历年材料科学基础考研试题

历年材料科学基础考研试题2011年上海交通大学827材料科学基础试题真题选择题有30道题，每题3分。都是基础题，需要对教材比较熟。Nacl和金刚石的晶体结构为a面心b体心c正交spinodel分解时，浓度较高区域的化学势a较高b较低c不确定面心立方结构晶体(100)面上原子的配位数是al2b8c4晶体结构中旋转对称轴不包含儿次对阵轴a4b5c6晶带定律适用的晶系类型是a正交b立方c六方金属单质的表面能和晶界能相比a大b小c不确定由二氧化钛制备三氧化二钛易出现a间隙钛离子b钛离子空位c氧离子空位玻璃生产工序中的退火的目的是a增加透光度b消除内应力c改变折射率双交滑移和F-R源，更有效的增殖机制为a前者b后者c不确定热力学平衡状态下的金属单晶中a空位比间隙原子多bc下列具有更高自由能的是a晶体b准晶c非晶合金中的第二相粒子对晶粒长大的影响是a和二相粒子半径成正比，和体积数成反比bc此外，选择题还涉及冷变形金属回复阶段的主要变化，不能攀移的位错类型，非等量扩散中空位的移动方向，屈服现象的两种理论，离异共晶的问题，包晶时组元的扩散路径，多晶体变形需要的独立的滑移系个数，皮革态介于哪两个力学状态之间，非晶的形成难易与玻璃化温度和平衡凝固温度之比的关系，薄膜生长类型的区分，三元共晶相图垂直截面图的用途等。大题共6题，前三题分别为8分、14分、8分，后三题各10分。第一明(1)画出立方晶胞中的(1,1,-1)晶面和［2,2,3］晶向；(2)画出六方晶胞中的(1,1,-2,3)晶面和［-1,-1,2,3］晶向。第二题（1）面心立方晶体（111）面上单位位错a/2[T,1,0]分解为2个不全位错，下列哪一个正确，并说明理由a/2[—1,1,0]~*a/6[—1,2>—1]+a/6[—2,1,1]a/2[-l,1,0]-*a/6[-l,2,1]+a/6[-2,1,-1]（2）从能量角度说明其可行。（3）证明面心立方拓展位错的宽度公式。（要求严格证明）题目给出了刃、螺型位错应力场公式。第三题求再结晶时间，最简单的那种，利用t2/tl=exp-Q/R（1/T1-1/T2）o第四题用菲克第一定律求扩散量的一个题。涉及用跃迁频率算扩散系数。第五题二元共晶相图题，画出过共晶的室温组织示意图；求正常凝固和平衡凝固共晶组织的相对量。第六题说明热塑性塑料和热固性塑料的区别。北科大2011材料科学基础考研初试试题一、名词解释1、空间点阵2、临界切分应力3、滑移系4、堆垛层错5、调幅分解6、脱溶7、上坡扩散8、再结晶温度二、给出下列离子晶体的布拉菲点阵类型和下面晶胞中的正、负离子的个数NaClCsCl3、ZnSCaF2CaTi02三、写出面心立方结构和体心立方结构金属的密排面（或相对密排面）的晶面指数，画出密排面（或相对密排面）上原子的具体排列情况，并在晶报中标出所有八面体间隙的位置四、组元A和B的熔点分别为1000°C和700°C,室温时B在A的固溶体a中的固溶度是XB=0.05,A在B的固溶体B中的固溶度是XA=0.10；在700。C时有一个三相平衡反应，在此温度固溶体的成分是XB=0.10,一个成分为XB=0.30的合金在稍高于700°C时存在50%a相和50%的液相，在稍低于700°C时则存在液相和化合物A3B两相；在500°C时存在另一个三相平衡，液相（XB=0.65）分解为化合物A3B和固溶体（XB=0.85）两相。试构造一个合理的A—B二元相图。五、根据Al-Cr-Si体系的局部液相面投影图，写出该图中的四项不变反应式。六、按热力学参数变化特征，固态相变可以分为一级相变和二级相变两类。阐述发生一级相变和二级相变时热力学参数变化特征及相关性质的变化特点。七、从热力学（能量）角度分析纯金属在凝固过程中均匀形核时的临界晶核形成过程。八、简述金属和合金回复与再结晶的概念，并讨论在回复与再结晶过程中组织与性能变化情况。九、讨论点缺陷与位错的交互作用及对位错运动的影响，这种交互作用在低碳钢应力一应变曲线和材料加工过程中会有什么现象?有何防止方法。十、液体冷却时形成晶体或非晶玻璃体的内部原因和外部条件？为什么金属冷却凝固形成晶体，陶瓷材料冷却凝固却形成非晶玻璃体武汉理工大学2006年研究生入学考试试题课程材料科学基础（共3页，共十题，答题时不必抄题，标明题目序号，相图不必重画，直接做在试卷上）一、填空题（1.5X20=30分）.结晶学晶胞是（）。.扩散的基本推动力是（），一般情况下以（）形式表现出来，扩散常伴随着物质的（）。.晶面族是指（）的一组晶面，同一晶面族中，不同晶面的（）。.向MgO、沸石、Ti（）2、萤石中，加入同样的外来杂质原子，可以预料形成间隙型固溶体的固溶度大小的顺序将是（）。.根据烧结时有无液相出现，烧结可分为（），在烧结的中后期，与烧结同时进行的过程是（）。.依据硅酸盐晶体化学式中（）不同，硅酸盐晶体结构类型主要有（）。.液体表面能和表面张力数值相等、量纲相同，而固体则不同，这种说法是（）的，因为（）。.二级相变是指（），发生二级相变时，体系的（）发生突变。.驰豫表面是指（），NaCl单晶的表面属于是（）。.固态反应包括（），化学动力学范围是指（）。.从熔体结构角度，估计a长石、b辉石（MgO・SiO2）、c镁橄榄石三种矿物的高温熔体表面张力大小顺序（）。二、CaTiOs结构中，已知钛离子、钙离子和氧离子半径分别为i"=o.O68nm,飞+=0.099nm,分一=0.132nm。（15分）.晶胞中心的钛离子是否会在八面体空隙中“晃动”；.计算TiCaO,的晶格常数；.钛酸钙晶体是否存在自发极化现象，为什么？三、在还原气氛中烧结含有TiO2的陶瓷时，会得到灰黑色的TiO-：（15分）.写出产生TiOz-x的反应式；.随还原气氛分压的变化，该陶瓷材料的电导率和密度如何变化？3.从化学的观点解释该陶瓷材料为什么是一种n型半导体。四、选择题：下列2题任选1题（12分）1.简述金属材料、无机非金属材料以及高分析材料腐蚀的特点。2.试述材料疲劳失效的含义及特点。五、现有三种陶瓷材料，它们的主要使用性能如下：（15分）材料最佳性能用途丫2。3透明，光线传递光学激光杆SiN高温强度，抗蠕变燃气轮机部件含Co铁氧体较顽力高能量永久磁铁在烧结过程中希望材料获得预期的显微结构以使材料最佳性能充分发挥，在控制显微结构因素和工艺条件上应主要考虑哪些相关因素？六、熔体结晶时：（1）图示核化速率-温度、晶化速率-温度关系及其对总结晶速率的的影响；（2）核化速率与晶化速率的不同对新相的显微结构有何影响，为什么？（3）指出在哪温度范围内对形成玻璃有利，为什么？（12分）七、X射线给出立方MgO的晶胞参数是0.421Inm,它的密度是3.Gg/cm）（Mg"和O'、A1"摩尔质量分别是24.3和16、27）（12分）.求单位晶胞中有多少Mg?,和0。.若有0.05molAh03溶解于晶格中，计算密度改变百分数是多少？八、当反应物通过产物层的扩散控制速率时，由NiO和Cn03的球形颗粒形成NiCeO,晶体，假定NiO颗粒包围着CrO颗粒，反应符合杨德动力学规律。（15分）.请绘出反应初期的反应模型，并推导反应初期的形成速率关系；.在1300度，NiCnO,中D“3+〉D'⑵〉Do一试问哪一个离子控制着NiCnO”的形成速率？为什么？.如将细伯丝涂在两种氧化物NiO和CnO,的分界线上，然后将这些压制成型的样品进行扩散退火（标记物钳丝非常细，不影响离子在不同氧化物之间的扩散）。在保持电中性的前提下，判断伯丝将向哪一方向移动？九、下图是A-B-C三元系统相图，根据相图回答下列问题：（24分）.判断化合物Si、S2,S3的性质；.用箭头表示相区界线温度变化方向及界线性质；.划分副三角形，并写出各三元无变量点的平衡过程及性质；.用规范化写法写出M点对应组分的平衡结晶过程；.N点对应的三元组成点加热时在那•点温度下开始出现液相？哪一点温度下完全熔化？c武汉理工大学2004年研究生入学考试试题课程材料科学基础（共3页，共十题，答题时不必抄题，标明题目序号，相图不必重画，直接做在试题纸上）一、判断下列叙述是否正确？若不正确，请改正（30分）.结晶学晶胞是反映晶体结构周期性的最小重复单元。.热缺陷是温度高于绝对零度时，由于晶体组成上的不纯净性所产生的--种缺陷。.晶面指数通常用晶面在晶轴上截距的互质整数比来表示。.固溶体是在固态条件下，一种物质以原子尺寸溶解在另一种物质中所形成的单相均匀的固体。.扩散的推动力是浓度梯度，所有扩散系统中，物质都是由高浓度处向低浓度处扩散。.初次再结晶的推动力是晶界过剩的自由焰。.在热力学平衡条件下，二元凝聚系统最多可以3相平衡共存，它们是一个固相、一个液相和一^1V气相。.临界冷却速率是形成玻璃所需要的最小冷却速率，临界冷却速率越大越容易形成非晶体。.马氏体相变是一种无扩散性相变，相变时成分发生变化但结构不变。.在临界温度、临界压力时，化学势及其一阶偏导数连续，二阶偏导数不连续的相变为二级相变，发生二级相变时，体系的体积和热熔发生突变。驰豫表面是指在平行于表面的方向上原子间距不同于该方向上晶格内部原子间距的表面。.固态反应包括界面化学反应和反应物通过产物层的扩散等过程，若化学反应速率远大于扩散速率，则动力学上处于化学动力学范围。二、ZnS的一种结构为闪锌矿型结构，已知锌离子和硫离子半径分别为nE=0.068nm,rs20.156nm,原子质量分别为65.38和32.06。.画出其晶胞结构投影图；.计算ZnS的晶格常数；.试计算ZnS的晶体的理论密度。（15分）三、FeO结构属于NaCl型结构，其中氧的摩尔分数xo=0.52,晶格常数为0.429nm,

