北京科技大學(xué)歷年金屬學(xué)考研試題及答案

1、北京科技大學(xué) 1999 年碩士學(xué)位研究生入學(xué)考試試題科目：金屬學(xué)1、名詞解釋:（10 分）（1）點(diǎn)陣畸變 （2）組成過冷 （3）再結(jié)晶溫度（4）滑移和孿生 （5）慣習(xí)現(xiàn)象2、說明面心立方、體心立方、密排六方（c/a1.633）三種晶體結(jié)構(gòu)形成的最密排面，最密排方向和致密度。（10 分）3、在形變過程中，位錯增殖的機(jī)理是什么？（10 分）4、簡述低碳鋼熱加工后形成帶狀組織的原因，以及相變時增大冷卻度速度可避免帶狀組織產(chǎn)生的原因。（10 分）5、簡要描述含碳量 0.25%的鋼從液態(tài)緩慢冷卻至室溫的相變過程（換（10 分）6、選答題（二選一，10 分）鑄錠中區(qū)域偏析有哪幾種？試分析其原因，并提出消除

2、區(qū)域偏析的措施。固溶體結(jié)晶的一般特點(diǎn)是什么？簡要描述固溶體非平衡態(tài)結(jié)晶時產(chǎn)生顯微偏析的原因 7、簡述金屬或合金冷塑性變形后，其結(jié)構(gòu)、組織和性能的變化（10 分）8、簡述經(jīng)冷變形的金屬或合金在退火時其顯微組織，儲存能和性能的變化規(guī)律（10 分）9、選答題（二選一，10 分）為了提高Al-4.5%Cu 50530 19024 小時，試分析其原因以及整個過程中顯微組織的變化過程。什么叫固溶體的脫溶？說明連續(xù)脫溶和不連續(xù)脫溶在脫溶過程中母相成分變化的特點(diǎn)。10、簡述固溶強(qiáng)化，形變強(qiáng)化，細(xì)晶強(qiáng)化和彌散強(qiáng)化的強(qiáng)化機(jī)理（10 分）、簡述影響再結(jié)晶晶粒大小的因素有哪些？并說明其影響的基本規(guī)律（10 分）12、

3、畫出鐵碳相圖，并寫出其中包晶反應(yīng)，共晶反應(yīng)和共析反應(yīng)的反應(yīng)式（10 分）13、選做題（二選一，10 分）如果其他條件相同，試比較下列鑄造條件下，鑄件中晶粒大小，并分析原因。a.水冷模澆鑄和砂模澆鑄b.低過熱度澆鑄和高過熱澆鑄c.電磁攪拌和無電磁攪拌d.加入，不加入Al-Ti-B鉛合金。什么叫形變織構(gòu)？什么叫再結(jié)晶織構(gòu)？簡要說明形變織構(gòu)，再結(jié)晶織構(gòu)的形成機(jī)理。北京科技大學(xué) 2000 年碩士學(xué)位研究生入學(xué)考試試題科目：金屬學(xué)名詞解釋 分）1 相界面 2 相律 3 過渡相 菲克第一定律 退火織構(gòu) 分）什么叫晶界？簡述小角度晶界和大角度晶界的晶體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)（10 分） 分）鑄錠的低倍組織由外向里可分為哪

4、幾個區(qū)域？簡述各個區(qū)域組織形成原因（10 分）什么叫孿生？什么叫滑移？對面心立方晶體而言，它們之間的區(qū)別和聯(lián)系是什么？（ 10分）（10 分）（10 分）什么是菲克第二定律？運(yùn)用菲克第二定律（擴(kuò)散方程）偏析的？（10 分）（10 分）（10 分）敘述含碳量 0.8的碳鋼從液態(tài)緩慢冷卻到室溫的相變過程（包括相轉(zhuǎn)變和成分變化 分）寫出面心立方晶體、體心立方晶體最可能發(fā)生滑移的晶面和晶向，畫出面心立方晶體的（123）（10 分）20XX 科目：金屬學(xué)（每小題2 分，共10 分）（1）單胞和復(fù)合單胞（2）金屬鍵（3）代位固溶體（4）位錯（5）偏聚和有序化10 分）和二元相圖的一般幾何規(guī)律（10分）結(jié)晶

