最新整理-博士生资格考试历年考题

1、2004年资格考试一、 简答题1. 溶化金属为何要有一定的过冷度才能观察到析晶现象？ 2. 陶瓷烧结后期晶粒长大的动力是什么？3. 为什么纯固体相变总是放热反应？二、 滑移、孪生、形变带，这三种缺陷如何从形貌上来判断。三、 应变-硬化、弥散-硬化、晶粒细化，这三种强化机制的异同点。四、 三元相图中，垂直截面的线与二元相图中的线有何区别，能否应用杠杆定律，在什么情况下适用？五、 纯金属在凝固、溶解、固-液平衡过程中Gibbs自由能与焓变关系图。六、 某金属熔点为600度，问在590度时，凝固能否自发进行，并求此时的熵变。（已知凝固热H）七、 关于配分函数，已知Cp，证明U和Cv的关系式。八、 A

2、u和Ag的晶格常数为0.408和0.409，问1. 在Au基体上镀一层100nm的 Ag，用XRD能否检测出这层膜；2. 在Au（111）基体上镀一层100nm的 Ag，用XRD能否检测出这层膜；3. 在Au（111）基体上，用外延生长的方法生长Ag的（111）面，用XRD能否检测出这层膜；九、 透射电镜衍射，如为单晶，则衍射花样为规则排列的斑点，如为单晶，则衍射花样为环。如有一一维无限长单原子链，用一束电子垂直照射，会出现什么样的衍射花样。十、 单晶Si上镀一层的SiC薄膜，设计一个试验方案分析SiC薄膜的厚度，成份和结构。2005年4月资格考试（可能）1.说明|Fs|、|Ls|、I电子 的

3、含义及其物理意义。（10分）2.简述双面法测滑移面指数的原理。（10分）3.给出8个2seita角，判断晶体结构，计算晶格常数a，写出出现衍射线的面族。（10分）4.某单晶体，X射线沿0 -1 0方向入射，晶体-1 0 0 方向竖直，0 0 1方向 平行于底片。 （a）（-3 -1 0）面一级反射X光的波长。 （b） 底片与晶体相距5cm，求劳厄斑在底片上的位置。 （12分）5.Ag、Fe的混合粉末，固溶度极小。计算在2seita属于45，110范围内衍射线条数。 入1.973；Fe为bcc结构，a2.8x；Ag为fcc结构，a4.xx。 （12分）6.内标法物相分析。试样：标物80：20；I

4、（TiO2）：I（Al2O3）1.7：2； I（TiO2）/Ic3.4。求试样组成。 （12分） 7.简述何为织构? 给出Ag的110织构与摇摆曲线，判定织构类型。 摇摆曲线分别在0、90、180、270、360度的位置有峰值。 （12分）8.简述宏观应力、微观应力、微晶对X衍射线的影响。如何区别它们？ （12分）9.简述精确测定点阵参数时候外推法消除误差的原理。 （10分）1.给出立方和六方晶胞，标指数。（8分）2.fcc、bcc、hcp密排方向、密排面、密排方向最小单位长度。（5分）3.某晶体从高温降低至低温后空位密度降低6个数量级；已知T1、T2求空位形成能。（10）4.Ni单晶，给出晶

5、格常数a与某面族间距d，算是哪个晶面族。（5分）5.推导二元系综合扩散系数与分扩散系数以及二组员摩尔含量间的关系。（10分）6.请分析调幅分解与脱溶分解的区别。（10分）7.请分析马氏体相变的特征，并加以解释。（10分）8.按照位错名称、类型、b、运动方式、形成方式5方面总结fcc中的位错类型。（12分）9.分析合金强化的机制并举出实例。（10分）10.Fe-C相图2合金的相关分析。（20分）2005年11月份资格考试1 固溶强化，弥散强化，细晶强化和加工硬化的强化机制；答：A 固溶强化是固溶体的强度高于纯组元的现象。无论溶质以置换、还是间隙方式固溶，都能产生强化效果，其实质在于溶质对位错滑动

