西北工業(yè)大學(xué)832材料科學(xué)基礎(chǔ)2009年碩士研究生入學(xué)考試試題

1、4.3 西北工業(yè)大學(xué)832材料科學(xué)基礎(chǔ)2009年碩士研究生入學(xué)考試試題西北工業(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：832說 明：所有答題一律寫在答題紙上第1頁共3頁1. 簡答題（每題10分，共60分）1. 在位錯發(fā)生滑移時，請分析刃位錯、螺位錯和混合位錯的位錯線I與柏氏矢量 b外加切應(yīng)力T與柏氏矢量b、外加切應(yīng)力T與位錯線I之間的夾角關(guān)系，及位錯線運動方向。（請繪表格作答，答案務(wù)必寫在答題冊上）類型b與1t與bT與1位錯線 運動方向刃位錯螺位錯混合位錯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？形成無限固溶體的條件是什么？3. 置換擴散與間

2、隙擴散的擴散系數(shù)有何不同？在擴散偶中，如果是間隙擴散，是否會發(fā)生柯肯達(dá)爾效應(yīng)？為什么？4. 在室溫下對鐵板（其熔點為1538 C ）和錫板（其熔點為232 C ）,分別進(jìn)行來回彎折，隨著彎折的進(jìn)行，各會發(fā)生什么現(xiàn)象？為什么？5. 何為固溶強化？請簡述其強化機制。6. 請比較二元共晶轉(zhuǎn)變與包晶轉(zhuǎn)變的異同。二、作圖計算題（每題10分，共40分）1. 請比較FCC晶體中、- 和 丄- /兩位錯的畸變能哪個較大。2. 面心立方晶體沿001方向拉伸，可能有幾個滑移系開動？請寫出各滑移系指數(shù)，并分 別繪圖示之。3. 在Al單晶中，（111 ）面上有一位錯-' |lv.| ,面上另一位錯"

3、-。若兩位錯發(fā)生反應(yīng)，請繪出新位錯，并判斷其性質(zhì)。4.請分別寫出立方晶系中110和100晶面族包括的晶面。1）綜合分析題（每題 25分，共50分）1. 請分析影響回復(fù)和再結(jié)晶的因素各有哪些，以及影響因素的異同，并請分析其原因。2. 附圖為Ti-AI二元合金相圖：1） 請分析并分別寫出1285C、1125C和665C三個恒溫轉(zhuǎn)變的類型和反應(yīng)式，以及 882 C時發(fā)生兩相恒溫轉(zhuǎn)變的類型和反應(yīng)式。2）請繪出 吐31%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） 請分析500C時，w- 31%的合金平衡結(jié)晶的相組成物和組織組成物，并計算其質(zhì)量 分?jǐn)?shù)。（注：1125C時，WTi= 27% w

4、 Ti3AI = 26% w TiAl = 35%500C時，w Ti3AI =TiAl = 35%SO 607080901001670!700IMK1IM14001300邛Ti）665J660SO23-205070%10035-二j ctliAlj （A】）_ InTi4.3.12009年參考答案一、簡答題（每題10分，共60分）1.在位錯發(fā)生滑移時，請分析刃位錯、螺位錯和混合位錯的位錯線I與柏氏矢量b、外加切應(yīng)力T與柏氏矢量 b外加切應(yīng)力T與位錯線I之間的夾角關(guān)系，及位錯線運動方向。（請繪表格作答，答案務(wù)必寫在答題冊上）答：b與1t與bT與I位錯線運動 方向丄/丄法線/法線一定角度/一定角

5、度法線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）電負(fù)性； 4）電子濃度兩組元晶體結(jié)構(gòu)相同是形成無限固溶體的必要條件。3. 置換擴散與間隙擴散的擴散系數(shù)有何不同？在擴散偶中，如果是間隙擴散，是否會 發(fā)生柯肯達(dá)爾效應(yīng)？為什么？答：間隙擴散系數(shù)與空位濃度無關(guān)， 而置換擴散系數(shù)與空位濃度有關(guān) （可用公式表示） 一般地，間隙擴散系數(shù)大于置換擴散系數(shù)。不會發(fā)生。因為間隙擴散中考慮間隙原子定向流動，未考慮置換互溶式擴散。4. 在室溫下對鐵板（其熔點為

