材料科学基础考试题.docx

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材料科学基础考试题

《材料科学基础》考试试卷（第一套）

课程号

6706601060

考试时间

120

分钟

适用专业年级（方向）：

材料科学与工程专业2006级

考试方式及要求：

闭卷考试

题　号

一

二

三

四

五

六

总分

得　分

阅卷人

一、名词解释（简短解释，每题2分，共20分）

空间点阵

线缺陷

吸附

渗碳体组织

固态相变

稳态扩散

形核率

调幅分解

霍尔-配奇方程

平衡凝固

二、选择题（只有一个正确答案，每题1分，共10分）

1、弯曲表面的附加压力△P总是（）曲面的曲率中心。

A.指向B.背向C.平行 D.垂直

2、润湿的过程是体系吉布斯自由能（）的过程。

A.升高B.降低C.不变  D.变化无规律

3、一级相变的特点是，相变发生时，两平衡相的（）相等，但其一阶偏微分不相等。

A.熵B.体积C.化学势D.热容

4、固溶体合金的凝固是在变温下完成的，形成于一定温度区间，所以在平衡凝固条件下所得到的固溶体晶粒（）

A.成分外不均匀B.不同温度下形成的各晶粒成分是不同的

C.晶粒外，晶粒形成不分先后，同母液成分是一致的

5、强化金属材料的各种手段，考虑的出发点都在于（）

A.制造无缺陷的晶体或设置位错运动的障碍

B.使位错增殖C.使位错适当的减少

6、既能提高金属的强度，又能降低其脆性的手段是（）

A.加工硬化B.固溶强化C.晶粒细化

7、根据显微观察，固液界面有两种形式，即粗糙界面与光滑界面，区分两种界面的依据是值大小（）

A.α<=2为光滑界面B.α>=1为光滑界面C.α>=5为光滑界面

8、渗碳处理常常在钢的奥氏体区域进行，这是因为（）

A.碳在奥氏体中的扩散系数比在铁素体

B.碳在奥氏体中的浓度梯度比在铁素体

C.碳在奥氏体中的扩散激活能比在铁素体中小

9、界面能最低的相界面是（）

A.共格界面B.孪晶界C.小角度晶界

10、铁碳合金组织中的三次渗碳体来自于（）

A．奥氏体；B．铁素体；C．二次渗碳体

三、简述题（每题4分，共20分）

1、固-固相变与液-固相变有什么区别。

2、为什么非均匀形核比均匀形核更容易？

3、解释回复的定义，回复阶段具有哪些特点？

4、分析影响晶界迁移率的主要因素。

5、写出立方晶系的{321}晶面族和﹤112﹥晶向族中的全部等价晶面和晶向的具体指数。

四、请画出片状马氏体显微组织示意图。

（5分）

五、请写出面心立方、体心立方、密排六方金属晶体中密排面上单位位错的柏氏矢量。

（5分）

六、综合题（40分）

1、试从晶界的结构特征和能量特征分析晶界的特点。

（10分）

2、请分别计算面心立方晶体（fcc）中（100）、（110）、（111）晶面的面密度。

假设晶胞点阵常数为a。

（10分）（在一个晶胞计算，面密度指面上所含原子个数与该面面积比值）

3、有一70MPa应力作用在fcc晶体的[001]方向上，求作用在（111）[10

]和（111）[

10]滑移系上的分切应力。

（10分）

4、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ΔGv，单位面积界面能为σ。

（10分）

①求临界晶核边长。

②求临界晶核形成功。

③求临界晶核形成功与界面能的关系。

《材料科学基础》试题六

A卷

1.画出面心立方中的最密排晶面、晶向，并在晶胞图中画出最密排晶面、晶向（必须标明坐标系）（5分）

2.解释什么是组织组成与相组成，根据Pb-Bi相图回答下列问题：

（15分）

设X合金平衡凝固完毕时的相组成物为b和（Bi），其中b相占80%，则X合金中Bi组元的含量是多少？

Pb-42%Bi合金非平衡凝固后得到何种非平衡组织？

3.如图所示的三元相图的投影图：

（10分）

写出这个三元系的四相平衡反应式；指出这个三元系中1合金的成分并分析其结晶过程；

4.固溶体合金的性能与纯金属比较有何变化？

（5分）

5.位错对材料性能有何影响。

（10分）

6.解释大角晶界，晶界非平衡偏聚。

晶界能对材料性能有何影响？

（10分）

7.解释滑移与孪生，写出FCC单晶体的一个滑移系，如何解释多相固溶体合金中弥散第二相对材料的强化？

变形后金属组织与性能变化如何？

（15分）

9.什么是再结晶织构与再结晶全图，冷变形金属在加热时进行回复与再结晶后晶粒长大的驱动力是什么，铜的熔点为1083℃，在冷变形后的工业纯铜板上取三个试样，第一个试样加热到200℃，第二个试样加热到500℃，第三个试样加热到800℃，各保温一小时，然后空冷。

试画出各试样热处理后的显微组织示意图，说明它们在强度和塑性方面的区别及原因。

（20分）

10.固体材料中原子扩散驱动力是什么，温度、晶体结构、晶体缺陷对扩散有何影响？

（10分）

B卷

1.画出体心立方中的最密排晶面、晶向，并在晶胞图中画出最密排晶面、晶向（必须标明坐标系）（5分）

2.解释什么是伪共晶和离异共晶，根据Pb-Bi相图回答下列问题：

（15分）

设X合金平衡凝固完毕时的组织为（Bi）初晶+[b+（Bi）]共晶，且初晶与共晶的百分含量相等，则此合金中Pb组元的含量是多少？

Pb-30%Bi合金非平衡凝固后得到何种组织？

3.分析如图所示的三元相图：

（10分）

写出这个三元系的四相平衡反应式；指出这个三元系中2合金的成分并分析其结晶过程；

4.比较金属间化合物与纯金属性能有什么区别？

（5分）

5.位错对材料性能有何影响？

（10分）

6.解释小角晶界，晶界平衡偏聚。

晶界能对材料性能有何影响？

（10分）

7.解释多晶体在冷塑性变形中的相对单晶体的变形特点，写出BCC单晶体的一个滑移系，如何解释多相固溶体合金中弥散第二相对材料的强化？

变形后金属组织与性能变化，（15分）

8.解释再结晶全图与热加工，冷变形金属在加热时进行回复与再结晶后晶粒长大的驱动力是什么？

铜的熔点为1083℃，在冷变形后的工业纯铜板上取三个试样，第一个试样加热到200e，第二个试样加热到500℃，第三个试样加热到800℃，各保温一小时，然后空冷。

试画出各试样热处理后的显微组织示意图，说明它们在强度和塑性方面的区别及原因。

（20分）

9.固体材料中原子反应扩散是什么，温度、晶体结构、晶体缺陷对扩散有何影响？

（10分）