近三年材料科学基础试题..doc

西北工业大学 2011年硕士研究生入学考试试题 试题名称：材料科学基础（A卷） 试题编号：832 说 明：所有答题一律写在答题纸上 第 1 页 共 2 页 简答题（每题10分，共50分） 请从原子排列、弹性应力场、滑移性质、柏氏矢量等方面对比刃位错、螺位错的主要特征。 何谓金属材料的加工硬化？如何解决加工硬化对后续冷加工带来的困难？ 什么是离异共晶？如何形成的？ 形成无限固溶体的条件是什么？简述原因。 两个尺寸相同、形状相同的铜镍合金铸件，一个含90%Ni，另一个含50%Ni，铸造后自然冷却，问哪个铸件的偏析严重？为什么？ 作图计算题（每题15分，共60分） 写出{112}晶面族的等价晶面。 请判定下列反应能否进行： 已知某晶体在500℃时，每1010个原子中可以形成有1个空位，请问该晶体的空位形成能是多少？（已知该晶体的常数a＝0.0539，波耳滋曼常数K＝1.381×10-23 J / K 单晶铜拉伸，已知拉力轴的方向为[001]，σ=106 Pa，求(111)面上柏氏矢量的螺位错线上所受的力（） 综合分析题（共40分） 经冷加工的金属微观组织变化如图a所示，随温度升高，并在某一温度下保温足够长的时间，会发生图b-d的变化，请分析四个阶段微观组织、体系能量和宏观性能变化的机理和原因。 根据Ag-Cd二元相图： 当温度为736℃、590℃、440℃ 分析Ag-56%Cd合金的平衡凝固过程，绘出冷却曲线，标明各阶段的相变反应。 分析Ag-95%Cd合金的平衡凝固与较快速冷却时，室温组织会有什么差别，并讨论其原因。 西北工业大学 2011年硕士研究生入学考试试题参考答案 试题名称：材料科学基础（A卷） 试题编号：832 说 明：所有答题一律写在答题纸上 第 1 页 共 7 页 简答题（每题10分，共50分） 请从原子排列、弹性应力场、滑移性质、柏氏矢量等方面对比刃位错、螺位错的主要特征。 答：刃型位错： 1晶体中有一个额外原子面，形如刀刃插入晶体 2刃位错引起的应力场既有正应力又有切应力。 3位错线可以是折线或曲线, 但位错线必与滑移（矢量）方向垂直 4滑移面惟一 5位错线的移动方向与晶体滑移方向平行（一致） 6位错线与柏氏矢量垂直 螺型位错： 1上下两层原子发生错排，错排区原子依次连接呈螺旋状 2螺位错应力场为纯切应力场 3螺型位错与晶体滑移方向平行，故位错线一定是直线 4螺型位错的滑移面是不惟一； 5位错线的移动方向与晶体滑移方向相互垂直。 6位错线与柏氏矢量平行 何谓金属材料的加工硬化？如何解决加工硬化对后续冷加工带来的困难？ 答：随变形量增大，强度硬度升高，塑形下降的现象。软化方法是再结晶退火。 什么是离异共晶？如何形成的？ 答：在共晶水平线的两个端部附近，由于共晶量少，领先相相依附在初生相上，另一相独立存在于晶界，在组织学上失去共晶体特点，称为离异共晶。有时，也将端部以外附近的合金，在非平衡凝固时得到的少量共晶，称为离异共晶。 形成无限固溶体的条件是什么？简述原因。 答：只有置换固溶体才可能形成无限固溶体。且两组元需具有相同的晶体结构、相近的原子半径、相近的电负性、较低的电子浓度。原因：溶质原子取代了溶剂原子的位置，晶格畸变较小，晶格畸变越小，能量越低。电负性相近不易形成化合物。电子浓度低有利于溶质原子溶入。 两个尺寸相同、形状相同的铜镍合金铸件，一个含90%Ni，另一个含50%Ni，铸造后自然冷却，问哪个铸件的偏析严重？为什么？ 答：50%Ni的偏析严重，因为液固相线差别大，说明液固相成分差别大，冷速较快不容易达到成分均匀化。 作图计算题（每题15分，共60分） 写出{112}晶面族的等价晶面。 答： 请判定下列反应能否进行： 答：几何条件： ，满足几何条件 能量条件： 不满足能量条件，反应不能进行。 已知某晶体在500℃时，每1010个原子中可以形成有1个空位，请问该晶体的空位形成能是多少？（已知该晶体的常数A＝0.0539，波耳滋曼常数K＝1.381×10-23 J / K 答： 单晶铜拉伸，已知拉力轴的方向为[001]，σ=106 Pa，求(111)面上柏氏矢量的螺位错线上所受的力（） 答：外力在(111)上的分切应力为： 作用在位错线上的力为： 综合分析题（共40分） 经冷加工的金属微观组织变化如图a所示，随温度升高，并在某一温度下保温足够长的时间，会发生图b-d的变化，请分析四个阶段微观组织、体系能量和宏观性能变化的机理和原因。 答：