北京科技大学考研金属学试题.docx

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北京科技大学考研金属学试题

北京科技大学

2002年攻读硕士学位研究生入学考试试题

考试科目:

金属学

试卷一

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适用专业:

材料加工工程、钢铁冶金、有色金属冶金、科学技术史

说  明:

统考生做一至九题;单考生做一至六和十至十二题

一、名词解释（20分,每个2.5分）

1.点阵畸变

2.柏氏矢量

3.相图

4.过冷度

5.形变织构

6.二次再结晶

7.滑移系

8.孪生

二、画出立方晶系中（111）面、（435）面。

写出立方晶系空间点阵特征。

（10分）

三、铸锭的一般组织可分为哪几个区域?

写出其名称。

并简述影响铸锭结晶组织的因素。

（10分）

四、画图并叙述形变过程中位错增殖的机制。

（10分）

五、写出菲克第一定律的数学表达式,并说明其意义。

简述影响扩散的因素。

（10分）

六、简述形变金属在退火过程中显微组织、储存能及其力学性能和物理性能的变化。

（10分）

七、简述固态相变与液态相变的相同点与不同点。

（10分）

八、画出铁碳相图,标明相图中各特征点的温度与成分,写出相图中包晶反应、共晶反应与共析反应的表达式。

（10分）

九、分析再结晶过程中形核和长大与凝固过程中的形核和长大有何不同点。

十、分析含碳量0.12%的铁碳合金的结晶过程（单考生做）。

（10分）

十一、简述铸锭的宏观偏析（单考生做）。

（10分）

十二、简述金属晶体中缺陷的类型（单考生做）。

（10分）

北京科技大学

2003年攻读硕士学位研究生入学考试试题

考试科目:

金属学

试卷二

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适用专业:

科学技术史、冶金物理化学、钢铁冶金、有色金属、材料加工工程

说明:

统考生做一至十一题;单考生做一至七、十二至十五题

一、名词解释（30分）

1.刃型位错和螺型位错模型

2.晶界与界面能

3.同分凝固与异分凝固

5.二次再结晶

4.形变织构

6.淬透性与淬硬性

二、简述二元系中共晶反应、.包晶反应和共析反应的特点,并计算其各相平衡时的自由度。

（12分）

三、什么是点阵参数?

正方晶系和立方晶系的空间点阵特征是什么?

画出立方晶系中（123）的晶面。

（12分）

四、凝固过程中形核和长大与再结晶过程中形核和长大主要区别是什么?

简述再结晶过程中核心的产生方式。

（12分）

五、简述菲克第一定律和菲克第二定律的含义,写出其表达式,并标明其字母的物理含义。

（12分）

六、简述晶界和晶粒大小对多晶体范性变形的作用与影响。

（12分）

七、什么是一次带状组织和二次带状组织?

分析一次带状组织和二次带状组织形成的原因。

（12分）

八、画出Fe-C相图,标明Fe-C相图中各点的温度和含碳量。

（12分）（统考生做,单考生不做）

九、简述固态相变的一般特点。

（12分）（统考生做,单考生不做）

十、简述凝固过程的宏观特征,叙述凝固过程中晶体成长的机理。

（统考生做,单考生不做）

十一、什么是固溶体?

影响固溶度的原因有哪些?

固溶体与其纯溶剂组元相比,其结构、力学性能和物理性能发生了哪些变化?

（12分）（统考生做,单考生不做）

十二、列举三种增加凝固过程中核心数的方法,简要分析其增加核心数的原因。

（12分）（单考生做,统考生不做）

十三、简述含碳量为0.25%钢的结晶过程和固态组织转变过程。

  （12分）（单考生做,统考生不做）

十四、简述连续脱溶和不连续脱溶的含义。

（12分）（单考生做,统考生不做）

十五、根据缺陷相对于晶体尺寸和其影响范围的大小,缺陷可以分为哪几类?

简述这几类缺陷的特征。

（12分）（单考生做,统考生不做）

北京科技大学

2004年攻读硕士学位研究生入学考试试题

考试科目:

金属学

试卷三

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适用专业:

材料学、材料科学与工程、材料加工工程

说  明:

统考生做一至十一题;单考生做一至八和十二至十四题

一、简述题（4分/小题,共40分）

1.滑移临界分切应力  

2.金属键  

3.中间相  

4.布喇菲（Bravais）点阵  

5.再结晶温度  

6.滑移系    

7.位错  

8.二次再结晶  

9.偏析  

10.马氏体相变

二、单相金属或合金各晶粒间的界面一般称之为晶界,通常晶界又分为小角度晶界和大角度晶界两大类,试问:

划分为两类晶界的依据是什么?

