最新整理-博士生資格考試歷年考題

1、2004年資格考試一、 簡(jiǎn)答題1. 溶化金屬為何要有一定的過(guò)冷度才能觀察到析晶現(xiàn)象？ 2. 陶瓷燒結(jié)后期晶粒長(zhǎng)大的動(dòng)力是什么？3. 為什么純固體相變總是放熱反應(yīng)？二、 滑移、孿生、形變帶，這三種缺陷如何從形貌上來(lái)判斷。三、 應(yīng)變-硬化、彌散-硬化、晶粒細(xì)化，這三種強(qiáng)化機(jī)制的異同點(diǎn)。四、 三元相圖中，垂直截面的線與二元相圖中的線有何區(qū)別，能否應(yīng)用杠桿定律，在什么情況下適用？五、 純金屬在凝固、溶解、固-液平衡過(guò)程中Gibbs自由能與焓變關(guān)系圖。六、 某金屬熔點(diǎn)為600度，問(wèn)在590度時(shí)，凝固能否自發(fā)進(jìn)行，并求此時(shí)的熵變。（已知凝固熱H）七、 關(guān)于配分函數(shù)，已知Cp，證明U和Cv的關(guān)系式。八、 A

2、u和Ag的晶格常數(shù)為0.408和0.409，問(wèn)1. 在Au基體上鍍一層100nm的 Ag，用XRD能否檢測(cè)出這層膜；2. 在Au（111）基體上鍍一層100nm的 Ag，用XRD能否檢測(cè)出這層膜；3. 在Au（111）基體上，用外延生長(zhǎng)的方法生長(zhǎng)Ag的（111）面，用XRD能否檢測(cè)出這層膜；九、 透射電鏡衍射，如為單晶，則衍射花樣為規(guī)則排列的斑點(diǎn)，如為單晶，則衍射花樣為環(huán)。如有一一維無(wú)限長(zhǎng)單原子鏈，用一束電子垂直照射，會(huì)出現(xiàn)什么樣的衍射花樣。十、 單晶Si上鍍一層的SiC薄膜，設(shè)計(jì)一個(gè)試驗(yàn)方案分析SiC薄膜的厚度，成份和結(jié)構(gòu)。2005年4月資格考試（可能）1.說(shuō)明|Fs|、|Ls|、I電子 的

3、含義及其物理意義。（10分）2.簡(jiǎn)述雙面法測(cè)滑移面指數(shù)的原理。（10分）3.給出8個(gè)2seita角，判斷晶體結(jié)構(gòu)，計(jì)算晶格常數(shù)a，寫(xiě)出出現(xiàn)衍射線的面族。（10分）4.某單晶體，X射線沿0 -1 0方向入射，晶體-1 0 0 方向豎直，0 0 1方向 平行于底片。 （a）（-3 -1 0）面一級(jí)反射X光的波長(zhǎng)。 （b） 底片與晶體相距5cm，求勞厄斑在底片上的位置。 （12分）5.Ag、Fe的混合粉末，固溶度極小。計(jì)算在2seita屬于45，110范圍內(nèi)衍射線條數(shù)。 入1.973；Fe為bcc結(jié)構(gòu)，a2.8x；Ag為fcc結(jié)構(gòu)，a4.xx。 （12分）6.內(nèi)標(biāo)法物相分析。試樣：標(biāo)物80：20；I

4、（TiO2）：I（Al2O3）1.7：2； I（TiO2）/Ic3.4。求試樣組成。 （12分） 7.簡(jiǎn)述何為織構(gòu)? 給出Ag的110織構(gòu)與搖擺曲線，判定織構(gòu)類型。 搖擺曲線分別在0、90、180、270、360度的位置有峰值。 （12分）8.簡(jiǎn)述宏觀應(yīng)力、微觀應(yīng)力、微晶對(duì)X衍射線的影響。如何區(qū)別它們？ （12分）9.簡(jiǎn)述精確測(cè)定點(diǎn)陣參數(shù)時(shí)候外推法消除誤差的原理。 （10分）1.給出立方和六方晶胞，標(biāo)指數(shù)。（8分）2.fcc、bcc、hcp密排方向、密排面、密排方向最小單位長(zhǎng)度。（5分）3.某晶體從高溫降低至低溫后空位密度降低6個(gè)數(shù)量級(jí)；已知T1、T2求空位形成能。（10）4.Ni單晶，給出晶

5、格常數(shù)a與某面族間距d，算是哪個(gè)晶面族。（5分）5.推導(dǎo)二元系綜合擴(kuò)散系數(shù)與分?jǐn)U散系數(shù)以及二組員摩爾含量間的關(guān)系。（10分）6.請(qǐng)分析調(diào)幅分解與脫溶分解的區(qū)別。（10分）7.請(qǐng)分析馬氏體相變的特征，并加以解釋。（10分）8.按照位錯(cuò)名稱、類型、b、運(yùn)動(dòng)方式、形成方式5方面總結(jié)fcc中的位錯(cuò)類型。（12分）9.分析合金強(qiáng)化的機(jī)制并舉出實(shí)例。（10分）10.Fe-C相圖2合金的相關(guān)分析。（20分）2005年11月份資格考試1 固溶強(qiáng)化，彌散強(qiáng)化，細(xì)晶強(qiáng)化和加工硬化的強(qiáng)化機(jī)制；答：A 固溶強(qiáng)化是固溶體的強(qiáng)度高于純組元的現(xiàn)象。無(wú)論溶質(zhì)以置換、還是間隙方式固溶，都能產(chǎn)生強(qiáng)化效果，其實(shí)質(zhì)在于溶質(zhì)對(duì)位錯(cuò)滑動(dòng)

