材料類考研題

1、2005年西北工業(yè)大學(xué)碩士研究生入學(xué)試題一、簡答題 （每題8分）1. 請(qǐng)簡述二元合金結(jié)晶的基本條件有哪些。2. 同素異晶轉(zhuǎn)變和再結(jié)晶轉(zhuǎn)變都是以形核長大方式進(jìn)行的，請(qǐng)問兩者之間有何差別？3. 兩位錯(cuò)發(fā)生交割時(shí)產(chǎn)生的扭折和割階有何區(qū)別？4. 請(qǐng)簡述擴(kuò)散的微觀機(jī)制有哪些？影響擴(kuò)散的因素又有哪些？5. 請(qǐng)簡述回復(fù)的機(jī)制及其驅(qū)動(dòng)力。二、計(jì)算、作圖題：（共60分，每小題12分）1. 在面心立方晶體中，分別畫出、和、，指出哪些是滑移面、滑移方向，并就圖中情況分析它們能否構(gòu)成滑移系？若外力方向?yàn)?01，請(qǐng)問哪些滑移系可以開動(dòng)？2. 請(qǐng)判定下列位錯(cuò)反應(yīng)能否進(jìn)行，若能夠進(jìn)行，請(qǐng)?jiān)诰О麍D上做出矢量圖。（1） （2）

2、 3. 假設(shè)某面心立方晶體可以開動(dòng)的滑移系為，請(qǐng)回答：（1） 給出滑移位錯(cuò)的單位位錯(cuò)柏氏矢量；（2）若滑移位錯(cuò)為純?nèi)形诲e(cuò)，請(qǐng)指出其位錯(cuò)線方向；若滑移位錯(cuò)為純螺位錯(cuò)，其位錯(cuò)線方向又如何？4. 若將一塊鐵由室溫20加熱至850，然后非?？斓乩鋮s到20，請(qǐng)計(jì)算處理前后空位數(shù)變化（設(shè)鐵中形成1mol空位所需的能量為104675 J，氣體常數(shù)為8.314J/mol·K）。5. 已知三元簡單共晶的投影圖，見附圖，（1） 請(qǐng)畫出AD代表的垂直截面圖及各區(qū)的相組成（已知TA>TD）；（2） 請(qǐng)畫出X合金平衡冷卻時(shí)的冷區(qū)曲線，及各階段相變反應(yīng)。三、綜合分析題：（共50分，每小題25分）1. 請(qǐng)對(duì)

3、比分析加工硬化、細(xì)晶強(qiáng)化、彌散強(qiáng)化、復(fù)相強(qiáng)化和固溶強(qiáng)化的特點(diǎn)和機(jī)理。2. 請(qǐng)根據(jù)所附二元共晶相圖分析解答下列問題：（1） 分析合金I、II的平衡結(jié)晶過程，并繪出冷卻曲線；（2） 說明室溫下I、II的相和組織是什么？并計(jì)算出相和組織的相對(duì)含量；（3） 如果希望得到共晶組織和5%的初的合金，求該合金的成分；（4）分析在快速冷卻條件下，I、II兩合金獲得的組織有何不同。2005年西北工業(yè)大學(xué)碩士研究生入學(xué)試題 參考答案一、簡答題（每題 8 分，共 40 分） 1. 請(qǐng)簡述二元合金結(jié)晶的基本條件有哪些。 答：熱力學(xué)條件 G < 0 結(jié)構(gòu)條件： r > r* 能量條件： A > G m

4、ax 成分條件 2. 同素異晶轉(zhuǎn)變和再結(jié)晶轉(zhuǎn)變都是以形核長大方式進(jìn)行的，請(qǐng)問兩者之間有何差別？ 答：同素異晶轉(zhuǎn)變是相變過程，該過程的某一熱力學(xué)量的倒數(shù)出現(xiàn)不連續(xù)；再結(jié)晶轉(zhuǎn)變只是晶粒的重新形成，不是相變過程。 3. 兩位錯(cuò)發(fā)生交割時(shí)產(chǎn)生的扭折和割階有何區(qū)別？ 答：位錯(cuò)的交割屬于位錯(cuò)與位錯(cuò)之間的交互作用，其結(jié)果是在對(duì)方位錯(cuò)線上產(chǎn)生一個(gè)大小和方向等于其柏氏矢量的彎折，此彎折即被稱為扭折或割階。扭折是指交割后產(chǎn)生的彎折在原滑移面上，對(duì)位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)不產(chǎn)生影響，容易消失；割階是不在原滑移面上的彎折，對(duì)位錯(cuò)的滑移有影響。 4. 請(qǐng)簡述擴(kuò)散的微觀機(jī)制有哪些？影響擴(kuò)散的因素又有哪些？ 答：置換機(jī)制：包括空位機(jī)制和

