青岛科技大学考研历年真题之考研历年真题之材料科学基础考研真题.docx
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青岛科技大学考研历年真题之考研历年真题之材料科学基础考研真题
青岛科技大学2006年研究生入学考试试卷
考试科目：
材料科学基础（答案全部写在答题纸上）
1.选择题（只有一个正确答案）：
（30分）
1）A和A-B合金焊合后发生柯肯达尔效应，测得界面向A试样方向移动，则__________。
A.A组元的扩散速率大于B组元B.B组元的扩散速率大于A组元
C.和扩散速率大小无关
2）立方晶体中（110）和（211）面同属于__________晶带。
A.[110]B.[100]C.[211]D[
]
3）__________,位错滑移的派－纳力越小。
A.位错宽度越大B.滑移方向上的原子间距越大C.相邻位错的距离越大
4）对面心立方晶体暴露在晶体外表面最可能的晶面是__________。
A．（110）B．（111）C．（100）
5）在置换型固溶体中，原子扩散的方式一般为·。
A.原子互换机制B间隙机制C空位机制
6）形成临界晶核时体积自由能的减少只能补偿表面能的。
A1/3B2/3C3/4D1/2
7）铸铁与碳钢的区别在于有无。
A莱氏体B珠光体C铁素体
8）面心立方（fcc）结构的铝晶体中，每个铝原子在本层（111）面上的原子配位数为。
A12B6C4D3
9）简单立方晶体的致密度为。
A100%B65%C52%D58%
10）不能发生攀移运动的位错是。
A肖克莱不全位错B弗兰克不全位错C刃型全位错
2.简要回答下列问题：
（20分）
1）金属凝固的驱动力和阻力是什么？
2）金属凝固时形核功的来源是什么？
3）金属原子扩散的驱动力是什么？
影响扩散最主要的因素是什么？
4）晶界偏析的驱动力是什么？
5）对于单晶体来说主要变形方式是什么？
6）回复和再结晶转变的驱动力是什么？
7）金属的空位形成能和迁移能与金属的熔点有和关系？
8）金属晶体中出现空位时，将会引起体积和密度怎样变化？
3.在立方晶系中画出（111）和
两晶面，标出二者的交线，并指出交线晶向指标。
（14分）
4.已知铜的熔点为1083C，熔化潜热为1.88103J/cm3,比表面能为1.4410-5J/cm2
（1）试计算铜在853C均匀形核时临界晶核半径；
（2）已知铜的原子量为63.5，密度为8.9g/cm3,求临界晶核中的原子数。
（14分）
5.若单晶体铜的表面恰好是{100}晶面，假设晶体可以在各个滑移系上进行滑移。
使讨论表面上可能见到的滑移线形貌（滑移线的方位和它们之间的夹角）？
若单晶体表面为{111}呢？
（14分）
6.金属铸件能否通过再结晶退火来细化晶粒？
（10分）
7.有一bcc晶体的（
）[111]滑移系的临界分切应力为60MPa，试问在[001]和[010]方向必须施加多大的应力才会产生滑移？
（14分）
8.碳在-Fe中的扩散系数大于碳在-Fe中的扩散系数，为什么渗碳不在-Fe中进行，而在-Fe中进行呢？
（10分）
9.用一冷拉钢丝绳吊装一大型工件入炉，并随工件一起加热到1000C，加热完毕，当吊出工件时钢丝绳发生断裂。
试分析其原因。
（10分）
10.组元A和B在液态完全互溶，但在固态互不溶解，且形成一个与A、B不同晶体结构的中间化合物，由热分析测得下列数据：
含B量[w（B）/%]
液相线温度（℃）
固相线温度（℃）
0
—
100
20
900
750
40
765
750
43
—
750
50
930
750
63
—
1040
80
850
640
90
—
640
100
—
800
（a）画出平衡相图，并注明各区域的相、各点的成分及温度，并写出中间化合物的分子式（原子量A=28，B=24）。
（b）100kg的w（B）为20%的合金在800℃平衡冷却到室温，最多能分离出多少纯A？
（14分）
青岛科技大学
二OO七年硕士研究生入学考试试题
考试科目：
材料科学基础
注意事项：
1．本试卷共12道大题（共计12个小题），满分150分；
2．本卷属试题卷，答题另有答题卷，答案一律写在答题卷上，写在该试题卷上或草纸上均无效。
要注意试卷清洁，不要在试卷上涂划；
3．必须用蓝、黑钢笔或签字笔答题，其它均无效。
﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡
1.在立方晶胞中，画出
晶面及其上的
晶向，并求过
晶向且垂直于
晶面的晶面指标。
（12分）
2.一个位错环能否各部分都是螺位错，能否各部分都是刃位错？
为什么？
（12分）
3.为什么只有置换固溶体的两个组元之间才能无限互溶,而间隙固溶体则不能?