并讨论构成小角度晶界的结构模型。

（10分）

三、分别画出立方晶系晶胞内的（110）、（112）晶面和E110]、E111）晶向。

（10分）

四、讨论晶体结构和空间点阵之间的关系。

（10分）

五、什么是固溶体?

讨论影响固溶体溶解度的主要因素。

（10分）

六、分析和讨论冷加工金属或合金塑性变形后回复再结晶过程中组织和性能的变化特征。

（10分）

七、画出Fe-F3C相图,分析含碳量为1.1wt%（重量百分比）的铁碳合金从液相平衡凝固到室温时的转变过程,画出组织转变示意图,并计算出室温时各组织的相对含量。

（20分）

八、分析和讨论影响金属或合金中原子扩散的主要因素。

（10分）

九、以Al-4.5%Cu合金为例,分析过饱和固溶体的脱溶分解过程（脱溶贯序）,并讨论脱溶温度对脱溶贯序的影响。

（10分）

十、金属的固态相变与金属的结晶过程基本一样,大多也包括形核和生长两个基本阶段,但在固态相变过程中新、旧两相的比容不同,使系统额外增加了应变能以及由相界面上的原子不匹配而引起的弹性应变能,因此固态相变在许多方面与结晶过程有着显著的差异。

试分析固态相变的一般特点。

（10分）

十一、写出所附Au-Hf体系相图（图9-1）中的三相反应,并划出虚线框内部分的相平衡关系局部扩大示意图。

（10分）

十二、分析固态相变和回复再结晶过程的驱动力。

（10分）

十三、叙述钢锭中常见的宏观组织缺陷,消除或改善方法。

（10分）

十四、叙述常见的金属晶体中的内外界面。

（10分）

北京科技大学

2005年攻读硕士学位研究生入学考试试题

考试科目:

金属学

试卷四

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适用专业:

材料学、材料科学与工程、材料加工工程

说  明:

统考生做一至九题;单考生做一至六和十至十二题

一、晶体结构（20分）  

1.什么是晶面族{111}晶面族包含哪些晶面?

2.面心立方结构金属的[100]和正[111]晶向间的夹角是多少?

{100}面间距是多少?

3.面心立方结构和密排六方结构金属中的原子堆垛方式和致密度是否有差异?

请加以说明。

二、合金相（15分）

1.解释间隙固溶体和间隙相的含义,并加以比较。

2.为什么固溶体的强度常比纯金属高?

三、晶体缺陷（15分）

1.晶体内若有较多的线缺陷（位错）或面缺陷（晶界、孪晶界等）,其强度会明显升高,这些现象称为什么?

强度提高的原因是什么?

2.上述的两类缺陷是怎样进入晶体的?

举例说明如何提高这些缺陷的数目?

四、相图热力学（10分）

  利用图10-1的自由能-成分曲线说明,公切线将成分范围分成三个区域,各区域内哪些相稳定?

为什么?

五、凝固（20分）  

1.相同过冷度下比较均匀形核与非均匀形核的临界半径、临界形核功、临界晶核体积,哪个大?

2.合金凝固时的液/固界面前沿通常比纯金属液/固界面前沿更容易出现过冷?

为什么?

3.典型的金属（如铁）和典型的非金属（如硅,石墨）在液相中单独生长时的形貌差异是什么?

六、扩散（20分）

1.菲克第二定律的解之一是误差函数解,C=A+Berf（x/2（Dt）1/2）,它可用于纯铁的渗碳过程。

若温度固定,不同时间碳的浓度分布则如图10-2。

已知渗碳1小时后达到某一特定浓度的渗碳层厚度为0.5mm,问再继续渗碳8小时后,相同浓度的渗层厚度是多少?

2.图10-3为测出的钍在不同温度及以不同方式扩散时扩散系数与温度的关系,从该实验数据图中能得出哪些信息?

七、形变（20分）

1.常温下金属塑性变形有哪些主要机制?

它们间的主要差异是什么?

2.面心立方金属铜在三种不同条件下的真应力-应变曲线如图10-4。

说明它们可能是在怎样的温度和应变速率下形成的?

为何有这样的形状?

3.什么是上、下屈服点效应（在纯铁或低碳钢中）?

原因是什么?

八、再结晶（20分）

1.给出金属发生再结晶的基本条件（驱动力）。

2.指出再结晶、结晶、固态相变之间的主要区别。

3.图10-5示意画出一种常见的再结晶形核机制,请解释该地点优先形核的原因和形核过程。

4.再结晶动力学公式为X=1-e（-ktn）,各参数表示的含义是什么?

以X—t的关系作图,曲线的形状大致是怎样的?

如何处理可得一条直线?

处理成直线有何用途?