由于存在正离子缺位，所以对应地存在一部分Fe"离子。试计算.这种氧化铁中FeOFe”离子比值.这种氧化铁的密度。（10分）四、陶瓷材料制成的器件在外界温度发生急剧变化时为什么容易发生开裂或破碎？如何提高陶瓷材料抗热震性能？（8分）五、试述高分子材料老化的类型及原因。（12分）六、金属材料、陶瓷材料中晶粒的大小与什么有关？晶粒大小对材料的宏观性质有何影响?工艺上如何控制晶粒尺寸？（15分）七、根据玻璃的形成条件，对下列儿种物质形成玻璃的难易程度进行排序，并说明理由。（10分）Cu SiO2NaCu SiO2Na20Si02Na202Si02 NaCl八、从材料科学角度分析晶体的实际强度为什么远低于理论强度。（10分）九、已知ZrT和Cr"在尖晶石ZnCnO,中的自扩散系数与温度的关系分别为0小，216a=6.0x1030小，216a=6.0x103exp(-357732x418J/wo；RT^o/ao.o4=8.5x103exp(—338904x4.18J/wo/RT.试求1403K时Zn"和Cr"在ZnCr。中的扩散系数。.如将细伯丝涂在两种氧化物ZnO和Cr。的分界线上，然后将这些压制成型的样品进行扩散退火。（标记物伯丝非常细，不影响离子在不同氧化物之间的扩散）。根据所得数据判断伯丝将向哪一方向移动？.画出ZnO和Cm03接触、反应并形成ZnCr。的反应模型，并写出接触界面上的化学反应。（16分）十、下图是A-B-C三元系统相图，根据相图回答下列问题：.在图上划分副三角形、用箭头表示各条线上温度下降方向及界线的性质；.判断化合物D、F的性质；.写出各三元无变量点的性质及其对应的平衡关系式；.写出组成点G在完全平衡条件下的冷却结晶过程；.写出组成点H在完全平衡条件下的冷却时，液相组成点刚到达E4点和结晶结束时各相的百分含量（用线段比表示）。（24分）

武汉理工大学2003年研究生入学考试试题课程材料科学基础（共3页，共十--题，答题时不必抄题，标明题目序号，相图直接做在试卷上）一、解释下列基本概念（1.5X20=30分）初次再结晶；二次再结晶；上坡扩散；扩散通量；高分子的链结构；高分子的聚集态结构；位错滑移，位错爬移；结晶学晶胞；弥勒指数；玻璃转变温度；非晶态结构弛豫；金属固溶体；金属间化合物；重构表面；弛豫表面；一级相变；重构型转变；广义固相反应；矿化剂二、白云母的理想化学式为KAblAlSisOKjSH）?,其结构如下图所示，试分析白云母的结构类型、层的构成及结构特点、层内电性及层间结合。（15分） a«ju»X—♦第2题图三、BaTiO?和CaTiO：*均为钙钛矿型结构但BaTiQ,晶体具有铁电性而CaTiQ；却没有，请给予解释。（10分）四、分析小角度晶界和大角度晶界上原子排列特征以及对材料动力学的扩散过程有何影响？（8分）五、在制造ZrOz耐火材料时通常会加入一定量的CaO以改善耐火材料的性能，试解释其作用原理，并写出杂质进入基质的固溶方程式。（10分）六、从金属、硅酸盐、高聚物材料的结构、熔体特征等方面分析这三类材料的结晶有什么共性及个性。（15分）七、已知新相形成时除过界面能以外单位体积自由焰变化为IX108J/m3,比表面能为1J/m2,应变能可以忽略不计。试计算界面能为体积自由能的现时球形新相的半径。与临界半径比较，此时的新相能否稳定长大？形成此新相时系统自由焰变化为多少？（12分）八、写出下图三元无变量点的平衡过程，指出无变量点的性质，画出三元无变量点与对应的副三角形的几何分布关系。（8分）第8题图九、根据下面的三元系统相图回答问题（22分）.指出图中化合物SI、S2、S3的性质.用箭头在图中标出界线温度变化方向及界线性质.写出组成点1的平衡冷却过程.组成点2冷却时最先析出种晶相？在哪一点结晶结束?最终产物是什么？.组成点3加热时在哪一点开始出现液相？在哪一点完全熔化？第9题图

十、根据碱金属、碱土金属、过渡金属、贵金属的能带结构之差异分析各种金属导电性的差别。（10分）十一、选作题（下列3题任选1题，10分）.从组成、结合健、原子排列等方面阐述金属材料的结构特征及主要性质。.从组成、结合健、原子排列等方面阐述陶瓷材料的结构特征及主要性质。.从组成、结合健、原子排列等方面阐述高分子材料的结构特征及主要性质。西安建筑科技大学4322005年招收攻读硕士学位研究生入学考试试题（答案书写在本试题贩上无效.才试结束后本试题蛾须附在答题城内文田）共4页考试科目： （432）材料科学基础适用专业： 材料加工工程、环刷甘.名词解释：（32分）1）空间点阵2）固溶体3）上坡扩散4）变质处理5）成分过冷6）攀移7）吕德斯带8）李生.对单晶奥氏体，如在［001］上施加一69MPa的应力，试求滑移系（111）［-101］的分切应力；如果临界分切应力为29.5MPa,需要在此晶向上加多大的应力使滑移系开动？（8分）.如图1为一退火楔形铜材试样，在室温条件下将其轧制成图2形状，试问： （20分）1）轧制后，沿试样长度方向，铜材的显微组织罡如何变化的？2）铜的熔点为1083-C,若使轧制后试样的显制冉织恢复到加工前形貌，请问应采取什么措施？并分析处理过程中沿试样长度方向组织变化规律.3）如果将该铜材在400c温度下进行轧制，试问这种轧制方式属于热加工吗？轧制后沿长度方向钢材的性能是如何变化的？刖魄的 曲.趣.说出提高金属材料强度的三种强化方法，并论述其强化机理及其影响因素。（30分）.画出Fe-Fe3c相图，并根据相图回答下列问题：（35分）1）在相图上标出A3,A1和Acm线，并说明这三条线的物理意义.（6分）2）写出三条水平线上的反应名称、反应式及反应产物的名称，并画出反应产物的组织示意图。（8分）3）若有一碳钢退火组织由渗碳体和珠光体两种组织组成物组成，其中渗碳体的质量分数为5.2%,试求出该碳钢中碳的质量分数;并在相图中标出该钢的位置：同时，采用冷却曲线和组织示意图分析该钢从液态缓慢冷却至室温过程中的组织变化（13分）4）若珠光体的硬度为HBS160,铁素体的便度为HBS80,渗碳体西安建筑科技大学4322005年招收攻读硕士学位研究生入学考试试题（答案书写在本飒纸上无奴.考试结束后本试题纸须附在答题奴内文助共4页考试科目： （432）材料科学基础适用专业： 材料加工工程.环布闱•计的硬度为HBS800,估算该钢的硬度。（4分）5）采用哪些措施可以使该钢获得完全珠光体类型组织.（4分）.试述合金元素和热处理对金属材料的弹性模量和材料强度的不同影响及其原因,（15分）7加图3是FeCCr三元系合金的变温截面图，根据相图判断：2Crl3不锈钢（碳的质量分数为0.2%,格的质量分数为13%）加热到单相区的最低温度;并分析从单相区缓慢冷却到室温时其组织变化过程，指出室温下其组织组成物.（6分）Crl2型模具钢（碳的质量分数为2.3%,珞的质量分数可按13%考虑）在1150C和室温下分别具有哪些相组成物？（4分）