5、直接換位與環(huán)形換位機(jī)制，其中空位機(jī)制是主要機(jī)制，直接換位與環(huán)形換位機(jī)制需要的激活能很高，只有在高溫時(shí)才能出現(xiàn)。 間隙機(jī)制：包括間隙機(jī)制和填隙機(jī)制，其中間隙機(jī)制是主要機(jī)制。 影響擴(kuò)散的主要因素有：溫度（溫度約高，擴(kuò)散速度約快）；晶體結(jié)構(gòu)與類型（包括致密度、固溶度、各向異性等）；晶體缺陷；化學(xué)成分（包括濃度、第三組元等） 5. 請(qǐng)簡述回復(fù)的機(jī)制及其驅(qū)動(dòng)力。 答：低溫機(jī)制：空位的消失 中溫機(jī)制：對(duì)應(yīng)位錯(cuò)的滑移（重排、消失） 高溫機(jī)制：對(duì)應(yīng)多邊化（位錯(cuò)的滑移攀移） 驅(qū)動(dòng)力：冷變形過程中的存儲(chǔ)能（主要是點(diǎn)陣畸變能） 二、計(jì)算、作圖題：（共 60 分，每小題 12 分）1. 在面心立方晶體中，分別畫出 、

6、 和、，指出哪些是滑移面、滑移方向，并就圖中情況分析它們能否構(gòu)成滑移系？若外力方向?yàn)?001 ，請(qǐng)問哪些滑移系可以開動(dòng)？ 2. 請(qǐng)判定下列位錯(cuò)反應(yīng)能否進(jìn)行，若能夠進(jìn)行，請(qǐng)?jiān)诰О麍D上做出矢量圖。 （ 1 ） 幾何條件：，滿足幾何條件 能量條件： 滿足能量條件，反應(yīng)可以進(jìn)行。 （ 2 ） 幾何條件： ，滿足幾何條件 能量條件： 滿足能量條件，反應(yīng)可以進(jìn)行。3. 假設(shè)某面心立方晶體可以開動(dòng)的滑移系為 ，請(qǐng)回答： 1) 給出滑移位錯(cuò)的單位位錯(cuò)柏氏矢量； 2）若滑移位錯(cuò)為純?nèi)形诲e(cuò)，請(qǐng)指出其位錯(cuò)線方向；若滑移位錯(cuò)為純螺位錯(cuò)，其位錯(cuò)線方向又如何？ 答：（ 1 ）單位位錯(cuò)的柏氏矢量 ；（ 2 ）純?nèi)形诲e(cuò)的位錯(cuò)

7、線方向與 b 垂直，且位于滑移面上， 為 ；純螺位錯(cuò)的位錯(cuò)線與 b 平行，為 011。 4. 若將一塊鐵由室溫 20 加熱至 850 ，然后非?？斓乩鋮s到 20 ，請(qǐng)計(jì)算處理前后空位數(shù)變化（設(shè)鐵中形成 1mol 空位所需的能量為 104675 J ）。 答： 5. 已知三元簡單共晶的投影圖，見附圖， 1) 請(qǐng)畫出 AD 代表的垂直截面圖及各區(qū)的相組成（已知 T A >T D ）； 2)  請(qǐng)畫出 X 合金平衡冷卻時(shí)的冷區(qū)曲線，及各階段相變反應(yīng)。 答： 三、綜合分析題：（共 50 分，每小題 25 分） 1. 請(qǐng)對(duì)比分析加工硬化、細(xì)晶強(qiáng)化、彌散強(qiáng)化、復(fù)相強(qiáng)化和固溶強(qiáng)化的特點(diǎn)和機(jī)理