5、后的組織中產(chǎn)生顯微偏析的原因是什么？采用什么措施能減少和消除偏析（10分）什么是晶界？討論晶界在多晶體形變過程中的作用（10分）分）說明使多晶體晶粒細(xì)化能使材料的強(qiáng)度提高、韌性增加的原因（10分）簡要敘述馬氏體轉(zhuǎn)變的一般特點(diǎn)（10分）要想獲得粗大的再結(jié)晶晶?？刹扇∈裁创胧f明原因（10分）簡述固態(tài)相變在相變阻力、新相形核、新相成長方面的特點(diǎn)（10分）什么叫再結(jié)晶？什么是再結(jié)晶溫度？簡要描述再結(jié)晶過程（10分）以接近平衡的狀態(tài)下固溶體合金結(jié)晶過程說明固溶體結(jié)晶過程特點(diǎn)（10分）鐵碳相圖為例說明什么是包晶反應(yīng)、共晶反應(yīng)、共析反應(yīng)（10分）20XX 科目：金屬學(xué)一.名詞解釋（20 分，每個 2.5

6、 分）（1）點(diǎn)陣畸變 （2）柏氏矢量 （3）相圖 （4）過冷度（5）形變織構(gòu)（6）二次再結(jié)晶（7）滑移系（8）孿生二.畫出立方晶系中（435）（10 分）三.鑄錠的一般組織可分為哪幾個區(qū)域？寫出其名稱。并簡述影響鑄錠結(jié)晶組織的因素分）四.畫圖并簡述形變過程中位錯增殖的機(jī)制（10 分）五.寫出菲克第一定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式，并說明其意義。簡述影響擴(kuò)散的因素（10 分）六.簡述形變金屬在退火過程中顯微組織、存儲能及其力學(xué)性能和物理性能的變化（10 分七.簡述固態(tài)相變與液態(tài)相變的相同點(diǎn)與不同點(diǎn)（10 分）八.畫出鐵碳相圖，標(biāo)明相圖中各特征點(diǎn)的溫度與成分，寫出相圖中包晶反應(yīng)、共晶反應(yīng)與共析反應(yīng)的表達(dá)式。（1

7、0 分）九.分析再過程中行核和張大與凝固過程中的行核和張大有何不同點(diǎn)（10 分十.0.12%的鐵碳合金的結(jié)晶過程（10 分） （單考生做）簡述鑄錠的宏觀偏析（10 分（單考生做）簡述金屬晶體中缺陷的類型（10 分（單考生做）北京科技大學(xué)20XX 年攻讀碩士學(xué)位研究生入學(xué)考試試題考試科目:金屬學(xué)試卷三適用專業(yè):材料學(xué)、材料科學(xué)與工程、材料加工工程說明:統(tǒng)考生做一至十一;單考生做一至八和十二至十四題一、簡述題(4 分/小題,共 40 分) 1.滑移臨界分切應(yīng)力金屬鍵中間相(Bravais)5.再結(jié)晶溫度滑移系位錯二次再結(jié)晶偏析馬氏體相變二、單相金屬或合金各晶粒間的界面一般稱之為晶界,通常晶界又分為

8、小角度晶界和大角度,:?(10 分三、分別畫出立方晶系晶胞內(nèi)的(110)、(112)晶面和 E110、E111)晶向。(10 分)四、討論晶體結(jié)構(gòu)和空間點(diǎn)陣之間的關(guān)系。(10 分)五、什么是固溶體?討論影響固溶體溶解度的主要因素。(10 分)分)Fe-F3C 相圖1.1wt%()(20 )八、分析和討論影響金屬或合金中原子擴(kuò)散的主要因素。(10 分)九、以 Al-4.5%Cu 合金為例,分析過飽和固溶體的脫溶分解過程(脫溶貫序),并討論脫溶溫度對脫溶貫序的影響。(10 分),但在匹配而引起的彈性應(yīng)變能,因此固態(tài)相變在許多方面與結(jié)晶過程有著顯著的差異。試分析固(10 )十一、寫出所附Au-Hf

