2009年碩士研究生入學(xué)考試材料科學(xué)基礎(chǔ)試題...

1、西北工業(yè)大學(xué)2009年碩士研究生入學(xué)考試試題 試題名稱：材料科學(xué)基礎(chǔ)（B卷） 試題編號：832 說 明：所有答題一律寫在答題紙上 第 1 頁 共 3 頁1. 簡答題（每題10分，共60分） 1. 在位錯(cuò)發(fā)生滑移時(shí)，請分析刃位錯(cuò)、螺位錯(cuò)和混合位錯(cuò)的位錯(cuò)線l與柏氏矢量b、外加切應(yīng)力與柏氏矢量b、外加切應(yīng)力與位錯(cuò)線l之間的夾角關(guān)系，及位錯(cuò)線運(yùn)動方向。（請繪表格作答，答案務(wù)必寫在答題冊上） 混合位錯(cuò)螺位錯(cuò)刃位錯(cuò)位錯(cuò)線運(yùn)動方向與 l 與 bb 與 l類型2. 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？ 3. 置換擴(kuò)散與間隙擴(kuò)散的擴(kuò)散系數(shù)有何不同？在擴(kuò)散偶中，如果是間

2、隙擴(kuò)散，是否會發(fā)生柯肯達(dá)爾效應(yīng)？為什么？ 4. 在室溫下對鐵板（其熔點(diǎn)為 1538 ）和錫板（其熔點(diǎn)為 232 ），分別進(jìn)行來回彎折，隨著彎折的進(jìn)行，各會發(fā)生什么現(xiàn)象？為什么？ 5. 何為固溶強(qiáng)化？請簡述其強(qiáng)化機(jī)制。 6. 請比較二元共晶轉(zhuǎn)變與包晶轉(zhuǎn)變的異同。 二、作圖計(jì)算題（每題10分，共40分） 1. 請比較FCC晶體中 和 兩位錯(cuò)的畸變能哪個(gè)較大。 2. 面心立方晶體沿001方向拉伸，可能有幾個(gè)滑移系開動？請寫出各滑移系指數(shù)，并分別繪圖示之。 3. 在Al單晶中，（111）面上有一位錯(cuò) ， 面上另一位錯(cuò) 。若兩位錯(cuò)發(fā)生反應(yīng)，請繪出新位錯(cuò)，并判斷其性質(zhì)。 4. 請分別寫出立方晶系中110和

3、100晶面族包括的晶面。 1) 綜合分析題（每題25分，共50分） 1. 請分析影響回復(fù)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。 2335 2. 附圖為Ti-Al二元合金相圖： 1） 請分析并分別寫出1285、1125和665三個(gè)恒溫轉(zhuǎn)變的類型和反應(yīng)式，以及882時(shí)發(fā)生兩相恒溫轉(zhuǎn)變的類型和反應(yīng)式。 2） 請繪出w31%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(yīng)。 3） 請分析500時(shí)，w31%的合金平衡結(jié)晶的相組成物和組織組成物，并計(jì)算其質(zhì)量分?jǐn)?shù)。 （注：1125時(shí)，waTi27%，w Ti3Al26%，w TiAl35%；500時(shí)，w Ti3Al23%，w TiA

4、l35%） 2009年西北工業(yè)大學(xué)碩士研究生入學(xué)試題參考答案 一、 簡答題（每題10分，共60分） 1. 在位錯(cuò)發(fā)生滑移時(shí)，請分析刃位錯(cuò)、螺位錯(cuò)和混合位錯(cuò)的位錯(cuò)線l與柏氏矢量b、外加切應(yīng)力與柏氏矢量b、外加切應(yīng)力與位錯(cuò)線l之間的夾角關(guān)系，及位錯(cuò)線運(yùn)動方向。（請繪表格作答，答案務(wù)必寫在答題冊上） 答： 一定角度 / 法線 一定角度 / / 法線 / / 法線 位錯(cuò)線運(yùn)動方向 與 l 與 b b 與 l 2. 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