8、。 答：加工硬化：是隨變形使位錯(cuò)增殖而導(dǎo)致的硬化； 細(xì)晶強(qiáng)化：是由于晶粒減小，晶粒數(shù)量增多，尺寸減小，增大了位錯(cuò)連續(xù)滑移的阻力導(dǎo)致的強(qiáng)化；同時(shí)由于滑移分散，也使塑性增大。該強(qiáng)化機(jī)制是唯一的同時(shí)增大強(qiáng)度和塑性的機(jī)制。 彌散強(qiáng)化：又稱時(shí)效強(qiáng)化。是由于細(xì)小彌散的第二相阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的強(qiáng)化。包括切過機(jī)制和繞過機(jī)制。 復(fù)相強(qiáng)化：由于第二相的相對(duì)含量與基體處于同數(shù)量級(jí)是產(chǎn)生的強(qiáng)化機(jī)制。其強(qiáng)化程度取決于第二相的數(shù)量、尺寸、分布、形態(tài)等，且如果第二相強(qiáng)度低于基體則不一定能夠起到強(qiáng)化作用。 固溶強(qiáng)化：由于溶質(zhì)原子對(duì)位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生阻礙。包括彈性交互作用（柯氏氣團(tuán)）、電交互作用（玲木氣團(tuán)）和化學(xué)交互作用。 2. 請(qǐng)

9、根據(jù)所附二元共晶相圖分析解答下列問題： 1）分析合金 I 、 II 的平衡結(jié)晶過程，并繪出冷卻曲線； 2） 說明室溫下 I 、 II 的相和組織是什么？并計(jì)算出相和組織的相對(duì)含量； 3）如果希望得到室溫組織為共晶組織和 5% 的 初 的合金，求該合金的成分； 4）分析在快速冷卻條件下， I 、 II 兩合金獲得的組織有何不同。 答：（ 1 ） （ 2 ） I ： 初 II ，相組成與組織組成比例相同 II ： 初 （ ） 共 II （忽略） （ 3 ）設(shè)所求合金成分為 x （ 4 ） I 合金在快冷條件下可能得到少量的共晶組織，且呈現(xiàn)離異共晶的形態(tài)，合金中的 II 量會(huì)減少，甚至不出現(xiàn)； II

10、 合金在快冷條件下 初呈樹枝狀，且數(shù)量減少。共晶體組織變細(xì)小，相對(duì)量增加。2006年西北工業(yè)大學(xué)碩士研究生入學(xué)試題一、簡答題（每題 10 分，共 50 分） 1. 試從結(jié)合鍵的角度，分析工程材料的分類及其特點(diǎn)。 2. 位錯(cuò)密度有哪幾種表征方式？ 3. 陶瓷晶體相可分為哪兩大類？有何共同特點(diǎn)？ 4. 冷軋純銅板，如果要求保持較高強(qiáng)度，應(yīng)進(jìn)行何種熱處理？若需要繼續(xù)冷軋變薄時(shí)，又應(yīng)進(jìn)行何種熱處理？ 5. 擴(kuò)散激活能的物理意義為何？試比較置換擴(kuò)散和間隙擴(kuò)散的激活能的大小。 二、作圖計(jì)算題（每題 15 分，共 60 分） 1. 已知碳在 Fe 中擴(kuò)散時(shí)， D 0 2.0 × 10 5 m 2

11、/s ， Q 1.4 × 10 5 J/mol 。當(dāng)溫度由 927 上升到 1027 時(shí)，擴(kuò)散系數(shù)變化了多少倍？ ( 氣體常數(shù) R=8.314 J/(mol.K) ) 2. 已知某低碳鋼 0 =64KPa ， K=393.7 ，若晶粒直徑為 50m ，該低碳鋼的屈服強(qiáng)度是多少？ 3. 試計(jì)算 BCC 晶體最密排面的堆積密度。 4. 和 均位于 Fcc 鋁的 (111) 晶面上，因此理論上 和 的滑移均是可能的（ 1 ）畫出 (111) 晶面及單位滑移矢量 和 。 （ 2 ）比較具有此二滑移矢量的位錯(cuò)的能量。 三、綜合分析題（每題 20 分，共 40 分） 1.  試從晶界的

