(西安交通大学)材料科学基础真题2004年

1、（西安交通大学）材料科学基础真题2004年（总分：150.00，做题时间：90分钟）、 填空（总题数：7，分数：50.00）1.材料的结合键决定其弹性模量的高低。氧化物陶瓷材料以1键为主，结合键2故其弹性模量3；金属材 料以4键为主，结合键5故其弹性模量6；高分子材料的分子链上是7键，分子链之间是8键，故其弹 性模量9。分数：9.00）填空项1_（正确答案：离子）填空项1_（正确答案：较强）填空项1_（正确答案：较高）填空项1_（正确答案：金属）填空项1_（正确答案：较弱）填空项1_（正确答案：较低）填空项1_（正确答案：共价）填空项1_（正确答案：分子）填空项1_（正确答案：最低）解析：2.

2、面心立方晶体的最密排面是1，最密排方向是2；体心立方晶体的最密排面是 排六方晶体的最密排面是5，最密排方向是6。（分数：6.00）填空项1:_（正确答案：111）填空项1:_（正确答案：*）填空项1:_（正确答案：110）填空项1:_（正确答案：*）填空项1:_（正确答案：（0001）填空项1:_（正确答案：*）解析：3.晶粒较细的金属比晶粒较粗的同种金属有1的强度和硬度及2塑性和韧性，这种现象称为3强化；铸 造工艺中细化晶粒的常用方法是4、5和6。分数：6.00）填空项1_（正确答案：更高）填空项1_（正确答案：更好）填空项1_（正确答案：细晶）填空项1_（正确答案：增大冷却速度）填空项1_

3、（正确答案：加形核剂）填空项1_（正确答案：搅拌或振动）解析：3，最密排方向是4；密4.铁碳合金中可能存在的渗碳体有五种，按照形成温度由高到低，依次是： 碳体、4渗碳体和5渗碳体。分数：5.00）填空项1_（正确答案：一次）填空项1_（正确答案：共晶）填空项1_（正确答案：二次）填空项1_（正确答案：共析）填空项1_（正确答案：三次）解析：5.铁素体是碳是在1-Fe中的2固溶体，与纯铁相比，其强度和硬度3，塑性和韧性4，这是由于5强化 的结果。（正确答案：a）（正确答案：间隙）（正确答案：更高）（正确答案：更低）（正确答案：固溶）1于位错线，其滑移运动方向2于柏氏矢量其攀移运动方向3于柏氏 矢

4、量；对于螺型位错线，其柏氏矢量4于位错线，其滑移运动方向5于柏氏矢量，其交滑移运动方向6于柏氏矢量；对于混合型位错线，其柏氏矢量7于位错线，其滑移运动方向8于位错线。分数：8.00）填空项1_（正确答案：垂直）填空项1_（正确答案：平行）填空项1_（正确答案：垂直）填空项1_（正确答案：平行）填空项1_（正确答案：垂直）填空项1_（正确答案：垂直）填空项1_（正确答案：既不垂直也不平行）填空项1_（正确答案：垂直）解析：7.金属经冷塑性变形后，其强度和硬度1，塑性和韧性2，这种现象称为3强化或4；对 于经过预先冷塑性变形的金属，在进一步冷塑性变形前应进行5退火，以提高其6，退火温度为7；而对

5、于冷加工成形的零构件，成形后应及时进行8退火，以去除9，防止零构件在使用中10或11。（分数：11.00）填空项1:_（正确答案： 升高；下降；形变；加工硬化；再结晶；塑性和韧性；0.4Tm；去应力；残余内应力；变形；开裂。）解析：二、 论述题（总题数：6，分数：100.00）1渗碳体、2渗碳体、3渗（分数：5.00）填空项1:_填空项1:_填空项1:_填空项1:_填空项1:_解析：6.对于刃型位错线，其柏氏矢量9.Fe-Ti二元合金相图如图所示。1.填出图中两相区中存在的相。2.写出595C、1085C、1289C、1317C的三相恒温反应的名称和反应式。3分析含Fe质量分数WFe=28%勺

