西北工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)基礎(chǔ)歷年真題與答案解析

1、試題編號(hào)：832第頁(yè)共頁(yè)西北工業(yè)大學(xué)2012年碩士研究生入學(xué)考試試題答案試題名稱(chēng)：材料科學(xué)基礎(chǔ)說(shuō) 明：所有答題一律寫(xiě)在答題紙上一、簡(jiǎn)答題（每題10分，共50分）1. 請(qǐng)簡(jiǎn)述滑移和孿生變形的特點(diǎn)？答：滑移變形特點(diǎn)：1）平移滑動(dòng)：相對(duì)滑動(dòng)的兩部分位向關(guān)系不變2）滑移線(xiàn)與應(yīng)力軸呈一定角度3）滑移不均勻性：滑移集中在某些晶面上4）滑移線(xiàn)先于滑移帶出現(xiàn)：由滑移線(xiàn)構(gòu)成滑移帶5）特定晶面，特定晶向?qū)\生變形特點(diǎn)：1）部分晶體發(fā)生均勻切變2）變形與未變形部分呈鏡面對(duì)稱(chēng)關(guān)系，晶體位向發(fā)生變化3）臨界切分應(yīng)力大4）孿生對(duì)塑變貢獻(xiàn)小于滑移5）產(chǎn)生表面浮凸2. 什么是上坡擴(kuò)散？哪些情況下會(huì)發(fā)生上坡擴(kuò)散？答：由低濃度處向

2、高濃度處擴(kuò)散的現(xiàn)象稱(chēng)為上坡擴(kuò)散。應(yīng)力場(chǎng)作用、電場(chǎng)磁場(chǎng)作用、晶界內(nèi)吸附作用和調(diào)幅分解反應(yīng)等情況下可能發(fā)生上坡擴(kuò)散。擴(kuò)散驅(qū)動(dòng)力來(lái)自自由能下降，即化學(xué)位降低。3. 在室溫下，一般情況金屬材料的塑性比陶瓷材料好很多，為什么？純 銅與純鐵這兩種金屬材料哪個(gè)塑性好？說(shuō)明原因。答：金屬材料的塑性比陶瓷材料好很多的原因： 從鍵合角度考慮，金屬材料主要 是金屬鍵合，無(wú)方向性，塑性好；陶瓷材料主要是離子鍵、共價(jià)鍵，共價(jià)鍵有 方向性，塑性差。離子鍵產(chǎn)生的靜電作用力，限制了滑移進(jìn)行，不利于變形。銅為面心立方結(jié)構(gòu)，鐵為體心立方結(jié)構(gòu)，兩者滑移系均為 12個(gè)，但面心 立方的滑移系分布取向較體心立方勻衡， 容易滿(mǎn)足臨界分切應(yīng)

3、力。且面心 立方滑移面的原子堆積密度比較大，因此滑移阻力較小。因而銅的塑性好 于鐵。4. 請(qǐng)總結(jié)并簡(jiǎn)要回答二元合金平衡結(jié)晶過(guò)程中，單相區(qū)、雙相區(qū)和三相區(qū)中，相成分的變化規(guī)律。答：?jiǎn)蜗鄥^(qū)：相成分為合金平均成分，不隨溫度變化； 雙相區(qū)：兩相成分分別位于該相區(qū)的邊界，并隨溫度沿相區(qū)邊界變化； 三相區(qū)：三相具有確定成分，不隨結(jié)晶過(guò)程變化。5. 合金產(chǎn)品在進(jìn)行冷塑性變形時(shí)會(huì)發(fā)生強(qiáng)度、 硬度升高的現(xiàn)象， 為什么？ 如果合金需要進(jìn)行較大的塑性變形才能完成變形成型，需要采用什么中 間熱處理的方法？而產(chǎn)品使用時(shí)又需要保持高的強(qiáng)度、硬度，又應(yīng)如何 熱處理？答：合金進(jìn)行冷塑性變形時(shí)，位錯(cuò)大量増殖，位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)發(fā)生交割、