12、結(jié)構(gòu)特征和能量特征分析晶界的特點(diǎn)。 2. 試分析冷塑性變形對(duì)合金組織結(jié)構(gòu)、力學(xué)性能、物理化學(xué)性能、體系能量的影響。 2006年西北工業(yè)大學(xué)碩士研究生入學(xué)試題 參考答案一、簡答題（每題 10 分，共 50 分） 1.  試從結(jié)合鍵的角度，分析工程材料的分類及其特點(diǎn)。 答：金屬材料：主要以金屬鍵為主，大多數(shù)金屬強(qiáng)度和硬度較高，塑性較好。 陶瓷材料：以共價(jià)鍵和離子鍵為主，硬、脆，不易變形，熔點(diǎn)高。 高分子材料：分子內(nèi)部以共價(jià)鍵為主，分子間為分子鍵和氫鍵為主。 復(fù)合材料：是以上三中基本材料的人工復(fù)合物，結(jié)合鍵種類繁多。性能差異很大。 2.  位錯(cuò)密度有哪幾種表征方式？ 答：有兩種方

13、式：體密度，即單位體積內(nèi)的位錯(cuò)線長度；面密度，即垂直穿過單位面積的位錯(cuò)線根數(shù)。 3.  陶瓷晶體相可分為哪兩大類？有何共同特點(diǎn)？ 答：氧化物陶瓷和硅酸鹽陶瓷。特點(diǎn)： 1. 結(jié)合鍵主要是離子鍵，含有一定比例的共價(jià)鍵； 2. 有確定的成分，可以用準(zhǔn)確的分子式表達(dá)； 3. 具有典型的非金屬性質(zhì)。 4.  冷軋純銅板，如果要求保持較高強(qiáng)度，應(yīng)進(jìn)行何種熱處理？若需要繼續(xù)冷軋變薄時(shí)，又應(yīng)進(jìn)行何種熱處理？ 答：保持較高強(qiáng)度則應(yīng)進(jìn)行低溫退火，使其只發(fā)生回復(fù)，去除殘余應(yīng)力；要繼續(xù)冷變形則應(yīng)進(jìn)行高溫退火，使其發(fā)生再結(jié)晶，以軟化組織。 5.  擴(kuò)散激活能的物理意義為何？試比較置換擴(kuò)散和

14、間隙擴(kuò)散的激活能的大小。 答：擴(kuò)散激活能的物理意義是原子躍遷過程中必須克服周圍原子對(duì)其的阻礙，即必須克服勢(shì)壘。相比而言，間隙擴(kuò)散的激活能較小。 二、作圖計(jì)算題（每題 15 分，共 60 分） 1.  已知碳在 Fe 中擴(kuò)散時(shí)， D 0 2.0 × 10 5 m 2 /s ， Q 1.4 × 10 5 J/mol 。當(dāng)溫度由 927 上升到 1027 時(shí)，擴(kuò)散系數(shù)變化了多少倍？（ R 8.314 J/(mol.K) ） 答2.  已知某低碳鋼 0 =64KPa ， K=393.7 ，若晶粒直徑為 50m ，該低碳鋼的屈服強(qiáng)度是多少？ 答：由霍爾配奇公式得：

15、 3.  試計(jì)算 BCC 晶體最密排面的堆積密度。 答： BCC 密排面為 110 面，其面積為： 110 面上被原子占據(jù)的面積為（兩個(gè)原子）： 堆積密度： 4.  和 均位于 Fcc 鋁的 (111) 晶面上，因此理論上 和 的滑移均是可能的。 （ 1 ）畫出 (111) 晶面及單位滑移矢量 和 。 （ 2 ）比較具有此二滑移矢量的位錯(cuò)的能量。 5 答：（ 1 ） （2 ） 兩位錯(cuò)位于同一滑移面，因此 G 相同，故： 三、綜合分析題（每題 20 分，共 40 分） 1. 試從晶界的結(jié)構(gòu)特征和能量特征分析晶界的特點(diǎn)。 答：晶界結(jié)構(gòu)特征：原子排列比較混亂，含有大量缺陷。 晶界

16、能量特征：原子的能量較晶粒內(nèi)部高，活動(dòng)能量強(qiáng)。 晶界特征： a) 晶界畸變晶界能向低能量狀態(tài)轉(zhuǎn)化晶粒長大、晶界變直晶界面積減小 b) 阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng) b 細(xì)晶強(qiáng)化 c) 位錯(cuò)、空位等缺陷多晶界擴(kuò)散速度高 d) 晶界能量高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜容易滿足固態(tài)相變的條件固態(tài)相變首先發(fā)生地 e) 化學(xué)穩(wěn)定性差晶界容易受腐蝕 f) 微量元素、雜質(zhì)富集 2. 試分析冷塑性變形對(duì)合金組織結(jié)構(gòu)、力學(xué)性能、物理化學(xué)性能、體系能量的影響。 答： 1. 組織結(jié)構(gòu)：（ 1 ）形成纖維組織：晶粒沿變形方向被拉長；（ 2 ）形成位錯(cuò)胞；（ 3 ）晶粒轉(zhuǎn)動(dòng)形成變形織構(gòu)。 a) 力學(xué)性能：位錯(cuò)密度增大，位錯(cuò)相互纏繞，運(yùn)動(dòng)阻力增大，造成加工

