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《金属学》研究生入学考试试题

试卷一

一、名词解释(20分，每个2．5分)

1．点阵畸变．柏氏矢量2．相图3．过冷度4

5．形变织构．二次再结晶6．滑移系7．孪生8

二、画出立方晶系中(111)面、(435)面。写出立方晶系空间点阵特征。(10分)

三、铸锭的一般组织可分为哪几个区域?写出其名称。并简述影响铸锭结晶组织的因素。

(10分)

四、画图并叙述形变过程中位错增殖的机制。(10分)

五、写出菲克第一定律的数学表达式，并说明其意义。简述影响扩散的因素。(10分)

六、简述形变金属在退火过程中显微组织、储存能及其力学性能和物理性能的变化。(10

分)

七、简述固态相变与液态相变的相同点与不同点。(10分)

八、画出铁碳相图，标明相图中各特征点的温度与成分，写出相图中包晶反应、共晶反应

与共析反应的表达式。(10分)

九、分析再结晶过程中形核和长大与凝固过程中的形核和长大有何不同点。

十、分析含碳量0．12％的铁碳合金的结晶过程(单考生做)。(10分)

十一、简述铸锭的宏观偏析(单考生做)。(10分)

十二、简述金属晶体中缺陷的类型(单考生做)。(10分)

参考答案

一、名词解释

1．点阵畸变：在局部范围，原子偏离其正常的点阵平衡位置，使点阵产生弹性畸变，称

为点阵畸变。

2．柏氏矢量：描述位错特征的一个重要矢量，它集中反映了位错区域内畸变总量的大小

和方向；也是位错扫过后晶体相对滑动的量。

3．相图：描述各相平衡存在条件或共存关系的图解；也可称为平衡时热力学参量的几何

轨迹。

4．过冷度：相变过程中冷却到相变点以下某个温度后发生转变，平衡相变温度与该实际

转变温度之差称过冷度。

5．形变织构：多晶形变过程中出现的晶体学取向择优的现象叫形变织构。

6．二次再结晶：再结晶结束后正常长大被抑制而发生的少数晶粒异常长大的现象。

7．滑移系：晶体中一个滑移面及该面上一个滑移方向的组合称一个滑移系。

．孪生：晶体受力后，以产生孪晶的方式进行的切变过程叫孪生。

二、立方晶系中(111)面、(435)面如图7-1所示。立方晶系空间点阵特征是点阵参数有如

下关系：a=b=c，α=β=γ=90°。也可用具有哪类对称元素表示，若有四个三次转轴，则

对应立方点阵。

三、分为三晶区：激冷区、柱状晶区、中心等轴晶区。

影响铸锭结晶组织的因素：①液体过热度，越小越好；②凝固温度范围，越大越

好，有利于枝晶的破碎；

③温度梯度，越小越有利于等轴晶；④合金熔点低，温度梯度小；⑤搅

拌或加孕育剂。

四、Frank-Read源机制，如图7-2所示。滑移面上一个在A、B两点被钉扎的位错AB，

在应力τ作用下弓出(状态2)，弓出到3状态时，下方相邻部分反号相吸，并局部合并，

完成一次增殖过程放出一位错环(状态4)。在应力τ作用下，继续重复前面1～4过程。

五、一维下，J=—Ddc／dx；J:扩散流量，单位时间通过单位面积扩散的物质量，g／

sm2·；

D：扩散系数，m2／s；dc/dx：浓度梯度，g／m4。其意义为物质扩散量与该物质的浓度

梯度成正比，方向相反。

影响扩散的因素：①温度。满足D=Doe-Q／RT的关系，T升高，D增加；②界面表

面及位错。是扩散的快速通道；③第三组元。可对二元扩散有不同影响，如Mo、W降低

C在γ-Fe中的扩散系数，Co、Si加速C的扩散，Mn影响不大；④晶体结构。低对称性的

晶体结构中，存在扩散的各向异性，如六方结构晶体，平行与垂直于基面(0001)的扩散系

数不同；⑤熔点。同一合金系中，同一温度下熔点高的合金中扩散慢，熔点低的扩散快。

六、随退火温度的升高或时间延长，出现亚晶合并长大，再结晶形核及长大，无位错的

等轴再结晶晶粒取代长条状高位错密度的形变晶粒，然后是晶粒正常长大。储存能逐渐被

释放；硬度及强度下降，伸长率上升；电阻降低，密度提高。再结晶时各种性能变化都比

回复时强烈得多。

七、相同点：都是相变，由形核、长大组成。临界半径，临界形核功形式相同。转变动力

学也相同。

不同之处：形核阻力中多了应变能一项，造成固态相变的临界半径及形核功增大；新相可

以亚稳方式出现，存在共格、半共格界面，特定的取向关系，非均匀形核。

八、铁碳相图略。

包晶反应：L(0．53