4、纏結(jié)等，使得 位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)受阻，同時(shí)溶質(zhì)原子、各類(lèi)界面與位錯(cuò)的交互作用也阻礙位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)。 因此發(fā)生應(yīng)變硬化，使強(qiáng)度、硬度升高。較大的塑性變形產(chǎn)生加工硬化（應(yīng)變硬化） ，如果需要繼續(xù)變形就要進(jìn) 行中間熱處理，即再結(jié)晶退火，使塑性恢復(fù)到變形前的狀態(tài)，零件可繼續(xù) 進(jìn)行塑性變形。如果產(chǎn)品需要保持高的強(qiáng)度、 硬度，可在最終熱處理時(shí)采用去應(yīng)力退火， 去除殘余應(yīng)力，保持零件較高的強(qiáng)度、硬度。二、作圖計(jì)算題（每題 15分，共 60分）1、在 Fe-Fe3C 相圖中有幾種類(lèi)型的滲碳體？分別描述這些滲碳體的形成條件，并繪制出平衡凝固條件下這些不同類(lèi)型滲碳體的顯微組織形貌。答： 滲碳體包括：初生（一次）滲碳體、二次滲碳

5、體、三次滲碳體、共晶滲碳 體、共析滲碳體，共五種。（1）初生（一次）滲碳體：含碳量大于 4.3%的 Fe-C 合金在平衡凝固時(shí)從 液相結(jié)晶出來(lái)的滲碳體，形貌為板條狀。（2）二次滲碳體：含碳量0.772.11%的Fe-C合金，在1148C冷卻到727E 過(guò)程中，從丫相中脫溶的滲碳體。（3）三次滲碳體：含碳量小于0.0218%時(shí)，低于727E，從a相脫溶析出 的滲碳體。（4）共晶滲碳體：含碳量2.116.69%的Fe-C合金，在1148C發(fā)生共晶 反應(yīng)時(shí)形成的滲碳體。（5）共析滲碳體：含碳量0.02186.69%的Fe-C合金，在727E發(fā)生共析 反應(yīng)時(shí)生成的滲碳體。各滲碳體形貌見(jiàn)教材相關(guān)部分。2

6、、在兩個(gè)相互垂直的滑移面上各有一條刃型位錯(cuò)AB、XY，如圖所示。假設(shè)以下兩種情況中，位錯(cuò)線(xiàn) XY在切應(yīng)力作用下發(fā)生運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)方向如圖中v所示，試問(wèn)交割后兩位錯(cuò)線(xiàn)的形狀有何變化（畫(huà)圖表示）？在以 下兩種情況下分別會(huì)在每個(gè)位錯(cuò)上形成割階還是扭折？新形成的割階或 扭折屬于什么類(lèi)型的位錯(cuò)？答：a圖: XY向下運(yùn)動(dòng)與AB交割，產(chǎn)生PP小臺(tái)階，寬度為|圳 PP的柏氏矢量仍為b2 PP丄b2為刃型位錯(cuò) PP不在原滑移面上，為割階 XY平行于b2,不形成臺(tái)階 b圖： AB位錯(cuò)線(xiàn)上出現(xiàn)PP平行于b2,寬度為|bi| PP的柏氏矢量仍為b2 PP / b2為螺型位錯(cuò) PP在原滑移面上，為扭折 XY位錯(cuò)線(xiàn)上出現(xiàn)QQ

7、平行于bi,寬度為|b2| QQ的柏氏矢量仍為bi QQ / bi為螺型位錯(cuò) QQ在原滑移面上，為扭折3、已知H原子半徑r為0.0406nm,純鋁是fee晶體，其原子半徑 R為0.143nm, 請(qǐng)問(wèn)H原子溶入Al時(shí)處于何種間隙位置？答：fee晶體的八面體間隙，四面體間隙。根據(jù)題意知，因此H原子應(yīng)處于八面體間隙。4、柱狀試樣，當(dāng)固溶體合金（k0 1）從左向右定向凝固，凝固過(guò)程中假設(shè)， 凝固速度快，固相不擴(kuò)散、液相基本不混合，a /L（固/液）界面前沿液體中的實(shí)際溫度梯度為正溫度梯度。由于 a /L界面前沿液體存在成分過(guò)冷區(qū)，晶體易以 樹(shù)枝狀結(jié)晶生長(zhǎng)。當(dāng)合金從左向右定向凝固，達(dá)到穩(wěn)態(tài)凝固區(qū)時(shí)，請(qǐng)分