（12分）
4.锌单晶在拉伸前的滑移方向与拉伸轴的夹角为45o，拉伸后二者夹角为30o，试求拉伸后的延伸率。
（12分）
5.冷拉铜导线在用作架空导线（要求一定的强度）和电灯花导线（要求较软）时，应分别采用什么样的最终热处理工艺才合适？
（12分））
6.铜具有面心立方结构，其原子半径为0.1278nm，计算其密度。
（铜的相对原子量为63.5）（12分）
7.一个二元共晶反应如下：
.求：
（1）wB=0.50的合金凝固后，初与共晶体（＋）共晶的相对量；相与相的相对量。
（2）若共晶反应后初和（＋）共晶各占一半，问该合金成分如何？
（16分）
8.一条位错线的运动有时会遇到其它位错线的对它的作用。
画出柏氏矢量相互垂直、位错线相互垂直的两刃型位错交截前后的示意图，并加以说明。
（12分）
9.已知Al－Cu合金（wcu=0.04）中的析出反应受扩散所控制，铜在铝中的扩散激活能Q＝136103J/mol.如果为了达到最高硬度，在150C进行时效需要10h，问在100C下进行时效需要多长时间？
已知R＝8.31J/（molK）。
（8分）
10.在一面心立方晶胞[001]方向上作用力为20000Pa，计算（111）[
01]滑移系的分切应力，若此方向上的临界分剪应力为9000Pa，此时会出现滑移吗？
（14分）
11.将一楔型铜片置于间距恒定的两轧辊间轧制，如下图所示：
第1页（共2页）
11题图铜片轧制过程图
（1）画出此铜片经完全再结晶后晶粒大小沿片长方向变化的示意图
（2）如果在较低温度退火，何处先发生再结晶？
为什么？
（14分）
12.假定某面心立方晶体的活动滑移系为
。
①试给出引起滑移的位错的柏氏矢量，并加以说明。
②如果滑移是由纯刃型位错引起的，试指出位错线的方向。
③如果滑移是由纯螺型位错引起的，试指出位错线的方向。
④指出在上述②③两种情况下，滑移时位错线的运动方向。
⑤假定在该滑移系上作用一大小为0.7MN/m2的切应力。
试计算单位长度刃型位错及单位长度螺型位错线受力的大小和方向。
（取点阵常数为a=0.2nm）（14分）
第2页（共2页）
青岛科技大学
二OO八年硕士研究生入学考试试题
考试科目：
材料科学基础
注意事项：
1．本试卷共12道大题（共计20个小题），满分150分；
2．本卷属试题卷，答题另有答题卷，答案一律写在答题卷上，写在该试题卷上或草纸上均无效。
要注意试卷清洁，不要在试卷上涂划；
3．必须用蓝、黑钢笔或签字笔答题，其它均无效。
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1.填空（每空1.5分，共30分）：
1）金属凝固的驱动力是（ ），形核阻力是（ ）。
2）在均匀形核过程中形成临界晶核时，体积自由能的降低只能补偿表面自由能增高的（），还有（）的表面自由能必须从（）中获得。
3）金属扩散的驱动力是（ ）,影响扩散最主要的因素是（ ）。
4）铁素体是碳在（）中形成的间隙固溶体；奥氏体是碳溶入（）中形成的间隙固溶体。
5）位错柏氏矢量的方向可以用（）表示，柏氏矢量的大小可用（）表示，柏氏矢量的大小又称为（）。
6）固溶体具有（）组元的点阵类型。
溶质原子在溶剂中的最大含量称为（）。
固溶体按照溶质原子在溶剂点阵中所占据的位置不同可以分为（）和（）。
7）固溶体合金凝固时，在正温度梯度下，由于固－液界面前沿液相中存在成分过冷，随着成分过冷度由小变大，其界面生长形态将从平直界面向（）和（）发展。
8）一个（）和（）组成一个滑移系。
2.作图题：
1）在立方晶胞中画出
、
晶面及[110]、
