2012年科技考研試題810材料科學(xué)基礎(chǔ)及答案

1、二 O 一二年招收科目及代碼： 材料科學(xué)基礎(chǔ) 810可使用的常用工具：（計算器、尺和量角器）入學(xué)試題答題內(nèi)容寫在答題紙上，寫在試卷或草稿紙上一律無效考完后試題隨答題紙交回。時間 3 小時，總分值 150 分。1密 封 線 內(nèi) 不 要 寫 題報 考 學(xué) 科 、 專 業(yè) ：準(zhǔn) 考證號 碼： 一、，24 分（材加專業(yè)任選 6 題，每題 4 分，其他專業(yè)任選 8 題，每題 3 分）1、晶格2、配位數(shù)3、成分過冷4、離異共晶5、位錯密度6、枝晶偏析7、柏氏矢量8、取向因子9、再結(jié)晶溫度10、加工硬化11、動態(tài)回復(fù)12、間隙擴(kuò)散二、填空題 20 分（每空 1 分，任選 20 空）1、菲點陣共有種，歸納為個

2、晶系。面心立方晶體的晶格常數(shù)為a，則一個晶胞中原子數(shù)為，原子半徑為。2、晶體中常見的點缺陷有和，它們的平衡濃度主要受影響。3、金屬結(jié)晶時在固相在液相中生長界面，其按微觀結(jié)構(gòu)可以分為界面和界面。4、 三元合金無限緩慢冷卻達(dá)到四相平衡時，此時不僅合金的保持不變，而且合金中也保持不變，度為。5、 體心立方的滑移面為，滑移方向為。6、 在外力作用下運動位錯遇到第二相質(zhì)點時，會以機制或機制通過。7、 原子在晶體中擴(kuò)散驅(qū)動力為。形變金屬在高溫發(fā)生再結(jié)晶的驅(qū)動力為，隨之晶粒長大驅(qū)動力為。8、螺型位錯的柏氏矢量與位錯線相互，位錯線不能像刃型位錯樣形成環(huán)，只能是線。9、合金鑄錠的典型宏觀組織包括外殼的、中間的和

3、心部的。10、相律是分析相圖的重要工具，當(dāng)系統(tǒng)的壓力為常數(shù)時，相律的表達(dá)式為。三、畫圖題（材加專業(yè) 44 分，其他專業(yè) 40 分）1、繪出金屬材料中常見的三種晶體的晶胞，并標(biāo)注出其中的最密排面和最密排方向。（12 分）2、在簡單立方晶體的晶胞中畫出晶面（101）和（110 ），并在（101）上畫出010和101 晶向。（8 分）3、Fe-Fe3C 相圖（24 分）（1）繪出 Fe-Fe3C 相圖（5 分）；2標(biāo)出三條 Fe3C 析出線，寫出在這些線上重要點的溫度、成分（9 分）。標(biāo)出三條水平線，寫出三個等溫平衡反應(yīng)式和這些線上各點的溫度、成分，并說明三相點的意義。（材控專業(yè) 12 分，其他專業(yè)

4、 6 分）。四、計算題（材加專業(yè) 36 分，其他專業(yè) 34 分）1、利用 Pb-Sn 相圖，分析含 50%Sn 的合金的平衡凝固過程，畫出示意圖；室溫下的相，并計算相的相對含量；室溫下的組織并求出組織的相對含量；（室溫下， 相的固溶度為 2%， 相的固溶度為 99%），這種合金在鑄造時可采用哪兩種方法能有效地提高其強度？（18 分）2、計算簡單立方晶體中（110）和（121 ）的面間距。（材控專業(yè) 10 分，其他專業(yè) 8 分）3、已知純鋁（fcc）c=0.79Mpa，使1 11面產(chǎn)生101方向的滑移，需在001方向上施加多大的力？（8 分）五、問答題（材加專業(yè)做 1 、2 和 3 題，共 26

