材料科學基礎試卷

1、試分析形成枝晶偏析的原因，如何消除？

固熔體不平衡結晶時，從液體中先後結晶出來的固相成分不同，造成的晶

粒內枝幹含高熔點組元較多，而晶枝間含低組元較多，導致晶粒內部化學成分不均勻的現象。（3分）

可用擴散退火（或均勻化退火）消除，即將鑄件加熱至低於固相線100～200℃，長時間保溫，使偏析元素充分擴散。（2分）

2、固溶體和金屬間化合物在成分、結構、效能等方面有何差異？

固溶體是固態下一種組元（溶質）溶解在另一種組元（溶劑）中而形成的新相；固溶體具有溶劑組元的點陣型別；固溶體的硬度、強度往往高於組成它分而塑性則較低。

金屬間化合物就是金屬與金屬，或金屬與類金屬之間所形成的化合物；結構不同於組元結構而是乙個新結構；金屬間化合物具有極高的硬度、較高的熔點，而塑性很差。

3、試用位錯理論解釋固溶強化的原因。

固溶在點陣間隙或節點上的合金元素原子，由於其尺寸不同於基體原子，故產生一定的應力場，該應力場與位錯產生的應力場互動作用，使位錯周圍產生柯氏氣團；由於柯氏氣團的釘扎作用，阻礙位錯的運動，造成固溶強化。

4、試用位錯理論解釋細晶強化和加工硬化的原因。

細晶強化：晶粒越細，晶界就越多，阻礙位錯通過的能力就越強，抵抗塑性變形的能力增加，材料的強度提高。

加工硬化：晶體在發生塑性變形過程中，由於多滑移啟動的緣故，導致位錯之間發生相互作用，產生大量的位錯纏結或位錯塞積，阻止位錯進一步運動，使得材料強度、硬度上公升，塑性、韌性下降。

5、試分析冷變形量對再結晶晶粒尺寸的影響。

臨界變形量之前，晶粒尺寸不變；臨界變形量範圍，晶粒粗大；超過臨界變形量，隨著變形量的增加，晶粒細小。

6、什麼是加工硬化、細晶強化、固溶強化及瀰散強化，它們在本質上有何異同？

加工硬化是指金屬冷變形時，隨著型變數的增加，其強度、硬度上公升，塑性、韌性下降的現象。細晶強化是指隨著晶粒細化，金屬材料力學效能（強度）提高的現象。固熔強化是指熔質原子融入基體後，使其強度、硬度提高，塑性、韌性下降的現象。

瀰散強化是指細小瀰散分布的第二項質點顯著提高材料強度的現象。加工硬化是由於位錯塞積、纏結及相互作用，阻止了位錯的進一步運動。細晶強化是由於晶界上的原子排列不規則，且雜質和缺陷多，能量較高，阻礙位錯的通過；且晶粒細小時，變形均勻，應力集中小，裂紋不易萌生和傳播。

固熔強化是由於位錯與熔質原子互動作用，即柯氏氣團阻礙位錯運動。瀰散強化是由於位錯繞過、切過第二相粒子，需要增加額外的能量(如表面能或錯排能)；同時，粒子周圍的彈性應力場與位錯產生互動作用，阻礙位錯運動。

7、什麼是單滑移、多滑移和交滑移？三者滑移線的形貌有何特徵？

答：單滑移：在具有多組滑移系的晶體中，當只有一組滑移系處於最有利的取向時，分切應力最大，便進行但系滑移。

（只有乙個滑移系進行滑移。）滑移線是一系列彼此平行的直線。多滑移：

晶體的滑移在兩組或者更多的滑移面（系）上同時進行或者交替進行。其滑移線或者平行，或者交叉。交滑移：

在晶體中，出現兩個或多個滑移面沿著某個共同的滑移方向同時或交替滑移。其滑移線通常呈折線或波紋狀。

8、試分析點缺陷對晶體效能的影響。

答：⑴、點缺陷引起電阻的增加。點缺陷區對傳導電子產生強烈的散射，使電阻增大。

⑵、點缺陷的存在使晶體體積膨脹，密度減小。⑶、過飽和點缺陷提高金屬的屈服強度。⑷、空位對高溫下進行的過程起重要作用。

如金屬的擴散、高溫塑性變形和斷裂、退火、沉澱、表面化學熱處理等過程，都與空位的存在和運動有著密切的聯絡。⑸、點缺陷還對內耗、介電常數等有影響。