武漢理工大學材料科學基礎歷年考博真題2011-2017年

PAGEPAGE1武漢理工大學2017年攻讀博士學位研究生入學考試試題考試科目：材料科學基礎考試時間：月日（注：特別提醒所有答案一律寫在答題紙上，直接寫在試題或草稿紙上的無效?。?、簡答題：1、請簡述間隙固溶體、間隙相、間隙化合物的異同點？答：相同點：小原子溶入。不同點：間隙固溶體保持溶劑（大原子）點陣；間隙相、間隙化合物改變了大原子點陣，形成新點陣。間隙相結(jié)構(gòu)簡單；間隙化合物結(jié)構(gòu)復雜。

2、請簡述影響擴散的主要因素有哪些。答：影響擴散的主要因素：（1）溫度；（2）晶體結(jié)構(gòu)與類型；（3）晶體缺陷；（4）化學成分。

3、臨界晶核的物理意義是什么？形成臨界晶核的充分條件是什么？答：臨界晶核的物理意義：可以自發(fā)長大的最小晶胚（或，半徑等于rk的晶核）形成臨界晶核的充分條件：（1）形成r≥rk的晶胚；（2）獲得A≥A*（臨界形核功）的形核功。

4、有哪些因素影響形成非晶態(tài)金屬？為什么？答：液態(tài)金屬的粘度：粘度越大原子擴散越困難，易于保留液態(tài)金屬結(jié)構(gòu)。冷卻速度；冷卻速度越快，原子重新排列時間越斷，越容易保留液態(tài)金屬結(jié)構(gòu)。

5、合金強化途徑有哪些？各有什么特點？答：細晶強化、固溶強化、復相強化、彌散強化（時效強化）加工硬化。

二、計算、作圖題：1、求和兩晶向所決定的晶面，并繪圖表示出來。答：設所求的晶面指數(shù)為（hkl）則2、氧化鎂（MgO）具有NaCl型結(jié)構(gòu)，即具有O2-離子的面心立方結(jié)構(gòu)。問：（1）若其離子半徑=0.066nm，＝0.140nm，則其原子堆積密度為多少？（2）如果/＝0.41，則原子堆積密度是否改變？答：（1）點陣常數(shù)堆積密度（2）堆積密度會改變，因為Pf與兩異號離子半徑的比值有關。3、已知液態(tài)純鎳在1.013×105Pa（1大氣壓），過冷度為319K時發(fā)生均勻形核，設臨界晶核半徑為1nm，純鎳熔點為1726K，熔化熱ΔHm＝18075J/mol，摩爾體積Vs＝6.6cm3/mol，試計算純鎳的液－固界面能和臨界形核功。答：因為，所以4、圖示為Pb-Sn-Bi相圖投影圖。問：（1）寫出合金Q（wBi＝0.7，wSn＝0.2）凝固過程及室溫組織；（2）計算合金室溫下組織組成物的相對含量。答：（1）冷卻至液相面析出Bi：LBi初，隨溫度降低Bi增多，液相成分延Bi-Q的延長線向E3E移動；

液相成分達到E3E后發(fā)生共晶反應，L（Sn＋Bi）共，液相成分延E3E向E移動；

液相成分達到E后，發(fā)生三元共晶反應L（Sn＋Bi＋β）共，隨后冷卻不再變化。室溫組織為：Bi初＋（Sn＋Bi）共＋（Sn＋Bi＋β）共（2）wBi初＝2.88；w（Sn＋Bi）共＝0.407；w（Sn＋Bi＋β）共＝0.3055、有一鋼絲（直徑為1mm）包復一層銅（總直徑為2mm）。若已知鋼的屈服強度σst＝280MPa，彈性模量Est＝205GPa，銅的σCu＝140MPa，彈性模量ECu＝110GPa。問：（1）如果該復合材料受到拉力，何種材料先屈服？（2）在不發(fā)生塑性變形的情況下，該材料能承受的最大拉伸載荷是多少？（3）該復合材料的彈性模量為多少？答；兩金屬的彈性應變相等，即：（1）

