2009年碩士研究生入學(xué)考試材料科學(xué)基礎(chǔ)試題...

1、西北工業(yè)大學(xué)2009年碩士研究生入學(xué)考試試題 試題名稱：材料科學(xué)基礎(chǔ)（B卷） 試題編號(hào)：832 說(shuō) 明：所有答題一律寫在答題紙上 第 1 頁(yè) 共 3 頁(yè)1. 簡(jiǎn)答題（每題10分，共60分） 1. 在位錯(cuò)發(fā)生滑移時(shí)，請(qǐng)分析刃位錯(cuò)、螺位錯(cuò)和混合位錯(cuò)的位錯(cuò)線l與柏氏矢量b、外加切應(yīng)力與柏氏矢量b、外加切應(yīng)力與位錯(cuò)線l之間的夾角關(guān)系，及位錯(cuò)線運(yùn)動(dòng)方向。（請(qǐng)繪表格作答，答案務(wù)必寫在答題冊(cè)上） 混合位錯(cuò)螺位錯(cuò)刃位錯(cuò)位錯(cuò)線運(yùn)動(dòng)方向與 l 與 bb 與 l類型2. 什么是置換固溶體？影響置換固溶體溶解度的因素有哪些？形成無(wú)限固溶體的條件是什么？ 3. 置換擴(kuò)散與間隙擴(kuò)散的擴(kuò)散系數(shù)有何不同？在擴(kuò)散偶中，如果是間

2、隙擴(kuò)散，是否會(huì)發(fā)生柯肯達(dá)爾效應(yīng)？為什么？ 4. 在室溫下對(duì)鐵板（其熔點(diǎn)為 1538 ）和錫板（其熔點(diǎn)為 232 ），分別進(jìn)行來(lái)回彎折，隨著彎折的進(jìn)行，各會(huì)發(fā)生什么現(xiàn)象？為什么？ 5. 何為固溶強(qiáng)化？請(qǐng)簡(jiǎn)述其強(qiáng)化機(jī)制。 6. 請(qǐng)比較二元共晶轉(zhuǎn)變與包晶轉(zhuǎn)變的異同。 二、作圖計(jì)算題（每題10分，共40分） 1. 請(qǐng)比較FCC晶體中 和 兩位錯(cuò)的畸變能哪個(gè)較大。 2. 面心立方晶體沿001方向拉伸，可能有幾個(gè)滑移系開動(dòng)？請(qǐng)寫出各滑移系指數(shù)，并分別繪圖示之。 3. 在Al單晶中，（111）面上有一位錯(cuò) ， 面上另一位錯(cuò) 。若兩位錯(cuò)發(fā)生反應(yīng)，請(qǐng)繪出新位錯(cuò)，并判斷其性質(zhì)。 4. 請(qǐng)分別寫出立方晶系中110和

3、100晶面族包括的晶面。 1) 綜合分析題（每題25分，共50分） 1. 請(qǐng)分析影響回復(fù)和再結(jié)晶的因素各有哪些，以及影響因素的異同，并請(qǐng)分析其原因。 2335 2. 附圖為Ti-Al二元合金相圖： 1） 請(qǐng)分析并分別寫出1285、1125和665三個(gè)恒溫轉(zhuǎn)變的類型和反應(yīng)式，以及882時(shí)發(fā)生兩相恒溫轉(zhuǎn)變的類型和反應(yīng)式。 2） 請(qǐng)繪出w31%合金平衡結(jié)晶的冷卻曲線，并注明各階段的主要相變反應(yīng)。 3） 請(qǐng)分析500時(shí)，w31%的合金平衡結(jié)晶的相組成物和組織組成物，并計(jì)算其質(zhì)量分?jǐn)?shù)。 （注：1125時(shí)，waTi27%，w Ti3Al26%，w TiAl35%；500時(shí)，w Ti3Al23%，w TiA

4、l35%） 2009年西北工業(yè)大學(xué)碩士研究生入學(xué)試題參考答案 一、 簡(jiǎn)答題（每題10分，共60分） 1. 在位錯(cuò)發(fā)生滑移時(shí)，請(qǐng)分析刃位錯(cuò)、螺位錯(cuò)和混合位錯(cuò)的位錯(cuò)線l與柏氏矢量b、外加切應(yīng)力與柏氏矢量b、外加切應(yīng)力與位錯(cuò)線l之間的夾角關(guān)系，及位錯(cuò)線運(yùn)動(dòng)方向。（請(qǐng)繪表格作答，答案務(wù)必寫在答題冊(cè)上） 答： 一定角度 / 法線 一定角度 / / 法線 / / 法線 位錯(cuò)線運(yùn)動(dòng)方向 與 l 與 b b 與 l 2. 什么是置換固溶體？影響置換固溶體溶解度的因素有哪些？形成無(wú)限固溶體的條件是什么？ 答：溶質(zhì)原子取代溶劑原子，并保持溶劑結(jié)構(gòu)的合金相稱為置換固溶體。 影響因素有：1）原子尺寸；2）晶體結(jié)構(gòu)；3