17、硬化。 b) 物理化學(xué)性能：其變化復(fù)雜，主要對(duì)導(dǎo)電，導(dǎo)熱，化學(xué)活性，化學(xué)電位等有影響。 c) 體系能量：包括兩部分：（ 1 ）因冷變形產(chǎn)生大量缺陷引起點(diǎn)陣畸變，使畸變能增大；（ 2 ）因晶粒間變形不均勻和工件各部分變形不均勻引起的微觀內(nèi)應(yīng)力和宏觀內(nèi)應(yīng)力。這兩部分統(tǒng)稱為存儲(chǔ)能，其中前者為主要的。 2. 冷變形后引起的組織性能變化為合金隨后的回復(fù)、再結(jié)晶作了組織和能量上的準(zhǔn)備。2007年西北工業(yè)大學(xué)碩士研究生入學(xué)試題一、         簡答題（每題10分，共50分）1、  請(qǐng)說明什么是全位錯(cuò)和不全

18、位錯(cuò)，并請(qǐng)寫出FCC、BCC和HCP晶體中的最短單位位錯(cuò)的柏氏矢量。2、  已知原子半徑與晶體結(jié)構(gòu)有關(guān)，請(qǐng)問當(dāng)配位數(shù)降低時(shí)，原子半徑如何變化？為什么？3、  均勻形核與非均勻形核具有相同的臨界晶核半徑，非均勻形核的臨界形核功也等于三分之一表面能，為什么非均勻形核比均勻形核容易？4、  原子的熱運(yùn)動(dòng)如何影響擴(kuò)散？5、  如何區(qū)分金屬的熱變形和冷變形？二、          作圖計(jì)算題（每題15分，共60分）1.     

19、;    已知某晶體在500時(shí)，每1010個(gè)原子中可以形成有1個(gè)空位，請(qǐng)問該晶體的空位形成能是多少？（已知該晶體的常數(shù)A0.0539，波耳滋曼常數(shù)K1.381×10-23 J / K）2.         請(qǐng)計(jì)算簡單立方晶體中，(111)和 的夾角。3.         請(qǐng)判定在FCC晶體中下列位錯(cuò)反應(yīng)能否進(jìn)行： 4.      

20、0;  試畫出立方晶體中的(123)晶面和 晶向。三、          綜合分析題（共40分）1.         如附圖所示，請(qǐng)分析：（24分）1)      兩水平線的反應(yīng)類型，并寫出反應(yīng)式；2)      分析Ab、bg、gd、d、 dh、 he、eB七個(gè)區(qū)域室溫下的組織組成物（ j點(diǎn)成分小于g點(diǎn)成分）；3)&

21、#160;     分析I、II合金的平衡冷卻過程，并注明主要的相變反應(yīng)；4)      寫出合金I平衡冷卻到室溫后相組成物相對(duì)含量的表達(dá)式及合金II平衡冷卻到室溫后組織組成物相對(duì)含量的表達(dá)式。t/k n jg i d hA b c1 g¢ c2 d¢ h¢ e BIII2. 請(qǐng)對(duì)比分析回復(fù)、再結(jié)晶、正常長大、異常長大的驅(qū)動(dòng)力及力學(xué)性能變化，并解釋其機(jī)理。（16分）2007年西北工業(yè)大學(xué)碩士研究生入學(xué)試題 參考答案 一、簡答題（每題10分，共50分）1、 請(qǐng)說明什么是全位錯(cuò)和