6、的阻礙作用。包括：溶質(zhì)對(duì)位錯(cuò)的釘扎；溶質(zhì)與位錯(cuò)的化學(xué)交互作用；溶質(zhì)與位錯(cuò)的電交互作用；溶質(zhì)周圍的應(yīng)力場(chǎng)對(duì)位錯(cuò)滑動(dòng)的阻礙作用。其結(jié)果導(dǎo)致位錯(cuò)滑動(dòng)阻力增大，強(qiáng)度提高。影響固溶強(qiáng)化的因素有：溶質(zhì)種類、固溶體濃度、溶劑和溶質(zhì)原子尺寸差、電子濃度因素和溶質(zhì)原子的強(qiáng)化效應(yīng)。一般遵循一下規(guī)律：不同溶質(zhì)原子有不同的強(qiáng)化效應(yīng)；固溶體濃度越高，強(qiáng)化作用越大；溶質(zhì)與溶劑原子尺寸差別越大，強(qiáng)化越好；溶質(zhì)與溶劑的化學(xué)價(jià)相差越大，強(qiáng)化效果越明顯。B 彌散強(qiáng)化，合金中機(jī)械混摻于基體材料中的硬質(zhì)顆粒會(huì)引起合金強(qiáng)化，是第二相（彌散相）周圍形成很強(qiáng)的應(yīng)力場(chǎng)，阻礙了位錯(cuò)的滑移，其中彌散相和基體原子間沒(méi)有化學(xué)的交互作用。C 細(xì)晶強(qiáng)化

7、，根據(jù)Hall-petch公式，屈服點(diǎn)s同晶粒直徑d之間的關(guān)系是：s=0+kd1/2,所以晶粒減小后，屈服強(qiáng)度就會(huì)增大。另外，晶粒細(xì)化后，晶界就會(huì)增多，在低溫或室溫下，晶界強(qiáng)度大于晶粒強(qiáng)度，滑移難以穿過(guò)晶界，同時(shí)由于晶界內(nèi)大量缺陷的應(yīng)力場(chǎng)，使晶粒內(nèi)部滑移更加困難，從而阻礙滑移的進(jìn)行。D 加工硬化，晶體塑性變形時(shí)其流變應(yīng)力隨應(yīng)變量增加而增大的現(xiàn)象，稱為應(yīng)變硬化。其表現(xiàn)形式為在對(duì)金屬或合金進(jìn)行冷加工時(shí)，其強(qiáng)度增加，故稱之為加工硬化或加工強(qiáng)化。加工硬化的原因按位錯(cuò)理論可以解釋為：位錯(cuò)間的長(zhǎng)程相互作用；位錯(cuò)交割生成割階；位錯(cuò)反應(yīng)形成固定位錯(cuò)；位錯(cuò)增殖使位錯(cuò)密度不斷增加，造成位錯(cuò)纏繞；位錯(cuò)在雜質(zhì)、析出物

8、、第二相粒子等周圍的塞積，位錯(cuò)切過(guò)或繞過(guò)析出物而附加應(yīng)力；還有晶界強(qiáng)化等。這些因素使位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的阻力越來(lái)越大，從而造成加工硬化。2三元相圖垂直截面與二元相圖有何不同？為何杠桿定律不適用？三元相圖垂直截面何時(shí)適用杠桿定律？答：二元相圖是表示二組元系統(tǒng)相的平衡狀態(tài)、成分關(guān)系隨溫度變化的平面圖形，在分析合金結(jié)晶過(guò)程時(shí)，可以用杠桿定律定量確定兩相共存狀態(tài)下兩相的相對(duì)量。三元相圖的垂直截面可分析相應(yīng)于成分特性線上任一三元合金的結(jié)晶過(guò)程，但是在三元垂直截面中不能應(yīng)用杠桿定率確定二相的成分和相對(duì)量，這是因?yàn)閮上喑煞肿兓€并不是沿垂直截面的液、固相線。而是兩條空間彎曲線，垂直截面的液、固相線僅是垂直截面與立體相

9、圖的相區(qū)分界面的交線。垂直截面圖分析與投影圖分析結(jié)果一致，但垂直截面所分析的結(jié)晶過(guò)程更為直觀，缺點(diǎn)是不能確定成分和量的關(guān)系，而投影圖則可以給出反應(yīng)中相成分和量的變化，故而者可以配合使用。 （其他答案：在三元相圖的垂直截面中，兩相成分變化線并不是沿垂直截面的液固相線，而是兩條空間彎曲線，垂直截面上的液因相線僅是垂直截面與立體相圖的相區(qū)分界面的交線。因此二元相圖的杠桿定律不能實(shí)現(xiàn)。當(dāng)垂直截面是沿三元相圖邊線截下時(shí)，此時(shí)三元相圖退變?yōu)槎鄨D，杠桿定律就可以應(yīng)用了。）3溶化金屬為何要有一定的過(guò)冷度才能觀察到析晶現(xiàn)象？陶瓷燒結(jié)后期晶粒長(zhǎng)大的動(dòng)力是什么？ 答：液態(tài)金屬是長(zhǎng)程無(wú)序，短程有序的結(jié)構(gòu)，有序區(qū)稱

10、為晶胚，這種短程有序是此起彼伏的稱為結(jié)構(gòu)起伏，同時(shí)伴隨著能量起伏。結(jié)晶就是晶核不斷形成并長(zhǎng)大的過(guò)程。凝固轉(zhuǎn)變遵循熱力學(xué)條件，即GGs-GL< 0, 結(jié)晶的驅(qū)動(dòng)力是單位體積吉布斯自由能差，GL·T/Tm確定，過(guò)冷度愈大，轉(zhuǎn)變驅(qū)動(dòng)力愈大，凝固過(guò)程愈易進(jìn)行。在一定過(guò)冷度下的結(jié)晶凝固過(guò)程包括晶體核心的形成和晶核的長(zhǎng)大兩個(gè)基本過(guò)程。結(jié)晶的阻力是形成新的界面而使表面能升高，晶胚是否長(zhǎng)大自發(fā)長(zhǎng)大，取決于長(zhǎng)大使它的吉布斯自由能升高還是降低，使自由能降低的會(huì)自發(fā)長(zhǎng)大，對(duì)于那些小于臨界半徑的晶胚，如果它們長(zhǎng)大，則體積吉布斯自由能的減小不足以抵償表面能的增加，從而使吉布斯自由能進(jìn)一步增大，故他們不能