6、合金的平衡结晶过程；写出该合金在400C时的相组成物及组织组成物,并计算它们的质量分数。3结晶过程：T温度以上是液相的简单冷却。温度降至略低于温度时，开始发生匀晶转变，从液相中结晶出（BTi）初。温度降至1085C时，剩余液相在恒温下发生共晶转变，全部转变为（BTi）+TiFe）共晶。在1085C以下降温时，从（BTi）初二次析出TiFe口，而共晶体中的（BTi）二次析出的TiFe口仍属于共晶体的组成部分。温度降至595C，剩余的（BTi）初在恒温下发生共析转变，生成（aTi）+TiFe）共析，而共晶体中的（BTi）也发生相同转变，但转变产物仍属于共晶体的组成部分。温度继续下降，基本不变。40

7、0C下的相组成物是（aTi）+TiFe），组织组成物是（aTi）+TiFe）共析+TiFen+（aTi）+TiFe）共晶。相组成物的质量百分数：2.写出如图所示六方晶胞内ABCDA晶面的密勒-布拉菲晶面指数,3写出面心立方晶体中所有可能的滑移系。（分数：20.00）正确答案：（1.见下图沪 31 百8.1.在立方晶胞内画出晶面，以及110、以及晶向的密勒-布拉菲解析:组织组成物的质量百分数:W（a Ti）+TiFe）共析=1-w（a Ti）+TiFe） 共晶-WFen=42.9%）解析：10.A-B二元合金相图如图所示。在固相不扩散、液相完全混合条件下，水平放置的质量分数Wa=40%勺A-B二

8、元合金熔液从左至右定向凝固成长为L的横截面均匀的合金棒。1计算棒中单相a固溶体段占棒长的分数。提示：正常凝固方程为得2.计算棒中单相a固溶体段的平均B含量Wso3该棒单相a固溶体段是否会生长成树枝晶？为什么？（分数：20.00）正确答案：（1设棒中单相d固溶体段占棒长的分数为z/。在正常凝固方程gz）=CS=30% C0=40%则2设棒中单相a固溶体段的平均B原子浓度为 解法一（积分法）：解法二（面积相等法）：由于平衡分配系数k01,液体结晶为a固溶体时,其B原子浓度下降, 并分布均匀，因此，下图中阴影区1与阴影区2的面积相等，贝U所排岀的B原子完全进入液体中得解法三（杠杆原理法）:根据杠杆原

9、理，a固溶体的平均成分 构成一个杠杆，而且已知B）共晶体的平均成分a固溶体段占棒长的5/9,共晶体段占棒长的60%以及棒的平均成分40%三点4/9,故根据杠杆定理可列方程式,ko=3O%/6O%=O.5,k0=30%/60%=0.5,，可有四种解法。解法四（质量守恒法）：根据溶质原子质量守恒原理，可列方程式得3不会，因为在液相完全混合条件下，不出现成分过冷，故液/固界面平直。）解析：11.1Cu-Cd-Ag三元合金液相面投影图如图所示。写出图中0点合金的成分，并估计它的熔点；分别写出图中a、b、c点成分的液相所参与的四相恒温反应的名称及反应式；写出该三元系中铸造性能最好的合金 的成分及熔点。2

10、.Cd-Ag-Zn三元合金相图的400C等温截面图如图所示。写出图中F点和G点成分的合金的平衡相，并计算相组成物的质量分数（用字母列式表示）。（分数：20.00） 正确答案：（1.O合金的成分：50%Cu-20%Cd-30%AgO合金的熔点：840C;a点:b点:c点：铸造性能最好的合金为a点，其成分为：W53% wtu-25% WAg-22%其熔点为：530C。2如图所示。F点：B+Y，其中G点：L+，其中解析：12.第二相粒子对合金塑性形变会产生何种影响？试用位错理论说明其机理。（分数：10.00）正确答案：（要点：会提高合金的强度及塑性形变时的流变抗力。因为，位错切过可变形第二相粒子或绕过 不可变形第二相粒子时阻力增大。）解析：13.示意画出n型半导体电导率随温度的变化曲线，并用能带理论解释之。四相共晶反应,包共晶反应,包共晶反应,（分数：10.00） 正确答案：（n型半导体电导率随温度的变化曲线如图所示。n型半导体中的载流子包括掺杂的施主电子及 本征半导体固有的电子和空穴，但施主电子跃迁所需克服的能垒Ed小于本征电子和空穴跃迁所需克服的能 垒Eg/2。温度较低时本征