22、不全位錯(cuò)，并請(qǐng)寫出FCC、BCC和HCP晶體中的最短單位位錯(cuò)的柏氏矢量。答：全位錯(cuò)：柏氏矢量等于點(diǎn)陣矢量的整數(shù)倍；不全位錯(cuò)：柏氏矢量不等于點(diǎn)陣矢量的整數(shù)倍。Fcc： ； bcc： ； hcp： 2、 已知原子半徑與晶體結(jié)構(gòu)有關(guān)，請(qǐng)問當(dāng)配位數(shù)降低時(shí)，原子半徑如何變化？為什么？答：半徑收縮。若半徑不變，則當(dāng)配位數(shù)降低時(shí)，會(huì)引起晶體體積增大。為了減小體積變化，原子半徑將收縮。3、 均勻形核與非均勻形核具有相同的臨界晶核半徑，非均勻形核的臨界形核功也等于三分之一表面能，為什么非均勻形核比均勻形核容易？答：因?yàn)榉蔷鶆蛐魏藭r(shí)，用雜質(zhì)或型腔充當(dāng)了一部分晶核。也就是說，需要調(diào)動(dòng)的原子數(shù)少。4、 原子的熱運(yùn)動(dòng)如

23、何影響擴(kuò)散？答：熱運(yùn)動(dòng)增強(qiáng)將使原子的躍遷距離、躍遷幾率和躍遷頻率均增大，即增大擴(kuò)散系數(shù)。5、 如何區(qū)分金屬的熱變形和冷變形？答：變形溫度與再結(jié)晶溫度的高低關(guān)系。高于再結(jié)晶溫度的為熱變形，反之為冷變形。二、          作圖計(jì)算題（每題15分，共60分）1.         已知某晶體在500時(shí)，每1010個(gè)原子中可以形成有1個(gè)空位，請(qǐng)問該晶體的空位形成能是多少？（已知該晶體的常數(shù)A0.0539，波耳滋曼常數(shù)K1.381&

24、#215;10-23 J / K）解： 2.         請(qǐng)計(jì)算簡單立方晶體中，(111)和 的夾角。解： a70°32¢3.         請(qǐng)判定在fcc中下列位錯(cuò)反應(yīng)能否進(jìn)行： 解：幾何條件：（6分）能量條件：（6分）滿足幾何條件和能量條件，反應(yīng)可以進(jìn)行。（3分）4.試畫出面心立方晶體中的 (123) 晶面和 晶向 解：三、       

25、   綜合分析題（共40分）1.         如附圖所示，請(qǐng)分析：（24分）1)      兩水平線的反應(yīng)類型，并寫出反應(yīng)式；2)      分析Ab、bg、gd、d、 dh、 he、eB七個(gè)區(qū)域室溫下的組織組成物（ j點(diǎn)成分小于g點(diǎn)成分）；3)      分析I、II合金的平衡冷卻過程，并注明主要的相變反應(yīng)；4)  

26、60;   寫出合金I平衡冷卻到室溫后相組成物相對(duì)含量的表達(dá)式及合金II平衡冷卻到室溫后組織組成物相對(duì)含量的表達(dá)式。解：1）  水平線kj為包晶反應(yīng)：（2分）水平線gh為共晶反應(yīng)：（2分）2）  Ab： （1分）bg： +II （1分）gd： +(+)共+II （1分）d'： (+)共 （1分）dh： +(+)共+II（1分）he： +II （1分）eB： （1分）3）  LLIIL+LLLL+II合金I （5分） 合金II （3分）t/k n jg i d hA b c1 g¢ c2 d¢ h¢ e BI

27、II4）  合金I相組成： （2分）合金II組織組成：（3分）2.         請(qǐng)對(duì)比分析回復(fù)、再結(jié)晶、正常長大、異常長大的驅(qū)動(dòng)力及力學(xué)性能變化。（16分）回復(fù)再結(jié)晶正常長大異常長大驅(qū)動(dòng)力存儲(chǔ)能（主要是點(diǎn)陣畸變能）存儲(chǔ)能（主要是點(diǎn)陣畸變能）總界面能總界面能和表面能力學(xué)性能變化基本保持變形后性能恢復(fù)到冷變形前的水平基本保持再結(jié)晶后的水平性能惡化強(qiáng)度、塑性下降西北工業(yè)大學(xué)2008年碩士研究生入學(xué)考試試題一、簡答題（每題10分，共60分）1. 固態(tài)下，無相變的金屬，如果不重熔，能否細(xì)化晶粒？如何實(shí)現(xiàn)？2.