5、 分；其他專業(yè)只有 2 題不做，共 32 分）1、單滑移、多滑移和交滑移？滑移在拋光金屬表面留下線，滑移線中相鄰晶體錯動留階是怎樣形成？（10 分）2、如右圖一楔型純銅鑄錠，經(jīng)連軋機組軋制成板材后，其壓下率左邊為 0，右邊為 60%。然后將板帶進(jìn)行再結(jié)晶退火后，畫出最終晶粒示意圖，并分析退火對板帶的加工性能和力學(xué)性能帶來的變化？（6 分）3、敘述細(xì)晶強化和固溶強化的特點和機理，那種強化方式好？（10 分）4、為什么鋼的滲碳在奧氏體中進(jìn)行而不在鐵素體中進(jìn)行？在同一溫度下碳在鐵素體中擴(kuò)散快還是在奧氏體快？鐵與碳各自擴(kuò)散機理？（6 分）5、A、B 和 C 組成三元相圖，它們在固態(tài)有限互溶，在液態(tài)純組

6、元 A 的凝固點最高，B 次之，C 最低，A-B 、A-C 和 B-C 組成的二元系均為有限固溶的共晶系，請畫出三元相圖液相面和液相面的投影圖（6 分）二O 一二年招收入學(xué)試題參考科目及代碼： 材料科學(xué)基礎(chǔ) 810適用專業(yè)：材料學(xué)、材料加工學(xué)、等離子物理和材料物理與化學(xué)一、，24 分（材料加工學(xué)任選 6 題，每題 4 分，其他專業(yè)任選 8 題，每題 3 分）1、晶格：晶體中原子（或離子、分子、原子）在三有規(guī)律的周期性的重復(fù)排列，若假想用三組平行直線將它們幾何中心連接，這些直線所形成的空間格子。2、配位數(shù)：晶體結(jié)構(gòu)中，與任一原子最近鄰并且等距離的原子數(shù)。3、成分過冷：由于溶液中溶質(zhì)分布的變化，改

7、變了過冷。4、離異共晶：當(dāng)合金成分偏離共晶成分很遠(yuǎn)時，在不平衡凝固時會形成兩相分離的共晶組織，稱為離異共晶。，從而產(chǎn)生的過冷稱為成分5、位錯密度：體積晶體中位錯線的總長度。6、枝晶偏析：金屬與合金凝固時固相以枝晶方式生長，使晶內(nèi)高次枝晶與低次枝晶部成分不均勻的現(xiàn)象。7、柏氏矢量：代表位錯畸變總量和方向的矢量8、取向因子：當(dāng)晶體受到外力時，如果外力軸與滑移面法線夾角為 ，與滑移方向夾角為 ，則 coscos 稱為取向因子。9、再結(jié)晶溫度：通常把再結(jié)晶溫度定義為經(jīng)過嚴(yán)重冷變形的金屬（70%），加熱 1小時，再結(jié)晶體積占到總體積的 95%的溫度。10、加工硬化：金屬材料在再結(jié)晶溫度以下塑性變形時，由

8、于晶粒發(fā)生滑移，出現(xiàn)位錯的纏結(jié)，使晶粒拉長、破碎和降低的現(xiàn)象?；?，使金屬的強度和硬度升高，塑性和韌性11、動態(tài)回復(fù)：熱加工時由于溫度很高，金屬在變形的同時發(fā)生回復(fù)，同時發(fā)生加工硬化和軟化兩個相反的過程。這種在熱變形時由于溫度和外力聯(lián)合作用下發(fā)生的回復(fù)過程稱為“動態(tài)回復(fù)”。12、間隙擴(kuò)散：擴(kuò)散原子在點陣的間隙位置之間跳遷而導(dǎo)致的擴(kuò)散。間隙固溶體中溶質(zhì)原子半徑較小，間隙位置數(shù)目較多，易發(fā)生間隙擴(kuò)散。二、填空題（12020 分）1、14，7，4,3、粗糙，光滑2 a2、空位，間隙原子，溫度4、溫度，成分，06、切過，繞過，晶粒長大前后的界面能差45、110，127、 化學(xué)位梯度，冷變形產(chǎn)生的8、平行

