西安工業(yè)大學(xué)碩士材料科學(xué)基礎(chǔ)真題2009年

1、西安工業(yè)大學(xué)碩士材料科學(xué)基礎(chǔ)真題 2009 年（ 總分： 150.00 ，做題時(shí)間： 90 分鐘 ）一、B 名詞解釋 /B（ 總題數(shù)： 5，分?jǐn)?shù)： 10.00）1. 晶帶軸定律（分?jǐn)?shù)： 2.00 ） 正確答案： （）解析：所有平行于同一方向的晶面 （hkl） 構(gòu)成一個(gè)晶帶，該方向 uvw 就稱為晶帶軸，則有 hu+kv+lw=0 ，這 就是晶帶軸定律。2. 非均勻形核（分?jǐn)?shù)： 2.00 ） 正確答案： （） 解析：如果金屬熔體中存在著高熔點(diǎn)的固相夾雜物，晶胚有可能依附這些固相夾雜物的現(xiàn)成界面形核，這 種現(xiàn)象就稱為非均勻形核。3. 柯氏氣團(tuán)（分?jǐn)?shù)： 2.00 ） 正確答案： （） 解析：間隙原子

2、與位錯(cuò)線進(jìn)行彈性交互作用時(shí)，間隙原子將在位錯(cuò)線附近聚集，形成小原子集團(tuán)，稱為柯 氏氣團(tuán)。4. 多系滑移（分?jǐn)?shù)： 2.00 ） 正確答案： （） 解析：金屬晶體在一定方向受力時(shí)，可以使多個(gè)等同滑移系同時(shí)開(kāi)動(dòng)，這稱為多系滑移5. 動(dòng)態(tài)再結(jié)晶（分?jǐn)?shù)： 2.00 ） 正確答案： （） 解析：金屬材料在一定溫度下變形加工時(shí)，同時(shí)也發(fā)生再結(jié)晶，這種與形變同時(shí)發(fā)生的再結(jié)晶就稱為動(dòng)態(tài) 再結(jié)晶。二、B 是非判斷題 /B（ 總題數(shù)： 5，分?jǐn)?shù)： 20.00）6. 置換固溶體和間隙固溶體都有可能形成無(wú)限固溶體。（分?jǐn)?shù)： 4.00 ）A. 正確B.錯(cuò)誤 V解析：只有置換固溶體才有可能形成無(wú)限固溶體，而間隙固溶體只能形

3、成固溶度很小的有限固溶體。7. 密排六方結(jié)構(gòu)是純金屬的基本晶體結(jié)構(gòu)之一，也是布拉菲點(diǎn)陣中的一種。 （分?jǐn)?shù)： 4.00 ）A. 正確B. 錯(cuò)誤 V解析：密排六方結(jié)構(gòu)是純金屬的基本晶體結(jié)構(gòu)之一，但不是布拉菲點(diǎn)陣中的一種，它屬于布拉菲點(diǎn)陣中的 簡(jiǎn)單六方結(jié)構(gòu)。8. 位錯(cuò)線的滑移和攀移都可以使金屬晶體在滑移面產(chǎn)生塑性變形。（分?jǐn)?shù)： 4.00 ）A. 正確B.錯(cuò)誤 V 解析：位于滑移面上的位錯(cuò)線在切應(yīng)力的作用下可以滑移，從而使金屬晶體在滑移面產(chǎn)生塑性變形；刃型 位錯(cuò)在一定條件下可以沿垂直于滑移面的方向運(yùn)動(dòng)，刃型位錯(cuò)的這種運(yùn)動(dòng)就稱為攀移。刃型位錯(cuò)的攀移將 導(dǎo)致多余半原子面的擴(kuò)大或縮小，與滑移面產(chǎn)生塑性變形無(wú)