9、體系相圖(圖 9-1)中的三相反應(yīng),并劃出虛線框內(nèi)部分的相平衡關(guān)系局部擴(kuò)大示意圖。(10 分)十二、分析固態(tài)相變和回復(fù)再結(jié)晶過程的驅(qū)動力。(10 分)十三、敘述鋼錠中常見的宏觀組織缺陷,消除或改善方法。(10 分)十四、敘述常見的金屬晶體中的內(nèi)外界面。(10 分)2002答案：一，1，點(diǎn)陣畸變：在局部范圍，原子偏離其正常的點(diǎn)陣位置，造成點(diǎn)陣畸變。 2方向，也是位錯掃過后晶體相對滑動的量。 3跡 。 4變溫度之差稱過冷度。5，形變織構(gòu)：多晶形變過程中出現(xiàn)的晶體學(xué)取向擇優(yōu)的現(xiàn)象。6，二次再結(jié)晶：再結(jié)晶結(jié)束后正常長大被抑制而發(fā)生的少數(shù)晶粒異常長大的現(xiàn)象。7，滑移系：晶體中一個滑移面及該面上的一個滑移

10、方向的組合稱一個滑移系。8，孿生：晶體受力后，以產(chǎn)生孿晶的方式進(jìn)行的切變過程。二，立方晶系中（435）a=b=c, = = =90三，分為三晶區(qū)：激冷區(qū)、柱狀晶區(qū)、中心等軸晶區(qū)。2345，攪 拌或加孕育劑。 源機(jī)制，圖略見課本?；泼嫔弦粋€在兩點(diǎn)被釘扎的位錯AB，在應(yīng)力作用下弓出（狀態(tài)，弓出到3 增殖過程放出一位錯環(huán)（狀態(tài)。在應(yīng)力作用下，繼續(xù)重復(fù)前面1-4過程。 濃度梯度， ：其意義為物質(zhì)擴(kuò)散量與該物質(zhì)的濃度梯度成正比，方向相反。影響擴(kuò)散的因素溫度，滿足D=D0e的關(guān)系升高增加2，界面表面及位錯， 是擴(kuò)散的快速通道3，第三組元，可對二元擴(kuò)散有不同影響 ，如、W 降低C 在r-Fe 中的擴(kuò)散系數(shù)

11、Si 加速C 擴(kuò)散 影響不大4，晶體結(jié)構(gòu)，低對稱性的晶體結(jié)構(gòu)中存在擴(kuò)散的各向異性，如六方結(jié)構(gòu)晶體，平等與垂直于基面的擴(kuò)散系數(shù)不同5，熔點(diǎn)，同 一合金系中，同一溫度下熔點(diǎn)高的合金中擴(kuò)散慢，熔點(diǎn)低的擴(kuò)散快。也相同。亞穩(wěn)方式出現(xiàn)，存在共格，半共格界面，特定的取向關(guān)系，非均勻形核。八，鐵碳相圖。略包晶反應(yīng)：L（0.53%C）+ -Fe(0.09%C) -Fe(0.17%C)共晶反應(yīng)：L(4.3%C) -Fe(2.11%C)+Fe3(6.69%C) -Fe(0.77%C) -Fe(0.02%C)+Fe3C(6.69%C)九，凝固時形核的驅(qū)動力，是新、舊化學(xué)位差，再結(jié)晶驅(qū)動力只是形變儲存能。凝固常是均勻形

12、核，再結(jié)晶形核在現(xiàn)有的形變不均勻區(qū)，如晶界附近、切變帶、形變帶、第二相粒子周圍。凝固長大時與母相不會有取向關(guān)系，再結(jié)晶長大時可有特定取向關(guān)系。十，含碳 0.12%的鋼，由液相冷卻時，先形成鐵素體，到 1495包晶溫度，部分進(jìn)行包晶+氏體。十一，宏觀偏析：正常偏析和比重偏析。表面到中心成分不均勻，偏析出現(xiàn)在宏觀尺度上，稱宏觀偏析。逆向反流到先凝固的鑄錠表面附近，千萬由表面到中心成分分布的反常。的不均勻，也是宏觀尺度。十二，按尺寸分為：點(diǎn)缺陷，如溶質(zhì)、雜質(zhì)原子、空位；線缺陷，如位錯；面缺陷，如各種晶界、相界、表面等；體缺陷，如孔洞、氣泡等。體缺陷對材料性能是絕對有害的。2003答案：在相當(dāng)于刃端部