Cu先屈服；（2）（3）

三、綜合分析題：1、某面心立方晶體的可動滑移系為。（1）

請指出引起滑移的單位位錯的柏氏矢量；（2）

若滑移由刃位錯引起，試指出位錯線的方向；（3）

請指出在（2）的情況下，位錯線的運動方向；（4）假設在該滑移系上作用一大小為0.7MPa的切應力，試計算單位刃位錯線受力的大小和方向（取點陣常數(shù)為a＝0.2nm）。答：（1）柏氏矢量：；（2）位錯線方向：[112]；（3）位錯線運動方向平行于柏氏矢量；（4）

2、若有，某一Cu-Ag合金（wCu＝0.075，wAg＝0.925）1Kg，請?zhí)岢鲆环N方案從該合金中提煉出100g的Ag，且要求提煉得到的Ag中的Cu含量wCu低于0.02。（假設液相線和固相線固相線均為直線）。答：1.將1Kg合金加熱至900℃以上熔化，緩慢冷卻至850℃，倒去剩余液體，所得固體a1約780g，wCu＝0.055；2.將a1熔化，緩慢冷卻至900℃，倒去剩余液體，得a2約380g，wCu＝0.03；3.將a2熔化，緩慢冷卻至920℃，倒去剩余液體，得a3約260g，wCu＝0.02；4.將a3熔化，緩慢冷卻至935℃，倒去剩余液體，得a4約180g，wCu＝0.013，即可。

武漢理工大學2016年攻讀博士學位研究生入學考試試題考試科目：材料科學基礎考試時間：月日（注：特別提醒所有答案一律寫在答題紙上，直接寫在試題或草稿紙上的無效！）———————————————————————————————一、簡答題1.請簡述二元合金結(jié)晶的基本條件有哪些。答：熱力學條件ΔG<0結(jié)構(gòu)條件：r>r*能量條件：A>ΔGmax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行的，請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。3.兩位錯發(fā)生交割時產(chǎn)生的扭折和割階有何區(qū)別？答：位錯的交割屬于位錯與位錯之間的交互作用，其結(jié)果是在對方位錯線上產(chǎn)生一個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，對位錯的運動不產(chǎn)生影響，容易消失；割階是不在原滑移面上的彎折，對位錯的滑移有影響。4.請簡述擴散的微觀機制有哪些？影響擴散的因素又有哪些？答：置換機制：包括空位機制和直接換位與環(huán)形換位機制，其中空位機制是主要機制，直接換位與環(huán)形換位機制需要的激活能很高，只有在高溫時才能出現(xiàn)。間隙機制：包括間隙機制和填隙機制，其中間隙機制是主要機制。影響擴散的主要因素有：溫度（溫度約高，擴散速度約快）；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；化學成分（包括濃度、第三組元等）5.請簡述回復的機制及其驅(qū)動力。答：低溫機制：空位的消失中溫機制：對應位錯的滑移（重排、消失）高溫機制：對應多邊化（位錯的滑移＋攀移）驅(qū)動力：冷變形過程中的存儲能（主要是點陣畸變能）二、計算、作圖題：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？若外力方向為[001]，請問哪些滑移系可以開動？2.請判定下列位錯反應能否進行，若能夠進行，請在晶胞圖上做出矢量圖。

（1）幾何條件：

，滿足幾何條件能量條件：滿足能量條件，反應可以進行。（2）幾何條件：

，滿足幾何條件能量條件：

滿足能量條件，反應可以進行。3.假設某面心立方晶體可以開動的滑移系為，請回答：1)給出滑移位錯的單位位錯柏氏矢量；2）若滑移位錯為純?nèi)形诲e，請指出其位錯線方向；若滑移位錯為純螺位錯，其位錯線方向又如何？答：（1）單位位錯的柏氏矢量；（2）純?nèi)形诲e的位錯線方向與b垂直，且位于滑移面上，為；純螺位錯的位錯線與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℃，請計算處理前后空位數(shù)變化（設鐵中形成1mol空位所需的能量為104675J）。答：5.已知三元簡單共晶的投影圖，見附圖，1)請畫出AD代表的垂直截面圖及各區(qū)的相組成（已知TA>TD）；2)