太原理工大学血L年攻读硕士研究生入学试题考试科目：，材料科学基础一科目代码：一819 _ 分值：」5。考生注意】谓标照题号将答案做在答卷般上,做在试题上不计分[——九题为必作题]一、填空题(每小型1分洪IU分).材料由液态转变成固态的过程称为材料由一种晶格转变为另一种品格的过程称为②・.二元合金的杠杆定律中，杠杆的端点是所求的③鼠④的成分,杠杆的支点是⑥_的成分..在金属学中，冷加工与热加工的界限是以_®_来划分的，因此Cu＜熔点为10MC)在室温下变形加工称为_SLJn工，Sn(馋点为232P)在室温下的变形加工称为⑧加工.4,白口悌铁中碇主要以⑨的形式存在,灰口铸铁中/主要以_®_的形式存在.二、选择题(每小题2分，共10分)】•在A-B4:三元合金系中,组元A和组元B浓度相等的合金,位于希度三角形中( )所作的直线上.. (a)平行于AB；W通过C向AB：(c)通过A向BC：(d)通过B向AC.(a)液同相线间距很小，冷却缓慢；(b)液固相线间距很小，冷却速度快：(c)液固相线间更大，冷加缓慢：(d)液固相线间距大，冷却速度快一.组成悬聚物大分子展的每个基本重复结构单元称为().(a)展节：(b)单体;(G鞋段；(d)主链..钢的淬透性主要取决于().(a)含碳量t(b)冷却介质i(c)冷却方法।(d)合金元素..铜的淬硬性主要取决于().(a)含碳量：(b)冷却介质;(c)冷却方法；(d)合金元素.三、指出F列概念中借课之处，井更正.(每小题2分，共10分)L一根位错线具有唯一的柏氏矢量,但当位错线的形状发生改变时，柏氏矢量也会改变・.fee中的八面体间隙比bcc中的大，故奴中的原子排列比较松散..宛温下金属晶粒越细小,则其强度越高，星性越低・..晶界原子排列混乱，施反商，原子易活动，因此具晶界强度低于晶内强度..在共品线上利用杠杆定事可以计算出共晶体的相对量,而共晶线属于三相区，所以杠杆定律不仅适用于两相区,也适用于三相区.四、(15分)绘出Fe-Fe3c相图，标出主要的温度和成分点，并按盥裂组成物填写相图：分析含碳3.5%的铁碳合金按亚稳态系统从液态平衡冷却到室温的转变过程；并计算该合金各姐织组成物在电温下的重量百分数和各组成相在室温下的热量百分数.太原理工大学演1“年攻读硕士研究生入学试题考试科目：一材料科学基础一科目代码：_819_分值：_15。分一考生注意|请标明题号将答案做在答卷虻匕便在试糠上不计分[——一八题为必作题]一、填空题(每小空1分,共10分)1.在三元合金相圈的液相面投影用中，可以利用液相单变量线的温度走向(第头)来判断四相平衡转变类型.如三条液相单变量线筒头均指向交点，则为①型转变，如两条液相单变量线箭头指向交点，一条背离交点，则为一②一型转变；如一条液相单变量线柒头指向文点，两条背高交点，则力③型转变.2材料由液态转变成固态的过程称为由液态转变成晶态固体的过程称为_SL_・.在二元系中，两条自由皓一成分曲线可有_®一条公切线，在三元系中，两个自由培一成分曲面可有」2—个公切面..相图是具体描述在平窗条件下材料的相平窗状态与力__和3_、_>__等外部条件之间关系的图解....-■■,_.二、选择题(笥小题2分.共10分)TOC\o"1-5"\h\z.位错在某一滑移面运动受阻时，可发生交滑移的是( ).(a)刃型位错；(b)螺型位错；(c)混合位错..金属结晶时，冷却速度越快，其实际结晶温度将( ).(a)越高；(b)越低；(c)越接近理论结晶温度..体心立方晶格金属与密排六方晶格金属在塑性上的差别主要是由于两者的( ).(«)滞存系效量不闻(b)滑移面和措移方向的指数不现(c)致密度不同.4金属转曷时，设均匀形核和尊均句形核的D5界晶软年程分别为r•和rj,M( >.(a)r>r>\(b)r*<r/i(c)r'=r•*.5.铁碳合金在室温平衡状态下，由( )构成基本相.(a)铁素体、渗硬体i(b)铁素体、港碳体、奥氏体；(c)铁素体、一次沿碳体、二次舸体、三次渗碳体、珠光体、莱氏体.三.指出下列帐含中情误之处厂并更正.(每小题2分，共10分).在共品线上利用杠杆定律可以计算出共晶体的相对量.而共晶线属于三相区，所以杠杆定律不仅适用于两相区，也适用于三相区..柏氏矢置不但可以判断位借的类型，而且可以反映位错引起的晶格畸变景・.从非均匀形核功的计算公式AG>(2-3cos0+cos")/4中可以看出，当涧湿角。守时,非均勾形核的形核功最大..晶界上原子排列混乱，不存在空位，所以以空位机制扩散的原子在晶界处无法扩散..同溶体晶14内存在枝晶偏析，主轴与枝间成分不同,所以整个晶粒不是一个相。.■■1,■.；...■.,■■ ,•■,-..四、(15分)三元系发生扩散时，扩触层内能否出现两相共存区域，三用共存区域？为什么？，・'''.'：---,-五、(15分)给出位借运动的点阵阻力与晶体结构的关系式.说明为什么晶体滑移通常发生在朦于最密持的晶质和晶向..太原理工大学2006年攻读硕士研究生入学考试试题考《用目：为料科学—一 一 科目代码：卬9孑生注瓦谓标獭号庶答案做在答卷纸上，做在试题上不计分 选择(15分)①高分子材料中存在结晶区，则其熔点是( ).(a)固定的；(b)一个软化区间；(b)在玻璃转化温度以上；(O在粘流温度以上.②在A-BC三元合金系中，组元A和组元B浓度相等的合汆，位于浓度三角形中( )所作的直线上.(a)平行于ABS(b)通过C向AB：(c)通过A向BC.TOC\o"1-5"\h\z③位错柏氏矢量b的物理意义是( ).(a)b值的大小表示位错战的长度；＜b＞b值的大小表示位惜的卷度：(c)b值的大小表示点阵畸变的程度.④二元合金中，铸造性能最好的合金是《 )・(J)固溶体合金；(b)包品合金；(c)羽晶合金.⑤铸铁有服化的第一阶段完全进行，第二阶段部分进行，其显澈组织为( ).(a)F+P+G;(b)P+G*c)F+G⑥金属结晶时，冷却速度越快，其实际结晶温度将( )・(a)越鬲：(b)越低：(c)越接近理论结晶温度.⑦两组元组成固溶体，则固溶体的结构( ).(a)与芾质相问：［b)与溶剂相同：(c)与溶质、溶剂都不m.⑧在负温度梯度条件下，一般金属结品时，均以( )方式长大•・(a)平而状；(b)树枝状；(c)胞状.⑨触老冷型性变形量的增加，金属的( ).(a)强度下降,塑性提高；(b)强度撵离，显性下肾：“〉强度、M性都提高.@而心比方品格金属与密信六方品格金属花型性上的率别I.要是由于两者的( )•(a)滑移系数也不同；＜b)滑移面和滑移方向的指数不同I(c)致密度不同.列断(15分)TOC\o"1-5"\h\z①陶瓷材料的抗拉强度较低，而抗压强度牧岛.( )②在铁碳合金平衡结晶过程中，不仅仅只有成分为4.3%C的铁礁合■金;凝固时才能发生共品反应.()③过冷收越大，晶体生长速度越快，则晶粒就越相大.( )®在室温条件下，品界原子排列混乱，能量高,原子易活动.因此晶界强度较晶内低.( )⑤塞温3金氏晶粒越细小，则其强度越高,塑性越低J )太原理工大学2007年攻读硕士研究生入学试题考试科目：一材料科学基础科目代码：419 分值：15。分考生注意：情标明题号将答案做在答卷纸J_・做在成题上不计分一、选择(15分)①一根弯曲的位错纹,《)・(a)具有唯一的位错类型：(b)具有唯一的柏氏矢fib (c)位错类型和相氏欠恸处处不同.TOC\o"1-5"\h\z②位错柏氏矢显b的物理意义超( ).(a)b值的大小资示位笛线的长度t (h)h值的大小表示位惜的密度， Cc)b的的大小表示点阵I畸变的程度.③离异共品( )•(a)是在平衡条件下发生的：(b)是在非平衡条件下发生的：(c)即可在平衡条件下也可在黄平衡条件下发生.④在负温度梯度下，一般金属结品时，均以( )方式长大・(a)平面状1。。树枝状：(c)胞状. ・ ..•⑤两组元组成固溶体.则冏溶体的结构《 )・(a)与溶质相同；(b)与溶剂相同：<c)与溶质、溶剂都不相同.©金属纳品时,冷却速度越快，其实际结晶温度将( )・<a)越高$(b)越低；Cc)越接近理论结晶温度.⑦随着冷组性变形城的增加.金属的( )・(a)强JK下降,电性提高：(b)强皮提高，塑性下降，(c)强度、盟性都提高・⑧体心立方品格金属与密推六方品格金属在塑性上的叁别主娈是由「两者的( ).滑移系数域不同：(b)滑移面和滑移方向的指数不同；(c)致密度不同.®位懵在某一滑移而运动受用01，可发生交清性的是< >. .(a)刃型位错：<b)螺型位错，(c)混合位错.⑩铁碳合金在室温平衡状态F,由《 )构成基本相・(a)铁索体、沙破体।(b)钛量体、*碳体、臭氏体：(c)铁素体、一次淮骐休、一次浊碇体、三次沙碳体、珠光体、莱氏体.二、判断(15分)TOC\o"1-5"\h\z①反应扩取的特点是在相界而处产生浓度突变，突变浓度正好对应与相图中的极限浓及!’所以二元系的犷散中不可能存在两相区.( )②高聚物的结晶度越鸟,其弹性、组性越如・( )@就固溶强化而言，当落项元素的质嫌分数相同时・形成间隙固溶体的溶砥元素的强化伍川总是大丁•形成置换固溶体的元素.( )④用柏氏矢域不但可以判断位借的类型，而且可以反映由位错引起的品格崎变址.( )在铁碳合金平衡结晶过程中，只有成分为4.3"的铁碳合金凝固时才能发生共品反应.( )面心立方品格(111)品前的原子密度为3/，・( )⑦对于•成分一定的同海体合能纳品过程・生产_L一股地逋过控制温度悌度木拄M成分过次区人小的.想度梯度趣平援.成份过冷区就越大・《 )冷变形金属的再结晶温度越高，再结品后的品粒❷粗大•( )品体具有紧密推列的趋向.所以在常见的品体结构中.品格常数a总是原子间的取近距离.( >⑩三元相图的变温截面图I二元相图类似，可用于分析合金的平衡结品过程及确定各平衡相的成分和相对景.()太原理工大学太原理工大学2008年攻读硕士研究生入学试题分值1 150分值1 150分考生注意：请标明题号将答案僮在答卷纸上，做在试盘上不计分[ 八鹿为公作题1■填空题(每小空0J分，共】0分).根究相律，二元系合金结晶时，最多可有」111_相平衡共存，这时的自由度为(2),说用此时⑶和⑷均恒定不变..在三元合金相图的液相面投嬖图中.可以利用液相单变量线的温度走向(If头)来畀断四相平衡转变类型.如三条液相单变量线箭头均指向交点，则为昉型转变:如两条液相单变量段箭头指向交点,一条背离交点，则为(6)型转变:如一条液相单变■线箭头推向交点,两条背离交点，则为⑦型转变..在二元系中，两条自由结一成分曲线可有条公句线，在三元系中,两个自由拾一成分曲面可有个公切面.. 称为致密度，体心立方晶格、面心立方晶格、密排六方晶格的致密度分别是 QD、⑫和‘⑭ ..目前鲁遑被接受的扩散的微观机制是一四.位错线与柏氏矢量所构成的平面就是滑移面，刃型位错的位错线与柏氏矢所以刃型位错的滑移面有..个，蠕型位错的位错线与柏氏矢L_a_，所以塞型位错的滑移面有一a__个・面有.二、选择髭(每小题2分，共10分).在某一过冷度下平衡凝固时，当临界晶核(临界晶核半径为,)形成后，晶核能蠕自发的进一步长大•这是因为当r>r,时，表面自由始变化可以忽略不计.Dr*时，体积自由皓的增加大于表面自由皓的增加.(c)r〉r'时，体积自由结的增加小于表面自由燃期•加.r〉r,时，体积自由结的减少(刎值)大于表面自由皓的增值..多相合金中相平制的条件是(a)各组元在各相中的浓度相同；(b)各相的体积百分数相同；(c)各组元在各相中的化学位相同；(d)合金系必须处于恒温和恒压状态.3.位错柏氏矢量b的物理意义是b值的大小表示位错线的长度1b值的大小表示位错的密度，b值的大小表示点阵用变的程度；b为正时表示刃型位错，b为负时表示螺型位错.4,间隙固灌体中间隙原子的扩散和置换固溶体中的置换原子的扩散机理不同，主要区别在于(a)间隙原子扩散依靠空位进行，而置换原子扩散是沿界面进行的.(b)间隙原子扩散在位错中进行，而置换原子扩散是在晶格的间隙中跃迁的.(c)间隙原子扩散受温度控制，而置换原子扩散不受温度影响.,(d)间隙原子扩散在晶格间隙间跃迁,而置换原子扩散主要依赖向空位跃迁,5.再结晶与量结晶都经历了形核与长大两个阶段，但再结晶前后晶粒的( )•--(a)晶格类型与化学成分都改变 '(b)品格类型与化学成分都不改变U)晶格类型不变，化学成分改变(d)晶格类型改变，化学成分不变’太康理工大学2009年攻读硕士研究生入学甘顾考试科目，_材料科学基础 科目代码】812分值；150分考生注意，HI标明题号将答案做在答卷或上，做在斌题上不计分I 八题为必作题］一、填空题（每小空0.5分，共】0分）I.根据相律，三元系合金结晶时，♦多可有—山生相平衡共存，这时的自由度为（2）0,说明此时⑶一和（4）均恒定不变.&当固洛体合金结晶后出现枝晶偏析时，先结晶出来的树枝主轴含有较多的（5）组元.TOC\o"1-5"\h\z3.强化金属材料的基本方法有（7） （8） ⑼,X在二元系中,两条自由给一成分曲线可有_便一条公切线，在三元系中,两个自由培一成分曲面可有一⑪一个公切面.0高分子材料中，大分子的原子同结合健是 g,而大分子与人分子之间的结合便是6共析钢的临界冷却速度比亚共析钢 心—,比过共析的 ・%晶态固体中，朦子扩散的驱动力是 腌・8.位错线与柏氏矢量所构成的平面就是滑移面，刃型位情的位错线与柏氏矢曲.⑰ ，所以刃型位错的滑移面有_JB_个，■型位错的位错线与柏氏矢量一21_,所以螺型位借的滑移面有0个.一、'选择题（每小题2分，共10分） ..在立方品系中指数相同的晶面和晶向：⑴互相平行.（2）互相垂K；（3）无必然联系；（4）其晶向在晶面上..间除固溶体与间隙化合物的：⑴结构相同，性能不同；⑵结构不同，性能相同।（3）结构相同，性能也相同：（4）结构和性能都不相同，.位怫柏氏矢量b的物理意义是，（IX）位的人小表示位错缝的长度；（Z冷值的大小我水位悟的密度：（3）b值的大小表示点阵畸变的程度：（，上为正时表示刃型位情，b为负时表示螺型位惜..实际金属结晶时，通过控制性核速率N和长大速率G的比值来控制晶粒大小，要获得细晶粒,应当是：⑴N/G很大/⑵N/G根小；⑶N/G居中..位傅在某一滑移面运动受阻时，可发生交滑移的是，⑴力型位错：⑵螺型位惜；⑶不全位带，三、判断题（每小182分，共IQ分）1,合金中凡成分相同、结构相同，并与其它部分有界面分开的、物理化学性能均匀的组成都分叫相.（ ）.晶界上濠子排列混乱,不存在空位,所以以空位机制扩散的原子在晶界处无法犷散・（）.在金属晶体中，版子排列量紧密的晶面间的面间距最小，所以这些晶面向施以发生滑移.（）4,由于再结晶的过程是一个形核、氏大的过程，因而再结晶前后金属的晶格结构发生变化・（）5.高聚物的结晶度越高，其弹性、塑性越好.（ ）2004年西北工业大学硕士研究生入学试题一、简答题：（共40分，每小题8分）1、请简述间隙固溶体、间隙相、间隙化合物的异同点？2、请简述影响扩散的主要因素有哪些。3、临界晶核的物理意义是什么？形成临界晶核的充分条件是什么？4、有哪些因素影响形成非晶态金属？为什么？5、合金强化途径有哪些？各有什么特点？二、计算、作图题］（共60分，每小题12分）1、求口11］和［2°刊两晶向所决定的晶面，并绘图表示出来。2,氧化镁（MgO）具有NaCl型结构，即具有O'离子的面心立方结构。问：（1）若其离子半径「Mg"=o.o66nm,6一=0.140nm,则其原子堆积密度为多少？（2）如果％=0.41,则原子堆积密度是否改变？3、已知液态纯锲在1.013X105Pa（1大气压），过冷度为319K时发生均匀形核，设临界晶核半径为lnm,纯银熔点为1726K,熔化热△%=18075J/moL摩尔体积V,=6.Gc//mol,试计算纯锲的液一固界面能和临界形核功。4、图不为Pb-Sn-Bi相图投影图。问：（1）写出合金Q（限=0.7,%=0.2）凝固过程及室温组织；（2）计算合金室温下组织组成物的相对含量。pMjIO5、有一钢丝（直径为1mm）包复一层铜（总直径为2mm）。若已知钢的屈服强度%=280MPa,弹性模量度=205GPa,铜的aCu=140MPa,弹性模量Ecu=110GPao问：（1）如果该复合材料受到拉力，何种材料先屈服？（2）在不发生塑性变形的情况下，该材料能承受的最大拉伸载荷是多少？（3）该复合材料的弹性模量为多少？三、综合分析题：（共50分，每小题_259）1、某面心立方晶体的可动滑移系为（111）、口10】。（1）请指出引起滑移的单位位错的柏氏矢量；（2）若滑移由刃位错引起，试指出位错线的方向；（3）请指出在（2）的情况下，位错线的运动方向；（4）假设在该滑移系上作用-大小为0.7MPa的切应力，试计算单位刃位错线受力的大小和方向（取点阵常数为a=0.2nm）。2、若有，某--Cu-Ag合金（儡=0.075,咻=0.925）IKg,请提出一种方案从该合金中提炼出100g的Ag,且要求提炼得到的Ag中的Cu含量的低于0.02。（假设液相线和固相线固相线均为直线）。2005年西北工业大学硕士研究生入学试题一、简答题（每题8分，共40分）.请简述二元合金结晶的基本条件有哪些。.同素异晶转变和再结晶转变都是以形核长大方式进行的，请问两者之间有何差别？.两位错发生交割时产生的扭折和割阶有何区别？.请简述扩散的微观机制有哪些？影响扩散的因素又有哪些？.请简述回复的机制及其驱动力。二、计算、作图题：（共60分，每小题12分）.在面心立方晶体中，分别画出口011、"ID、Ui。】和、（mX，指出哪些是滑移面、滑移方向，并就图中情况分析它们能否构成滑移系？若外力方向为[001],请问哪些滑移系可以开动？.请判定下列位错反应能否进行，若能够进行，请在晶胞图上做出矢量图。-[TTl]+-[lll]-»a[001]1)2 22)2 6 6.假设某面心立方晶体可以开动的滑移系为请回答：（1）给出滑移位错的单位位错柏氏矢量；（2）若滑移位错为纯刃位错，请指出其位错线方向；若滑移位错为纯螺位错,其位错线方向又如何？.若将一块铁由室温20C加热至850℃,然后非常快地冷却到20C,请计算处理前后空位数变化（设铁中形成Imol空位所需的能量为104675J,气体常数为8.314J/molK）。.已知三元简单共晶的投影图，见附图，（1）请画出AD代表的垂直截面图及各区的相组成（已知TA>TD）；（2）请画出X合金平衡冷却时的冷区曲线，及各阶段相变反应。三、综合分析题：（共50分，每小题25分）.请对比分析加工硬化、细晶强化、弥散强化、复相强化和固溶强化的特点和机理。.请根据所附二元共晶相图分析解答下列问题：（1）分析合金I、n的平衡结晶过程，并绘出冷却曲线；（2）说明室温下I、n的相和组织是什么？并计算出相和组织的相对含量；（3）如果希望得到共晶组织和5%的0初的合金，求该合金的成分;（4）分析在快速冷却条件下，I、n两合金获得的组织有何不同。2006年西北工业大学硕士研究生入学试题一、简答题（每题10分，共50分）.试从结合键的角度，分析工程材料的分类及其特点。.位错密度有哪儿种表征方式？.陶瓷晶体相可分为哪两大类？有何共同特点？.冷轧纯铜板，如果要求保持较高强度，应进行何种热处理？若需要继续冷轧变薄时，又应进行何种热处理？.扩散激活能的物理意义为何？试比较置换扩散和间隙扩散的激活能的大小。二、作图计算题（每题15分，共60分）.已知碳在y-Fe中扩散时，D0=2.0x10-5m2/s,Q=1.4x105J/molo当温度由927°C上升到1027℃时，扩散系数变化了多少倍？（气体常数R=8.314J/（mol.K））.已知某低碳钢o0=64KPa,K=393.7,若晶粒直径为50Pm,该低碳钢的屈服强度是多少？.试计算BCC晶体最密排面的堆积密度。.101口和［”②均位于Fee铝的（111）晶面上，因此理论上和（111）口12］的滑移均是可能的。（1）画出（111）晶面及单位滑移矢量〔°1Tl和口12。（2）比较具有此二滑移矢量的位错的能量。三、综合分析题（每题20分，共40分）.试从晶界的结构特征和能量特征分析晶界的特点。.试分析冷塑性变形对合金组织结构、力学性能、物理化学性能、体系能量的影响。2004年西北工业大学硕士研究生入学试