11、長(zhǎng)大而自行消亡（這會(huì)使吉布斯自由能降低）。因此只有那些等于或大于臨界半徑的晶胚才能自發(fā)長(zhǎng)大。形成臨界晶核時(shí)體積吉布斯自由能的降低僅夠抵償表面能的2/3 ，其余1/3由液體中的能量起伏提供，因此臨界形核功是正值。 固體材料經(jīng)過(guò)初期燒結(jié)而形成頸部后，相互結(jié)合在一起的微粒將開(kāi)始晶粒生長(zhǎng)，其平均尺寸將開(kāi)始增大。當(dāng)平均晶粒尺寸增大時(shí)，某些晶粒必然長(zhǎng)大，而另一些晶粒則必然縮小與消失。晶粒生長(zhǎng)的過(guò)程也就是晶界運(yùn)動(dòng)的過(guò)程。隨著燒結(jié)的進(jìn)行，當(dāng)一些晶粒生長(zhǎng)而另一些晶粒收縮時(shí)，晶界朝著它們自身的曲率中心運(yùn)動(dòng)，于是晶界面積減小，系統(tǒng)的總能量下降，所以陶瓷燒結(jié)后期晶粒長(zhǎng)大的驅(qū)動(dòng)力是晶界能的減小。晶界上的氣孔以及由于晶界

12、電勢(shì)或離子尺寸失配等因素所導(dǎo)致的雜質(zhì)在晶界上的偏析或第二相在晶界上的淀析均會(huì)對(duì)晶界運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生牽制作用，在晶界上的第二相削弱了晶界運(yùn)動(dòng)的能量，當(dāng)?shù)诙嗨a(chǎn)生的阻力等于彎曲晶界運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)力時(shí)，晶界將停止運(yùn)動(dòng)，即晶粒將停止生長(zhǎng)而保持在某一極限尺寸值。 （其他答案：3、 均勻形核的臨界晶核來(lái)自液相中近程有序排列的原子子集團(tuán)在液相中可能出現(xiàn)的尺寸最大的原子集團(tuán)rmax，取決于溫度溫度高，過(guò)冷度小時(shí)，由于原子的可動(dòng)性大，只能形成小尺寸的有序原子集團(tuán)，當(dāng)溫度降低，過(guò)冷度增大，原子可動(dòng)性降落傘低，可以形成較大尺寸的近程有序排列的原子集團(tuán)。因此需要一定程度的過(guò)冷。實(shí)際上在臨界過(guò)冷度以前，是不形核的。燒結(jié)后期，晶粒

13、大小有所不同，從而曲率半徑也不相同，造成粒子之間存在著化學(xué)位梯度差，使界面向曲率中心移動(dòng)，從而使小晶粒長(zhǎng)成大晶粒。）4怎樣從形貌上區(qū)分?jǐn)伨А⒒茙Ш托巫儙?？答：先將變形后的樣品表面磨光或拋光，使變形痕跡（攣晶、滑移或形變帶）全部消失。再使用適當(dāng)?shù)母虅└g樣品表面，然后在顯微鏡下觀察。如果看不到變形的痕跡（即樣品表面處處襯度一樣），則該樣品原來(lái)的表面形變痕跡必為滑移帶。這是因?yàn)榛撇粫?huì)引起位向差，故表面各處腐蝕速率相同，原來(lái)光滑的平面始終保持平面，沒(méi)有反差。如果在腐蝕后的樣品表面上重新出現(xiàn)變形痕跡，則它必為攣晶或形變帶，因?yàn)閿伨Щ蛐巫儙?nèi)的位向是不同于周圍未變形的區(qū)域的，因而其腐蝕速率也不同于

14、未變形區(qū)，故在表面就出現(xiàn)襯度不同的區(qū)域。為了進(jìn)一步區(qū)別攣晶和滑移帶，可將樣品再進(jìn)行變形，經(jīng)過(guò)磨（拋）光，腐蝕后再在顯微鏡下觀察。如果由于第二次變形而使襯度進(jìn)一步增加了，則該變形區(qū)就是形變帶；若襯度不變，則變形區(qū)是攣晶。這是因?yàn)閿伨Ш突w的位向差是一定的，不隨形變量增加而增加，而形變帶內(nèi)和帶外的位向差則隨形變量的增加而增加。 （其他答案：4、 先將變形后的樣品表面磨光或拋光，使變形痕跡（孿晶、滑移帶或形變帶）全部消失。選用適當(dāng)?shù)母虅└g樣品表面，在顯微鏡下觀察。如果看不到變形痕跡，即樣品表面處處襯度相同，則該樣品原來(lái)的表面形變痕跡為滑移帶，因?yàn)榛撇粫?huì)引起位向差，所以表面各處腐蝕速率相同。如果

15、在腐蝕后的櫚表面上重新出現(xiàn)變形痕跡，則它必為孿晶或形變帶，因?yàn)閷\晶和形變帶內(nèi)的位向是不同于周圍未變形區(qū)域的，因此其腐蝕速率也不同。進(jìn)一步區(qū)別孿晶和滑移帶，可將樣品再進(jìn)行變形，經(jīng)過(guò)磨、拋、腐蝕后顯微觀察。如果由于第二次變形而使襯度進(jìn)一步增加了，則該形變區(qū)為形變帶；若襯度不變，則為孿晶。因?yàn)閷\晶和基體的位向差是一定的，不隨形變量增加而增加；而形變帶內(nèi)和帶外的位向差則隨形變量增加而增加。）5 鉛在1×105Pa大氣壓、590K下凝固是否為自發(fā)過(guò)程？（鉛在600K凝固時(shí)放熱4810J/mol，Cp（固態(tài)）32.4-3.1*10-3T,Cp(液態(tài))=23.6+9.75*10-3T）答：方法一：