請畫出X合金平衡冷卻時的冷區(qū)曲線，及各階段相變反應。答：

三、綜合分析題：

1.請對比分析加工硬化、細晶強化、彌散強化、復相強化和固溶強化的特點和機理。答：加工硬化：是隨變形使位錯增殖而導致的硬化；細晶強化：是由于晶粒減小，晶粒數(shù)量增多，尺寸減小，增大了位錯連續(xù)滑移的阻力導致的強化；同時由于滑移分散，也使塑性增大。該強化機制是唯一的同時增大強度和塑性的機制。彌散強化：又稱時效強化。是由于細小彌散的第二相阻礙位錯運動產(chǎn)生的強化。包括切過機制和繞過機制。復相強化：由于第二相的相對含量與基體處于同數(shù)量級是產(chǎn)生的強化機制。其強化程度取決于第二相的數(shù)量、尺寸、分布、形態(tài)等，且如果第二相強度低于基體則不一定能夠起到強化作用。固溶強化：由于溶質(zhì)原子對位錯運動產(chǎn)生阻礙。包括彈性交互作用（柯氏氣團）、電交互作用（玲木氣團）和化學交互作用。2.請根據(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？并計算出相和組織的相對含量；3）如果希望得到室溫組織為共晶組織和5%的β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：α初＋βII，相組成與組織組成比例相同

II：β初＋（α＋β）共＋βII（忽略）（3）設所求合金成分為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βII量會減少，甚至不出現(xiàn)；II合金在快冷條件下β初呈樹枝狀，且數(shù)量減少。共晶體組織變細小，相對量增加。武漢理工大學2015年攻讀博士學位研究生入學考試試題考試科目：材料科學基礎考試時間：月日（注：特別提醒所有答案一律寫在答題紙上，直接寫在試題或草稿紙上的無效！）———————————————————————————————一、簡答題1.

試從結(jié)合鍵的角度，分析工程材料的分類及其特點。答：金屬材料：主要以金屬鍵為主，大多數(shù)金屬強度和硬度較高，塑性較好。陶瓷材料：以共價鍵和離子鍵為主，硬、脆，不易變形，熔點高。高分子材料：分子內(nèi)部以共價鍵為主，分子間為分子鍵和氫鍵為主。復合材料：是以上三中基本材料的人工復合物，結(jié)合鍵種類繁多。性能差異很大。2.

位錯密度有哪幾種表征方式？答：有兩種方式：體密度，即單位體積內(nèi)的位錯線長度；面密度，即垂直穿過單位面積的位錯線根數(shù)。3.

陶瓷晶體相可分為哪兩大類？有何共同特點？答：氧化物陶瓷和硅酸鹽陶瓷。特點：1.結(jié)合鍵主要是離子鍵，含有一定比例的共價鍵；2.有確定的成分，可以用準確的分子式表達；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度，應進行何種熱處理？若需要繼續(xù)冷軋變薄時，又應進行何種熱處理？答：保持較高強度則應進行低溫退火，使其只發(fā)生回復，去除殘余應力；要繼續(xù)冷變形則應進行高溫退火，使其發(fā)生再結(jié)晶，以軟化組織。5.

擴散激活能的物理意義為何？試比較置換擴散和間隙擴散的激活能的大小。答：擴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其的阻礙，即必須克服勢壘。相比而言，間隙擴散的激活能較小。二、作圖計算題1.

已知碳在γ－Fe中擴散時，D0＝2.0×10－5m2/s，Q＝1.4×105J/mol。當溫度由927℃上升到1027℃時，擴散系數(shù)變化了多少倍？（R＝8.314J/(mol.K)）答：2.

已知某低碳鋼σ0=64KPa，K=393.7，若晶粒直徑為50μm，該低碳鋼的屈服強度是多少？答：由霍爾－配奇公式得：3.

試計算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的能量。答：（1）（2）兩位錯位于同一滑移面，因此G相同，故：三、綜合分析題1.試從晶界的結(jié)構(gòu)特征和能量特征分析晶界的特點。答：晶界結(jié)構(gòu)特征：原子排列比較混亂，含有大量缺陷。晶界能量特征：原子的能量較晶粒內(nèi)部高，活動能量強。晶界特征：?

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?

阻礙位錯運動——σb↑——細晶強化?

位錯、空位等缺陷多——晶界擴散速度高?