4、關(guān)。9. 高溫萊氏體和室溫萊氏體都是鑄鐵中主要組成相，且其組織形貌完全相同。(分?jǐn)?shù)： 4.00 )A. 正確B. 錯(cuò)誤 V 解析：萊氏體不是組成相，而是由幾個(gè)相組成的組織組成物。高溫萊氏體和室溫萊氏體的組織形貌是不同 的，高溫萊氏體由奧氏體和滲碳體組成，而室溫萊氏體中沒(méi)有奧氏體，由鐵素體，滲碳體和二次、三次滲 碳體組成。10. 形變織構(gòu)是金屬材料塑性變形過(guò)程中產(chǎn)生的，它對(duì)金屬材料有著明顯的強(qiáng)化作用。 (分?jǐn)?shù)： 4.00 )A. 正確B. 錯(cuò)誤 V 解析：形變織構(gòu)是金屬材料塑性變形過(guò)程中產(chǎn)生的，但會(huì)引起金屬材料力學(xué)性能和物理性能的明顯各向異 性，且對(duì)金屬材料沒(méi)有明顯的強(qiáng)化作用。三、B 計(jì)算題 /

5、B( 總題數(shù)： 1，分?jǐn)?shù)： 20.00)11. 一個(gè)簡(jiǎn)單立方晶系的雙晶，它們的滑移系原為100 < 100>，雙晶的取向及力軸的取向如圖 21-1所示(提示：晶界兩側(cè)的取向不同 )，試確定哪一個(gè)晶體首先開(kāi)始滑移，所開(kāi)動(dòng)的具體滑移系是什么。(分?jǐn)?shù)： 20.00 )正確答案： () 解析：這是一個(gè)雙晶體，不是單晶體。左邊晶體的取向可由方向 100 和0 所確定。含有這兩個(gè)方向的晶 面為(011) ，即施加在左邊晶體作用力的方向與 (011) 面垂直， 其方向?yàn)?011 。而施加在右邊晶體作用力的 方向與(010) 面垂直，其方向?yàn)?010 。 在簡(jiǎn)單立方晶系中， (011) 面和滑移面

6、 (010)、(001) 以及滑移方向 010、001的夾角均為45°。左邊晶體作用力 b在滑移系上分力為 b sin45 ° cos45°，而右邊晶體作 用力b在滑移系上分力為0。因此，左邊晶體首先開(kāi)始滑移，所開(kāi)動(dòng)的滑移系分別為：(001)010和(010)001 。四、B 完成下列各題 /B( 總題數(shù)： 1，分?jǐn)?shù)： 30.00)設(shè)一長(zhǎng)為200mm橫截面積為400mrh的金屬棒，上端固定，下端加以一個(gè)與長(zhǎng)度方向平行且指向下方、大 小為98kN的力，如圖21-2所示。(分?jǐn)?shù)： 30.00 )(1).試求出與力軸方向分別成0°、30°、45

7、76;以及9的各截面上的正應(yīng)力和切應(yīng) 力。(分?jǐn)?shù)： 15.00 ) 正確答案： ()解析：與力軸方向分別成 0°、 30°、 45°以及 9 各截面上的正應(yīng)力和切應(yīng)力求解如下：設(shè)試樣的原始截面積為A。，與力軸方向分別成0。、30。、45°以及9后，試樣的截面積分別為A、A、A、A，而力F在這些截面的垂直分量分別為F1、F2、F3、F4，水平分量分別為R、P2、P%P4。則：與力軸方向成 0°時(shí)與力軸方向成 30°時(shí)與力軸方向成 45°時(shí)與力軸方向成9角時(shí)（2）.畫(huà)出切應(yīng)力與 9 的關(guān)系曲線，并求出切應(yīng)力為最大時(shí)的 9 為多少

8、。（分?jǐn)?shù)： 15.00 ） 正確答案： （）解析：由上面的計(jì)算結(jié)果可見(jiàn)，切應(yīng)力與 9 角的關(guān)系為 29 的正弦函數(shù)。顯然，當(dāng) 9 為 45°時(shí)，切應(yīng)力 達(dá)到最大值。根據(jù)這個(gè)關(guān)系式，很容易作出切應(yīng)力與 9 的關(guān)系曲線。 （ 關(guān)系曲線省略 ）五、B 完成下列各題 /B（ 總題數(shù)： 4，分?jǐn)?shù)： 40.00）12. 畫(huà)出 Fe-Fe3C 的平衡相圖，并填寫(xiě)相區(qū)。 （分?jǐn)?shù)： 10.00 ） 正確答案： （）解析：Fe-FesC平衡相圖略。該相圖由5個(gè)單相區(qū)（鐵素體F、奧氏體A、滲碳體F&C液相L及高溫鐵素體）、 7個(gè)兩相區(qū)（L+ 5、L+A、L+FesCC A+S、A+F、A+F6C和