16、G（H/Te）T, H=-4811.6 J/mol, Te=600K, T=10K,則 G（590K）4811.6×10/60080.2 J/mol （其他答案：5、用G判定算的,貌似detalG>0.非自發(fā)。）6在si基片上上沉積100nm厚的多晶SiC薄膜，怎樣確定其結(jié)構(gòu)、厚度和成分？答：首先，由X光衍射分析，F(xiàn)T-IR，Raman光譜以及XPS譜分析可以判斷薄膜的結(jié)構(gòu)，XRD是晶體的指紋，不同的物質(zhì)具有不同的XRD特征峰（晶面間距和相對(duì)強(qiáng)度），對(duì)照PDF卡片即可進(jìn)行定性分析。紅外光譜在材料領(lǐng)域的研究中占有十分重要的地位，是研究材料的物理和化學(xué)結(jié)構(gòu)及其表征的基本手段。具有相

17、同化學(xué)鍵或者官能團(tuán)的一系列化合物具有近似相同的吸收頻率基團(tuán)特征頻率。不過(guò)，同一種基團(tuán)處于不同的化學(xué)環(huán)境時(shí)，其特征頻率會(huì)略有差異。測(cè)出薄膜的紅外光譜后，與標(biāo)準(zhǔn)譜對(duì)照峰位就可以堅(jiān)定SiC的結(jié)構(gòu)。測(cè)得樣品的拉曼譜以后，對(duì)照標(biāo)準(zhǔn)譜就可以確定其結(jié)構(gòu)。XPS是一種研究物質(zhì)表層元素組成與離子狀態(tài)的表面分析技術(shù)。測(cè)得XPS譜后，通過(guò)與已知元素的原子或者離子的不同殼層的電子的能量相比較，就可以確定未知樣品中原子或者離子的組成和狀態(tài)。另外利用HRTEM也可以觀察薄膜的形貌，并利用電子衍射進(jìn)行結(jié)構(gòu)的分析。利用EELS（電子能量損失譜）可以觀察物質(zhì)之間鍵的差別，通過(guò)比較薄膜的電子能量損失譜和標(biāo)準(zhǔn)的EELS譜就可以判斷

18、薄膜的結(jié)構(gòu)。對(duì)于厚度，可以采用XRR（X光反射）技術(shù)，RBS，或者SEM技術(shù)分析薄膜的厚度，對(duì)于XRR技術(shù)，一種無(wú)損檢測(cè)手段，通過(guò)相關(guān)公式，編程對(duì)實(shí)驗(yàn)測(cè)得的反射率曲線進(jìn)行模擬。直到模擬曲線和測(cè)量曲線相差不多。可以獲得薄膜的質(zhì)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，可以制備出截面干凈，整齊的SEM截面樣品，通過(guò)觀察截面的二次電子圖像或背散射電子圖像，可以得到碳薄膜厚度的信息。由于散射截面與離子發(fā)生散射時(shí)的能量E的平方成反比，在靶內(nèi)深度x處被散射的離子由于能量損失具有較低的能量，具有較大的產(chǎn)額。所以，RBS的被展寬的能譜帶有了深度信息。對(duì)于厚度較大的樣品，可以通過(guò)測(cè)量峰的能寬

19、，然后除以阻止截面因子，得到薄膜的厚度（單位是每單位面積內(nèi)的原子數(shù)Nt）。如果要換算成厚度，需要知道材料的體積密度值。對(duì)于很薄的的樣品，不能再使用能量寬度的方法計(jì)算，而應(yīng)該使用信號(hào)積分的方法計(jì)算，只要測(cè)得了RBS能譜，將窄峰進(jìn)行積分，得到信號(hào)總計(jì)數(shù)就可以得到樣品的厚度了。橢圓偏振測(cè)量是測(cè)量薄膜光學(xué)特性的一種重要手段，橢圓偏振測(cè)量技術(shù)是研究?jī)擅劫|(zhì)間界面或薄膜中發(fā)生的現(xiàn)象及其特性的一種光學(xué)方法。對(duì)于成分分析，可以利用EDS，電子能量損失譜，AES，RBS，SIMS分析其成分，EDS一般為SEM或者TEM的附件，所以在觀察形貌的同時(shí)對(duì)樣品進(jìn)行點(diǎn)，線掃描或者面掃描，從而得到其成分的分布。利用AES,S

20、IMS還可以利用離子束進(jìn)行濺射對(duì)薄膜進(jìn)行沿垂直方向的剝離，從而得到沿薄膜垂直方向上的成分分布。對(duì)于RBS，因?yàn)樽柚菇孛媸且粋€(gè)帶有深度信息的量，所以如果我們將樣品看成許多足夠薄的薄層，認(rèn)為在同一薄層里阻止截面是一定的，通過(guò)模擬我們就可以算出每個(gè)薄層中的各個(gè)元素的含量，從而得到延深度方向的各元素的分布。 （其他答案：6、也是拿不準(zhǔn),RBS,用溝道譜定結(jié)構(gòu),能譜峰積分定厚度,峰位定成分。）7、在金屬的凝固過(guò)程、溶化過(guò)程、和固液平衡過(guò)程中，吉布斯自由能如何變化？答：純金屬是單組元系，沒(méi)有成分變化，其吉布斯自由能主要隨溫度變化，隨著溫度升高，熵增大，一定溫度下H減去相應(yīng)的TS值即可得到吉布斯自由能。吉布