题参考答案一、简答题：（共40分，每小题8分）1、请简述间隙固溶体、间隙相、间隙化合物的异同点？答：相同点：小原子溶入。不同点：间隙固溶体保持溶剂（大原子）点阵；间隙相、间隙化合物改变了大原子点阵，形成新点阵。间隙相结构简单；间隙化合物结构复杂。2,请简述影响扩散的主要因素有哪些。答：影响扩散的主要因素：（1）温度；（2）晶体结构与类型；（3）晶体缺陷；（4）化学成分。3、临界晶核的物理意义是什么？形成临界晶核的充分条件是什么？答：临界晶核的物理意义：可以自发长大的最小晶胚（或，半径等于心的晶核）形成临界晶核的充分条件：（1）形成〃的晶胚；（2）获得A2A*（临界形核功）的形核功。4、有哪些因素影响形成非晶态金属？为什么？答：液态金属的粘度：粘度越大原子扩散越困难，易于保留液态金属结构。冷却速度；冷却速度越快，原子重新排列时间越断，越容易保留液态金属结构。5、合金强化途径有哪些？各有什么特点？答：细晶强化、固溶强化、复相强化、弥散强化（时效强化）加工硬化。二、计算、件图题［（共60分，每小题12分）1、求［UH和BOI］两晶向所决定的晶面，并绘图表示出来。答：设所求的晶面指数为（力k7）2、氧化镁（MgO）具有NaCl型结构，即具有0?离子的面心立方结构。问：（1）若其离子半径力6=0.066nm,6=0.140nm,则其原子堆积密度为多少？（2）如果弓六/分-=0.41,则原子堆积密度是否改变？答:（1）点阵常数"2（"+力-）=04⑵， 、“P.= =0.73堆积密度 a

