2010硕士入学试题

1、吉林大学 2010 硕士入学试题1.对比解释下列概念（ 50 分）1.1 离子导电：对于离子型材料来说，带电荷离子的净运动可以产生电流，这被成为离子 导电。电子导电：当金属内建立电场，自由电子在恒定的电场力作用穿越金属阳离子之 间，不断地与金属阳离子碰撞而受到阻力，电场力和碰撞的阻力达到平衡时，最终形 成一个稳定的自由电子的定向移动速度，从而在金属导体中产生了电流。1.2 点缺陷：一种仅涉及一个或数个原子的晶体缺陷。 面缺陷：在一个方向上的尺寸很小，另外两个方向上扩展很大，也称二维缺陷，包括 表面、晶界和亚晶界等。线缺陷：两个方向上的尺寸很小，另外一个方向上延伸较长，也称一维缺陷，如各类 位错

2、。1.3 晶界扩散： 原子在处于两个相邻的晶体之间的界面相互扩散的扩散作用叫作晶界扩散。 表面扩散：原子通过晶体表面与晶体外的原子之间的扩散作用叫作表面扩散。 反应扩散：当某种元素通过扩散，自金属表面向内部渗透时，若该扩散元素的含量超 过基体金属的溶解度， 则随着扩散的进行会在金属表面层形成中间相 （也可能是另一种固溶 体），这种通过扩散形成新相的现象成为反应扩散或相变扩散。1.4 热塑性高分子材料：这种高分子材料当加热时变软冷却时变硬。所以当这种颗粒状的 物质处于软态时能够由模具成型或挤压成型。热固性高分子材料：这种高分子材料一旦由化学作用固化或硬化，在进行加热时将不 能变软或熔化。1.5

3、脆性断裂：通过快速裂纹扩展发生断裂，没有明显的宏观变形。 韧性断裂：一种伴随大量塑性变形的断裂方式。1.6 均匀形核：新相晶核是在母相中均匀地生成的，即晶核由液相中的一些原子团直接形 成，不受杂质粒子或外表面的影响。非均匀形核：新相优先在母相中存在的异质处形核，即依附于液相中的杂质或外来表 面形核。1.7 螺形位错长大：二维晶核长大：1.8 共晶反应：随着冷却过程，一个液相等温可逆地转变为两个紧密混合的新固相的反应。 共析反应： 随着冷却过程， 一个固相等温可逆地转变为两个紧密混合的新固相的反应。1.9 非晶：材料中的原子排列是无序的，不规则。 准晶：不符合晶体的对称条件，但呈一定周期性有序排

4、列的类似于晶体的固体。 纳米晶：材料至少在一维方向上属于纳米级的结构单元。1.10 冷加工：金属在再结晶温度以下进行的塑性变形。 热加工：金属在再结晶温度以上进行的塑性变形。2 简答下列问题（ 40 分）2.1 从显微组织和力学性能上说明珠光体和回火马氏体的主要区别答：珠光体主要有三类， A1650 C呈片状，650600 C,呈细片状，600550 C呈片状，片距间极细。回火马氏体的显微组织表现为板条马氏体和片状马氏体。前者有成群的板条， 高密度的位错。后者呈竹叶状或针状。珠光体塑性较好，硬度较低，但是马氏体高强度，高硬度，硬度随含碳量的增加而升高。2.2 叙述 frank-Read 位错源

5、增殖位错的过程答：如图是 frank-Read 位错源增殖位错机制。若某滑移面上有一段韧型位错 AB ，它的 两端呗位错网节点钉住， 不能运动。 现沿位错 b 方向加切应力， 使位错沿滑移面向前滑移运 动。但由于 AB两端固定，所以只能使位错线发生弯曲（如图 b）。单位长度位错线所受的 滑移力Fd=T b,它总是与位错线本身垂直，所以弯曲后的位错每一小段继续受到Fd的作用，沿它的法线方向向外扩展，其两端则分别绕节点A，B发生回转（见图 C）。当两端弯出来的线段相互靠近时（如图 d），由于该两线段平行于 b，但位错线方向相反，分别属于左螺旋 和右螺旋位错， 它们互相抵消， 形成一闭合的位错环和位

6、错环内的一小段弯曲位错线。 只要 外加应力继续作用， 位错环便继续向外扩张， 同时环内的弯曲位错在线张力作用下又被拉直， 恢复到原始状态，并重复以前的运动，络绎不绝地产生新的位错环，从而造成位错的增殖， 并使晶体产生可观滑移量。2.3 答：成分过冷有利于铸件形成树晶和胞状晶。固溶体合金的铸锭组织一般也由表面细 晶区， 柱状晶和中心粗大等轴晶区所组成。 为了获得性能优良的铸锭， 总喜王获得全部的等 轴晶组织， 常采用的方法是进一步加大固溶体前方的过冷区， 当成分过冷度大于形成新晶核 所需的过冷度时， 就在界面前沿的液相中产生新的晶核， 那么大量的心晶核就可限制柱状晶 的成长， 从而获得发达的等轴