21、斯自由能隨溫度變化的斜率由熵S決定。隨溫度升高，吉布斯自由能下降，單下降的程度，或變化的斜率對(duì)固、液相不同，在溫度很低時(shí)，吉布斯自由能中TS項(xiàng)可忽略，在H=PV+U中，PV項(xiàng)也可以忽略，故GU, GL=UL,GS=US。由于液相比固相有更高的內(nèi)能，故UL>US,GL>GS.當(dāng)溫度升高，原子排列混亂程度增加使熵增大，TS項(xiàng)增加，吉布斯自由能則隨溫度升高而降低，由于液相原子混亂排列，比固相有更高的熵，相應(yīng)，TSL>TSS，所以液相的G的下降比固相的G下降的更快，因而在一定溫度下相交。在相交溫度Tm處GLGS，液、固相處于平衡狀態(tài)，低于相交溫度GsGL，固相處于穩(wěn)定狀態(tài)；高于相交溫

22、度，GL<GS,液相處于穩(wěn)定狀態(tài)。純金屬液固轉(zhuǎn)變的驅(qū)動(dòng)力取決于過(guò)冷度，過(guò)冷度越大，轉(zhuǎn)變的驅(qū)動(dòng)力也愈大。 （其他答案：7、材科p327,那個(gè)圖.）8、100nm厚的Ag沉積在Au上，兩者點(diǎn)陣常數(shù)非常接近，4.408nm和4.409nm，（1）多晶Ag對(duì)多晶Au；（2）多晶Ag對(duì)單晶Au；（3）單晶Ag對(duì)單晶Au。上述三種情況下是否可以用XRD測(cè)出Ag的存在？ 答: 解答：基體與薄膜同為多晶態(tài)的情況下，普通的X射線衍射方法不能區(qū)分Au與Ag的衍射峰。但是如果采用X射線小角掠射的方法，在一起分辨率足夠高的情況下有可能獲得Ag薄膜單獨(dú)的衍射譜。具體解釋如下：根據(jù)給出的點(diǎn)陣常數(shù),可以計(jì)算Au (1

23、11)和Ag (111)的面間距以及相應(yīng)的衍射角,具體如下:Au:由布拉格衍射公式可得,n=1時(shí)，2=38.2106°Ag: 同上，n1時(shí)，2=38.1131°可以看出,兩者(111)晶面對(duì)應(yīng)2相差約為0.1°，低于衍射儀的分辨率，所以無(wú)法區(qū)分。如果計(jì)算兩者高指數(shù)面如（333）面，可以發(fā)現(xiàn)2相差約為0.7°，有可能能夠被分開(kāi)，取決于峰寬和儀器分別率。由于物質(zhì)對(duì)射線均有一定的吸收作用，在入射角度一定時(shí)，若射線能量降低而使得穿透深度小于等于100 nm時(shí)，理論上只會(huì)出現(xiàn)Ag的衍射譜。這和入射角度有很大關(guān)系。上述想法使得我們有可能采用另一個(gè)思路，即小角掠射。具

24、體敘述如下：根據(jù)題目的條件，x光的入射波長(zhǎng)為1.542埃，可以確定產(chǎn)生x射線的靶為Cu靶。Ag對(duì)Cu靶產(chǎn)生的x射線的質(zhì)量吸收系數(shù)為218cm2/g, Ag的密度為10.49g/cm3。通過(guò)計(jì)算其線吸收系數(shù)為：=218cm2/g×10.49g/cm3=2286.82cm-1=0.2287m-1。X射線強(qiáng)度衰減公式：I=I0exp(-d),其中為線吸收系數(shù)，d為在銀層中經(jīng)過(guò)的長(zhǎng)度如圖2.1所示。當(dāng)角度很小的時(shí)候，x射線會(huì)被Ag吸收。導(dǎo)致Au的信號(hào)幾乎沒(méi)有。我們假設(shè)x射線到達(dá)Au層表面的時(shí)候由于吸收的影響強(qiáng)度I衰減到了10-5I0時(shí)，認(rèn)為Au不再有反射信號(hào)。通過(guò)以下計(jì)算： I=I0exp(

25、-d)= 10-5 I0 （2-1）將=0.2287m-1代入上式中可以計(jì)算得到d=50.3407m。由于厚度是100nm,通過(guò)簡(jiǎn)單的三角關(guān)系可以求出=0.114°。圖2.1 掠射示意圖綜上，普通的X射線衍射方法不能區(qū)分Au與Ag的衍射峰，但是，采用小角掠射的辦法，=0.114°時(shí)，入射的X光由于Ag的吸收，幾乎不能到達(dá)Au表面，這樣出來(lái)的衍射峰就是Ag的衍射峰。在（111）單晶的Au基片上沉積了一層100nm的多晶Ag薄膜。對(duì)單晶基底，倒易點(diǎn)陣的形態(tài)是分立的點(diǎn)；而多晶薄膜的倒易點(diǎn)陣形態(tài)是一系列同心球面。而且由于Au和Ag的點(diǎn)陣常數(shù)相當(dāng)接近，可以認(rèn)為Au的倒易點(diǎn)處在Ag的倒

26、易球面上。如圖2.2所示。因此對(duì)于這道題仍然有兩種思路可以解決。第一種思路是不產(chǎn)生Au的衍射譜?？梢钥紤]兩種方法。方法一類似于第1題，采用小角掠射的方法，固定入射角=0.114°，然后采用單動(dòng)接收器的掃描方式，可以得到Ag的譜線。方法二可以采用控制衍射角，使Eward球與金的倒易點(diǎn)陣不相交。由于Ag膜是多晶，故總能找到與Eward球的交點(diǎn)，采用固定掠射角，單動(dòng)接收器的方式即可獲得Ag的衍射譜。另一種思路是產(chǎn)生Au的衍射譜但是不接收，因?yàn)锳u是單晶，（111）面上沉積有Ag多晶薄膜，故如做theta-2theta聯(lián)動(dòng)掃描，只會(huì)出現(xiàn)（nnn）峰。只要掃描到（nnn）的峰位時(shí)，避開(kāi)Au的信