6、的阻碍作用。包括：溶质对位错的钉扎；溶质与位错的化学交互作用；溶质与位错的电交互作用；溶质周围的应力场对位错滑动的阻碍作用。其结果导致位错滑动阻力增大，强度提高。影响固溶强化的因素有：溶质种类、固溶体浓度、溶剂和溶质原子尺寸差、电子浓度因素和溶质原子的强化效应。一般遵循一下规律：不同溶质原子有不同的强化效应；固溶体浓度越高，强化作用越大；溶质与溶剂原子尺寸差别越大，强化越好；溶质与溶剂的化学价相差越大，强化效果越明显。B 弥散强化，合金中机械混掺于基体材料中的硬质颗粒会引起合金强化，是第二相（弥散相）周围形成很强的应力场，阻碍了位错的滑移，其中弥散相和基体原子间没有化学的交互作用。C 细晶强化

7、，根据Hall-petch公式，屈服点s同晶粒直径d之间的关系是：s=0+kd1/2,所以晶粒减小后，屈服强度就会增大。另外，晶粒细化后，晶界就会增多，在低温或室温下，晶界强度大于晶粒强度，滑移难以穿过晶界，同时由于晶界内大量缺陷的应力场，使晶粒内部滑移更加困难，从而阻碍滑移的进行。D 加工硬化，晶体塑性变形时其流变应力随应变量增加而增大的现象，称为应变硬化。其表现形式为在对金属或合金进行冷加工时，其强度增加，故称之为加工硬化或加工强化。加工硬化的原因按位错理论可以解释为：位错间的长程相互作用；位错交割生成割阶；位错反应形成固定位错；位错增殖使位错密度不断增加，造成位错缠绕；位错在杂质、析出物

8、、第二相粒子等周围的塞积，位错切过或绕过析出物而附加应力；还有晶界强化等。这些因素使位错运动的阻力越来越大，从而造成加工硬化。2三元相图垂直截面与二元相图有何不同？为何杠杆定律不适用？三元相图垂直截面何时适用杠杆定律？答：二元相图是表示二组元系统相的平衡状态、成分关系随温度变化的平面图形，在分析合金结晶过程时，可以用杠杆定律定量确定两相共存状态下两相的相对量。三元相图的垂直截面可分析相应于成分特性线上任一三元合金的结晶过程，但是在三元垂直截面中不能应用杠杆定率确定二相的成分和相对量，这是因为两相成分变化线并不是沿垂直截面的液、固相线。而是两条空间弯曲线，垂直截面的液、固相线仅是垂直截面与立体相

9、图的相区分界面的交线。垂直截面图分析与投影图分析结果一致，但垂直截面所分析的结晶过程更为直观，缺点是不能确定成分和量的关系，而投影图则可以给出反应中相成分和量的变化，故而者可以配合使用。 （其他答案：在三元相图的垂直截面中，两相成分变化线并不是沿垂直截面的液固相线，而是两条空间弯曲线，垂直截面上的液因相线仅是垂直截面与立体相图的相区分界面的交线。因此二元相图的杠杆定律不能实现。当垂直截面是沿三元相图边线截下时，此时三元相图退变为二元相图，杠杆定律就可以应用了。）3溶化金属为何要有一定的过冷度才能观察到析晶现象？陶瓷烧结后期晶粒长大的动力是什么？ 答：液态金属是长程无序，短程有序的结构，有序区称