晶界能量高、結(jié)構(gòu)復雜——容易滿足固態(tài)相變的條件——固態(tài)相變首先發(fā)生地?

化學穩(wěn)定性差——晶界容易受腐蝕?

微量元素、雜質(zhì)富集

2.試分析冷塑性變形對合金組織結(jié)構(gòu)、力學性能、物理化學性能、體系能量的影響。答：?

組織結(jié)構(gòu)：（1）形成纖維組織：晶粒沿變形方向被拉長；（2）形成位錯胞；（3）晶粒轉(zhuǎn)動形成變形織構(gòu)。?

力學性能：位錯密度增大，位錯相互纏繞，運動阻力增大，造成加工硬化。?

物理化學性能：其變化復雜，主要對導電，導熱，化學活性，化學電位等有影響。?

體系能量：包括兩部分：（1）因冷變形產(chǎn)生大量缺陷引起點陣畸變，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)應力和宏觀內(nèi)應力。這兩部分統(tǒng)稱為存儲能，其中前者為主要的。冷變形后引起的組織性能變化為合金隨后的回復、再結(jié)晶作了組織和能量上的準備。

武漢理工大學2014年攻讀博士學位研究生入學考試試題考試科目：材料科學基礎考試時間：月日（注：特別提醒所有答案一律寫在答題紙上，直接寫在試題或草稿紙上的無效！）———————————————————————————————一、簡答題1、請說明什么是全位錯和不全位錯，并請寫出FCC、BCC和HCP晶體中的最短單位位錯的柏氏矢量。答：全位錯：柏氏矢量等于點陣矢量的整數(shù)倍；不全位錯：柏氏矢量不等于點陣矢量的整數(shù)倍。Fcc：；bcc：；hcp：2、已知原子半徑與晶體結(jié)構(gòu)有關，請問當配位數(shù)降低時，原子半徑如何變化？為什么？答：半徑收縮。若半徑不變，則當配位數(shù)降低時，會引起晶體體積增大。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：因為非均勻形核時，用雜質(zhì)或型腔充當了一部分晶核。也就是說，需要調(diào)動的原子數(shù)少。4、原子的熱運動如何影響擴散？答：熱運動增強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)晶溫度的高低關系。高于再結(jié)晶溫度的為熱變形，反之為冷變形。二、作圖計算題1.已知某晶體在500℃時，每1010個原子中可以形成有1個空位，請問該晶體的空位形成能是多少？（已知該晶體的常數(shù)A＝0.0539，波耳滋曼常數(shù)K＝1.381×10-23J/K）2.

請計算簡單立方晶體中，(111)和的夾角。解：a＝70°32￠3.

請判定在fcc中下列位錯反應能否進行：解：幾何條件：（6分）能量條件：（6分）滿足幾何條件和能量條件，反應可以進行。（3分）4.試畫出面心立方晶體中的(123)晶面和晶向解：三、

綜合分析題1.

如附圖所示，請分析：1)

兩水平線的反應類型，并寫出反應式；2)

分析Ab、bg′、g′d′、d′、d′h′、h′e、eB七個區(qū)域室溫下的組織組成物（j點成分小于g點成分）；3)

分析I、II合金的平衡冷卻過程，并注明主要的相變反應；4)

寫出合金I平衡冷卻到室溫后相組成物相對含量的表達式及合金II平衡冷卻到室溫后組織組成物相對含量的表達式。t/t/℃knjgidhAbc1g￠c2d￠h￠eBδαβIII解：1）

水平線kj為包晶反應：（2分）水平線gh為共晶反應：（2分）2）

Ab：α（1分）

bg′：α+βII（1分）

g′d：α+(α+β)共+βII（1分）

d'：(α+β)共（1分）

d′h′：β+(α+β)共+αII（1分）

h′e：β+αII（1分）

eB：β（1分）3）

LL→αα→βIIL→α+βLL→δL→ααL+δ→αα→βIILL→αα→βIIL→α+βLL→δL→ααL+δ→αα→βII4）

合金I相組成：（2分）合金II組織組成：（3分）2.