（2）堆积密度会改变，因为C与两异号离子半径的比值有关。3,已知液态纯银在1.013X1（）5Pa（］大气压），过冷度为319K时发生均匀形核，设临界晶核半径为lnm,纯银熔点为1726K,熔化热△乩=18075J/mol,摩尔体积Vs=6.6cm7mol,试计算纯锲的液一固界面能和临界形核功。r=^~AGb=答：因为r=^~AGb=答：因为,L\HAHXT所以'△%=L"=2.53x10-5//cmA=AG,,=16m3_16m3M2V3AGb23A//2AT2=1.6xlO'9J4、图示为Pb-Sn-Bi相图投影图。问：（1）写出合金Q（恤=0.7,般"=0.2）凝固过程及室温组织；（2）计算合金室温下组织组成物的相对含量。答：（1）冷却至液相面析出Bi：LfBi初，随温度降低Bi增多，液相成分延Bi-Q的延长线向E3E移动；液相成分达到E3E后发生共晶反应，Lt（Sn+Bi）共，液相成分延E3E向E移动；液相成分达到E后，发生三元共晶反应L->（Sn+Bi+B）共，随后冷却不再变化。室温组织为：Bi初+（Sn+Bi）共+（Sn+Bi+B）共（2）场i初=2.88；W（Sn+Bi）ft—0.407；匕Sn+Bi+B）共=0・3055、有一钢丝（直径为1mm）包复一层铜（总直径为2mm）。若已知钢的屈服强度*=280MPa,弹性模量E“=205GPa,铜的<7Cu=140MPa,弹性模量Ecu=UOGPa。问：（1）如果该复合材料受到拉力，何种材料先屈服？（2）在不发生塑性变形的情况下，该材料能承受的最大拉伸载荷是多少？（3）该复合材料的弹性模量为多少？答；两金属的弹性应变相等，即：(a/E)sl(a/E)sl=£sl£Cu=((t/E)Cu205000<7(,,x =1.86CT,.110000(1)(2)(3)Cu(1)(2)(3)Cu先屈服；F息=FCu+Fs=140x1x2.4xIO",|_280x106x0.8xIO-6=560A^E=((pE\,+(°E)c“=130000MP”三、综合分析题：（共50分，每小题25分）1,某面心立方晶体的可动滑移系为（111）、“10］。1,（1）请指出引起滑移的单位位错的柏氏矢量；（2）若滑移由刃位错引起，试指出位错线的方向；（3）请指出在（2）的情况下，位错线的运动方向;

