溶体，这一转变叫包晶转变或包晶反应。
即HJB---包晶转变线，LB+δH→γJ7.再结晶：塑性变形金属后续加热过程通过形核与长大无畸变等轴晶逐渐取代变形晶粒的过程。
8.上坡扩散：在化学位差为驱动力的条件下，原子由低浓度位置向高浓度位置进行的扩散。
(2)简答题（每题8分，共56分）1.采用四轴坐标系标定六方晶体的晶向指数时，应该有什么样的约束条件？为什么？2.写出FCC、BCC、HCP晶体的密排面、密排面间距、密排方向、密排方向最小原子间距。
晶体结构密排面密排面间距密排方向密排方向最小原子间距FCC{111} 3a3<110>2a2BCC{110} 2a2<111>3a2HCP {0001} 1c2<1120> a3.指出图1中各相图的错误，并加以解释。
4.什么是柯肯达尔效应？请用扩散理论加以解释。
若Cu-Al组成的互扩散偶发生扩散时，界面标志物会向哪个方向移动。
答：柯肯达尔效应：在置换式固溶体的扩散过程中，放置在原始界面上的标志物朝着低熔点元素的方向移动，移动速率与时间成抛物线关系。
柯肯达尔效应否定了置换式固溶体中扩散的换位机制，而证实了空位机制；系统中不同组元具有不同的分扩散系数；相对而言，低熔点组元扩散快，高熔点组元扩散慢，这种不等量的原子交换造成了柯肯达尔效应。
当Cu-Al组成的互扩散偶发生扩散时，界面标志物会向着Al的方向移动。
一、简述变形后的金属在退火过程中的显微组织、储能及其力学、物理性能的变化。
答：随退火温度的升高或时间延长，出现亚晶合并长大，再结晶形核及长大，无位错的等轴再结晶晶粒取代长条状高位错密度的变形晶粒，然后是晶粒的正常长大。
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。
二、常温下金属塑性变形的机制主要有哪些？它们的主要差别是什么？答:主要形变机制是滑移和孪生；滑移产生的切变量是原子间距的整数倍，孪生产生的切变量是原子间距的一个分数；由此产生一系列其他方面的差异。
简述一次渗碳体（Fe3CІ）、二次渗碳体（Fe3C II）、三次渗碳体（Fe3C III）的定义，各自的组织形貌及分布特征。
三、论述题（共54分）1.介绍合金强化的四种主要机制及其强化原因答：固溶强化、弥散强化、第二相强化、细晶强化、加工硬化、马氏体强化（钢铁）、有序强化。
其机理均是通过阻碍位错的运动来提高材料的强度。
不同的强化方法的机理有其特殊性。
固溶强化：固溶在点阵间隙或结点上的合金元素原子由于其尺寸不同于基体原子，故产生一点的应力场，阻碍位错运动；柯氏气团和铃木气团，前者是间隙原子优先分布于BCC金属刃型位错的拉应力区，对位错产生钉扎作用，后者是合金元素优先分布于FCC金属扩展位错的层错区，降低层错能，扩大层错区，使扩展位错滑移更加困难。
沉淀强化和弥散强化：合金通过相变过程得到的合金元素与基体元素的化合物和机械混掺于基体材料中的硬质颗粒都会引起合金强化。
沉淀强化和弥散强化的效果远大于固溶强化。
位错在运动过程中遇到第二相时，需要切过（沉淀强化的小颗粒和弥散强化的颗粒）或者绕过（沉淀强化的大尺寸颗粒）第二相，因而第二相（沉淀相和弥散相）阻碍了位错运动。
晶界强化：按照Hall-Petch公式，屈服点σs同晶粒直径d之间的关系是σs =σo+kd-1/2，其实质是位错越过晶界需要附加附加的应力。
因此低温用钢往往采用细晶粒组织。
有序强化：有序合金的位错是超位错，要使金属发生塑性变形就需要使超位错的两个分位错同时运动，因而需要更大的外应力。
异类元素原子间的结合力大于同类元素原子间的结合力，所以异类原子的有序排列赋予有序合金较高的强度。
2.如图所示，某晶体的滑移面上有一个柏氏矢量为b的位错环，并受到一个均匀的切应力t的作用。
试分析：(1)该位错环各段位错的结构类型。
(2)求各段位错所受力的大小和方向。
(3)在t的作用下，该位错环将要如何运动。
(4)在t的作用下，若位错环在晶体中稳定不动，其最小半径应该是多大？答：1.A为正刃型位错，B为右螺旋位错，C为负刃型位错，D为左螺旋位错，其它为混合型位错。
2.各段位错所受的力大小均为tb，方向垂直于位错线指向环外。
3.在外加切应力t的作用下，位错环将向外扩散。
4.由公式t=Gb2r，在t的作用下，此位错环要稳定不动，其最小半径为r min=Gb2t。
什么是固溶体？固溶体的类型有哪些？影响固溶度的原因有哪些？固溶体与其纯溶剂组元相比，其结构、力学性能和物理性能发生了哪些变化？答：溶质原子以原子态溶入溶剂点阵中组成的单一均匀的固体；溶剂的点阵类型被保留。
影响固溶体的因素有：(2)原子尺寸因素。
当溶剂、溶质原子直径尺寸相对差小于+15%时，有大的代位溶解度。
(3)负电性因素。
溶剂、溶质的负电性差越小溶解度越大，一般小于0.4~0.5会有较大溶解度。
电子浓度因素。
有两方面的含义：一是原子价效应，即同一溶剂金属，溶质原子价越高，溶解度越小；二是相对价效应，即高价溶质溶入低价溶剂时的溶解度高于相反的情况。