請對比分析回復、再結(jié)晶、正常長大、異常長大的驅(qū)動力及力學性能變化。（16分）回復再結(jié)晶正常長大異常長大驅(qū)動力存儲能

（主要是點陣畸變能）存儲能

（主要是點陣畸變能）總界面能總界面能和表面能力學性能變化基本保持變形后性能恢復到冷變形前的水平基本保持再結(jié)晶后的水平性能惡化

強度、塑性下降武漢理工大學2013年攻讀博士學位研究生入學考試試題考試科目：材料科學基礎考試時間：月日（注：特別提醒所有答案一律寫在答題紙上，直接寫在試題或草稿紙上的無效?。喆痤}1固態(tài)下，無相變的金屬，如果不重熔，能否細化晶粒？如何實現(xiàn)？答：可以。.通過進行適當冷變形，而后在適當溫度再結(jié)晶的方法獲得細晶（應主意避開臨界變形度和避免異常長大）。或進行熱加工，使之發(fā)生動態(tài)再結(jié)晶。2固體中有哪些常見的相結(jié)構(gòu)？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。3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，擴散不充分的情況下的結(jié)晶。4擴散第一定律的應用條件是什么？對于濃度梯度隨時間變化的情況，能否應用擴散第一定律？答：擴散第一定律的應用條件是穩(wěn)態(tài)擴散，即與時間無關的擴散。對于非穩(wěn)態(tài)擴散的情況也可以應用擴散第一定律，但必須對其進行修正。5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)。6什么是成分過冷？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，液固界面附近液相一側(cè)產(chǎn)生溶質(zhì)原子富集，導致液相的熔點發(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，固溶體以平面狀生長，形成等軸晶；有較小過冷度時，形成胞狀組織；有較大成分過冷時，形成樹枝晶。二、作圖計算題1請分別寫出FCC、BCC和HCP晶體的密排面、密排方向，并計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FCC｛111｝<110>BCC{110}<111>HCP{0001}a2請繪出面心立方點陣晶胞，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，并在其上標出[001]，，晶向。答：AaBAaBECDF3已知H70黃銅在400℃時完成再結(jié)晶需要1小時，而在390℃下完成再結(jié)晶需2小時，請計算在420℃下完成再結(jié)晶需要多長時間？答：在兩個不同的恒定溫度產(chǎn)生相同程度的再結(jié)晶時，兩邊取對數(shù)，并比之得t3=0.26h一個FCC晶體在方向在2MPa正應力下屈服，已測得開動的滑移系是，請確定使該滑移系開動的分切應力τ。答：三、綜合分析題1請根據(jù)Fe-Fe3C相圖分析回答下列問題1）請分析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發(fā)生什么變化。3)假設將一無限長純鐵棒置于930℃滲碳氣氛下長期保溫，碳原子僅由棒頂端滲入（如圖所示），試分析并標出930℃和緩冷至室溫時的組織分布情況。答：L——L→γ——γ——γ→Fe3CII——γ→α+Fe3C——α→Fe3CIII相組成：α+Fe3C組織組成：P+Fe3CII（忽略Fe3CIII）根據(jù)冷速不同，可能出現(xiàn)共晶反應，得到Ld；得到的P層片細?。籉e3CII的析出將收到抑制，甚至不析出。附圖如下防護防護防護C原子930℃室溫Fe3CγFe3CP+Fe3CFPP+F圖示Cu-Cd二元相圖全圖及其400℃～600℃范圍的局部放大：（13分）請根據(jù)相圖寫出549℃、547℃、544℃、397℃和314℃五條水平線的三相平衡反應類型及其反應式；已知β相成分為wcd=46.5％，400℃時γ相的成分為wcd=57％，請計算400℃時wCd＝50％合金的相組成。答：1）549℃：包晶反應，（Cu）+L→β547℃：包晶反應，β+L→γ544℃：共晶反應，L→γ+δ397℃：包晶反應，δ+L→ε314℃：共晶反應，L→ε+（Cd）2）或武漢理工大學2012年攻讀博士學位研究生入學考試試題考試科目：材料科學基礎考試時間：月日（注：特別提醒所有答案一律寫在答題紙上，直接寫在試題或草稿紙上的無效?。喆痤}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l與柏氏矢量b、外加切應力τ與柏氏矢量b、外加切應力τ與位錯線l之間的夾角關系，及位錯線運動方向。（請繪表格作答，答案務必寫在答題冊上）答：一定角度一定角度//法線一定角度////法線//⊥//法線⊥位錯線運動方向τ與lτ與bb與l2.什么是置換固溶體？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)生柯肯達爾效應？為什么？答：間隙擴散系數(shù)與空位濃度無關，而置換擴散系數(shù)與空位濃度有關（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1538℃）和錫板（其熔點為232℃），分別進行來回彎折，隨著彎折的進行，各會發(fā)生什么現(xiàn)象？為什么？答：根據(jù)T再＝（0.35～0.45）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行，鐵板發(fā)生加工硬化，繼續(xù)變形，導致鐵板斷裂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，即溶質(zhì)原子的彈性應力場阻礙位錯運動；2）玲木氣團，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，包晶為合成型反應；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、作圖計算題請比較FCC晶體中和兩位錯的畸變能哪個較大。答：故：b1的畸變能較小。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。答：共12個滑移系，其中可能開動的有8個。分別是：、、、、在Al單晶中，（111）面上有一位錯，面上另一位錯。若兩位錯發(fā)生反應，請繪出新位錯，并判斷其性質(zhì)。答：新位錯為。位錯線為（111）面與面的交線。b1b1b2b'2b34.請分別寫出立方晶系中{110}和{100}晶面族包括的晶面。答：綜合分析題1.請分析影響回復和再結(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?；貜驮俳Y(jié)晶原因溫度（升）促進促進促進原子擴散冷變形量（增）促進促進提供驅(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促進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?。┐龠M促進增大再結(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-Al二元合金相圖：請分析并分別寫出1285℃、1125℃和665℃三個恒溫轉(zhuǎn)變的類型和反應式，以及882℃時發(fā)生兩相恒溫轉(zhuǎn)變的類型和反應式。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。請分析500℃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)量分數(shù)。（注：1125℃時，waTi＝27%，wTi3Al＝26%，wTiAl＝35%；500℃時，wTi3Al＝23%，wTiAl＝35%）答：1）1285℃：包析反應，βTi＋TiAl→aTi1125℃：共析反應，aTi→Ti3Al＋TiAl665℃：包晶反應，L+TiAl3→Al882℃：同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變，βTi→aTiLLL→βTiβTiβTi→TiAlβTi＋TiAl→aTiβTi→aTiaTiaTi→TiAlaTi→Ti3Al＋TiAlTi3Al→TiAl相組成：Ti3Al、TiAl組織組成：TiAl、（Ti3Al＋TiAl）共232335℃℃℃℃℃℃℃℃℃℃℃℃℃℃