27、息即可。因此也可以采用兩種方法解決。方法一是步進(jìn)掃描直接跳過(guò)（nnn）峰位，但這樣也把Ag的（nnn）漏掉了。但是可以獲得Ag的其它峰位。 方法二是在靠近（nnn）峰位時(shí)繞接收器所在平面與樣品表面交線旋轉(zhuǎn)一定角度，讓Au的（nnn）倒易點(diǎn)遠(yuǎn)離愛(ài)瓦得球，但由于Ag的（nnn）是倒易球，具有球?qū)ΨQ特性，旋轉(zhuǎn)后Ag的衍射信息依然存在（強(qiáng)度會(huì)略有變化）。單晶Au對(duì)單晶Ag與第一問(wèn)相似。9、一橫向排列的原子鏈，電子以垂直紙面的方向入射，問(wèn)能得到何種圖像，為什么？（單晶為衍射點(diǎn)陣，多晶為衍射線）答：設(shè)有一排原子，原子間距為a如圖（1.2），這排原于可看作是點(diǎn)衍射柵。把原子聯(lián)線稱為軸線，設(shè)入射電子與軸線的交

28、角為?？紤]與軸線為角的散射，如圖所示，則當(dāng)路程差等于波長(zhǎng)的整數(shù)倍時(shí)，即 （1.1）圖（1.2）一維散射體散射路程差散射波互相增強(qiáng)，這就是衍射條件。當(dāng)電子束垂直入射如圖（1.3）（a），即則衍射條件為，衍射條件為： （1.2）上式表明衍射方向處在與軸線成的圓錐面上如圖（1.3）（b）。如果熒光屏位于電子槍的同一方，而且是以衍射柵為球心的一個(gè)球面如圖（1.4）（b），則衍射圓錐和熒光屏的交線是一組直線如圖（1.4）（a），即衍射圖案是一組平行直線，直線的間距為，r是熒光屏半徑。這些直線與軸線方向垂直，直線間距與原子間距a成反比。圖（1.3）一維衍射柵產(chǎn)生的散射圓錐圖（1.4）(a)散射圓錐和熒光屏

29、的交線（b）熒光屏上衍射圖案圖（1.4）(a)散射圓錐和熒光屏的交線（b）熒光屏上衍射圖案10、統(tǒng)計(jì)熱力學(xué)課件中U公式的推導(dǎo)，Cv公式的推導(dǎo)（U在等壓條件下對(duì)T求偏導(dǎo)）。本題答案請(qǐng)參照徐祖耀編寫(xiě)的材料熱力學(xué)P13-P152006年4月資格考試一， 選擇1、 兩種物質(zhì)發(fā)生純固相反應(yīng)一定是：A吸熱反應(yīng)B放熱反應(yīng)C置換反應(yīng)D無(wú)熱效應(yīng)的反應(yīng)2、 陶瓷材料燒結(jié)后期發(fā)生_傳質(zhì)過(guò)程，能使燒結(jié)體強(qiáng)度增大而不產(chǎn)生體積收縮；而發(fā)生_傳質(zhì)過(guò)程，能使燒結(jié)體強(qiáng)度增加并發(fā)生體積收縮。A蒸發(fā)-凝聚 B體積擴(kuò)散 C粘性流動(dòng) D表面擴(kuò)散3、 在置換式固溶體中，原子擴(kuò)散的方式一般為：A原子互換機(jī)制B間隙擴(kuò)散C空位機(jī)制4、 無(wú)外力

30、作用下，在FCC中的位錯(cuò)反應(yīng)：1/6112+1/6110 1/3111將_進(jìn)行A向左B向右 C不能反應(yīng)二， 氧化物陶瓷片A上需要涂一層金屬B，一般將金屬在一定高溫下融化為液相而涂覆在瓷片上。為了保證土層效果，液相金屬與固相氧化物陶瓷間必須具有良好的濕潤(rùn)性。已知1000下氧化物陶瓷A的表面張力為1.0J/m2，液態(tài)金屬B的表面張力為0.9J/m2，氧化物陶瓷A（固相）和金屬B（液相）的界面能為1.77J/m2三， 有一根單晶Mg棒（Mg為HCP結(jié)構(gòu)，c/a=1.62），軸向?yàn)?001，在室溫條件下沿軸向壓縮，請(qǐng)分析可能的形變方式，并在晶胞圖上畫(huà)出任一組的孿生四要素，并標(biāo)出指數(shù)。四， Al合金時(shí)效

31、處理時(shí)往往先析出亞穩(wěn)相，在熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)理論基礎(chǔ)上討論未析出平衡相的原因。不少沉淀相與母相基體之間存在特定的位相關(guān)系，試分析這種位相關(guān)系的產(chǎn)生原因。五， 判斷題，并從熱力學(xué)角度給出理由：1、 在等溫、等壓條件下，合金處于熱力學(xué)平衡條件；2、 材料的熵從不減少；3、 系統(tǒng)與環(huán)境的內(nèi)能在不可逆過(guò)程中不守恒；4、 純金屬在常壓下溶化時(shí)一個(gè)吸熱過(guò)程，液態(tài)熵大于固態(tài)的熵；5、 按照系綜的統(tǒng)計(jì)方法，宏觀量是組成系綜所有微觀量的平均值。六， 在絕熱的高壓容器中，假設(shè)一定量的鋁由溫度為600K，1個(gè)大氣壓緩慢（準(zhǔn)靜態(tài)）變化到100個(gè)大氣壓，分析：1、 熱力學(xué)狀態(tài)函數(shù)（S，U，H，F(xiàn)，G）的變化趨勢(shì)；2、 溫度