8、析并畫(huà) 出：k0 1相圖；a /L界面處固體、液體的溶質(zhì)濃度分布圖； 液體中成 分過(guò)冷區(qū)圖。答：柱狀試樣從左向右定向凝固，在固相不擴(kuò)散、液相基本不混合、k0 1的條件下，在凝固達(dá)到穩(wěn)態(tài)凝固區(qū)時(shí)，a /L界面前沿液體溶質(zhì)濃度分布 Cl如圖a所示。由于a /L界面前沿液體中溶質(zhì)濃度從左向右逐漸升高（與k0V1情況不同），成分與相圖對(duì)應(yīng)如圖b。a /L界面前沿液體中從左向右熔點(diǎn)逐 漸升高（與k0V 1情況相同）構(gòu)成Tl曲線(xiàn)，加之界面前沿液體中的實(shí)際溫度 梯度為正溫度梯度Tn，即形成了由Tl、Tn兩曲線(xiàn)組成的成分過(guò)冷區(qū)見(jiàn)圖C, 在凝固過(guò)程中晶體易以樹(shù)枝狀結(jié)晶生長(zhǎng)。三、綜合分析題（共40分）1、試用位錯(cuò)

9、理論解釋低碳鋼的應(yīng)變時(shí)效現(xiàn)象。答：將退火低碳鋼進(jìn)行少量塑性變形后卸載， 然后立即加載，屈服現(xiàn)象不再出現(xiàn) 如果卸載后在室溫下放置較長(zhǎng)時(shí)間或加熱到一定溫度保溫，屈服現(xiàn)象再次出 現(xiàn)，而且低碳鋼的強(qiáng)度及硬度升高，這種現(xiàn)象稱(chēng)為應(yīng)變時(shí)效或機(jī)械時(shí)效。機(jī)理：柯垂?fàn)柪碚撜J(rèn)為，卸載后立即重新加載，位錯(cuò)已經(jīng)脫釘，因此不再出 現(xiàn)屈服現(xiàn)象。放置或加熱后再加載，位錯(cuò)被重新定扎，因此會(huì)再次出現(xiàn)屈 服現(xiàn)象。位錯(cuò)増殖理論認(rèn)為，卸載后立即重新加載，位錯(cuò)已經(jīng)増殖，因此不再 出現(xiàn)屈服現(xiàn)象。放置或加熱后再加載，發(fā)生了回復(fù)，位錯(cuò)發(fā)生重排和抵消, 因此會(huì)再次出現(xiàn)屈服現(xiàn)象。兩種理論均有實(shí)驗(yàn)依據(jù)，目前一般同時(shí)采用兩理論解釋?xiě)?yīng)變時(shí)效的產(chǎn) 生原因

10、。2、如圖所示，在立方單晶體中有一個(gè)位錯(cuò)環(huán) ABCDA，其柏氏矢量b平行于 z軸1) 指出各段位錯(cuò)線(xiàn)是什么類(lèi)型的位錯(cuò)。2) 各段位錯(cuò)線(xiàn)在外應(yīng)力 T乍用下將如何運(yùn)動(dòng)？請(qǐng)繪圖表示答：1) AB、BC、CD、DA段都是刃位錯(cuò)2) AB和CD不動(dòng)；BC向上滑移，AD向下滑移，如圖所示西北工業(yè)大學(xué)2011年碩士研究生入學(xué)考試試題參考答案試題名稱(chēng)：材料科學(xué)基礎(chǔ)(A卷) 試題編號(hào)：832說(shuō)明：所有答題一律寫(xiě)在答題紙上第1頁(yè)共7頁(yè)簡(jiǎn)答題(每題10分，共50 分)1請(qǐng)從原子排列、彈性應(yīng)力場(chǎng)、滑移性質(zhì)、柏氏矢量等方面對(duì)比刃位錯(cuò)、螺位錯(cuò)的主要特征。答：刃型位錯(cuò)：1) 1晶體中有一個(gè)額外原子面，形如刀刃插入晶體2)

