西北工业大学材料科学基础0510年真题及答案Word文件下载.docx
《西北工业大学材料科学基础0510年真题及答案Word文件下载.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《西北工业大学材料科学基础0510年真题及答案Word文件下载.docx（53页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
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刃位错引发的应力场既有正应力又有切应力。
3）3位错线能够是折线或曲线,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，故位错线必然是直线
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彼此垂直。
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。
软化方式是再结晶退火。
在共晶水平线的两个端部周围，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，也将端部之外周围的合金，在非平稳凝固时取得的少量共晶，称为离异共晶。
只有置换固溶体才可能形成无穷固溶体。
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。
缘故：
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的偏析严峻，因为液固相线不同大，说明液固相成份不同大，冷速较快不容易达到成份均匀化。
几何条件：
，知足几何条件
能量条件：
不知足能量条件，反映不能进行。
（已知该晶体的常数A＝，波耳滋曼常数K＝×
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，缺点数量增大形成位错亚结构，产生变形织构；
存储能升高；
位错缠结致使加工硬化，强度硬度升高，塑形下降，组织取向明显致使各向异性。
图b：
答复。
晶粒大体不变，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。
内应力取得排除。
加工硬化大体保留。
图c：
再结晶。
形成新的无畸变新晶粒。
存储能全数释放，变形产生的点阵畸变排除。
加工硬化排除，力学性能大体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.依照Ag-Cd二元相图：
3）分析Ag-95%Cd合金的平稳凝固与较快速冷却时，室温下组织组成会有什么转变，并讨论其缘故。
736℃：
包晶反映，L+Ag→β
590℃：
包晶反映，L+δ→ε
440℃：
共析反映，β→Ag+γ
230℃：
共析反映，γ→β′＋δ′
2）
3）Ag-95%Cd合金的平稳凝固到室温：
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，使本应该在包晶反映中消失的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、请简述阻碍扩散的要紧因素有哪些。
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、有哪些因素阻碍形成非晶态金属？
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，每题12分）
1、求
和
两晶向所决定的晶面，并画图表示出来。
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）
假设其离子半径
=，
＝，那么其原子堆积密度为多少？
（2）
若是
/
＝，那么原子堆积密度是不是改变？
3、已知液态纯镍在×
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＝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＝，wSn＝）凝固进程及室温组织；
（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）。
假设已知钢的屈服强度σst＝280MPa，弹性模量Est＝205GPa，铜的σCu＝140MPa，弹性模量ECu＝110GPa。
（1）若是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形下，该材料能经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，每题25分）
1、某面心立方晶体的可动滑移系为
。
请指出引发滑移的单位位错的柏氏矢量；
假设滑移由刃位错引发，试指出位错线的方向；
（3）
请指出在
（2）的情形下，位错线的运动方向；
（4）
假设在该滑移系上作用一大小为的切应力，试计算单位刃位错线受力的大小和方向（取点阵常数为a＝）。
2、假设有，某一Cu-Ag合金（wCu＝，wAg＝）1Kg，请提出一种方案从该合金中提炼出100g的Ag，且要求提炼取得的Ag中的Cu含量wCu低于。
（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：
间隙固溶体维持溶剂（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。
阻碍扩散的要紧因素：
（1）温度；
（2）晶体结构与类型；
（3）晶体缺点；
（4）化学成份。
临界晶核的物理意义：
能够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）取得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，原子从头排列时刻越断，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
，
因此
（1）冷却至液相面析出Bi：
L→Bi初，随温度降低Bi增多，液相成份延Bi-Q的延长线向E3E移动；
液相成份达到E3E后发生共晶反映，L→（Sn＋Bi）共，液相成份延E3E向E移动；
液相成份达到E后，发生三元共晶反映L→（Sn＋Bi＋β）共，随后冷却再也不转变。
室温组织为：
Bi初＋（Sn＋Bi）共＋（Sn＋Bi＋β）共
（2）wBi初＝；
w（Sn＋Bi）共＝；
w（Sn＋Bi＋β）共＝
答；
两金属的弹性应变相等，即：
Cu先屈服；
（1）柏氏矢量：
；
位错线方向：
[112]；
位错线运动方向平行于柏氏矢量；
1.将1Kg合金加热至900℃以上熔化，缓慢冷却至850℃，倒去剩余液体，所得固体a1约780g，wCu＝；
2.将a1熔化，缓慢冷却至900℃，倒去剩余液体，得a2约380g，wCu＝；
3.将a2熔化，缓慢冷却至920℃，倒去剩余液体，得a3约260g，wCu＝；
4.将a3熔化，缓慢冷却至935℃，倒去剩余液体，得a4约180g，wCu＝，即可。