9、，直線能的9、激冷細(xì)小等軸晶區(qū)，柱狀晶區(qū)，粗大等軸晶區(qū)10、f=C-P+1三、畫圖題（材料加工 44 分，其他專業(yè) 40 分）31、12 分fcc: 110, ; bcc: 111, ; hcp: 0001,2、8 分 在簡單立方晶體的晶胞中畫出晶面（101）和（110 ），并在（101）上畫出010和101 晶向。4(101)3、Fe-Fe3C 相圖（24 分）（1）5 分（2）9 分圖中 DC 線是一次滲碳體、ES 線是二次滲碳體和 PQ 線是三次滲碳體析出線，D 點 1227和 6.69%wt 的碳，C1148和 4.3%，S1148和 2.11%，E727和 0.77%，P727和 0

10、.0218%，Q300和 0%（3）（材控專業(yè) 12 分，其他專業(yè) 6 分）（2）HJB 水平線： LB H J ；ECF 水平線：Lc E Fe3C ；PSK 水平線： s p Fe3C 。B、H 和 J1495,0.09%、0.17%和 0.53%，其中 H 為包晶點；E、C 和 F1148，2.11%、4.3%和 6.69%，其中 E 共晶點；P、S 和 K727， 0.0218%、0.77%和 6.69%，S 點共析點。四、計算題（材控專業(yè) 36 分，其他專業(yè) 34 分）1、18 分 解：含 50%Sn 的合金平衡凝固后的相為： 相和 相；組織為：+ 共晶相和先共晶 相相的相對含量：組

11、織的相對含量：第 5 頁 共 7 頁（1 10） % 50 2 49.5%61.9 5061.9 18.3 % 27.3%99 2 % 1 % 50.5%采用提高過冷度和變質(zhì)處理2、（材控專業(yè) 10 分，其他專業(yè) 8 分）（ ）% 1 % 72.7%a2 a2a6 a6（110） d d （121 ）1 4 11 1 03、8 分 Fcos 0.79cA0 coscos=cos（001,101）=2/212A0 cos=cos（001,101）=3/3代入得， c =F6/3，F(xiàn)=0.968mPa五、問答題（材控專業(yè)做 1 、2 和 3 題，26 分；其他專業(yè)不做 2 題，共 32 分）1、1

12、0 分單滑移：對于有多組滑移系的晶體，當(dāng)其余外力軸取向不同時，處于軟位向的一滑移系首先開動，這便是單滑移多滑移：若兩組或機組滑移系處在同等有利的位向，在滑移時，各滑移系同時開動，或由于滑移過程中晶體的轉(zhuǎn)動使兩個或多個滑移系交替滑移叫多滑移交滑移：交滑移時指兩個或多個滑移面沿同一個滑移方向滑移。單滑移的痕跡是平行的，多滑移和交滑移是交叉的臺階：是大量位錯逸出晶體造成兩部分互相錯動而成。2、6 分第 6 頁 共 7 頁板部冷變形量少，退火未再結(jié)晶，加工和力學(xué)性能變化可忽略；中部冷變形處于臨界量，退火后晶粒尺寸長大，加工和力學(xué)性能比冷變形前差，比冷變形后好；其他由于發(fā)生再結(jié)晶，強度和硬度降低，塑性與韌性變好，冷變形能力恢復(fù)。3、10 分固溶強化指金屬中由于溶質(zhì)原子的存在，使得其強度提高。固溶強化的根本原因在于溶質(zhì)原子與位錯的交互作用，這種交互作用又分為溶質(zhì)沿位錯互作用和化學(xué)交互作用兩類。并釘扎位錯的彈細(xì)晶強化是指多晶體的屈服強度隨晶粒尺寸的減小而增加。可以用 Hall-Petch 關(guān)系表示： s 0 Kd 2 。式中 0 為常數(shù)，反映晶內(nèi)變形阻力，相當(dāng)于單晶體金屬的屈服強度；K 為常數(shù)，表征晶界對強度的影響，與晶界結(jié)構(gòu)有關(guān)；d 為多晶體中各晶粒的平均直徑。細(xì)晶強化的原因是晶粒越細(xì)，晶界越多，位錯運動的阻力越