13、為中心線的附近一定范圍，原子發(fā)生有規(guī)則的錯動。其特點(diǎn)是上半部受壓， 下半部受拉。這與實(shí)際晶體中的刃型位錯造成的情景相同，稱刃型位錯模型。同樣，將晶體 4，形變織構(gòu)：多晶形變過程中出現(xiàn)的晶體學(xué)取向擇優(yōu)現(xiàn)象。5，二次再結(jié)晶：再結(jié)晶結(jié)束后正常長大過程被抑制而發(fā)生少數(shù)晶粒異常長大的現(xiàn)象。6，淬透性與淬硬性：淬透性指合金淬成馬氏體的能力，主要與臨界冷卻有關(guān)，大小用淬透層深度表示。而淬硬性指淬火后能達(dá)到的最高硬度。主要與鋼中的碳含量有關(guān)。二，共晶反應(yīng)是：液相同時凝固出兩個不同成分的固相相互配合生長，一般長成片層狀。共析與共晶相似，只是母相是固相，即一個固相同時生成另兩個不同成分的固相。要固相中的擴(kuò)散，速度

14、較慢。這三種反應(yīng)出現(xiàn)時，自由度都是 0，即三相成分固定，溫度也固定。三，點(diǎn)陣參數(shù)是描述點(diǎn)陣單胞幾何開關(guān)的基本參數(shù)，由六個參數(shù)組成，即三個邊長 、 。正方晶系的點(diǎn)陣參數(shù)特征是abc， = = =90立方晶系的點(diǎn)陣參數(shù)特征是a=b=c， = = =90立方晶系中(123)的晶面特征圖略。四、凝固時形核和長大的驅(qū)動力是新、舊相化學(xué)位差，再結(jié)晶器形核和長大的驅(qū)動力只是形變儲存能。即通過亞晶合并或長大形成新晶粒。五、菲克第一定律第二定律，見課本。結(jié)構(gòu)都有 5 動，常常出現(xiàn)晶粒“碎化有不同的滑移系開動。對性能的影響到遵循h(huán)all-petch 關(guān) s= 0+Kd-1/2即晶粒越細(xì)晶界越多晶界對動位錯阻礙越顯

15、著，提高強(qiáng)度幅度越大。七，一次帶狀組織是凝固時形成枝晶，熱軋后成帶狀而產(chǎn)生的；在CuCl 浸蝕下，黑色條帶是枝晶干（含溶質(zhì)不八，略。九，1，相變阻力中多了應(yīng)變能一項(xiàng)。2，形核方面：非均勻形核，存在特定的取向關(guān)系，常為共格或半共格界面。3，生長方面：出現(xiàn)慣習(xí)現(xiàn)象，即有脫溶貫序；特殊/規(guī)則的組織形態(tài)，如片狀、針關(guān)。4，有亞穩(wěn)相出現(xiàn)以減少相變阻力。十，凝固時宏觀特征是：要有一定的過冷度，會放出明顯的結(jié)晶潛熱。成長機(jī)理有三種：連續(xù)式成長、二維形核及借助臺階側(cè)向生長、借螺旋位錯生長。十一，溶質(zhì)原子以原子態(tài)溶入溶劑點(diǎn)陣中組成的單一均勻固體；溶劑的點(diǎn)陣類型被保留。影響固溶度的因素有：1，原子尺寸因素。當(dāng)溶劑

16、、溶質(zhì)原子直徑尺寸相對差小于15%時，有大的代位溶解度。2，負(fù)電性因素。溶劑、溶質(zhì)的負(fù)電性差越小溶解度越大，一般小于0.40.5%會有較大溶解 度 。 3，電子濃度因素。有兩方面的含義：一是原子價效應(yīng)，即同一溶劑金屬，溶質(zhì)的原子價越 高，溶解度越?。欢窍鄬r效應(yīng)，即高價溶質(zhì)溶入低價溶劑時的溶解度高于相反的情況。特點(diǎn)是：固溶體中有點(diǎn)陣畸變（強(qiáng)度、硬度會提高）而造成點(diǎn)陣常數(shù)變化；出現(xiàn)原子偏聚或有序化，甚至形成有序固溶體。力學(xué)性能變化：硬度、強(qiáng)度提高，塑性下降，物理性能變化：電阻加大，導(dǎo)電率下降。2。加孕育劑。提供大量的非均勻形核地點(diǎn)，提高了形核率，降低了形核位壘。3，機(jī)械或電磁攪拌。將枝晶振碎增

