西北工业大学材料科学基础考研真题及答案.docx

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西北工业大学材料科学基础考研真题及答案

2005年西北工业大学硕士研究生入学试题

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试题名称：

材料科学基础（A卷）试题编号：

832

说明：

所有答题一律写在答题纸上第1页共3页

一、简答题（每题8分）

1.请简述二元合金结晶的基本条件有哪些。

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。

二、计算、作图题：

（共60分，每小题12分）

1.在面心立方晶体中，分别画出、和、，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？

2.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。

（1）

（2）

3.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？

4.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1mol空位所需的能量为104675J，气体常数为8.314J/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。

三、综合分析题：

（共50分，每小题25分）

1.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。

2.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。

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？

有何共同特点？

4.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？

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）

1.已知碳在γ－Fe中扩散时，D0＝2.0×10－5m2/s，Q＝1.4×105J/mol。

当温度由927℃上升到1027℃时，扩散系数变化了多少倍？

（气体常数R=8.314J/（mol.K））

2.已知某低碳钢σ0=64KPa，K=393.7，若晶粒直径为50μm，该低碳钢的屈服强度是多少？

3.试计算BCC晶体最密排面的堆积密度。

4.和均位于fcc铝的（111）晶面上，因此理论上和的滑移均是可能的

（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。

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。

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。

2007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、 请说明什么是全位错和不全位错，并请写出FCC、BCC和HCP晶体中的最短单位位错的柏氏矢量。