10、为晶胚，这种短程有序是此起彼伏的称为结构起伏，同时伴随着能量起伏。结晶就是晶核不断形成并长大的过程。凝固转变遵循热力学条件，即GGs-GL0.非自发。）6在si基片上上沉积100nm厚的多晶SiC薄膜，怎样确定其结构、厚度和成分？答：首先，由X光衍射分析，FT-IR，Raman光谱以及XPS谱分析可以判断薄膜的结构，XRD是晶体的指纹，不同的物质具有不同的XRD特征峰（晶面间距和相对强度），对照PDF卡片即可进行定性分析。红外光谱在材料领域的研究中占有十分重要的地位，是研究材料的物理和化学结构及其表征的基本手段。具有相同化学键或者官能团的一系列化合物具有近似相同的吸收频率基团特征频率。不过，同

11、一种基团处于不同的化学环境时，其特征频率会略有差异。测出薄膜的红外光谱后，与标准谱对照峰位就可以坚定SiC的结构。测得样品的拉曼谱以后，对照标准谱就可以确定其结构。XPS是一种研究物质表层元素组成与离子状态的表面分析技术。测得XPS谱后，通过与已知元素的原子或者离子的不同壳层的电子的能量相比较，就可以确定未知样品中原子或者离子的组成和状态。另外利用HRTEM也可以观察薄膜的形貌，并利用电子衍射进行结构的分析。利用EELS（电子能量损失谱）可以观察物质之间键的差别，通过比较薄膜的电子能量损失谱和标准的EELS谱就可以判断薄膜的结构。对于厚度，可以采用XRR（X光反射）技术，RBS，或者SEM技术

12、分析薄膜的厚度，对于XRR技术，一种无损检测手段，通过相关公式，编程对实验测得的反射率曲线进行模拟。直到模拟曲线和测量曲线相差不多。可以获得薄膜的质量密度、厚度、表面粗糙度、界面粗糙度等信息。利用Si的解理性，可以制备出截面干净，整齐的SEM截面样品，通过观察截面的二次电子图像或背散射电子图像，可以得到碳薄膜厚度的信息。由于散射截面与离子发生散射时的能量E的平方成反比，在靶内深度x处被散射的离子由于能量损失具有较低的能量，具有较大的产额。所以，RBS的被展宽的能谱带有了深度信息。对于厚度较大的样品，可以通过测量峰的能宽，然后除以阻止截面因子，得到薄膜的厚度（单位是每单位面积内的原子数Nt）。如

13、果要换算成厚度，需要知道材料的体积密度值。对于很薄的的样品，不能再使用能量宽度的方法计算，而应该使用信号积分的方法计算，只要测得了RBS能谱，将窄峰进行积分，得到信号总计数就可以得到样品的厚度了。椭圆偏振测量是测量薄膜光学特性的一种重要手段，椭圆偏振测量技术是研究两媒质间界面或薄膜中发生的现象及其特性的一种光学方法。对于成分分析，可以利用EDS，电子能量损失谱，AES，RBS，SIMS分析其成分，EDS一般为SEM或者TEM的附件，所以在观察形貌的同时对样品进行点，线扫描或者面扫描，从而得到其成分的分布。利用AES,SIMS还可以利用离子束进行溅射对薄膜进行沿垂直方向的剥离，从而得到沿薄膜垂直

14、方向上的成分分布。对于RBS，因为阻止截面是一个带有深度信息的量，所以如果我们将样品看成许多足够薄的薄层，认为在同一薄层里阻止截面是一定的，通过模拟我们就可以算出每个薄层中的各个元素的含量，从而得到延深度方向的各元素的分布。 （其他答案：6、也是拿不准,RBS,用沟道谱定结构,能谱峰积分定厚度,峰位定成分。）7、在金属的凝固过程、溶化过程、和固液平衡过程中，吉布斯自由能如何变化？答：纯金属是单组元系，没有成分变化，其吉布斯自由能主要随温度变化，随着温度升高，熵增大，一定温度下H减去相应的TS值即可得到吉布斯自由能。吉布斯自由能随温度变化的斜率由熵S决定。随温度升高，吉布斯自由能下降，单下降的程