17、加核數(shù)目或加強(qiáng)熱滿打滿算能量落，提高了，形核率。 十三，如圖所示。由液相先凝固出鐵素體，在 1495進(jìn)行包晶反應(yīng)，生成奧氏體；繼續(xù)冷卻，由生產(chǎn)剩余的液相再次析出奧氏體，然后變成單相奧氏體。冷至約800，從奧氏體中析出先共析鐵素體，在 727進(jìn)行共析反應(yīng)，形成珠光體，最后得到鐵素體加珠光體組織。十四，連續(xù)脫溶：隨新相生成，母相成分連續(xù)的由過飽和態(tài)轉(zhuǎn)變到飽和態(tài)。a 過飽和不連續(xù)地突變到飽和狀態(tài)狀態(tài)，點(diǎn)陣常數(shù)也不連續(xù)。十五，有四類：點(diǎn)缺陷：沿三個方向的尺寸很小，溶質(zhì)原子、間隙原子、空位。線缺陷：沿兩個方向的尺寸很小，第三個方向睥尺寸很大，甚至可貫穿整個晶體，指位錯。面缺陷：沿一個方向上的尺寸很小，另

18、兩個方向上的尺寸很大，如晶界，相界。體缺陷：在三個方向上的尺寸較大，但不是很大，如第二相粒子，顯微空洞2004答案：一，1的性質(zhì)有關(guān)，與外力取向無關(guān)。 2，金屬鍵：自由電子與原子核之間靜電作用產(chǎn)生的鍵合力。3，中間相：合金中組元之間形成的、與純組元結(jié)構(gòu)不現(xiàn)的相。在相圖的中間區(qū)域。4性外，還考慮平移對稱性，經(jīng)有心化后構(gòu)成的全部陣點(diǎn)。 5，再結(jié)晶溫度：形變金屬在一定時間內(nèi)剛好完成再結(jié)晶的最低溫度。6，滑移系：晶體中一個可滑移面及該面上一個滑移晶向合稱一個滑移系。7陷用一線方向和一個柏氏矢量共同描述。 8象。9，偏析：合金中化學(xué)成分的不均勻性。10，馬氏體相變：其過程遵循無擴(kuò)散、切變方式的相轉(zhuǎn)變。

19、度晶界的結(jié)構(gòu)模型是位錯模型，比如對稱傾轉(zhuǎn)晶界用一組平等的刃位錯來描述。三，見圖四，兩者之間的關(guān)系可用“空間點(diǎn)陣+基元=晶體結(jié)構(gòu)”來描述。14 種，基元可以是無窮多種，因面構(gòu)成的具體的晶體結(jié)構(gòu)也是無窮多種。影響固溶度的因素有：1，原子尺寸因素。當(dāng)溶劑、溶質(zhì)原子直徑尺寸相對差小于15%時，有利于大的代位固溶體溶解度；當(dāng)兩組元的直徑相對差大于41%時，有利于高的間隙固溶體的溶解度。2，負(fù)電性因素。溶劑、溶質(zhì)的負(fù)電性差越小溶解度越大，一般小于 0.40.5 會有圈套溶解度。3，電子濃度因素。有兩方面的含義：一是原子價效應(yīng)，即同一溶劑金屬中，溶質(zhì)原子價越 別是再結(jié)晶階段釋放的最顯著；硬度及強(qiáng)度下降，伸長