(4)答：⑴(2)(3)(4)答：⑴(2)(3)（4）2、若有,假设在该滑移系上作用一大小为0.7MPa的切应力，试计算单位刃位错线受力的大小和方向（取点阵常数为a=0.2nm）。6=-[Tio]柏氏矢量： 2 ；位错线方向：[112]；位错线运动方向平行于柏氏矢量；E=仍=9.899xICT"MN/m某一Cu-Ag合金（%=0.075,%=0.925）IKg,请提出一种方案从该合金中提炼出100g的Ag,且要求提炼得到的Ag中的Cu含量恤低于0.02。（假设液相线和固相线固相线均为直线）。答：1.将IKg合金加热至900C以上熔化，缓慢冷却至850C,倒去剩余液体，所得固体a1约780g,wCu=0.055；将a1熔化，缓慢冷却至900℃,倒去剩余液体，得a?约380g,wCu=0.03；将出熔化，缓慢冷却至920C,倒去剩余液体，得a：,约260g,wCu=0.02；将a3熔化,缓慢冷却至935℃,倒去剩余液体，得&约180g,wCu=0.013,即可。2005年西北工业大学硕士研究生入学试题参考答案一、简答题（每题8分，共40分）.请简述二元合金结晶的基本条件有哪些。答：热力学条件AGvO结构条件：r>r*能量条件：A>AGmax成分条件.同素异晶转变和再结晶转变都是以形核长大方式进行的，请问两者之间有何差别？答：同素异晶转变是相变过程，该过程的某一热力学量的倒数出现不连续；再结晶转变只是晶粒的重新形成，不是相变过程。.两位错发生交割时产生的扭折和割阶有何区别？答：位错的交割属于位错与位错之间的交互作用，其结果是在对方位错线上产生一个大小和方向等于其柏氏矢量的弯折，此弯折即被称为扭折或割阶。扭折是指交割后产生的弯折在原滑移面上，对位错的运动不产生影响，容易消失；割阶是不在原滑移面上的弯折，对位错的滑移有影响。.请简述扩散的微观机制有哪些？影响扩散的因素又有哪些？答：置换机制：包括空位机制和直接换位与环形换位机制，其中空位机制是主要机制，直接换位与环形换位机制需要的激活能很高，只有在高温时才能出现。间隙机制：包括间隙机制和填隙机制，其中间隙机制是主要机制。影响扩散的主要因素有：温度（温度约高，扩散速度约快）；晶体结构与类型（包括致密度、固溶度、各向异性等）；晶体缺陷；化学成分（包括浓度、第三组元等）.请简述回复的机制及其驱动力。

答：低温机制：空位的消失中温机制：对应位错的滑移（重排、消失）高温机制：对应多边化（位错的滑移+攀移）驱动力：冷变形过程中的存储能（主要是点阵畸变能）二、计算、作图题：（共60分，每小题12分）.在面心立方晶体中，分别画出（101）、［101］、（111）、［110］和、（ill）'【oil］,指出哪些是滑移面、滑移方向，并就图中情况分析它们能否构成滑移系？若外力方向为1001］，请问哪些滑移系可以开动？（TTI）、［T1O］能构成滑移系不能开勃QlD'COll］能岗成滑移系能开动（TTI）、［T1O］能构成滑移系不能开勃QlD'COll］能岗成滑移系能开动（ioixnon不能恂底滑移系.请判定下列位错反应能否进行，若能够进行，请在晶胞图上做出矢量图。|[TTl]+|[lll]^a[001]儿何条件:Tl]+^[lll]=^[002]=a[001]满足几何条件Tl]+^[lll]=^[002]=a[001]满足几何条件能量条件:(犷(-1)2+(-1)2+12)+^713+1(犷(-1)2+(-1)2+12)+^713+12+1232—a2川+力］满足能量条件，反应可以进行。(2)2 6 6儿何条件:-[12TJ+-[211]=-[330]=-[110]6 6 6 2,满足几何条件能量条件:七信用乐可告“Y石=（a2+2?+（一1）2了+（浮+1、14=序［+（川：4满足能量条件，反应可以进行。.假设某面心立方晶体可以开动的滑移系为请回答：1）给出滑移位错的单位位错柏氏矢量；2）若滑移位错为纯刃位错，请指出其位错线方向；若滑移位错为纯螺位错，其位错线方向又如何？6=-［011］答：（1）单位位错的柏氏矢量 2；（2）纯刃位错的位错线方向与b垂直，且位于滑移面上，为［271］；纯螺位错的位错线与b平行，为［011］o /.若将一块铁由室温20℃加热至850℃,然后非常快地冷却到20℃,请计算处理前后空位数变化（设铁中形成Imol空位所需的能量为104675J）0“ A_一肌852273) 104675,104675,850叱=_1123(8314293x8.314_ 23X1QB答： 门修.已知三元简单共晶的投影图，见附图，1）请画出AD代表的垂直截面图及各区的相组成（已知TA>TD）；2）请画出X合金平衡冷却时的冷区曲线，及各阶段相变反应。C

答:.请对比分析加工硬化、细晶强化、弥散强化、复相强化和固溶强化的特点和机理。答：加工硬化：是随变形使位错增殖而导致的硬化；细晶强化：是由于晶粒减小，晶粒数量增多，尺寸减小，增大了位错连续滑移的阻力导致的强化；同时由于滑移分散，也使塑性增大。该强化机制是唯一的同时增大强度和塑性的机制。弥散强化：又称时效强化。是由于细小弥散的第二相阻碍位错运动产生的强化。包括切过机制和绕过机制。复相强化：由于第二相的相对含量与基体处于同数量级是产生的强化机制。其强化程度取决于第二相的数量、尺寸、分布、形态等，且如果第二相强度低于基体则不一定能够起到强化作用。固溶强化：由于溶质原子对位错运动产生阻碍。包括弹性交互作用（柯氏气团）、电交互作用（玲木气团）和化学交互作用。.请根据所附二元共晶相图分析解答下列问题：1）分析合金I、II的平衡结晶过程，并绘出冷却曲线；2）说明室温下1、II的相和组织是什么？并计算出相和组织的相对含量；3）如果希望得到室温组织为共晶组织和5%的0初的合金，求该合金的成分；4）分析在快速冷却条件下，I、II两合金获得的组织有何不同。