晶向。
（8分）
2）在六方晶系中画出（0001）、
、（
）晶面及[
]、[
]晶向。
（10分）
3.假定均匀形核时形成边长为a的立方体形晶核，单位体积吉布斯自由能为GV，比表面能为。
求
（1）临界晶核边长。
（2）临界晶核形成功。
（10分）
4.溶质和溶剂的原子尺寸差别（原子尺寸因素）怎样影响置换固溶体的固溶度，说明原因。
（10分）
5.Wc＝0.001的低碳钢，置于Wc＝0.012的渗碳气氛中，在920°C下进行渗碳，如要求离表面0.2cm处的Wc＝0.0045，问需多少渗碳时间？
（已知C在－Fe中扩散的激活能Q＝133984J/mol，D0＝0.23cm2/s）。
（可能用到的erf函数：
erf（0.71）=0.68,erf（0.62）==0.619,erf（0.75）=0.71,erf（0.34）=0.37）（10分）.
6.固态下无相变的金属及合金，如不重熔，能否改变其晶粒大小?
用什么方法可以改变?
（10分）
第1页（共2页）
7.已知A（熔点600C）与B（熔点500C）在液态无限互溶，固态时A在B中的最大固溶度（质量分数）为wA＝0.30，室温时为wA＝0.10；但B在固态和室温时均不溶于A。
在300C时发生共晶反应L（wB＝0.40）A＋（wB＝0.70）。
试绘出A-B合金相图；分析wA＝0.80合金在室温下组织组成物和相组成物的相对量。
（12分）
8.冷变形金属的力学性能（强度、硬度、塑性）和应内力在回复和再结晶过程分别有什么样的变化？
（10分）
9.求（121）和（100）决定的晶带轴与（001）和（111）所决定的晶带轴所构成的晶面的晶面指数。
（10分）
10.已知Al晶体在550C时的空位浓度为210-6，计算这些空位均匀分布在晶体中的平均间距。
（已知Al的原子直径为0.287nm）。
（10分）
11.若单晶体铜的表面恰好是{100}晶面，假设晶体可以在各个滑移系上进行滑移。
试讨论表面上可能见到的滑移线形貌（滑移线的方位和它们之间的夹角）？
若单晶体表面为{111}呢？
（10分）
12.铜是工业上常用的一种金属材料，具有电导率和耐腐蚀性好的优点，但是纯铜的强度较低，经常难以满足要求，根据你所学的知识，提出几种强化铜合金的方法，并说明其强化机理。
（10分）
第2页（共2页）
青岛科技大学
二OO九年硕士研究生入学考试试题
考试科目：
材料科学基础
注意事项：
1．本试卷共10道大题（共计11个小题），满分150分；
2．本卷属试题卷，答题另有答题卷，答案一律写在答题卷上，写在该试题卷上或草纸上均无效。
要注意试卷清洁，不要在试卷上涂划；
3．必须用蓝、黑钢笔或签字笔答题，其它均无效。
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1.纯铝晶体为面心立方点阵,已知铝的相对原子质量A（Al）＝26.97,原子半径r＝0.143nm,求铝晶体的密度.（15分）
2.根据下列条件画出一个二元相图，A和B的熔点分别是1000C和700，含wB＝0.25的合金正好在500C完全凝固，它的平衡组织由73.3％的先共晶和26.7％的（＋）共晶组成。
而wB=0.50合金在500C时的组织由40％的先共晶和60％的（＋）共晶组成，并且此合金的总量为50％。
（15分）
3.作图题：
1）在立方晶胞中画出（011），（231），
晶面及[111]，[231]，
晶向。
（15分）
2）在六方晶系中画出（
）、（
）、（
）晶面及[
]、[
]晶向。
（15分）