5、）電負(fù)性；4）電子濃度 兩組元晶體結(jié)構(gòu)相同是形成無(wú)限固溶體的必要條件。 3. 置換擴(kuò)散與間隙擴(kuò)散的擴(kuò)散系數(shù)有何不同？在擴(kuò)散偶中，如果是間隙擴(kuò)散，是否會(huì)發(fā)生柯肯達(dá)爾效應(yīng)？為什么？ 答：間隙擴(kuò)散系數(shù)與空位濃度無(wú)關(guān)，而置換擴(kuò)散系數(shù)與空位濃度有關(guān)（可用公式表示）。一般地，間隙擴(kuò)散系數(shù)大于置換擴(kuò)散系數(shù)。 不會(huì)發(fā)生。因?yàn)殚g隙擴(kuò)散中考慮間隙原子定向流動(dòng)，未考慮置換互溶式擴(kuò)散。 4. 在室溫下對(duì)鐵板（其熔點(diǎn)為 1538 ）和錫板（其熔點(diǎn)為 232 ），分別進(jìn)行來(lái)回彎折，隨著彎折的進(jìn)行，各會(huì)發(fā)生什么現(xiàn)象？為什么？ 答：根據(jù)T再（0.350.45）Tm可知 Fe在室溫下加工為冷加工，Sn在室溫下加工為熱加工 因此

6、隨著彎曲的進(jìn)行，鐵板發(fā)生加工硬化，繼續(xù)變形，導(dǎo)致鐵板斷裂 Sn板屬于熱加工，產(chǎn)生動(dòng)態(tài)再結(jié)晶，彎曲可不斷進(jìn)行下去 5. 何為固溶強(qiáng)化？請(qǐng)簡(jiǎn)述其強(qiáng)化機(jī)制。 答：固溶強(qiáng)化就是溶質(zhì)原子阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)，從而使合金強(qiáng)度提高的現(xiàn)象。 主要機(jī)制包括：1）柯氏氣團(tuán)，即溶質(zhì)原子的彈性應(yīng)力場(chǎng)阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)；2）玲木氣團(tuán)，即溶質(zhì)原子降低基體層錯(cuò)能，使位錯(cuò)分解為擴(kuò)展位錯(cuò)，阻礙位錯(cuò)交滑移或攀移；3）電交互作用，即帶電溶質(zhì)原子與位錯(cuò)形成靜電交互作用，阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)。 6. 請(qǐng)比較二元共晶轉(zhuǎn)變與包晶轉(zhuǎn)變的異同。 答：相同點(diǎn)：恒溫、恒成分轉(zhuǎn)變；相圖上均為水平線。 不同點(diǎn)：共晶為分解型反應(yīng)，包晶為合成型反應(yīng)；共晶線全是固相線，包晶線只

7、有部分是固相線；共晶三角在水平線上，包晶三角在水平線下。 二、作圖計(jì)算題（每題10分，共40分） 4. 請(qǐng)比較FCC晶體中 和 兩位錯(cuò)的畸變能哪個(gè)較大。 答： 故：b1的畸變能較小。 5. 面心立方晶體沿001方向拉伸，可能有幾個(gè)滑移系開動(dòng)？請(qǐng)寫出各滑移系指數(shù)，并分別繪圖示之。 答：共12個(gè)滑移系，其中可能開動(dòng)的有8個(gè)。分別是： 、 、 、 、 6. 在Al單晶中，（111）面上有一位錯(cuò) ， 面上另一位錯(cuò) 。若兩位錯(cuò)發(fā)生反應(yīng)，請(qǐng)繪出新位錯(cuò)，并判斷其性質(zhì)。 b1b2b2b3答：新位錯(cuò)為 。 位錯(cuò)線為（111）面與 面的交線 。 兩者垂直，因此是刃型位錯(cuò)。 4. 請(qǐng)分別寫出立方晶系中110和100

8、晶面族包括的晶面。 答： 1) 綜合分析題（每題25分，共50分） 1. 請(qǐng)分析影響回復(fù)和再結(jié)晶的因素各有哪些，以及影響因素的異同，并請(qǐng)分析其原因。 回復(fù) 再結(jié)晶 原因 溫度（升） 促進(jìn) 促進(jìn) 促進(jìn)原子擴(kuò)散 冷變形量（增） 促進(jìn) 促進(jìn) 提供驅(qū)動(dòng)力 溶質(zhì)原子 阻礙 阻礙 阻礙位錯(cuò)和晶界的運(yùn)動(dòng) 第二相粒子 促進(jìn) 促進(jìn)或阻礙 即可能提高驅(qū)動(dòng)力，同時(shí)阻礙位錯(cuò)和晶界運(yùn)動(dòng) 原始晶粒（細(xì)?。?促進(jìn) 促進(jìn) 增大再結(jié)晶驅(qū)動(dòng)力 晶粒位向 無(wú)影響 無(wú)影響 熱蝕溝 無(wú)影響 一般無(wú)影響 尚未形成熱蝕溝 2. 附圖為Ti-Al二元合金相圖： 4） 請(qǐng)分析并分別寫出1285、1125和665三個(gè)恒溫轉(zhuǎn)變的類型和反應(yīng)式，以及882時(shí)發(fā)生兩相恒溫轉(zhuǎn)變的類型和反應(yīng)式。 5） 請(qǐng)繪出w31%合金平衡結(jié)晶的冷卻曲線，并注明各階段的主要相變反應(yīng)。 6） 請(qǐng)分析500時(shí)，w31%的合金平衡結(jié)晶的相組成物和組織組成物，并計(jì)算其質(zhì)量分?jǐn)?shù)。 （注：1125時(shí)，waTi27%，w Ti3Al26%，w TiAl35%；500時(shí)，w Ti3Al23%，w TiAl35%） 答： 1）1285：包析反應(yīng)，TiTiAlaTi 1125：共析反應(yīng)，aTiTi3AlTiAl 665： 包晶反