20、率上升；電阻降低，密度提高。再結(jié)晶時各種性能變化都比回復(fù)時強(qiáng)烈得多。七，鐵碳相圖略。1.1%的鋼由液相冷卻時先進(jìn)入L+ 奧氏本兩相區(qū)，形成枝晶或等軸狀 奧氏相，然后進(jìn)入奧氏體單相區(qū)；繼續(xù)冷卻到760剩余的奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w，最后的組織是珠光體+網(wǎng)狀二次滲碳體，如圖所示珠光體的相對含量：(6.67-1.1)/(6.67-0.77)=94.4% 網(wǎng)狀滲碳體相對含量：(1.1-0.77)/(6.67-0.77)=5.6%影響擴(kuò)散的因素有： 1，溫度；2同一溫度下熔點(diǎn)高的合金擴(kuò)散慢，熔點(diǎn)低的擴(kuò)散快。九，Al-4.5%Cu 150 GP 其中 GP 區(qū)是銅原子富集區(qū)： 、 是四方結(jié)構(gòu)亞穩(wěn)相，圓盤狀，沿基

21、體的100面析出，具有共格/半共格界面，與基體存在特定的取向關(guān)系； 是四方結(jié)構(gòu)穩(wěn)定相，不規(guī)則形狀。時效強(qiáng)化能力減弱；時效溫度過低則情況相反，達(dá)到最佳性能的時間過長。十，1，相變阻力中多了應(yīng)變能一項(xiàng)。2，形核方面：非均勻形核為主：具有特定的取向關(guān)系；相界面常為共格或半共格的。3，生長方面：具有慣習(xí)現(xiàn)象，有特定的組織形態(tài)，如片狀、針狀。4，有亞穩(wěn)相。十一，L+Au5HfFCC(Au) L+Au4HfAu5Hf L+Au3HfAu4Hf L+Au2HfAu3Hf LAu2Hf+ -AuHf Au2Hf+ -AuHfAu10Hf7 -AuHfAu10Hf7+ -AuHf+AuHf2 -AuHf+AuH

22、f2 -AuHf LAuHf2+BCC(Hf) BCC(Hf) 十三，宏觀缺陷有：宏觀偏析（如正常偏析、反常偏析、畢生偏析）疏松、氣泡等。嚴(yán)格來講，也包括三晶區(qū)的組織不均勻性。宏觀缺陷（化學(xué)不均勻性、物理不均勻性和組織不均勻性）可能多而細(xì)的中心等軸晶，可采用加孕育劑、加大冷速、這樣，與柱狀晶/枝狀晶區(qū)相伴隨 的宏觀偏析和縮孔、氣泡也就明顯改善了。十四，它們包括晶界、相界、表面、孿晶界、層錯。與孿晶界能量相近。2005答案：一，1，晶體中原子或分子排列相同的晶面的組合稱為晶面族。因?qū)ΨQ關(guān)系，這些面往往不止一種。立方系晶面族包括2，晶面間夾角面間距3，F(xiàn)CC 按ABCABC 方式堆垛，而HCP A

23、BABAB 0.74.二，1，前者為固溶體，保持溶劑的晶體結(jié)構(gòu)，且溶解度很低；后者是中間相（合物，且AB 共性是兩者中的合金組元都在間隙位置，本身尺寸很小。 2，因合金中兩類原子尺寸不同，引起點(diǎn)陣畸變，阻礙位錯運(yùn)動，造成固溶強(qiáng)化。（或細(xì)晶強(qiáng)化時加非均勻形核劑或高的冷卻速度獲得，也可通過大形變，或再結(jié)晶，或相變的方法。a b 2，合金界面前沿會出現(xiàn)組成過冷，即界面前溶質(zhì)的富集提高了局部區(qū)域的熔點(diǎn)，所以更易 出現(xiàn)過冷。3，因兩者分別是粗糙型（鐵）和光滑型界面（硅，前者是外形均勻的等軸晶或枝晶，后者為規(guī)則多邊形、有棱角的形狀。六，1，因濃度C、擴(kuò)散系數(shù)D 都不變，有，代入相應(yīng)值得： 2D 與溫度T 數(shù)關(guān)系，即該圖是對數(shù)處理的結(jié)果；利用直線關(guān)系可求常數(shù)D 和激活能Q。七，1，主要形變機(jī)制是滑移和孿生；滑移產(chǎn)生的切變量是原子間距的整數(shù)倍，孿生產(chǎn)生的 切變量是原子間距的