4.为什么间隙固溶体只能是有限固溶体，而置换固溶体可以是有限固溶体也可以是无限固溶体？
（15分）
5.推导凝固过程均匀形核时的下列关系
（1）临界晶核半径为
；
（2）形核功为
其中为界面能，Gv为单位体积液、固相自由能差值（15分）
6.（A、B任选一题，多选不计入总分）（15分）
A.写出成分过冷产生的条件，说明影响成分过冷倾向大小的因素有哪些。
说明纯金属凝固时是否会出现成分过冷？
为什么？
B.解释晶子假说和无规则网络学说的要点，并分析其优缺点。
7.（A、B任选一题，多选不计入总分）（10分）
A.有人将工业纯铝在室温下进行大量变形轧制使其成为薄片试样，所测得的室温强度表明试样呈冷加工状态，然后将试样加热到100C，保温12d，再冷却后测得的室温强度明显降低。
试验者查得工业纯铝的t再＝150C，所以他排除了发生再结晶的可能性。
请解释上述现象，并说明如何证明你的设想。
B.MoO3与CaCO3反应时，反应机理受到CaCO3颗粒大小的影响，当MoO3：
CaCO3=1，rCaCO3=0.13mm,rMoO3=0.036mm时，反应是扩散控制；当CaCO3：
MoO3=15，rCaCO3<0.03mm时，反应为升华控制，试解释这种现象.
第1页（共2页）
8.（A、B任选一题，多选不计入总分）（10分）
A.冷拉铜导线在用作架空导线（要求一定的强度）和电灯花导线（要求较软）时，应分别采用什么样的最终热处理工艺才合适？
B.从热力学、成份、界面、能量等方面，对亚稳分相和不稳分相进行比较.
9.（A、B任选一题，多选不计入总分）（10分）
A.设有一条内径为30mm的厚壁管道，被厚度为0.1mm的铁膜隔开，通过向管子的一端向管内输入氮气，以保持膜片一侧氮气浓度为1200mol/m3，而另一侧氮气浓度为100mol/m3。
如在700oC下测得通过管道的氮气流量为2.8×10-4mol/s，求此时氮气在铁中的扩散系数。
B.从晶界移动与气孔的关系，说明如何才能达到烧结致密化？
10.（A、B任选一题，多选不计入总分）（15分）
A.有一面心立方单晶体，在（111）面滑移的柏氏矢量为
的右螺型位错，与在
面上滑移的柏氏矢量为
的另一右螺型位错相遇于此滑移面交线。
问：
1）此两位错能否进行下述反应：
，为什么？
2）新生成的位错线为两滑移面的交线，说明新生成的全位错属于哪类位错？
该位错能否滑移？
为什么？
3）若沿[010]晶向施加大小为17.2MPa的拉应力，试计算该新生的全位错单位长度受力大小，并说明方向（设晶格常数为a＝0.2nm）。
B.氧化铝瓷件表面需要被银，已知1000℃时氧化铝的表面张力为1.0mN/m,液态银的表面张力为0.92mN/m，氧化铝和液态银的界面张力为1.77mN/m。
问液态银能否润湿氧化铝表面？
用什么方法改进润湿性？
第2页（共2页）
青岛科技大学
二O一O年硕士研究生入学考试试题
考试科目：
材料科学基础
注意事项：
1．本试卷共10道大题（共计12个小题），满分150分；
2．本卷属试题卷，答题另有答题卷，答案一律写在答题卷上，写在该试题卷上或草纸上均无效。
要注意试卷清洁，不要在试卷上涂划；
3．必须用蓝、黑钢笔或签字笔答题，其它均无效。
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1.（30分）作图题：
（1）在立方晶胞中画出
、
、
晶面及
、
晶向。
（2）在六方晶系中画出（0001）、
、（
）晶面及[
]、[
]晶向。
2.（10分）求（121）和（100）决定的晶带轴与（001）和（111）所决定的晶带轴所构成的晶面的晶面指数。