武漢理工大學2011年攻讀博士學位研究生入學考試試題考試科目：材料科學基礎考試時間：月日（注：特別提醒所有答案一律寫在答題紙上，直接寫在試題或草稿紙上的無效！）———————————————————————————————一、簡答題1.

請解釋γ-Fe與α-Fe溶解碳原子能力差異的原因。答：α-Fe為體心立方晶體，其八面體間隙為扁八面體，相比而言四面體間隙較大；γ-Fe為面心立方，其八面體間隙大。體心立方的四面體間隙比面心立方的八面體間隙小很多，因此溶解小原子的能力小很多。

2.請簡述位向差與晶界能的關系，并解釋原因？答：位向差越大晶界能越高；隨位向差增大，晶界能先快速增大，后逐漸趨于穩(wěn)定。原因：位向差越大，缺陷越多（小角晶界位錯密度越大），畸變越嚴重，因此能量越高。3.請簡述在固態(tài)條件下，晶體缺陷、固溶體類型對溶質(zhì)原子擴散的影響。答：晶體缺陷處的原子具有較高能量，且原子排列比較雜亂，有利于擴散。間隙原子擴散激活能比置換原子擴散激活能低，因此間隙原子擴散速度高。4.

請分析解釋在正溫度梯度下凝固，為什么純金屬以平面狀方式生長，而固溶體合金卻往往以樹枝晶方式長大？答：正溫度梯度下，純金屬的液固界面是等溫的，小突起處的過冷度小，生長受到抑制，因此液固界面保持平直，以平面狀生長。固溶體合金由于溶質(zhì)原子再分配，產(chǎn)生成分過冷，液固界面處的小突起將獲得更大過冷度，因