32、的變化趨勢(shì)如果由100個(gè)大氣壓突然減少到1個(gè)大氣壓，熱力學(xué)狀態(tài)函數(shù)如何變化？七， 體系在準(zhǔn)靜態(tài)的恒溫、恒壓過(guò)程中，應(yīng)變場(chǎng)、電場(chǎng)以及磁場(chǎng)等對(duì)體系做功，對(duì)體系的自由能產(chǎn)生很大的影響，1、 證明：dG=W（外力功）；2、 在電場(chǎng)作用下非晶態(tài)玻璃熱處理研究發(fā)現(xiàn)，電場(chǎng)對(duì)玻璃分相和晶化的影響與玻璃的介電常數(shù)有關(guān)，定性分析產(chǎn)生的原因（電場(chǎng)作用下單位體積的極化功為1/2E2）八， 我們知道單晶衍射線的強(qiáng)度同多晶比較要大得多，利用x射線衍射分析一塊Si（111）單晶樣品時(shí)（厚度為c，長(zhǎng)度為a，寬度為b），我們會(huì)在228°左右獲得很強(qiáng)的（111）衍射線。假設(shè)實(shí)驗(yàn)時(shí)x射線完全覆蓋該樣品，當(dāng)把該樣品（厚度不

33、變，沿著長(zhǎng)度和寬度的方向均分切割）分成相等的四塊。請(qǐng)問(wèn)：1、 此時(shí)該樣品的（111）線的衍射強(qiáng)度同分割前有什么關(guān)系？why？2、 如果這四塊小樣品沿著（111）法線方向分別轉(zhuǎn)動(dòng)了一個(gè)小角度（1不動(dòng)；2順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)5度；3順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)10度；4順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)15度），此時(shí)（111）線的衍射強(qiáng)度同分割前，以及分割為轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)比較，關(guān)系如何？九， 假設(shè)在單晶Si（111）基片上沉積了一層約100nm厚的GaN多晶薄膜，如何分析這層GaN薄膜的結(jié)構(gòu)、厚度、成分？如果是100nm后的外延薄膜，如何分析薄膜與基片之間的位相關(guān)系？給出一種具體的分析方案。十， 利用透射式電子顯微鏡（TEM）的選區(qū)電子衍射（）可以分析材料

34、的晶體結(jié)構(gòu)。對(duì)于一定厚度的多晶薄膜，其衍射花樣是連續(xù)的衍射環(huán)，對(duì)于一定厚度的單晶薄膜，則會(huì)形成衍射斑點(diǎn)。如果我們分析的對(duì)象是一條無(wú)限長(zhǎng)的原子鏈時(shí)，在底片上會(huì)形成什么樣子的衍射花樣？請(qǐng)定性畫(huà)出并解釋為什么2006年11月資格考試暫缺2007年4月資格考試1， 填空1) FCC配位數(shù)，致密度，堆疊順序，密排面，密排方向2) 原子擴(kuò)散的驅(qū)動(dòng)力？固溶體中一般擴(kuò)散機(jī)制3) 過(guò)冷度增大，形核率_形核功_臨界形核尺寸_析出晶粒尺寸_強(qiáng)度_2,二元共晶相圖分析1) 分析2曲線冷卻至室溫過(guò)程，并畫(huà)冷卻曲線2) T1和室溫下合金2的組織和相成分，相對(duì)含量3) 繪出2）中兩種溫度下的顯微形貌4大多數(shù)單組元金屬在進(jìn)行

35、加熱相變過(guò)程中易發(fā)生由密排結(jié)構(gòu)到疏排結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變，為什么？5材料發(fā)生液->固相變過(guò)程中若體積增大或減小，對(duì)熔點(diǎn)有何變化？（條件記得不完全了）6鈣鈦礦室溫下為正交晶系（1atm），在高溫（T1），高壓（P）下轉(zhuǎn)變成三方晶系，試分析其熱力學(xué)依據(jù)。7選擇題1) xrr可用來(lái)分析？2) 紅外和拉曼常用來(lái)分析？3) 光電子能譜常用來(lái)分析？8CNT可看作是卷起來(lái)的石墨片，請(qǐng)定性畫(huà)出當(dāng)電子束分別垂直入射在CNT和石墨片上所得的衍射花樣，并分析其相同與不同之處。9有報(bào)道顯示CaB有超過(guò)室溫的居里溫度下鐵磁性，后經(jīng)研究證實(shí)該鐵磁性是由于一定量的Fe雜質(zhì)引起的，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一套實(shí)驗(yàn)方案來(lái)驗(yàn)證以上結(jié)論。2007年11

36、月資格考試暫缺2008年春資格考試1. 綜述材料增強(qiáng)方法比較；2. 高品質(zhì)透明氧化鋁的制備方法要點(diǎn)和結(jié)構(gòu)要點(diǎn)；3. 簡(jiǎn)立方薄膜的LEED衍射斑點(diǎn)。 重構(gòu)4. 固體相變的熱力學(xué)分析；5. 熱力學(xué)常數(shù)就哪些？分別的物理化學(xué)意義是什么？6. 固溶體的兩種缺陷，其分別在功能材料和結(jié)構(gòu)材料中的應(yīng)用。7. 畫(huà)薄膜的XRD的衍射花樣；衍射線數(shù)目。8. 二元相圖（杠桿原理）共晶9. XPS分析10. 立方晶系中畫(huà)出（110）位錯(cuò)2008年11 月資格考試單組元材料系統(tǒng)加熱過(guò)程中，常發(fā)生密排結(jié)構(gòu)到疏排結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變，分析其原因。鋼的轉(zhuǎn)變符合這一規(guī)律嗎？2. 熱力學(xué)過(guò)程參量和狀態(tài)參量分別有哪些，與材料的微觀組織變化有