5、）電負(fù)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(kuò)散與間隙擴(kuò)散的擴(kuò)散系數(shù)有何不同？在擴(kuò)散偶中，如果是間隙擴(kuò)散，是否會發(fā)生柯肯達(dá)爾效應(yīng)？為什么？ 答：間隙擴(kuò)散系數(shù)與空位濃度無關(guān)，而置換擴(kuò)散系數(shù)與空位濃度有關(guān)（可用公式表示）。一般地，間隙擴(kuò)散系數(shù)大于置換擴(kuò)散系數(shù)。 不會發(fā)生。因?yàn)殚g隙擴(kuò)散中考慮間隙原子定向流動，未考慮置換互溶式擴(kuò)散。 4. 在室溫下對鐵板（其熔點(diǎn)為 1538 ）和錫板（其熔點(diǎn)為 232 ），分別進(jìn)行來回彎折，隨著彎折的進(jìn)行，各會發(fā)生什么現(xiàn)象？為什么？ 答：根據(jù)T再（0.350.45）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

6、隨著彎曲的進(jìn)行，鐵板發(fā)生加工硬化，繼續(xù)變形，導(dǎo)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(jìn)行下去 5. 何為固溶強(qiáng)化？請簡述其強(qiáng)化機(jī)制。 答：固溶強(qiáng)化就是溶質(zhì)原子阻礙位錯(cuò)運(yùn)動，從而使合金強(qiáng)度提高的現(xiàn)象。 主要機(jī)制包括：1）柯氏氣團(tuán)，即溶質(zhì)原子的彈性應(yīng)力場阻礙位錯(cuò)運(yùn)動；2）玲木氣團(tuán)，即溶質(zhì)原子降低基體層錯(cuò)能，使位錯(cuò)分解為擴(kuò)展位錯(cuò)，阻礙位錯(cuò)交滑移或攀移；3）電交互作用，即帶電溶質(zhì)原子與位錯(cuò)形成靜電交互作用，阻礙位錯(cuò)運(yùn)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(diǎn)：恒溫、恒成分轉(zhuǎn)變；相圖上均為水平線。 不同點(diǎn)：共晶為分解型反應(yīng)，包晶為合成型反應(yīng)；共晶線全是固相線，包晶線只

7、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(jì)算題（每題10分，共40分） 4. 請比較FCC晶體中 和 兩位錯(cuò)的畸變能哪個(gè)較大。 答： 故：b1的畸變能較小。 5. 面心立方晶體沿001方向拉伸，可能有幾個(gè)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(gè)滑移系，其中可能開動的有8個(gè)。分別是： 、 、 、 、 6. 在Al單晶中，（111）面上有一位錯(cuò) ， 面上另一位錯(cuò) 。若兩位錯(cuò)發(fā)生反應(yīng)，請繪出新位錯(cuò)，并判斷其性質(zhì)。 b1b2b2b3答：新位錯(cuò)為 。 位錯(cuò)線為（111）面與 面的交線 。 兩者垂直，因此是刃型位錯(cuò)。 4. 請分別寫出立方晶系中110和100

8、晶面族包括的晶面。 答： 1) 綜合分析題（每題25分，共50分） 1. 請分析影響回復(fù)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。 回復(fù) 再結(jié)晶 原因 溫度（升） 促進(jìn) 促進(jìn) 促進(jìn)原子擴(kuò)散 冷變形量（增） 促進(jìn) 促進(jìn) 提供驅(qū)動力 溶質(zhì)原子 阻礙 阻礙 阻礙位錯(cuò)和晶界的運(yùn)動 第二相粒子 促進(jìn) 促進(jìn)或阻礙 即可能提高驅(qū)動力，同時(shí)阻礙位錯(cuò)和晶界運(yùn)動 原始晶粒（細(xì)?。?促進(jìn) 促進(jìn) 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： 4） 請分析并分別寫出1285、1125和665三個(gè)恒溫轉(zhuǎn)變的類型和反應(yīng)式，以及882時(shí)發(fā)生兩相恒溫轉(zhuǎn)變的類型和反應(yīng)式。 5） 請繪出w31%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(yīng)。 6） 請分析500時(shí)，w31%的合金平衡結(jié)晶的相組成物和組織組成物，并計(jì)算其質(zhì)量分?jǐn)?shù)。 （注：1125時(shí)，waTi27%，w Ti3Al26%，w TiAl35%；500時(shí)，w Ti3Al23%，w TiAl35%） 答： 1）1285：包析反應(yīng)，TiTiAlaTi 1125：共析反應(yīng)，aTiTi3AlTiAl 665： 包晶反