xl00%=82.35%0.90-0.200.90-0.05xl00%=82.35%0.90-0.200.90-0.05= 0.20-0.05xlQ0%="55%0.90-0.05 ,相组成与组织组成比例相同II：p初+(a+。)共+pn(忽略)0.90-0.800.90-0.50x100%=25%0.80-0.500.90-0.500.90-0.800.90-0.50x100%=25%0.80-0.500.90-0.50x100%=75%0.90-0.800.90-0.05x100%=11.76%町=黑瑞xl00%=8&24%(3)设所求合金成分为xx=0.05x(0.90-0,50)+0.50=52%x-0.500.90-0.50x-0.500.90-0.50xl00%=5%(4)1合金在快冷条件下可能得到少量的共晶组织，且呈现离异共晶的形态,合金中的PII量会减少，甚至不出现；II合金在快冷条件下P初呈树枝状，且数量减少。共晶体组织变细小，相对量增加。2006年西北工业大学硕士研究生入学试题参考答案一、简答题(每题10分，共50分).试从结合键的角度，分析工程材料的分类及其特点。答：金属材料：主要以金属键为主，大多数金属强度和硬度较高，塑性较好。陶瓷材料：以共价键和离子键为主，硬、脆，不易变形，熔点高。高分子材料：分子内部以共价健为主，分子间为分子键和氢键为主。复合材料：是以上三中基本材料的人工复合物，结合键种类繁多。性能差异很大。.位错密度有哪几种表征方式？答：有两种方式：体密度，即单位体积内的位错线长度；面密度，即垂直穿过单位面积的位错线根数。.陶瓷晶体相可分为哪两大类？有何共同特点？答：氧化物陶瓷和硅酸盐陶瓷。特点：1.结合键主要是离子键，含有一定比例的共价键；2.有确定的成分，可以用准确的分子式表达；3.具有典型的非金属性质。.冷轧纯铜板，如果要求保持较高强度，应进行何种热处理？若需要继续冷轧变薄时，又应进行何种热处理？答：保持较高强度则应进行低温退火，使其只发生回复，去除残余应力；要继续冷变形则应进行高温退火，使其发生再结晶，以软化组织。.扩散激活能的物理意义为何？试比较置换扩散和间隙扩散的激活能的大小。答：扩散激活能的物理意义是原子跃迁过程中必须克服周围原子对其的阻碍，即必须克服势垒。相比而言，间隙扩散的激活能较小。二、作图计算题(每题15分，共60分).已知碳在y-Fe中扩散时，DO=2.0x10—5m2/s,Q=1.4x105J/molo当温度由927C上升到1027℃时，扩散系数变化了多少倍？(R=8.314J/(mol.K))答：Dexj(著)=2.0xl(FexQ［；2%))D.. 2.0x10-ex/-14x10一)工夫7) \8.31x(1027+273))D( -1.4x10 -1.4x10 1_/-1.4xl0_-1,4xl0~D-=eX\8.31x(1027+273)-8.31x(927+273)尸又弋10808.2~9976.8=exp(-l2.953+14033)=exp(1.08)=2.94.已知某低碳钢o0=64KPa,K=393.7,若晶粒直径为5011m,该低碳钢的屈服强度是多少？答：由霍尔一配奇公式得：115=仇+必-5=64+393.7x503=64+55.68=119.7ma.试计算BCC晶体最密排面的堆积密度。答：BCC密排面为｛110｝面，其面积为：=H=2x成2=2tf(—a)2=-7B2｛110｝面上被原子占据的面积为(两个原子)： 4 8力，3^=—=—7F=0.5888堆积密度：工16.［0近］和［112］均位于Fee铝的（111）晶面上，因此理论上（111）【01」和（111）口12］的滑移均是可能的。（1）画出（111）晶面及单位滑移矢量［°1口和〔11句。（2）比较具有此二滑移矢量的位错的能量。三、综合分析题（每题20分，共40分）1.试从晶界的结构特征和能量特征分析晶界的特点。答：晶界结构特征：原子排列比较混乱，含有大量缺陷。晶界能量特征：原子的能量较晶粒内部高，活动能量强。晶界特征：晶界——畸变——晶界能——向低能量状态转化——晶粒长大、晶界变直一晶界面积减小阻碍位错运动——ob?——细晶强化位错、空位等缺陷多——晶界扩散速度高晶界能量高、结构复杂——容易满足固态相变的条件——固态相变首先发生地化学稳定性差——晶界容易受腐蚀微量元素、杂质富集2.试分析冷塑性变形对合金组织结构、力学性能、物理化学性能、体系能量的影响。答：组织结构：（1）形成纤维组织：晶粒沿变形方向被拉长；（2）形成位错胞；（3）晶粒转动形成变形织构。力学性能：位错密度增大，位错相互缠绕，运动阻力增大，造成加工硬化。物理化学性能：其变化复杂，主要对导电，导热，化学活性，化学电位等有影响。•体系能量：包括两部分：（1）因冷变形产生大量缺陷引起点阵畸变，使畸变能增大；（2）因晶粒间变形不均匀和工件各部分变形不均匀引起的微观内应力和宏观内应力。这两部分统称为存储能，其中前者为主要的。冷变形后引起的组织性能变化为合金随后的回复、再结晶作了组织和能量上的准备。综合槿拟施一一、简答题（每题6分，共30分）.原子的结合键有哪几种？各有什么特点？.面心立方晶体和体心立方晶体的晶胞原子数、配位数和致密度各是多少？.立方晶系中，若位错线方向为［001］,B= 试说明该位错属于什么类型。.请说明间隙化合物与间隙固溶体的异同。D=D°exp| ।.试从扩散系数公式 I 说明影响扩散的因素。.何为过冷度？它对形核率有什么影响？二、作图计算题（每题10分，共40分）.在面心立方晶体中，分别画出（101）、［110］和（111）、指出哪些是滑移面、滑移方向，并就图中情况分析它们能否构成滑移系？.已知A1为面心立方晶体，原子半径为〃，若在A1晶体的八面体间隙中能溶入最大的小原子半径为外，请计算备与力的比值是多少。.A-B二元合金中具有共晶反应如下：％5>.75）=4%=0/5）+夕（“0.95）若共晶反应刚结束时，。和£相的相对含量各占50%,试求该合金的成分。.已知铜的临界分切应力为IMpa,问要使（I"）面上产生［101］方向的滑移，应在［001］方向上施加多大的力？三、综合分析题（每题15分，共30分）.按下列条件绘出A-B二元相图：A组元（熔点600C）与B组元（熔点500C）在液态时无限互溶；（2）固态时，A在B中的最大固溶度为叼=0.30,室温时为疗0.10；而B在固态下不溶于A；300c时发生共晶反应L（504o）oA+£（5a70）。在A-B二元相图中，分析航0.6的合金平衡凝固后，在室温下的相组成物及组织组成物，并计算各相组成物的相对含量。2.请绘出下列Fe-C合金极缓慢冷却到室温后的金相组织示意图，并标注各组织。（腐蚀剂均为3%硝酸酒精）