7、晶组织。 成分过冷区的大小可以通过温度梯度， 晶体长大速度 和合金成分来控制。2.4 答：金属 -金属型共晶： 其两组成相与液相之间的液 -固界面都是粗早面， 各相的前沿液 体温度均在共晶温度以下的 0.02 度范围内，它们的液 -固界面上的温度基本上相等，因而界 面为平直状。共晶合金结晶时， 并非是两相同时出现， 而是某一相在熔液中领先形核和生长， 称为领 先相。现设领先相为 a相在 Te过冷度下从液体中形核并长大，其B组元质量分数为由于VS小于液相的成分，多余的溶质将从结晶相a中排出，其结晶前沿的液体中B组元溶质便富集，其成分为 W,该成分大于3相形成所需的成分 W,于是促进3相在a相上形

8、核长大， 结晶的3相成分为W5，其前沿液体中的成分为 W，该成分对应的A组元成分大于a相形成所 需的成分， 有利于 a 相依附 3 相形核生长。这样的反复过程， 通过交替形核生长， 最终形成 a和3相间排列的组织形态。金属 -非金属型共晶：这类共晶组织通常形态复杂，如针片状，骨骼状等，但经扫描电 镜观察， 显示出每个共晶领域内的阵或片并非完全孤立， 它们有五十互相连成整体的。 Al-Si 共晶成分w （Si）为11.7%, Al和Si所形成的固溶体a和3的固溶度均约为1%所以共晶 体a和3相的质量分数比约 9:1,导致共晶凝固时a相的液-固界面宽，3相的液固界面窄。3 论述题（ 30 分）3.

9、1珠光体转变的特点：1过冷奥氏体在 A1温度以下（727度-550度）形成的铁素体和渗 碳体的机械混合物。 2.共析成分的奥氏体过冷到 A1 线至鼻温之间发生的转变称为珠光体转 变。 3.珠光体的机械性能主要取决于层片间距的大小。层片间距越小其机械性能也越好,其 强度和硬度也越高,同时塑性韧性也有所改善。4.珠光体沾边是高温转变 （A1-550 度）5.珠光体转变也具有形核与长大两个过程。中高碳钢一般以渗碳体为领先相。6.珠光体转变是通过铁碳原子同时扩散,即碳的分布,铁晶格重组来完成的,因属于扩散性相变。7.珠光体转变无共格产生,过冷奥氏体转变为珠光体时,晶格的重构是由铁原子的自扩散完成的。8

10、.合金元素通过扩散完成重新分布。形成的是两相组织。贝氏体转变的特点：1贝氏体转变中包含形核和长大的过程，a相（铁素体）为领先相。2.贝氏体转变过程中是碳原子扩散而铁原子不扩散的半扩散型相变。3.被摄体转变过程中,铁素体和奥氏体保持共格联系, 铁素体的形成是在奥氏体一定的晶面上共格切变的方式形成 的,贝氏体的转变有一定的惯习面。 4.贝氏体中碳化物的分布与形成温度有关,温度不同,5.贝氏体的组织因碳化物的分布不影响碳的扩散速度及其难易程度,导致形成不同的组织。同，以及铁素体的形态不同等因素导致其组织形态的多样性。6.贝氏体的组织中存在许多的结构，贝氏体转变具有不完全性。 7.贝氏体转变过程中铁素

11、体和母相奥氏体之间保持严格的 晶体学位向关系。3.2 答：加晶粒细化剂和热处理。 热处理：对固态金属或合金采用适当方式加热、保温和冷却，以获得所需要的组织结 构与性能的加工方法。 金属热处理是机械制造中的重要工艺之一， 与其他加工工艺相比， 热 处理一般不改变工件的形状和整体的化学成分， 而是通过改变工件内部的显微组织， 或改变 工件表面的化学成分， 赋予或改善工件的使用性能。 其特点是改善工件的内在质量， 而这一 般不是肉眼所能看到的。为使金属工件具有所需要的力学性能、物理性能和化学性能，除合理选用材料和各种 成形工艺外， 热处理工艺往往是必不可少的。 钢铁是机械工业中应用最广的材料， 钢铁显微 组织复杂，可以通过热处理予以控制，所以钢铁的热处理是金属热处理的主要内容。另外， 铝、铜、镁、钛等及其合金也都可以通过热处理改变其力学、物理和化学性能，以获得不同 的使用性能。热处理工艺一般包括加热、 保温、冷却三个过程，有时只有加热和冷却两个过 程。这些过程互相衔接，不可间断。加晶粒细化剂：晶粒细化剂有优异的细化效果