6、1538 C ）和錫板（其熔點為 232 C ）,分別進(jìn)行來回彎折，隨著彎折的進(jìn)行，各會發(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)生動態(tài)再結(jié)晶，彎曲可不斷進(jìn)行下去5. 何為固溶強化？請簡述其強化機制。答：固溶強化就是溶質(zhì)原子阻礙位錯運動，從而使合金強度提高的現(xiàn)象。主要機制包括： 1）柯氏氣團(tuán)，即溶質(zhì)原子的彈性應(yīng)力場阻礙位錯運動；2）玲木氣團(tuán)，即溶質(zhì)原子降低基體層錯能，使位錯分解為擴展位錯，阻礙位錯交滑移或攀移；3）電交互作用，即帶電溶質(zhì)原

7、子與位錯形成靜電交互作用，阻礙位錯運動。6. 請比較二元共晶轉(zhuǎn)變與包晶轉(zhuǎn)變的異同。答：相同點：恒溫、恒成分轉(zhuǎn)變；相圖上均為水平線。不同點：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、作圖計算題（每題 10分，共40分）和b -一_一_一兩位錯的=-1114.請比較FCC晶體中 =111 亠畸變能哪個較大。答:只:lil = p'l+ 1 + 1 = ya|ibz| =討1 + 0 + 0 = a0 r | = ax/T+O + O = j故：bi的畸變能較小。5.面心立方晶體沿001方向拉伸，可能有幾個滑移

8、系開動？請寫出各滑移系指數(shù)，并分別繪圖示之。答：共12個滑移系，其中可能開動的有 8個。分別是：一_ _ 一、6.在Al單晶中，(111 )面上有一位錯 工 昭丄| ,丄一：面上另一位錯| o若兩位錯發(fā)生反應(yīng)，請繪出新位錯，并判斷其性質(zhì)。答：新位錯為 h -。位錯線為(iii)面與 m 面的交線兩者垂直，因此是刃型位錯。4.請分別寫出立方晶系中110和100晶面族包括的晶面。答：110： (110)(101)(OIL)100- (100)(Cl0)(001)(001)(010)(100)1)綜合分析題(每題 25分，共50分)1.請分析影響回復(fù)和再結(jié)晶的因素各有哪些，以及影響因素的異同， 并請

9、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)原子擴散冷變形量(增)促進(jìn)促進(jìn)提供驅(qū)動力溶質(zhì)原子阻礙阻礙阻礙位錯和晶界的運動第二相粒子促進(jìn)促進(jìn)或阻礙即可能提高驅(qū)動力，同時阻礙位錯和晶界運動原始晶粒（細(xì)小）促進(jìn)促進(jìn)增大再結(jié)晶驅(qū)動力晶粒位向無影響無影響熱蝕溝無影響一般無影響尚未形成熱蝕溝2.附圖為Ti-AI二元合金相圖：4） 請分析并分別寫出1285C、1125C和665C三個恒溫轉(zhuǎn)變的類型和反應(yīng)式，以及882 C時發(fā)生兩相恒溫轉(zhuǎn)變的類型和反應(yīng)式。5）請繪出w-31%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） 請分析500C時，w= 31%的合金平衡結(jié)晶的相組成物和組織組成物，并計算其質(zhì)量 分?jǐn)?shù)。（注：1125 C時，w Ti = 27% w Ti3Al = 26% w TiAl = 35% 500 C時，w “ai = 23% w TiAl35%答:1) 1285 C：包析反應(yīng)， 3 TTiAl 宀 Ti1125 C：共析反應(yīng),Ti t Ti 3AI + TiAl665 C：包晶反應(yīng)，L+TiAl 3t Al882 C：同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變，3 Ti t Ti8 <OSOSsocMHoom00"OS8