工业纯铁20钢45钢T8钢亚共品白口工业纯铁20钢45钢T8钢亚共品白口练合根拟施二一、简答题（每题6分，共30分）.工程材料分为哪儿类？它们的结合键如何？.根据凝固理论，请分析细化铸锭晶粒的途径及原理.固溶体非平衡凝固时，形成微观偏析和宏观偏析的原因有何区别？.请为置换固溶体、间隙固溶体、间隙化合物、正常价化合物、电子化合物和间隙化合物各举一具体例子。.为什么细晶强化可以同时提高合金强度、硬度、塑性和韧性？二、作图计算题（每题10分，共40分）.钛的晶胞（密排六方）体积在20C时为〃.其c/a=1.59,求：c、a的值；（2）钛原子半径。.已知铝为体心立方结构，请回答：（1）画出其晶胞示意图；（2）在图中画出一个可能的滑移系，并标明滑移面和滑移方向的指数。. •碳钢在平衡冷却条件下，室温组织为珠光体+二次渗碳体，其中珠光体含量为90%。请确定该碳钢的含碳量，并画出组织示意图。.假设某面心立方晶体可以开动的滑移系为（U请回答：（1）给出滑移位错的单位位错柏氏矢量；（2）若滑移位错为纯刃位错，请指出其位错线方向；若滑移位错为纯螺位错，其位错线方向又如何？三、综合分析题（每题15分，共30分）.根据下列已知条件绘出A-B二元共晶相图：tA>tB（tA>tB为A、B的熔点）；共晶反应为乙（”=°何）O/wpW.io）+A»s=0.95）.B在A中的固溶度随温度的下降而减小，室温时为版=0.03；A在B中的固溶度不随温度变化，并请回答：（1）分析断0.85的合金平衡结晶过程；（2）计算该合金室温下的相组成物及组织组成物。（忽略二次相）8. 一楔型纯铜铸锭，经间距恒定的轧辑轧制（如图）：（1）请画出轧制后，锭子的晶粒示意图。（2）画出将该锭子进行再结晶退火后，晶粒示意图。并分析原因。综合橙权趣三一、简答题（每题5分，共30分）.何为空间点阵？它与晶体结构有何异、同？.请简述晶界有哪些特征？.何为固溶强化？置换固溶体与间隙固溶体相比，哪个的固溶强化效果强？请简述影响固溶度的因素。.请简述二元合金结晶的基本条件有哪些。.什么是反应扩散？请简述其特点。.简述在什么情况下会发生单滑移、多滑移和交滑移，它们的滑移线形貌特征是什么。二、作图计算题（每题10分，共40分）.请计算简单立方和体心立方晶体的（100）、（110）和（111）晶面的面间距（假设两种点阵的点阵常数都是a）。.在面心立方晶体中，分别画出Q01）、口01］、（1ID、口10］和、（“I）、［Oil］,指出哪些是滑移面、滑移方向，并就图中情况分析它们能否构成滑移系？若外力方向为＜001＞，请问哪些滑移系可以开动？.请判定下列反应能否进行，若能够进行，则在简单立方晶胞内绘出参加反应位错的柏氏矢量。£[110]->^[12T]+^[211]2 6 6凯2]+凯i]-*1]3 6 24.已知三元简单共晶的投影图，见附图，请画出AD代表的垂直截面图及各区的相组成；请画出X合金平衡冷却时的冷区曲线，及各阶段相变反应。C三、综合分析题(每题15分，共30分).已知Mg-Ni合金系中一个共晶反应：L23.5%的律>01纯Mg+MgzNi54.6%Ni设有G和0两种合金，G为亚共晶，C2为过共晶。这两种合金的初生相质量分数相等，但室温时C1中a(即Mg)的总量是C2中a总量的2.5倍，请确定G和C2的成分。.某工厂对一大型零件进行淬火处理，经过1100C加热后，用冷拉钢丝绳吊挂,由起重吊车送往淬火水槽，行至途中钢丝突然发生断裂。该钢丝是新的，且没有瑕疵，是分析该钢丝绳断裂的原因。练合黑权趣j H考莒柔一、简答题（每题6分，共30分）1.原子的结合键有哪几种？各有什么特点？离子键：正负离子相互吸引；键合很强，无方向性；熔点、硬度高，固态不导电，导热性差。共价键：相邻原子通过共用电子对结合；键合强，有方向性；熔点、硬度高,不导电，导热性有好有差。金属键：金属正离子于自由电子相互吸引；键合较强，无方向性；熔点、硬度有高有低，导热导电性好。分子键：分子或分子团显弱电性，相互吸引；键合很弱，无方向性；熔点、硬度低，不导电，导热性差。氢键：类似分子键，但氢原子起关键作用可琦键合弱，有方向性；熔点、硬度低，不导电，导热性好。2.面心立方晶体和体心立方晶体的晶胞原子数、配位数和致密度各是多少？晶胞原子数配位数致密度面心立方41274%体心立方2868%.立方晶系中，若位错线方向为[001],B= 试说明该位错属于什么类型。因位错线方向垂直于柏氏矢量，所以是刃位错。.请说明间隙化合物与间隙固溶体的异同。相同点：小原子溶入不同点：若小原子溶入后，大小原子数量成比例，在选取点阵时，大小原子点阵可以合并，这实际上改变了大原子的点阵结构，因此认为形成新相，称为间隙相（间隙化合物）。若小原子溶入后，分布随机，大小原子点阵不能合并，仍然保留大原子点阵，称为间隙固溶体。D=exp|——|.试从扩散系数公式 IkTJ说明影响扩散的因素。从公式表达形式可以看出扩散系数与扩散激活能加温度砥关。扩散激活能越低扩散系数越大，因此激活能低的扩散方式的扩散系数较大，如晶界和位错处的扩散系数较大。温度越高，原子活性越大，扩散系数越大。.何为过冷度？它对形核率有什么影响？过冷度：实际结晶温度与理论结晶温度的差值。随过冷度增大，形核率先增后减。二、作图计算题（每题10分，共40分）在面心立方晶体中，分别画出（101）、［110］和（111）、［110］,指出哪些是滑移面、滑移方向，并就图中情况分析它们能否构成滑移系？对面心立方晶体，（101）非密排面，因此它不是滑移面；［110］是密排方向，因此是滑移方向。但这二者不能构成滑移系。（111）和［110］是密排面和密排方向，因此可以构成滑移系。

已知Al为面心立方晶体，原子半径为若在A1晶体的八面体间隙中能溶入最大的小原子半径为打，请计算外与〃的比值是多少。生=0.414A-B二元合金中具有共晶反应如下：L（”“475）oa—）+4“%=。.95）若共晶反应刚结束时，。和£相的相对含量各占50%,试求该合金的成分。设合金成分为c%,由题知：a%=0.95a%=0.95-c

0.95-0.15x100%=50%得：c%=0.55%已知铜的临界切分应力为IMpa,问要使（I"）面上产生［101］方向的滑移，应在［001］方向上施加多大的力？对立方晶系，两晶向囱4幻和也44夹角公式为：hxhj+k\k,+/1/）TOC\o"1-5"\h\zcos（p=/ ।〜1r_ =jY+c加+小+^故滑移面的法线口11］与拉力轴方向欧）1］的夹角为：-IxO+lxO+lxl 1COS（P=广 I -=7（-l）2+l2+l25/o2+O2+l2也,1cos/I=~同理，滑移方向口01］与拉力轴方向Q01］的夹角为：J2由分切应力公式得：cr=——%——=2.45MPaCOS*COS%三、综合分析题（每题15分，共30分）.按下列条件绘出A-B二元相图：A组元（熔点600℃）与B组元（熔点500℃）在液态时无限互溶；固态时，A在B中的最大固溶度为%0.30,室温时为叱0.10;而B在固态下不溶于A；300℃时发生共晶反应4m皿）Q4+A”。，。）o在A-B二元相图中，分析断0.6的合金平衡凝固后，在室温下的相组成物及组织组成物，并计算各相组成物的相对含量。相组成：A+B组织组成：A+S+A”90-60A%=x100%=33.3%90-0夕％=1-33.3%=66.7%.请绘出下列Fe-C合金极缓慢冷却到室温后的金相组织示意图，并标注各组织。（腐蚀剂均为3%硝酸酒精）工业纯铁：F20钢：F+P45钢：F+PT8钢：PT12钢： P+Fe3c网状亚共晶白口铸铁：P+Ld'考生注意：本试卷共四大题，满分150分。考试时间为3小时；所有答案均写在答题纸上，在此答题无效。一.填空题（本题共15分，每空1分）（1）结合键是包括和两大类，其中 金刚石是典型的 （指键类型）化合物，氯化钠是典型的化合物。（2）金属晶体的典型结构包括、、(3)镁是密排六方金属结构，其单位晶胞中包含的原子数为一，每个原子的配位数为:致密度为(4)铁素体的机械性能特点是 (5)CaF2结构是以Ca2+做面心立方堆积,F填充 空隙.(6)淬火后碳钢发生马氏体转变是典型的相变。二.简答题(本题共5小题，每小题8分，满分40分)(1)试述影响形成置换型固溶体的因素.(2)简述陶瓷材料脆性产生的原因及改善脆性的途径.(3)惰性气体和甲烷气体都是在很低的温度下才能凝聚，为什么？组成它们的原子之间作用力相同吗？为什么？(4)为什么铜银金等金属材料具有较好的延展性？(5)离子晶体点缺陷主要有哪些类型?它们各自有何特点?.三.论述题(本题共2小题，每题15分，满分30分)(1)扩散是固体材料中原子或分子的主要迁移方式,试述影响扩散的主要因素；(2)从热力学定律的角度阐述均匀形核的条件，并讨论形核率与温度及过冷度的相互关系.四.计算题(本题共6小题,1题8分，2、3、4题每题9分,5、6题每题15分，满分65分)(1)画出金刚石晶体结构的平面投影图，标注质点的投影坐标。计算金刚石晶体结构的致密度。(2)氧化钢具有氯化钠型结构，钢的离子半径为1.34A,氧的离子半径为1.32A.已知银(Ba)的原子量为137.33,氧(0)的原子量为16.试求氧化钢(BaO)的致密度及密度值.⑶铁(Fe)的密度实测值为7.87g/cm3.已知体心立方铁的晶胞参数为2.866A.试求在纯铁中的空位所占的比率.(已知铁的原子量为55.85)(4)-厚壁铁管内径为3cm,内部有一厚为0.001cm的铁膜.铁膜一边为浓度0.5X1()20个/cm3氮原子，另一边为浓度个/cm氮原子.试求在700c下每秒钟通过此铁膜的氮原子总数(700C氮在铁中的扩散系数为4X10-7cm2/s)(5)根据CaTiCh晶胞图(见右图)回答下列问题：

(a)晶面BCGF、DEG的晶面指数;(b)结构中各离子的配位数为多少，写出其配位多面体；(c)晶胞分子数是多少？何种离子添何种空隙？(6)如图所示二元共晶相图晶向DF、HA的晶向指数。(a)分析合金晶向DF、HA的晶向指数。并画出冷却曲线。(b)说明室温下合金I,n的相和组织是什么？用杠杆定律计算出相和组织的量。(C)如希望得