37、什么聯(lián)系。3. 用統(tǒng)計(jì)熱力學(xué)的知識(shí)，解釋馬氏體相變發(fā)生原因。4. 純金屬的點(diǎn)缺陷主要什么形式存在，試述其形成的主要途徑。5. 滑移帶，機(jī)械孿晶，退火孿晶和拋光殘留滑痕，如何在光鏡下區(qū)分。6. 金屬中加入硬質(zhì)顆粒，對(duì)金屬的塑性變形、再結(jié)晶和強(qiáng)度有什么影響。7. 從Ag-Cu相圖分析，制造銀幣為何不用純銀，而用92.5wt%Ag-7.5wt%Cu。8. 如何用X射線衍射法確定晶體的滑移面。9. 樣品-衍射儀聯(lián)動(dòng)（-2聯(lián)動(dòng)），樣品單動(dòng)，衍射儀單動(dòng)等方式，其分析原理和應(yīng)用范圍。10. 給了XRD譜及峰位，分析晶體結(jié)構(gòu)和晶胞參數(shù)。2009年資格考試暫缺2010年資格考試1. 畫(huà)出BCC結(jié)構(gòu)的一個(gè)密排方向

38、，以及包含這個(gè)方向的兩個(gè)晶面，并說(shuō)明這兩個(gè)晶面與該方向的關(guān)系。2. FCC結(jié)構(gòu)中原子的堆垛為ABCABC，寫(xiě)出以下過(guò)程的原子堆垛方式(1) 孿生后；(2) 肖脫基不全位錯(cuò)；(3) 正弗蘭克不全位錯(cuò)；(4) 負(fù)弗蘭克不全位錯(cuò)；(5) FCC到HCP的相變過(guò)程。3. 屈服現(xiàn)象的三條曲線(1) 解釋三條曲線屈服現(xiàn)象的原因以及2、3曲線屈服點(diǎn)上升的原因；(2) 屈服現(xiàn)象對(duì)材料強(qiáng)化的意義；(3) 舉例說(shuō)明該現(xiàn)象的應(yīng)用。4. 菲克第二擴(kuò)散定律的表達(dá)式，各項(xiàng)的物理意義，特殊解，舉一例說(shuō)明具體應(yīng)用。5. 推導(dǎo)Gibbs自由能與有效功之間的關(guān)系，6. 溫度由T1變?yōu)門(mén)2，壓強(qiáng)有P1變?yōu)镻2過(guò)程中的，dU=7.

39、Al-Zn合金在高溫下為單向固溶體，在300時(shí)不穩(wěn)分解為富含Al的相和富含鋅的相，分析在300時(shí)影響自由能的因素，畫(huà)出Gibbs自由能成分曲線，該合金能發(fā)生有序無(wú)序相變嗎？8. Co靶的K1（=0.17928nm），某材料？BCC結(jié)構(gòu)，a=3.17*nm，分析可能出現(xiàn)的衍射線。9. X射線衍射能夠分析材料的塑性變形，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案表征滑移面。10. 宏觀應(yīng)力和微觀應(yīng)力均對(duì)晶面間距產(chǎn)生影響，試具體分析之，微觀應(yīng)力的大小、宏觀應(yīng)力的大小和方向?qū)?duì)衍射線產(chǎn)生什么影響？2011年4月資格考試1.-Fe和-Fe轉(zhuǎn)變體積變化、原子大小變化？從擴(kuò)散角度解釋滲碳過(guò)程。2.金屬中的各種缺陷？對(duì)材料性能影響？3.擴(kuò)

40、散，晶體結(jié)構(gòu)、溫度、缺陷對(duì)擴(kuò)散的影響？4.柯氏氣團(tuán)？對(duì)金屬有什么影響？5.各種過(guò)程的U、H、S、F、G變化（大于0、小于0、等于零或無(wú)法判斷）    等溫絕熱自由膨脹過(guò)程、熱輻射.過(guò)程、。（記不太清了，四個(gè)）6.-Fe至-Fe轉(zhuǎn)變與正常不一樣，從疏排到密排結(jié)構(gòu)，從熱力學(xué)解釋原因7.釹鐵硼快冷薄片鑄錠，相比平衡冷卻，能夠避免晶界偏析、成分均勻的原因8.衍射儀使用時(shí)有-2連動(dòng)，只動(dòng)試樣-不動(dòng)探測(cè)儀（掃描），不動(dòng)試樣-只動(dòng)探測(cè)儀，說(shuō)明這些方法的特點(diǎn)和用途。9.請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一種方法利用布拉格定律測(cè)定X光譜。10.用勞埃法得到點(diǎn)陣常數(shù)為0.4nm的立方晶系的單晶體，0-10為光的

41、入射方向，-100為晶體表面的豎直方向，001為水平方向。晶體距離底片為5cm。（1）求(-3-10)發(fā)生一次衍射的X光波長(zhǎng)；（2）（-3-10）衍射斑在照片上的位置。2012年3月資格考試1 面心立方（-1 1 1）面有哪些全位錯(cuò)，若這些位錯(cuò)為螺位錯(cuò)，則位錯(cuò)可沿那個(gè)面進(jìn)行滑移和交滑移？2固相燒結(jié)液相燒結(jié)的特點(diǎn)類型，相同與不同之處3求理想混合溶液的U, H,V,S,G,F與濃度的關(guān)系4實(shí)際溶液的G與濃度的關(guān)系并作圖說(shuō)明5證明-（G）TP=W6晶粒長(zhǎng)大和二次再結(jié)晶，引起二次再結(jié)晶的原因，如何防止7實(shí)際構(gòu)件經(jīng)常使用多相合金，為什么不用單相合金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分析退火前后晶體結(jié)構(gòu)以及點(diǎn)陣參數(shù)的變化。9 正空間與倒易空間的概念和物理意