28、固體中有哪些常見的相結(jié)構(gòu)？3. 何謂平衡結(jié)晶？何謂非平衡結(jié)晶？4. 擴(kuò)散第一定律的應(yīng)用條件是什么？對(duì)于濃度梯度隨時(shí)間變化的情況，能否應(yīng)用擴(kuò)散第一定律？5. 何為織構(gòu)？包括哪幾類？6. 什么是成分過冷？如何影響固溶體生長形態(tài)？二、作圖計(jì)算題（每題15分，共60分）1. 請(qǐng)分別寫出FCC、BCC和HCP晶體的密排面、密排方向，并計(jì)算密排面間距和密排方向上原子間距。2. 請(qǐng)繪出面心立方點(diǎn)陣晶胞，并在晶胞中繪出（110）晶面；再以（110）晶面平行于紙面，繪出（110）晶面原子剖面圖，并在其上標(biāo)出001，晶向。3. 已知H70黃銅在400時(shí)完成再結(jié)晶需要1小時(shí)，而在390下完成再結(jié)晶需2小時(shí)，請(qǐng)計(jì)算在

29、420下完成再結(jié)晶需要多長時(shí)間？4. 一個(gè)FCC晶體在方向在2MPa正應(yīng)力下屈服，已測(cè)得開動(dòng)的滑移系是，請(qǐng)確定使該滑移系開動(dòng)的分切應(yīng)力。三、綜合分析題（30分）1. 請(qǐng)根據(jù)Fe-Fe3C相圖分析回答下列問題：（17分）1) 請(qǐng)分析2.0wt.%C合金平衡狀態(tài)下的結(jié)晶過程，并說明室溫下的相組成和組織組成。2) 請(qǐng)分析2.0wt.%C合金在較快冷卻，即不平衡狀態(tài)下，可能發(fā)生的結(jié)晶過程，并說明室溫下組織會(huì)發(fā)生什么變化。防護(hù)防護(hù)C原子930室溫3) 假設(shè)將一無限長純鐵棒置于930滲碳?xì)夥障麻L期保溫，碳原子僅由棒頂端滲入（如圖所示），試分析并標(biāo)出930 和 緩冷至室溫時(shí)的組織分布情況。（繪制在答題紙上）

30、2. 圖示Cu-Cd二元相圖全圖及其400600范圍的局部放大：（13分）1） 請(qǐng)根據(jù)相圖寫出549、547、544、397和314五條水平線的三相平衡反應(yīng)類型及其反應(yīng)式；2） 已知相成分為wcd =46.5，400時(shí)相的成分為wcd =57，請(qǐng)計(jì)算400時(shí)wCd50合金的相組成。2008年西北工業(yè)大學(xué)碩士研究生入學(xué)試題參考答案一、 簡答題（每題10分，共60分）7. 固態(tài)下，無相變的金屬，如果不重熔，能否細(xì)化晶粒？如何實(shí)現(xiàn)？答：可以。.通過進(jìn)行適當(dāng)冷變形，而后在適當(dāng)溫度再結(jié)晶的方法獲得細(xì)晶（應(yīng)主意避開臨界變形度和避免異常長大）。或進(jìn)行熱加工，使之發(fā)生動(dòng)態(tài)再結(jié)晶。8. 固體中有哪些常見的相結(jié)構(gòu)

31、？答：固體中常見的相結(jié)構(gòu)有：固溶體（單質(zhì)）、化合物、陶瓷晶體相、非晶相、分子相。9. 何謂平衡結(jié)晶？何謂非平衡結(jié)晶？答：平衡結(jié)晶是指結(jié)晶速度非常緩慢，液相和固相中擴(kuò)散均很充分的情況下的結(jié)晶。非平衡結(jié)晶是指結(jié)晶速度比較快，擴(kuò)散不充分的情況下的結(jié)晶。10. 擴(kuò)散第一定律的應(yīng)用條件是什么？對(duì)于濃度梯度隨時(shí)間變化的情況，能否應(yīng)用擴(kuò)散第一定律？答：擴(kuò)散第一定律的應(yīng)用條件是穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散，即與時(shí)間無關(guān)的擴(kuò)散。對(duì)于非穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散的情況也可以應(yīng)用擴(kuò)散第一定律，但必須對(duì)其進(jìn)行修正。11. 何為織構(gòu)？包括哪幾類？答：織構(gòu)是晶體中晶面、晶向趨于一致現(xiàn)象?？棙?gòu)包括再結(jié)晶織構(gòu)和變形織構(gòu)。其中變形織構(gòu)又包括絲織構(gòu)和板織構(gòu)。12.