11、2刃位錯(cuò)引起的應(yīng)力場(chǎng)既有正應(yīng)力又有切應(yīng)力。3) 3位錯(cuò)線(xiàn)可以是折線(xiàn)或曲線(xiàn)，但位錯(cuò)線(xiàn)必與滑移(矢量)方向垂直4) 4 滑移面惟一5) 5 位錯(cuò)線(xiàn)的移動(dòng)方向與晶體滑移方向平行(一致)6) 6 位錯(cuò)線(xiàn)與柏氏矢量垂直 螺型位錯(cuò)：1) 1 上下兩層原子發(fā)生錯(cuò)排，錯(cuò)排區(qū)原子依次連接呈螺旋狀2) 2 螺位錯(cuò)應(yīng)力場(chǎng)為純切應(yīng)力場(chǎng)3) 3 螺型位錯(cuò)與晶體滑移方向平行，故位錯(cuò)線(xiàn)一定是直線(xiàn)4) 4 螺型位錯(cuò)的滑移面是不惟一；5) 5 位錯(cuò)線(xiàn)的移動(dòng)方向與晶體滑移方向相互垂直。6) 6 位錯(cuò)線(xiàn)與柏氏矢量平行2. 何謂金屬材料的加工硬化？如何解決加工硬化對(duì)后續(xù)冷加工帶來(lái)的困難？ 答：隨變形量增大，強(qiáng)度硬度升高，塑形下降的現(xiàn)

12、象。軟化方法是再結(jié) 晶退火。3. 什么是離異共晶？如何形成的？答：在共晶水平線(xiàn)的兩個(gè)端部附近，由于共晶量少，領(lǐng)先相相依附在初 生相上，另一相獨(dú)立存在于晶界，在組織學(xué)上失去共晶體特點(diǎn)，稱(chēng)為離 異共晶。有時(shí)，也將端部以外附近的合金，在非平衡凝固時(shí)得到的少量 共晶，稱(chēng)為離異共晶。4. 形成無(wú)限固溶體的條件是什么？簡(jiǎn)述原因。答：只有置換固溶體才可能形成無(wú)限固溶體。且兩組元需具有相同的晶 體結(jié)構(gòu)、相近的原子半徑、相近的電負(fù)性、較低的電子濃度。原因：溶 質(zhì)原子取代了溶劑原子的位置，晶格畸變較小，晶格畸變?cè)叫。芰吭?低。電負(fù)性相近不易形成化合物。電子濃度低有利于溶質(zhì)原子溶入。5. 兩個(gè)尺寸相同、形狀相同的

13、銅鎳合金鑄件，一個(gè)含 90%Ni ，另一個(gè)含50%Ni，鑄造后自然冷卻，問(wèn)哪個(gè)鑄件的偏析嚴(yán)重？為什么？答：50%Ni的偏析嚴(yán)重，因?yàn)橐汗滔嗑€(xiàn)差別大，說(shuō)明液固相成分差別大, 冷速較快不容易達(dá)到成分均勻化。作圖計(jì)算題(每題15分，共60分)1寫(xiě)出112晶面族的等價(jià)晶面。答.112 =(112) +(112) +(112) +(112) + (121) + (121)+ (l2l) +(121) + (211) + (211) + (2刁 1) + (21 1)a a2、請(qǐng)判定下列反應(yīng)能否進(jìn)行：111111 a00122答：幾何條件： a1 11 a111Ha002Ha001，滿(mǎn)足幾何條件 2 2