3.（20分）已知铜的熔点为1083C，熔化潜热为1.88103J/cm3,比表面能为1.4410-5J/cm2。
（1）试计算铜在853C均匀形核时临界晶核半径；
（2）已知铜的原子量为63.5，密度为8.9g/cm3,求临界晶核中的原子数。
（3）铜晶体的空位形成能uv为0.9ev/atom，或1.44*10-19J/atom,材料常数A取作1，玻尔兹曼常数k＝1.38*10-23J/K，计算在500oC下，每立方米Cu中的空位数目。
4.（15分）问答题
（1）组元间的电负性差如何影响置换固溶体的溶解度？
（2）什么是间隙固溶体？
形成间隙固溶体有哪些条件？
5.（15分）Mg-Ni系的一个共晶反应为：
设w1Ni＝C1为亚共晶合金，w2Ni=C2为过共晶合金，这两种合金中的先共晶相的质量分数相等，但C1合金中的α总量为C2合金中α总量的2.5倍，试计算C1和C2的成分。
6.（10分）（A、B任选一题，多选不计入总分）
A.用一冷拉钢丝绳吊装一大型工件入炉，并随工件一起加热到1000C，加热完毕，当吊出工件时钢丝绳发生断裂。
试分析其原因。
B.分析固态相变的阻力，与析晶相比固态相变的特点是什么？
7.（15分）（A、B任选一题，多选不计入总分）
第1页（共2页）
A.如在面心立方晶胞[001]上施加一69MPa的应力，试求滑移系（111）
上的分切应力。
B.A-B合金的相图如图a，组成为X0的合金在T1温度保温后淬火至室温，其硬度随室温停留时间如图b所示。
停留一段时间后加热到T3~T4间保温10min再淬火至室温停留。
问第一次停留发生的变化？
两次停留硬度曲线不同的原因？
8.（15分）（A、B任选一题，多选不计入总分）
A.设面心立方晶体中的
为滑移面，位错滑移后的滑移矢量为
。
1） 在晶胞中画出柏氏矢量b的方向并计算出其大小。
2） 在晶胞中画出引起该滑移的刃型位错和螺型位错的位错线方向，并写出此二位错线的晶向指数。
B.MgO-Al2O3-SiO2系统的低共熔物放在Si3N4陶瓷片上，在低共熔温度下，液相的表面张力为900mN/m,液体与固体的界面能为600mN/m，测得接触角为75.52°,1）求Si3N4的表面张力；2）若在同一温度下，测得Si3N4陶瓷的腐蚀槽角为60°，求Si3N4陶瓷的晶界能γss；3）混合30%的低共熔物与Si3N4粉末烧制成陶瓷，并加热到低共熔温度以上，试大致勾画出该瓷的显微结构。
9.（10分）（A、B任选一题，多选不计入总分）
A.试从成分和晶体结构的角度，说明间隙固溶体和间隙相的异同。
B.试述晶子假说和无规则网络学说的要点，并分析其优缺点。
10.（10分）（A、B任选一题，多选不计入总分）
A.为什么钢铁零件渗碳温度一般要选择在相区中进行？
若不在相区中进行有什么后果？
B.固体中影响扩散的主要因素有哪些？
它们如何影响扩散？
第2页（共2页）
青岛科技大学
二○一一年硕士研究生入学考试试题
考试科目：
材料科学基础
注意事项：
1．本试卷共10道大题（共计12个小题），满分150分；
2．本卷属试题卷，答题另有答题卷，答案一律写在答题卷上，写在该试题卷上或草纸上均无效。
要注意试卷清洁，不要在试卷上涂划；
3．必须用蓝、黑钢笔或签字笔答题，其它均无效。
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1.作图题：
1）（12分）在立方晶胞中画出
、
晶面及[110]、
晶向。
2）（12分）在六方晶系中画出（
晶面及[
]、[