九、固态相变（10分）

图10-6为两组铝铜合金的时效强化曲线;讨论成分变化及时效温度对力学性能（这里是硬度值）的影响,分析可能的原因。

十、固态相变（15分）

1.简述时效（强化）处理的工艺路线及原理。

2.同素异晶转变、马氏体相变、脱溶转变有何主要区别?

十一、形变（15分）  

简述单向压缩条件下,形变量、形变温度对金属组织及性能的影响（包括晶粒形状和位错亚结构的变化）?

可用示意图表示。

十二、铁碳相图（20分）

1.图10-7a为铁碳相图,图10-7b、c、d分别为3个不同成分（设为0.45%C、3.4%C、4.7%C）的铁碳合金缓冷凝固组织（包括随后的固态相变、硝酸酒精浸蚀）。

说明它们各是哪个成分的合金,为什么?

2.分析图10-7d组织的凝固过程,并计算该合金中白色长条状组织的重量相对量（Fe3C含6.69%C）。

北京科技大学

2006年攻读硕士学位研究生入学考试试题

考试科目:

金属学

试卷五

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考试科目:

金属学

适用专业:

材料加工工程、材料学、材料科学与工程

说  明:

统考生做一至八题;单考生做二、三、四

（2）、五、六、七

（1）、八至十一题

一、晶体结构（20分）

1.（以面心立方晶胞为例）描述晶体结构（晶胞）特征的常用参数有哪些?

2.在体心立方晶胞中画出一个最密排方向并标明晶向指数;再画出过该方向的两个不同的低指数（简单）晶面,写出对应的晶面指数。

这两个面和与其平行的密排方向构成什么关系?

二、合金相（20分）

1.（以金属为基的）固溶体与中间相的主要差异（如结构、键性、性能）是什么?

2.纯金属中溶人另一组元后（假设不会产生新相）会带来哪些微观结构上的变化?

这些变化如何引起性能上的变化?

三、晶体缺陷（20分）

1.点缺陷（如间隙原子或代位原子）和线缺陷（如位错）为何会发生交互作用?

这种交互作用如何影响力学性能?

2.举例或画图说明什么是小角晶界的位错模型?

描述大角晶界有何模型?

其含义是什么?

四、相图及凝固（30分）  .

1.图11-1为铁碳相图和一个含3.5%C的铁碳合金缓冷凝固组织。

说明或示意画出此合金由液相缓冷到共析温度以下的组织变化过程,并说明图11-1b的最终组织;计算图11-1b中箭头所指的树枝状组织的重量百分量;再分别计算共析转变后合金中铁素体和全部的珠光体组织重量百分量（Fe3C含6.69%C）。

2.图11-2为一连铸坯低倍组织照片,说明各晶区的名称及成因;若想得到更多的等轴晶粒,可采用哪些方法或措施?

五、扩散（10分）

扩散的微观机制有哪些?

一般情况下,哪些机制扩散快一些?

一个经凝固而有微观非平衡偏析的合金,采用哪些措施可加速扩散使合金均匀化?

描述该过程应用哪种扩散扩散第二定律的解?

六、形变（20分）

1.写出面心立方金属的一个具体的滑移系;多晶体变形时,在一定的形变量下,为何有的晶粒内是单系滑移而另一些晶粒内是多系滑移?

为何有的晶粒内滑移量大而另一些晶粒内滑移量小?

2.什么是形变织构?

有哪几类?

如何表示?

七、再结晶（20分）

1.简述回复再结晶退火时材料组织和性能变化的规律;为何实际生产中常需要再结晶退火?

2.再结晶形核地点有什么特点或特征?

哪些地点可能是优先的形核地点?

八、固态相变（10分）

  什么是连续脱溶?

若一个过饱和固溶体在不同时效条件下分别得到如图11-3所示的规则形状和不规则形状析出物,该现象说明什么?

形成两种组织的大致条件（或工艺）各是什么?

九、晶体结构（20分）

1.（以体心立方晶胞为例）描述晶体结构（晶胞）几何特征的常用参数有哪些?

2.在面心立方晶体结构晶胞中画出一个最密排方向并标明晶向指数;再画出过该方向的两个不同的低指数（简单）晶面,写出对应的晶面指数。

这两个面和与其平行的密排方向构成什么关系?

十、相图及凝固（20分）

  参照图11-1a（第四题）提供的铁碳相图,说明并示意画出含碳1.3%的铁碳合金由液相缓冷到共析温度以下的组织变化过程;计算该合金二次渗碳体的最大重量百分量;再分别计算共析转变后合金中铁素体和珠光体组织重量百分量。

十一、再结晶（10分）

  再结晶完成后的晶粒长大过程中,晶粒的平衡形貌（二维条件下）是直的六边形;多于六边的晶粒将吞并少于六边的晶粒而长大。

解释原因。