15、度，或变化的斜率对固、液相不同，在温度很低时，吉布斯自由能中TS项可忽略，在H=PV+U中，PV项也可以忽略，故GU, GL=UL,GS=US。由于液相比固相有更高的内能，故ULUS,GLGS.当温度升高，原子排列混乱程度增加使熵增大，TS项增加，吉布斯自由能则随温度升高而降低，由于液相原子混乱排列，比固相有更高的熵，相应，TSLTSS，所以液相的G的下降比固相的G下降的更快，因而在一定温度下相交。在相交温度Tm处GLGS，液、固相处于平衡状态，低于相交温度GsGL，固相处于稳定状态；高于相交温度，GL固相变过程中若体积增大或减小，对熔点有何变化？（条件记得不完全了）6钙钛矿室温下为正交晶系（

16、1atm），在高温（T1），高压（P）下转变成三方晶系，试分析其热力学依据。7选择题1) xrr可用来分析？2) 红外和拉曼常用来分析？3) 光电子能谱常用来分析？8CNT可看作是卷起来的石墨片，请定性画出当电子束分别垂直入射在CNT和石墨片上所得的衍射花样，并分析其相同与不同之处。9有报道显示CaB有超过室温的居里温度下铁磁性，后经研究证实该铁磁性是由于一定量的Fe杂质引起的，请设计一套实验方案来验证以上结论。2007年11月资格考试暂缺2008年春资格考试1. 综述材料增强方法比较；2. 高品质透明氧化铝的制备方法要点和结构要点；3. 简立方薄膜的LEED衍射斑点。 重构4. 固体相变的热

17、力学分析；5. 热力学常数就哪些？分别的物理化学意义是什么？6. 固溶体的两种缺陷，其分别在功能材料和结构材料中的应用。7. 画薄膜的XRD的衍射花样；衍射线数目。8. 二元相图（杠杆原理）共晶9. XPS分析10. 立方晶系中画出（110）位错2008年11 月资格考试单组元材料系统加热过程中，常发生密排结构到疏排结构的转变，分析其原因。钢的转变符合这一规律吗？2. 热力学过程参量和状态参量分别有哪些，与材料的微观组织变化有什么联系。3. 用统计热力学的知识，解释马氏体相变发生原因。4. 纯金属的点缺陷主要什么形式存在，试述其形成的主要途径。5. 滑移带，机械孪晶，退火孪晶和抛光残留滑痕，如

18、何在光镜下区分。6. 金属中加入硬质颗粒，对金属的塑性变形、再结晶和强度有什么影响。7. 从Ag-Cu相图分析，制造银币为何不用纯银，而用92.5wt%Ag-7.5wt%Cu。8. 如何用X射线衍射法确定晶体的滑移面。9. 样品-衍射仪联动（-2联动），样品单动，衍射仪单动等方式，其分析原理和应用范围。10. 给了XRD谱及峰位，分析晶体结构和晶胞参数。2009年资格考试暂缺2010年资格考试1. 画出BCC结构的一个密排方向，以及包含这个方向的两个晶面，并说明这两个晶面与该方向的关系。2. FCC结构中原子的堆垛为ABCABC，写出以下过程的原子堆垛方式(1) 孪生后；(2) 肖脱基不全位错

19、；(3) 正弗兰克不全位错；(4) 负弗兰克不全位错；(5) FCC到HCP的相变过程。3. 屈服现象的三条曲线(1) 解释三条曲线屈服现象的原因以及2、3曲线屈服点上升的原因；(2) 屈服现象对材料强化的意义；(3) 举例说明该现象的应用。4. 菲克第二扩散定律的表达式，各项的物理意义，特殊解，举一例说明具体应用。5. 推导Gibbs自由能与有效功之间的关系，6. 温度由T1变为T2，压强有P1变为P2过程中的，dU=7. Al-Zn合金在高温下为单向固溶体，在300时不稳分解为富含Al的相和富含锌的相，分析在300时影响自由能的因素，画出Gibbs自由能成分曲线，该合金能发生有序无序相变吗

