硕士研究生入学考试材料科学基础试题.docx
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硕士研究生入学考试材料科学基础试题
2009年硕士研究生入学考试材料科学基础试题...
西北工业大学
2009年硕士研究生入学考试试题
试题名称：
材料科学基础（B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
1.
[endif]>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）
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）
1.请比较FCC晶体中
和
两位错的畸变能哪个较大。
2.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。
3.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。
1）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：
1）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。
2）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。
3）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，wαTi＝27%，wTi3Al＝26%，wTiAl＝35%；
500℃时，wTi3Al＝23%，wTiAl＝35%）
2009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）
答：
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？
答：
溶质原子取代溶剂原子，并保持溶剂结构的合金相称为置换固溶体。
影响因素有：
1）原子尺寸；2）晶体结构；3）电负性；4）电子浓度
两组元晶体结构相同是形成无限固溶体的必要条件。
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？
答：
间隙扩散系数与空位浓度无关，而置换扩散系数与空位浓度有关（可用公式表示）。
一般地，间隙扩散系数大于置换扩散系数。
不会发生。
因为间隙扩散中考虑间隙原子定向流动，未考虑置换互溶式扩散。
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？
答：
根据T再＝（0.35～0.45）Tm可知
Fe在室温下加工为冷加工，Sn在室温下加工为热加工
因此随着弯曲的进行，铁板发生加工硬化，继续变形，导致铁板断裂
Sn板属于热加工，产生动态再结晶，弯曲可不断进行下去
5.何为固溶强化？
请简述其强化机制。
答：
固溶强化就是溶质原子阻碍位错运动，从而使合金强度提高的现象。
主要机制包括：
1）柯氏气团，即溶质原子的弹性应力场阻碍位错运动；2）玲木气团，即溶质原子降低基体层错能，使位错分解为扩展位错，阻碍位错交滑移或攀移；3）电交互作用，即带电溶质原子与位错形成静电交互作用，阻碍位错运动。
6.请比较二元共晶转变与包晶转变的异同。
答：
相同点：
恒温、恒成分转变；相图上均为水平线。
不同点：
共晶为分解型反应，包晶为合成型反应；共晶线全是固相线，包晶线只有部分是固相线；共晶三角在水平线上，包晶三角在水平线下。
二、作图计算题（每题10分，共40分）
4.请比较FCC晶体中
和
两位错的畸变能哪个较大。
答：
故：
b1的畸变能较小。
5.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。
答：
共12个滑移系，其中可能开动的有8个。
分别是：
、
、
、
、
6.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。
答：
新位错为
。
位错线为（111）面与
面的交线
。
两者垂直，因此是刃型位错。
4.请分别写出立方晶系中{110}和{100}晶面族包括的晶面。
答：
1）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。
回复
再结晶
原因
温度（升）
促进
促进
促进原子扩散
冷变形量（增）
促进
促进
提供驱动力
溶质原子
阻碍
阻碍
阻碍位错和晶界的运动
第二相粒子
促进
促进或阻碍
即可能提高驱动力，同时阻碍位错和晶界运动
原始晶粒（细小）
促进
促进
增大再结晶驱动力
晶粒位向
无影响
无影响
热蚀沟
无影响
一般无影响
尚未形成热蚀沟
2.附图为Ti-Al二元合金相图：
4）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。
5）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。
6）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，wαTi＝27%，wTi3Al＝26%，wTiAl＝35%；500℃时，wTi3Al＝23%，wTiAl＝35%）
答：
1）1285℃：
包析反应，βTi＋TiAl→αTi
1125℃：
共析反应，αTi→Ti3Al＋TiAl
665℃：
包晶反应，L+TiAl3→Al
882℃：
同素异构转变，βTi→αTi
相组成：
Ti3Al、TiAl
组织组成：
TiAl、（Ti3Al＋TiAl）共
二、
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