2、 已知原子半径与晶体结构有关，请问当配位数降低时，原子半径如何变化？

为什么？

3、 均匀形核与非均匀形核具有相同的临界晶核半径，非均匀形核的临界形核功也等于三分之一表面能，为什么非均匀形核比均匀形核容易？

4、 原子的热运动如何影响扩散？

5、 如何区分金属的热变形和冷变形？

二、作图计算题（每题15分，共60分）

1、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）

2、请计算简单立方晶体中，（111）和的夹角。

3、请判定在FCC晶体中下列位错反应能否进行：

4、试画出立方晶体中的（123）晶面和晶向。

三、综合分析题（共40分）

1.        如附图所示，请分析：

（24分）

1）     两水平线的反应类型，并写出反应式；

2）     分析Ab、bg′、g′d′、d′、d′h′、h′e、eB七个区域室温下的组织组成物（j点成分小于g点成分）；

3）     分析I、II合金的平衡冷却过程，并注明主要的相变反应；

4）     写出合金I平衡冷却到室温后相组成物相对含量的表达式及合金II平衡冷却到室温后组织组成物相对含量的表达式。

2.请对比分析回复、再结晶、正常长大、异常长大的驱动力及力学性能变化，并解释其机理。

（16分）

2008年西北工业大学硕士研究生入学考试试题

一、简答题（每题10分，共60分）

1.固态下，无相变的金属，如果不重熔，能否细化晶粒？

如何实现？

2.固体中有哪些常见的相结构？

3.何谓平衡结晶？

何谓非平衡结晶？

4.扩散第一定律的应用条件是什么？

对于浓度梯度随时间变化的情况，能否应用扩散第一定律？

5.何为织构？

包括哪几类？

6.什么是成分过冷？

如何影响固溶体生长形态？

二、作图计算题（每题15分，共60分）

1.请分别写出FCC、BCC和HCP晶体的密排面、密排方向，并计算密排面间距和密排方向上原子间距。

2.请绘出面心立方点阵晶胞，并在晶胞中绘出（110）晶面；再以（110）晶面平行于纸面，绘出（110）晶面原子剖面图，并在其上标出[001]，，晶向。

3.已知H70黄铜在400℃时完成再结晶需要1小时，而在390℃下完成再结晶需2小时，请计算在420℃下完成再结晶需要多长时间？

4.一个FCC晶体在方向在2MPa正应力下屈服，已测得开动的滑移系是，请确定使该滑移系开动的分切应力τ。

三、综合分析题（30分）

1.请根据Fe-Fe3C相图分析回答下列问题：

（17分）

1）请分析2.0wt.%C合金平衡状态下的结晶过程，并说明室温下的相组成和组织组成。

2）请分析2.0wt.%C合金在较快冷却，即不平衡状态下，可能发生的结晶过程，并说明室温下组织会发生什么变化。

3）假设将一无限长纯铁棒置于930℃渗碳气氛下长期保温，碳原子仅由棒顶端渗入（如图所示），试分析并标出930℃和缓冷至室温时的组织分布情况。

（绘制在答题纸上）

2.图示Cu-Cd二元相图全图及其400℃～600℃范围的局部放大：

（13分）

1）请根据相图写出549℃、547℃、544℃、397℃和314℃五条水平线的三相平衡反应类型及其反应式；

2）已知β相成分为wcd=46.5％，400℃时γ相的成分为wcd=57％，请计算400℃时wCd＝50％合金的相组成。

2009年硕士研究生入学考试试题

一、简答题（每题10分，共60分）

1.在位错发生滑移时，请分析刃位错、螺位错和混合位错的位错线l与柏氏矢量b、外加切应力τ与柏氏矢量b、外加切应力τ与位错线l之间的夹角关系，及位错线运动方向。

（请绘表格作答，答案务必写在答题册上）

类型

b与l

τ与b

τ与l

位错线运动方向

刃位错

螺位错

混合位错

2.什么是置换固溶体？

影响置换固溶体溶解度的因素有哪些？

形成无限固溶体的条件是什么？

3.置换扩散与间隙扩散的扩散系数有何不同？

在扩散偶中，如果是间隙扩散，是否会发生柯肯达尔效应？

为什么？

4.在室温下对铁板（其熔点为1538℃）和锡板（其熔点为232℃），分别进行来回弯折，随着弯折的进行，各会发生什么现象？

为什么？

5.何为固溶强化？

请简述其强化机制。

6.请比较二元共晶转变与包晶转变的异同。

二、作图计算题（每题10分，共40分）

5.请比较FCC晶体中和两位错的畸变能哪个较大。

6.面心立方晶体沿[001]方向拉伸，可能有几个滑移系开动？

请写出各滑移系指数，并分别绘图示之。

7.在Al单晶中，（111）面上有一位错，面上另一位错。

若两位错发生反应，请绘出新位错，并判断其性质。

4.请分别写出立方晶系中{110}和{100}晶面族包括的晶面。

三、综合分析题（每题25分，共50分）

1.请分析影响回复和再结晶的因素各有哪些，以及影响因素的异同，并请分析其原因。

2.附图为Ti-Al二元合金相图：

3）请分析并分别写出1285℃、1125℃和665℃三个恒温转变的类型和反应式，以及882℃时发生两相恒温转变的类型和反应式。

4）请绘出w＝31%合金平衡结晶的冷却曲线，并注明各阶段的主要相变反应。

5）请分析500℃时，w＝31%的合金平衡结晶的相组成物和组织组成物，并计算其质量分数。

（注：

1125℃时，waTi＝27%，wTi3Al＝26%，wTiAl＝35%；500℃时，wTi3Al＝23%，wTiAl＝35%）

2010年硕士研究生入学考试试题

一、简答题（每题10分，共50分）

1. 请解释γ-Fe与α-Fe溶解碳原子能力差异的原因。

2. 请简述位向差与晶界能的关系，并解释原因？

3.请简述在固态条件下，晶体缺陷、固溶体类型对溶质原子扩散的影响。

4.请分析、解释在正温度梯度下凝固，为什么纯金属以平面状生长，而固溶体合金却往往以树枝状长大？

5.铁碳合金中可能出现的渗碳体有哪几种？

它们的成分有何不同？

平衡结晶后是什么样的形态？

二、作图计算题（每题15分，共60分）

1.写出附图的简单立方晶体中ED、C’F的晶向指数和ACH、FGD’的晶面指数，并求ACH晶面的晶面间距，以及FGD’与A’B’C’D’两晶面之间的夹角。

（注：

G、H点为二等分点，F点为三等分点）

2.请判断图示中和两位错各段的类型，以及两位错所含拐折（bc、de和hi、jk）的性质？

若图示滑移面为fcc晶体的（111）面，在切应力的作用下，两位错将如何运动？

（绘图表示）

3.某合金的再结晶激活能为250KJ/mol，该合金在400℃完成再结晶需要1小时，请问在390℃下完成再结晶需要多长时间。

（气体常数R=8.314L/mol·K）

4.请分别绘出fcc和bcc晶体中的最短单位位错，并比较二者哪一个引起的畸变较大。

三、综合分析题（共40分）

1、请分析对工业纯铝、Fe-0.2%C合金、Al-5%Cu合金可以采用的强化机制，并阐述机理。

（15分）

2、请根据Cu-Zn相图回答下列问题：

（25分）

1） 若在500℃下，将一纯铜试样长期置于锌液中，请绘出扩散后从表面至内部沿深度方向的相分布和对应的浓度分布曲线。

2） 请分析902℃、834℃、700℃、598℃、558℃各水平线的相变反应类型，及其反应式。

3） 请绘