材料科学基础期末试题3Word文件下载.doc
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A.100%B.65%C.52%D.58%
3.运用区域熔炼方法可以(D)
A.使材料的成分更均匀B.可以消除晶体中的微观缺陷
C.可以消除晶体中的宏观缺陷D.可以提高金属的纯度
4.能进行攀移的位错可能是(B)。
A.肖克利位错 B.弗兰克位错C.螺型全位错D.前三者都不是
5.欲通过形变和再结晶方法获得细晶粒组织,应避免:
(A)
A.在临界形变量进行塑性变形加工B.大变形量
C.较长的退火时间D.较高的退火温度
6.实际生产中金属冷却时(C)。
A.理论结晶温度总是低于实际结晶温度;
B.理论结晶温度总是等于实际结晶温度;
C.理论结晶温度总是高于实际结晶温度;
D.实际结晶温度和理论结晶温度没关系.
7.相互作用参数Ω的物理意义是:
(A)
A.Ω>
0表示固溶体内原子偏聚B.Ω>
0表示固溶体内原子短程有序
C.Ω>
0表示固溶体内原子完全无序D.Ω<
0表示固溶体内原子偏聚
8.单晶体的临界分切应力值与(C)有关。
A.外力相对于滑移系的取向 B.拉伸时的屈服应力
C.晶体的类型和纯度 D.拉伸时的应力大小
9.fcc晶体中存在一刃型全位错,其伯氏矢量为,滑移面为(111),则位错线方向平行于(B)。
A.[111]B.C.[100]D.[110]
10.冷变形使金属中产生大量的空位、位错等晶体缺陷,对置换固溶体中的扩散过程而言,这些缺陷的存在将导致:
(D)
A.阻碍原子的移动,减慢扩散过程
B.对扩散过程无影响
C.有时会加速扩散,有时会减弱扩散
D.加速原子的扩散过程
11.凝固的热力学条件为:
(D)
A.形核率B.系统自由能增加C.能量守衡D.过冷度
12.下列有关固体扩散的说法中,正确的是:
(D)
A.原子扩散的驱动力是存在浓度梯度
B.空位扩散是指间隙固溶体中溶质原子从一个间隙跳到另一个间隙
C.晶界上点着畸变交大,因而原子迁移阻力较大,所以比晶内的扩散系数要小
D.成分均匀的材料中也存在着扩散
13.纯金属均匀形核时,D
A.当过冷度很小时,原子可动性低,相变驱动力低,因此,形核率低;
B.当过冷度很小时,原子可动性高,相变驱动力高,因此,形核率低;
C.当过冷度很小时,原子可动性低,相变驱动力高,因此,形核率低;
D.当过冷度很小时,原子可动性高,相变驱动力低,因此,形核率低;
14.在三元系中出现两相平衡时,若要计算两相的百分数,则:
(B)
A.在垂直截面上运用杠杆定理计算B.在水平截面上运用杠杆定理计算
C.在投影面上运用杠杆定理计算D.在水平截面上运用重心法则计算
5.金属镁的单晶体处于软取向时塑变量可达100%-200%,但其多晶体的塑性很差,其主要原因是:
(C)
A.镁多晶体的晶粒通常较粗大B.镁多晶体通常存在裂纹
C.镁滑移系通常较少D.因为镁是BCC结构,所以脆性大
16.层错和不完全位错之间的关系是:
A.层错和不完全位错交替出现
B.层错和不完全位错能量相同
C.层错能越高,不完全位错伯氏矢量的模越小
D.不完全位错总是出现在层错和完整晶体的交界处
17.凝固时不能有效降低晶粒尺寸的是以下那种方法?
(B)
A.加入形核剂B.减小液相的过冷度C.对液相进行搅拌
18.菲克第一定律表述了稳态扩散的特征,即浓度不随(B)变化。
A.距离B.时间C.温度D.压力
19.立方晶体中(110)和(211)面同属于(D)晶带。
A.[110]B.[100]C.[211]D.