32、什么是成分過冷？如何影響固溶體生長形態(tài)？答：凝固過程中，隨液固界面的推進(jìn)，液固界面附近液相一側(cè)產(chǎn)生溶質(zhì)原子富集，導(dǎo)致液相的熔點(diǎn)發(fā)生變化，由此產(chǎn)生的過冷現(xiàn)象稱為成分過冷。無成分過冷時(shí)，固溶體以平面狀生長，形成等軸晶；有較小過冷度時(shí)，形成胞狀組織；有較大成分過冷時(shí)，形成樹枝晶。二、作圖計(jì)算題（每題15分，共60分）5. 請(qǐng)分別寫出FCC、BCC和HCP晶體的密排面、密排方向，并計(jì)算密排面間距和密排方向上原子間距。答：晶體結(jié)構(gòu)密排面密排方向密排面間距密排方向原子間距FCC111<110>BCC110<111>HCP0001a6. 請(qǐng)繪出面心立方點(diǎn)陣晶胞，并在晶胞中繪出（110

33、）晶面；再以（110）晶面平行于紙面，繪出（110）晶面原子剖面圖，并在其上標(biāo)出001，晶向。答：7. 已知H70黃銅在400時(shí)完成再結(jié)晶需要1小時(shí)，而在390下完成再結(jié)晶需2小時(shí)，請(qǐng)計(jì)算在420下完成再結(jié)晶需要多長時(shí)間？答：在兩個(gè)不同的恒定溫度產(chǎn)生相同程度的再結(jié)晶時(shí)，兩邊取對(duì)數(shù)，并比之得t3 = 0.26 h 8. 一個(gè)FCC晶體在方向在2MPa正應(yīng)力下屈服，已測(cè)得開動(dòng)的滑移系是，請(qǐng)確定使該滑移系開動(dòng)的分切應(yīng)力。答：三、綜合分析題（30分）3. 請(qǐng)根據(jù)Fe-Fe3C相圖分析回答下列問題：（17分）4) 請(qǐng)分析2.0wt.%C合金平衡狀態(tài)下的結(jié)晶過程，并說明室溫下的相組成和組織組成。5) 請(qǐng)分

34、析2.0wt.%C合金在較快冷卻，即不平衡狀態(tài)下可能發(fā)生的結(jié)晶過程，并說明室溫下組織會(huì)發(fā)生什么變化。6) 假設(shè)將一無限長純鐵棒置于930滲碳?xì)夥障麻L期保溫，碳原子僅由棒頂端滲入（如圖所示），試分析并標(biāo)出930 和 緩冷至室溫時(shí)的組織分布情況。答：1) L L Fe3CII +Fe3C Fe3CIII相組成：+ Fe3C 組織組成：P+ Fe3CII （忽略Fe3CIII）2) 根據(jù)冷速不同，可能出現(xiàn)共晶反應(yīng)，得到Ld；得到的P層片細(xì)??；Fe3CII的析出將收到抑制，甚至不析出。3) 附圖如下4. 圖示Cu-Cd二元相圖全圖及其400600范圍的局部放大：（13分）3） 請(qǐng)根據(jù)相圖寫出549、5

35、47、544、397和314五條水平線的三相平衡反應(yīng)類型及其反應(yīng)式；4） 已知相成分為wcd =46.5，400時(shí)相的成分為wcd =57，請(qǐng)計(jì)算400時(shí)wCd50合金的相組成。答：1）549：包晶反應(yīng)，（Cu）+ L 547：包晶反應(yīng)， + L 544：共晶反應(yīng)，L + 397：包晶反應(yīng)， + L 314：共晶反應(yīng)，L +（Cd） 防護(hù)防護(hù)C原子930室溫Fe3CFe3CP+Fe3CFPP+F2） 或 西北工業(yè)大學(xué)2009年碩士研究生入學(xué)考試試題 1. 簡答題（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

36、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

37、） 9. 請(qǐng)比較FCC晶體中 和 兩位錯(cuò)的畸變能哪個(gè)較大。 10. 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。 11. 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。 2. 附圖為Ti-Al二元合金相圖： 5） 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

38、類型和反應(yīng)式。 6） 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)。 7） 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)。 2335（注：1125時(shí)，waTi27%，w Ti3Al26%，w TiAl35%；500時(shí)，w Ti3Al23%，w TiAl35%） 2009年西北工業(yè)大學(xué)碩士研究生入學(xué)試題參考答案 二、 簡答題（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）

39、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 答： 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(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