特点是：固溶体中有点阵畸变（强度、硬度会提高）而造成点阵常数变化：出现原子偏聚或有序化，甚至形成有序固溶体。
固溶体的结构变化：点阵畸变，点阵常数变化，偏聚及短程有序，甚至形成有序固溶体。
力学性能变化：硬度、强度提高，塑性下降。
物理性能变化：电阻加大，导电率下降。
4.凝固过程中形核和长大与再结晶过程形核和长大的主要区别是什么？简述再结晶形核过程中晶核的产生方式。
答：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。
凝固常是均匀形核；再结晶形核在现有的形变不均匀区，如晶界附近、切变带、形变带、第二相粒子周围。
凝固长大时与母相不会有取向关系，再结晶长大时可有特定取向关系。
再结晶核心产生方式：①原有晶界推移成核，也称应变诱导晶界迁移式形核；②亚晶成核，即通过亚晶合并或长大形成新晶粒。
2009年材料科学基础真题一、名词解释（任选8题，每题5分，合计40分）1.位错：在两个晶粒接触区间原子错排的区域。
2.点阵常数：晶胞的大小取决于其三条棱的长度a，b和c，而晶胞的形状则取决于这些棱之间的夹角α，β，γ，我们把a，b，c，α，β，γ这六个参量称为点阵常数。
3.晶界：在两个晶粒接触区间原子错排的区域。
4.柏氏矢量：用来描述位错引起晶格畸变的物理量。
该矢量的模是层错的强度，表示晶格总畸变的大小，其方向表示晶格点畸变的方向。
一般情况下，该矢量越大，晶体畸变的程度越大。
5.固溶体：以合金中某一组元作为溶剂，其它组元为溶质，所形成的与溶剂有相同晶体结构、晶格常数稍有变化的固相。
6.玻璃转变温度：当物质由固体加热或由熔体冷却时，在相当于晶态物质熔点绝对温度2/3~1/2温度附近出现热膨胀、比热容等性能的突变。
该温度称为玻璃转变温度。
7.共晶反应：一种液相在恒温下同时结晶出两种固相的反应叫做共晶反应。
8.临界分切应力：晶体中的某个滑移系是否发生滑移，决定于力在滑移面内沿滑移方向的分切应力，当分切应力达到某一临界值时，滑移才能开始，此应力即为临界分切应力，它是滑移系开动的最小分切应力。
材料的临界分切应力取决于材料的本身性质，但和温度以及材料的纯度等也有关系。
9.聚合物的构型：单体通过聚合反应相互连接构成链状聚合物。
连接单体的化学反应往往不是唯一的，因此链节在分子链上可以有不同的键接方式。
不同的键接方式都是通过化学键固定，不破坏化学键就不能改变链节的键接方式。
换句话说，化学键确定了链节中原子的空间排布方式。
由化学键固定的原子空间排布方式称作构型。
10.应变硬化：金属材料在再结晶温度以下塑性变形时强度和硬度升高，而塑性和韧性降低的现象。
二、简答题（任选5题，每题10分，合计50分）3.一次键的种类及其本质是什么？4.给出FCC(面心立方）、BCC(体心立方）、HCP(密排六方)、晶胞中的原子数，间隙的种类和数量5.在MgO中晶体中掺入Li2O后，晶体中的空位浓度怎么变化？6.简述菲克第一定律和菲克第二定律的含义，写出表达式，指明其字母的物理意义。
答：菲克第一定律。
J：扩散流量，即单位时间通过单位面积的物质量，g/㎡·s；D：扩散系数，㎡/s；dcdx：浓度梯度，g/m4。
菲克第二定律dc d dc dc=Ddt dx dx dt（）。
：浓度随时间的变化率，g/m3·s；dJ dx ：流量的梯度，g/m3·s。
7.写出体心立方（BCC）、面心立方（FCC）、密排六方(HCP)晶体中的主要滑移数。
8.已知金刚石晶胞中最近邻的原子间距为0.154mm,试求出金刚石的点阵常数、配位数和致密度。
答：3a=0.154nm4，所以点阵常数a=0.3566nm 配位数C.N.=8-N=4致密度3311864482=r=0.34a3επ⨯+⨯+⨯9.简述热塑性聚会物和热固性聚会物的结构及性能特点。
答：热塑性：具有线性和支化高分子链结构，加热后会变软，可反复加工成形。
热固性：具有体型（立体网状）高分子链结构，不溶于任何溶剂，也不能熔融，一旦定型后不能再改变形状，无法再生。
10.二元相图中肯能发生的固固相平衡的反应有哪些？写出相应的平衡反应式。
三、论述题（任选4题，每题15分，合计60分）1 .什么是键能曲线？利用键能曲线可以得到材料的哪些特性参量。
采用哪些方法可以改变键能曲线的形状？2.离子晶体中的扩散机制有哪些？影响因素有哪些？3.材料的主要强化机制有哪几种？其强化机制是什么？答：固溶强化、弥散强化、第二相强化、细晶强化、加工硬化、马氏体强化（钢铁）、有序强化。
其机理均是通过阻碍位错的运动来提高材料的强度。
不同的强化方法的机理有其特殊性。
固溶强化：固溶在点阵间隙或结点上的合金元素原子由于其尺寸不同于基体原子，故产生一点的应力场，阻碍位错运动；柯氏气团和铃木气团，前者是间隙原子优先分布于BCC金属刃型位错的拉应力区，对位错产生钉扎作用，后者是合金元素优先分布于FCC金属扩展位错的层错区，降低层错能，扩大层错区，使扩展位错滑移更加困难。