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）
1.请简述二元合金结晶的大体条件有哪些。
2.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？
3.两位错发生交割时产生的扭折和割阶有何区别？
4.请简述扩散的微观机制有哪些？
影响扩散的因素又有哪些？
5.请简述回复的机制及其驱动力。
1.在面心立方晶体中，别离画出
、
和、
，指出哪些是滑移面、滑移方向，并就图中情形分析它们可否组成滑移系？
假设外力方向为[001]，请问哪些滑移系能够开动？
2.请判定以下位错反映可否进行，假设能够进行，请在晶胞图上做出矢量图。
（1）
（2）
3.假设某面心立方晶体能够开动的滑移系为
，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？
4.若将一块铁由室温20℃加热至850℃，然后超级快地冷却到20℃，请计算处置前后空位数转变（设铁中形成1mol空位所需的能量为104675J，气体常数为mol·
K）。
5.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。
1.请对照分析加工硬化、细晶强化、弥散强化、复相强化和固溶强化的特点和机理。
2.请依照所附二元共晶相图分析解答以下问题：
（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I、II的相和组织是什么？
并计算出相和组织的相对含量；
（3）如果希望得到共晶组织和5%的β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。
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）
热力学条件ΔG<
0
结构条件：
r>
r*
A>
ΔGmax
成份条件
2.同素异晶转变和再结晶转变都是以形核长大方式进行的，请问二者之间有何不同？
同素异晶转变是相变进程，该进程的某一热力学量的倒数显现不持续；
再结晶转变只是晶粒的从头形成，不是相变进程。
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阻碍，容易消失；
割阶是不在原滑移面上的弯折，对位错的滑移有阻碍。
阻碍扩散的因素又有哪些？
置换机制：
包括空位机制和直接换位与环形换位机制，其中空位机制是要紧机制，直接换位与环形换位机制需要的激活能很高，只有在高温时才能显现。
间隙机制：
包括间隙机制和填隙机制，其中间隙机制是要紧机制。
阻碍扩散的要紧因素有：
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）；
晶体缺点；
化学成份（包括浓度、第三组元等）
5.请简述答复的机制及其驱动力。
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：
冷变形进程中的存储能（主若是点阵畸变能）
（共60分，每题12分）
1.在面心立方晶体中，别离画出
、
假设外力方向为[001]，请问哪些滑移系能够开动？
（1）
，知足几何条件
知足能量条件，反映能够进行。
（2）
3.假设某面心立方晶体能够开动的滑移系为
1）给出滑移位错的单位位错柏氏矢量；
2）假设滑移位错为纯刃位错，请指出其位错线方向；
假设滑移位错为纯螺位错，其位错线方向又如何？
（1）单位位错的柏氏矢量
（2）纯刃位错的位错线方向与b垂直，且位于滑移面上，为
纯螺位错的位错线与b平行，为[011]。
4.假设将一块铁由室温20℃加热至850℃，然后超级快地冷却到20℃，请计算处置前后空位数转变（设铁中形成1mol空位所需的能量为104675J）。
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合金平稳冷却时的冷区曲线，及各时期相变反映。
（共50分，每题25分）
加工硬化：
是随变形使位错增殖而致使的硬化；
细晶强化：
是由于晶粒减小，晶粒数量增多，尺寸减小，增大了位错持续滑移的阻力致使的强化；
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、散布、形态等，且若是第二相强度低于基体那么不必然能够起到强化作用。
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。
1）分析合金I、II的平稳结晶进程，并绘出冷却曲线；
2）说明室温下I、II的相和组织是什么？
3）若是希望取得室温组织为共晶组织和5%的β初的合金，求该合金的成份；
4）分析在快速冷却条件下，I、II两合金取得的组织有何不同。
（2）I：
α初＋βII
，相组成与组织组成比例相同
II：
β初＋（α＋β）共＋βII（忽略）
（3）设所求合金成份为x
（4）I合金在快冷条件下可能取得少量的共晶组织，且呈现离异共晶的形态，合金中的βII量会减少，乃至不显现；
II合金在快冷条件下β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
一、简答题（每题10分，共50分）
1.
试从结合键的角度，分析工程材料的分类及其特点。
2.
位错密度有哪几种表征方式？
3.
陶瓷晶体相可分为哪两大类？
有何一起特点？
4.
冷轧纯铜板，若是要求维持较高强度，应进行何种热处置？
假设需要继续冷轧变薄时，又应进行何种热处置？
5.
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γ－Fe中扩散时，D0＝×
10－5m2/s，Q＝×
105J/mol。
当温度由927℃上升到1027℃时，扩散系数转变了多少倍？
（气体常数R=J/）
已知某低碳钢σ0=64KPa，K=，假设晶粒直径为50μm，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。
（1）画出（111）晶面及单位滑移矢量
和
（2）比较具有此二滑移矢量的位错的能量。
4.
均位于Fcc铝的（111）晶面上，因此理论上
的滑移均是可能的。
三、综合分析题（每题20分，共40分）
试从晶界的结构特点和能量特点分析晶界的特点。
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、体系能量的阻碍。
2006年西北工业大学硕士研究生入学试题参考答案
金属材料：
要紧以金属键为主，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：
分子内部以共价键为主，分子间为分子键和氢键为主。
复合材料：
是以上三中大体材料的人工复合物，结合键种类繁多。
性能不同专门大。
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。
氧化物陶瓷和硅酸盐陶瓷。
特点：
1.结合键主若是离子键，含有必然比例的共价键；
2.有确信的成份，能够用准确的分子式表达；
3.具有典型的非金属性质。
假设需要继续冷轧变薄时
升级会员 