20、？8. Co靶的K1（=0.17928nm），某材料？BCC结构，a=3.17*nm，分析可能出现的衍射线。9. X射线衍射能够分析材料的塑性变形，设计实验方案表征滑移面。10. 宏观应力和微观应力均对晶面间距产生影响，试具体分析之，微观应力的大小、宏观应力的大小和方向将对衍射线产生什么影响？2011年4月资格考试1.-Fe和-Fe转变体积变化、原子大小变化？从扩散角度解释渗碳过程。2.金属中的各种缺陷？对材料性能影响？3.扩散，晶体结构、温度、缺陷对扩散的影响？4.柯氏气团？对金属有什么影响？5.各种过程的U、H、S、F、G变化（大于0、小于0、等于零或无法判断） 等温绝热自由膨胀过程、热辐

21、射.过程、。（记不太清了，四个）6.-Fe至-Fe转变与正常不一样，从疏排到密排结构，从热力学解释原因7.钕铁硼快冷薄片铸锭，相比平衡冷却，能够避免晶界偏析、成分均匀的原因8.衍射仪使用时有-2连动，只动试样-不动探测仪（扫描），不动试样-只动探测仪，说明这些方法的特点和用途。9.请设计一种方法利用布拉格定律测定X光谱。10.用劳埃法得到点阵常数为0.4nm的立方晶系的单晶体，0-10为光的入射方向，-100为晶体表面的竖直方向，001为水平方向。晶体距离底片为5cm。（1）求(-3-10)发生一次衍射的X光波长；（2）（-3-10）衍射斑在照片上的位置。2012年3月资格考试1 面心立方（-

22、1 1 1）面有哪些全位错，若这些位错为螺位错，则位错可沿那个面进行滑移和交滑移？2固相烧结液相烧结的特点类型，相同与不同之处3求理想混合溶液的U, H,V,S,G,F与浓度的关系4实际溶液的G与浓度的关系并作图说明5证明-（G）TP=W6晶粒长大和二次再结晶，引起二次再结晶的原因，如何防止7实际构件经常使用多相合金，为什么不用单相合金8Al-Ni 合金退火前后的d（A）值退火前 - - 2.074 1.799 - - - 1.265 1.078 1.022 0.893退火后 3.6 2.547 2.074 1.799 1.603 1.461 1.265 1.078 1.022 0.893分析

23、退火前后晶体结构以及点阵参数的变化。9 正空间与倒易空间的概念和物理意义，由s=g,推导布拉格公式10 入射线与测角仪分居试样法线两次，theta-2theta联动，只测得002,004,006,006的衍射峰，分析可能存在什么情况，并应用xrd进一步分析2012年9月资格考试1. 几种强化的分类等（原题）2. 陶瓷烧结后期晶粒长大的动力是什么？（原题）3. ABCBABC类型晶面，经过各种变化（滑移、孪生、其他忘记了）后的排列顺序4. 怎样从形貌上区分挛晶、滑移带和形变带（原题）5. 双面法测滑移面的步骤（原题）6. 吉布斯自由能G的定义和含义7. 衍射仪使用时有 -2 连动，只动试样-不动探测仪（ 扫描） ，不动试样-只动探测仪，说明这些方法的特点和用途。（原题）8. 调幅分解的吉布斯自由能关系（材科书351）9. 常规的给出各个2，判断晶体结构和晶面指数10. 证明：等温等压下，有用功等于吉布斯自由能变（即dG=W）11. 用样品-衍射一联动，衍射仪速度是样品速度的两倍，晶体衍射只出现002，004，006，008的衍射峰，分析可能的晶体结构。2013年3月资格考试试题一、（10分）纯金属凝固时，均匀形核和非均匀形核的形核功大小是否相同？一般情况下，二者哪个大？为什么？什么情况下二者相同。二、（10分）分析反应扩散速度的影响因素及其对扩散层深度的影响过程。