西北工业大学材料科学基础05真题及答案Word文档下载推荐.docx

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二、作图计算题（每题15分，共60分）

1、写出{112}晶面族的等价晶面。

2、请判定下列反应能否进行：

3、已知某晶体在500℃时，每1010个原子中可以形成有1个空位，请问该晶体的空位形成能是多少？

（已知该晶体的常数a＝0.0539，波耳滋曼常数K＝1.381×

10-23J/K）

4、单晶铜拉伸，已知拉力轴的方向为[001]，σ=106Pa，求（111）面上柏氏矢量的螺位错线上所受的力（）

三、综合分析题（共40分）

1.经冷加工的金属微观组织变化如图a所示，随温度升高，并在某一温度下保温足够长的时间，会发生图b-d的变化，请分析四个阶段微观组织、体系能量和宏观性能变化的机理和原因。

1.根据Ag-Cd二元相图：

1）当温度为736℃、590℃、440℃和230℃时分别会发生什么样的三相平衡反应？

写出反应式。

2）分析Ag-56%Cd合金的平衡凝固过程，绘出冷却曲线，标明各阶段的相变反应。

3）分析Ag-95%Cd合金的平衡凝固与较快速冷却时，室温组织会有什么差别，并讨论其原因。

2011年硕士研究生入学考试试题参考答案

所有答题一律写在答题纸上第1页共7页

答：

刃型位错：

1）1晶体中有一个额外原子面，形如刀刃插入晶体

2）2刃位错引起的应力场既有正应力又有切应力。

3）3位错线可以是折线或曲线,但位错线必与滑移（矢量）方向垂直

4）4滑移面惟一

5）5位错线的移动方向与晶体滑移方向平行（一致）

6）6位错线与柏氏矢量垂直

螺型位错：

1）1上下两层原子发生错排，错排区原子依次连接呈螺旋状

2）2螺位错应力场为纯切应力场

3）3螺型位错与晶体滑移方向平行，故位错线一定是直线

4）4螺型位错的滑移面是不惟一；

5）5位错线的移动方向与晶体滑移方向相互垂直。

6）6位错线与柏氏矢量平行

随变形量增大，强度硬度升高，塑形下降的现象。

软化方法是再结晶退火。

在共晶水平线的两个端部附近，由于共晶量少，领先相相依附在初生相上，另一相独立存在于晶界，在组织学上失去共晶体特点，称为离异共晶。

有时，也将端部以外附近的合金，在非平衡凝固时得到的少量共晶，称为离异共晶。

只有置换固溶体才可能形成无限固溶体。

且两组元需具有相同的晶体结构、相近的原子半径、相近的电负性、较低的电子浓度。

原因：

溶质原子取代了溶剂原子的位置，晶格畸变较小，晶格畸变越小，能量越低。

电负性相近不易形成化合物。

电子浓度低有利于溶质原子溶入。

50%Ni的偏析严重，因为液固相线差别大，说明液固相成分差别大，冷速较快不容易达到成分均匀化。

几何条件：

，满足几何条件

能量条件：

不满足能量条件，反应不能进行。

（已知该晶体的常数A＝0.0539，波耳滋曼常数K＝1.381×

外力在（111）上的分切应力为：

作用在位错线上的力为：

图a：

晶粒拉长，缺陷数量增大形成位错亚结构，产生变形织构；

存储能升高；

位错缠结导致加工硬化，强度硬度升高，塑形下降，组织取向明显导致各向异性。

图b：

回复。

晶粒基本不变，位错发生滑移、攀移等，位错重排，数量略有减少，空位大量减少。

内应力得到消除。

加工硬化基本保留。

图c：

再结晶。

形成新的无畸变新晶粒。

存储能全部释放，变形产生的点阵畸变消除。

加工硬化消除，力学性能基本恢复到冷变形前的水平。

图d：

晶粒长大。

晶粒粗化。

体系能量因界面能的下降而下降。

强度下降，塑形也下降。

2.根据Ag-Cd二元相图：

3）分析Ag-95%Cd合金的平衡凝固与较快速冷却时，室温下组织组成会有什么变化，并讨论其原因。

736℃：

包晶反应，L+Ag→β

590℃：

包晶反应，L+δ→ε

440℃：

共析反应，β→Ag+γ

230℃：

共析反应，γ→β′＋δ′

2）

3）Ag-95%Cd合金的平衡凝固到室温：

Cd包＋εII

较快速冷却到室温：

ε初＋Cd包＋εII，且εII相数量相对较少，尺寸相对细小。

快速冷却时，由于固态中扩散较慢，使本应该在包晶反应中消失的ε初有剩余，既产生包晶转变不完全。

另外，由于冷速快，使得εII相变得细小，析出数量减少。

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？

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、求和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O2-离子的面心立方结构。

问：

（1） 

若其离子半径=0.066nm，＝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、已知液态纯镍在1.013×

105Pa（1大气压），过冷度为319K时发生均匀形核，设临界晶核半径为1nm，纯镍熔点为1726K，熔化热ΔHm＝18075J/mol，摩尔体积Vs＝6.6cm3/mol，试计算纯镍的液－固界面能和临界形核功。

4、图示为Pb-Sn-Bi相图投影图。

（1）写出合金Q（wBi＝0.7，wSn＝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。

5、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σst＝280MPa，弹性模量Est＝205GPa，铜的σCu＝140MPa，弹性模量ECu＝110GPa。

（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25分）

1、某面心立方晶体的可动滑移系为。

请指出引起滑移的单位位错的柏氏矢量；

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）。

2、若有，某一Cu-Ag合金（wCu＝0.075，wAg＝0.925）1Kg，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wCu低于0.02。

（假设液相线和固相线固相线均为直线）。

2004年西北工业大学硕士研究生入学试题参考答案

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。

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。

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rk的晶核）

形成临界晶核的充分条件：

（1）形成r≥rk的晶胚；

（2）获得A≥A*（临界形核功）的形核功。

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。

细晶强化、固溶强化、复相强化、弥散强化（时效强化）加工硬化。

设所求的晶面指数为（hkl）

则

（1）点阵常数

堆积密度

（2）堆积密度会改变，因为Pf与两异号离子半径的比值有关。

因为，

所以

（1）冷却至液相面析出Bi：

LBi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，L（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＋β）共，随后冷却不再变化。

室温组织为：

Bi初＋（Sn＋Bi）共＋（Sn＋Bi＋β）共

（2）wBi初＝2.88；

w（Sn＋Bi）共＝0.407；

w（Sn＋Bi＋β）共＝0.305　

（2）