]晶向。
2.（12分）在fcc中，<110>方向中位于（111）平面上的有哪些？
3.（12分）什么是再结晶？
影响再结晶的因素有哪些？
4.（12分）滑移系的数目越多，则材料的塑性越好，这种说法对吗？
举例说明为什么？
5.（12分）什么是成分过冷？
为什么多元合金凝固时会出现成分过冷？
6.（12分）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。
7.（12分）下列位错反应能否进行，写出判断依据：
。
8.（12分）在室温下对铁板（铁熔点1538℃）和锡板（锡熔点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？
9.从以下题目中任选2道（每小题15分，共30分）：
1）说明材料中结合键与材料性能的关系。
2）任意选择一种材料，说明其可能的用途和加工过程。
3）说说你对材料的成分、组织、工艺与性能之间关系的理解。
4）试举例分析材料加工工程对材料使用性能的影响。
10.（12分）组元A和B在液态完全互溶，但在固态互不溶解，且形成一个与A、B不同晶体结构的中间化合物，由热分析测得下列数据：
含B量[w（B）/%]
液相线温度（℃）
固相线温度（℃）
0
—
1000
20
900
750
40
765
750
43
—
750
50
930
750
63
—
1040
80
850
640
90
—
640
100
—
800
（a）画出平衡相图，并注明各区域的相、各点的成分及温度，并写出中间化合物的分子式（原子量A=28，B=24）。
（b）100kg的w（B）为20%的合金在800℃平衡冷却到室温，最多能分离出多少纯A？
青岛科技大学
二O一二年硕士研究生入学考试试题
考试科目：
材料科学基础
注意事项：
1．本试卷共10道大题（共计18个小题），满分150分；
2．本卷属试题卷，答题另有答题卷，答案一律写在答题卷上，写在该试题卷上或草纸上均无效。
要注意试卷清洁，不要在试卷上涂划；
3．必须用蓝、黑钢笔或签字笔答题，其它均无效。
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1.填空：
（30分）
1）构成面心和体心立方晶体结构的原子半径为r，以r表示其点阵常数a分别为（）、（）。
2）表示位错线形点阵畸变的物理量是（）
3）如果晶体中某结点上的原子空缺，脱位原子一般进入其它空位，这样的空位称为（）。
4）在均匀形核过程中形成临界晶核时，体积自由能的降低只能补偿表面自由能增高的（），还有（）的表面自由能必须从（）中获得。
5）铁素体是碳在（）中形成的间隙固溶体；奥氏体是碳溶入（）中形成的间隙固溶体。
6）固溶体具有（）组元的点阵类型。
溶质原子在溶剂中的最大含量称为（）。
固溶体按照溶质原子在溶剂点阵中所占据的位置不同可以分为（）和（）。
7）从热力学的观点，扩散的根本驱动力在于有（）。
8）多组元系统中多相平衡的条件是，任一组元在各相中的（）相等
2.作图题（20分）
1）在立方晶胞中画出（421），（
），（130）晶面及[111]，[
]晶向。
2）在六方晶系中画出（
012）、
、（
）晶面及[
]、[
010]晶向。
3.（12分）按不同特点分类，固溶体可以分为哪几种类型？
影响置换固溶体固溶度的因素有哪些？
溶质和溶剂的原子尺寸差别（原子尺寸因素）怎样影响置换固溶体的固溶度，说明原因。
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