9、 F+F&C）和三個(gè)等溫反應(yīng)區(qū)（L+ 5 A LA+FesC iF+FesC） 組成。13. 說(shuō)明相圖中各水平線上下的相區(qū)分布，并用相區(qū)接觸法則予以解釋。 （分?jǐn)?shù)： 10.00 ） 正確答案： （）解析：Fe-Fe3C的平衡相圖中有三條水平線，分別代表三個(gè)三相等溫反應(yīng)區(qū)。表面上看，三條水平線的兩側(cè) 都是和兩相區(qū)以線接觸的方式相鄰，好像不符合“相鄰相區(qū)的相數(shù)差為1”的相區(qū)接觸法則。然而，三條水平線實(shí)際上是三個(gè)等溫反應(yīng)區(qū)，是三相區(qū)。于是，這就完全符合相區(qū)接觸法則了。14. 計(jì)算wC=0.20%的鐵-碳合金平衡冷卻到室溫時(shí)的相和組織的相對(duì)含量。（分?jǐn)?shù)： 10.00 ） 正確答案： （）解析：

10、wC=0.20%的鐵-碳合金平衡冷卻到室溫時(shí)的相為鐵素體F和滲碳體FesC,其相對(duì)含量分別為wC=0.20%的鐵-碳合金平衡冷卻到室溫時(shí)的相為鐵素體F和珠光體P,其相對(duì)含量分別為15. 若上述合金要進(jìn)行滲碳處理，請(qǐng)確定合適的滲碳溫度，并予以解釋。（分?jǐn)?shù)： 10.00 ） 正確答案： （）解析：若上述合金要進(jìn)行滲碳處理，合適的滲碳溫度應(yīng)該是950C左右。這是因?yàn)樵谶@個(gè)溫度范圍內(nèi)，該合金處于單相奧氏體區(qū)。奧氏體中碳的最大質(zhì)量分?jǐn)?shù)可達(dá)2.11%，是鐵素體中最大碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)的 100倍左右。在這個(gè)溫度范圍下，合金可以溶入更多的碳。而且，這時(shí)溫度很高，也有利于碳原子的擴(kuò)散，有利于 滲碳過(guò)程的順利進(jìn)行。六、

11、B 完成下列各題 /B（ 總題數(shù)： 2，分?jǐn)?shù)： 30.00）16. 試分析在具有面心立方結(jié)構(gòu)的金屬晶體中， 下列位錯(cuò)反應(yīng)能否進(jìn)行， 說(shuō)明反應(yīng)前后的位錯(cuò)各屬于什么類(lèi) 型。能否在滑移面上運(yùn)動(dòng)。（分?jǐn)?shù)： 15.00 ） 正確答案： （） 解析：首先分析該反應(yīng)式的幾何條件： 反應(yīng)前 和反應(yīng)后完全一樣，滿足位錯(cuò)反應(yīng)的幾何條件。 再來(lái)分析 該反應(yīng)式的能量條件： 反應(yīng)前的能量 反應(yīng)后的能量能量條件 可見(jiàn)，反應(yīng)前位錯(cuò)體系所具有的能量是反應(yīng) 后位錯(cuò)體系所具有能量的兩倍，符合能量減小的原則。因此，從位錯(cuò)反應(yīng)的幾何條件和能量條件來(lái)判斷， 該位錯(cuò)反應(yīng)是可以進(jìn)行的。 反應(yīng)前：是位于滑移面上的單位位錯(cuò)，而是位于滑移面上的肖克萊不全位錯(cuò)。 這兩者都可以在滑移面上運(yùn)動(dòng)，屬于可動(dòng)位錯(cuò)。 反應(yīng)后的位錯(cuò)柏氏矢量垂直于 (111) 面，屬于不可動(dòng)的弗 蘭克不全位錯(cuò)。17. 圖 21-3 為 V-Cr-C 三元系液相圖投影圖 (示意圖 )的一部分， 請(qǐng)列出所有四相平衡反應(yīng)