20.在A-B二元固溶体中,当A-B对的能量小于A-A和B-B对的平均能量,该固溶体最易形成为(B)固溶体
A.无序B.有序C.偏聚态D.间隙
三、简答题(20分)
1.试述孪生和滑移的异同,比较它们在塑性过程中的作用。
(10分)
答:
相同点:
a.宏观上,都是切应力作用下发生的剪切变形;
(1分)
b.微观上,都是晶体塑性变形的基本形式,是晶体一部分沿一定晶面和晶向相对另一部分的移动过程;
(1分)
c.不改变晶体结构。
(1分)
不同点:
a.晶体中的取向
滑移:
晶体中已滑移部分与未滑移部分的位向相同。
孪生:
已孪生部分和为孪生部分的位向不同,且两者之间具有特定的位向关系。
(1分)
b.位移的量
沿滑移方向上原子间距的整倍数,且在一个滑移面上的总位移较大。
原子的位移小于孪生方向的原子间距,一般为孪生方向原子间距的1/n。
c.变形方式
不均匀切变孪生:
均匀切变(1分)
d.对塑性变形的贡献
对塑性变形的贡献很大,即总变形量大。
对晶体塑性变形有限,即总变形量小。
(1分)
e.变形应力
有确定的临界分应力。
所需临界分切应力一般高于滑移所需的临界分切应力。
(1分)
f.变形条件
一般情况先发生滑移变形
当滑移变形难以进行时,或晶体对称性很低、变形温度较低、加载速率较高时。
(1分)
g.变形机制
全位错运动的结果。
孪生:
不全位错运动的结果。
(1分)
2.分析位错的增值机制。
(5分)
2.答:
若某滑移面上有一段刃位错AB,它的两端被位错网节点钉住不能运动。
(1分)现沿位错b方向加切应力,使位错沿滑移面向前滑移运动,形成一闭合的位错环和位错环内的一小段弯曲位错线。
(2分)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,并使晶体产生可观的滑移量。
(2分)
3.请简述回复的机制及其驱动力。
低温机制:
空位的消失(1分)
中温机制:
对应位错的滑移(重排、消失)(1分)
高温机制:
对应多边化(位错的滑移+攀移)(1分)
驱动力:
冷变形过程中的存储能(主要是点阵畸变能)。
(2分)
四、计算题(30分,每题10分)
1、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?
2.Al-Cu合金相图如图所示,设分配系数K和液相线斜率均为常数,试求:
(1)ω(Cu)=1%固溶体进行缓慢的正常凝固,当凝固分数为50%时所凝固出的固体成分;
(2)经过一次区域熔化后在x=5处的固体成分,取熔区宽度l=0.5;
(3)测得铸件的凝固速率R=3×
10-4cm/s,温度梯度G=30℃/cm,扩散系数3×
10-5cm/s时,合金凝固时能保持平面界面的最大含铜量。
3.有一合金试样其晶界能为0.5J/m2,在退火前原始晶粒直径为2.16×
10-3cm,屈服强度为108MPa。
对该合金在700℃退火2小时后其屈服强度降低为82MPa。
在退火过程中保温1小时时测得该合金放出热量为0.021J/cm3,继续保温1小时测得该合金又放出热量0.014J/cm3。
求如果该合金只在700℃保温1小时后的屈服强度。
(已知合金单位体积内界面面积Sv与晶粒直径d之间的关系为Sv=2/d,且放出的热量完全由于晶粒长大、晶界总面积减少所致。
)
《材料科学基础》试卷Ⅲ答案
五、计算题(30分,每题10分)
(1)点阵常数(3分)
堆积密度(3分)
(2)堆积密度会改变,因为Pf与两异号离子半径的比值有关。
(4分)
答案:
根据已知条件,由相图解得:
k0=
(1分)
(1)由正常凝固方程:
,等式两边同除合金密度ρ,得
(3分)
(2)由区域熔炼方程得
(3分)
(3)保持平直界面的临界条件为