14、2能量條件：+b2? = | a(1)2 + (-1)2 +12 +12 +12 ) =3a22丿.2丿4 2b32 = a . 02 02 12a2不滿(mǎn)足能量條件，反應(yīng)不能進(jìn)行。3、已知某晶體在500C時(shí)，每1010個(gè)原子中可以形成有1個(gè)空位，請(qǐng)問(wèn)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 X0-23 J / K)答:P(晉)Ev二-kT In二-1.381 IO,3 (500273) In1010一0.0539= 1.068 10創(chuàng) 17.8=1.9 10J9 J4、單晶銅拉伸，已知拉力軸的方向?yàn)?01, （T =10 Pa,求

15、（111）面上柏氏矢 量6 =-1011的螺位錯(cuò)線(xiàn)上所受的力（= 叫2L答：外力在（111）|：口上的分切應(yīng)力為：1 1 -t=g cos p cosZ = 10 X X = 4.0825 X 10 PaV3 yf2作用在位錯(cuò)線(xiàn)上的力為：V2p=4=40825 X1O&XTX 036 x 1 曠=1039 x 曠 N/m綜合分析題（共40分）1.經(jīng)冷加工的金屬微觀(guān)組織變化如圖a所示，隨溫度升高，并在某一溫度下保溫足夠長(zhǎng)的時(shí)間，會(huì)發(fā)生圖 b-d的變化，請(qǐng)分析四個(gè)階段微觀(guān)組織、體系能 量和宏觀(guān)性能變化的機(jī)理和原因。0）答：圖a：晶粒拉長(zhǎng)，缺陷數(shù)量增大形成位錯(cuò)亞結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生變形織構(gòu)；存儲(chǔ)能升 高；位錯(cuò)

16、纏結(jié)導(dǎo)致加工硬化，強(qiáng)度硬度升高，塑形下降，組織取向明顯導(dǎo)致各向 異性。圖b：回復(fù)。晶?；静蛔儯诲e(cuò)發(fā)生滑移、攀移等，位錯(cuò)重排，數(shù)量略有減少, 空位大量減少。內(nèi)應(yīng)力得到消除。加工硬化基本保留 圖C：再結(jié)晶。形成新的無(wú)畸變新晶粒。存儲(chǔ)能全部釋放，變形產(chǎn)生的點(diǎn)陣畸變 消除。加工硬化消除，力學(xué)性能基本恢復(fù)到冷變形前的水平。圖d：晶粒長(zhǎng)大。晶粒粗化。體系能量因界面能的下降而下降。強(qiáng)度下降，塑形 也下降。2.根據(jù)Ag-Cd二元相圖:1）當(dāng)溫度為736C、590C、440C和230C時(shí)分別會(huì)發(fā)生什么樣的三相平衡反應(yīng)？寫(xiě)出反應(yīng)式2）分析Ag-56%Cd合金的平衡凝固過(guò)程，繪出冷卻曲線(xiàn)，標(biāo)明各階段的相 變反應(yīng)

17、。3）分析Ag-95%Cd合金的平衡凝固與較快速冷卻時(shí)，室溫下組織組成會(huì)有 什么變化，并討論其原因。答：736E :包晶反應(yīng)，L+AgB590E :包晶反應(yīng)，L+S &440 T :共析反應(yīng)，B Ag+丫230C :共析反應(yīng)，丫 茁32)3）Ag-95%Cd合金的平衡凝固到室溫：Cd包+出較快速冷卻到室溫：&初+ Cd包+ ,且& I相數(shù)量相對(duì)較少，尺寸相對(duì)細(xì)小。 原因：快速冷卻時(shí)，由于固態(tài)中擴(kuò)散較慢，使本應(yīng)該在包晶反應(yīng)中消失的&初有剩余，既產(chǎn)生包晶轉(zhuǎn)變不完全。另外，由于冷速快，使得 I相變得細(xì)小，析出數(shù)量減少2010年碩士研究生入學(xué)考試試題參考答案簡(jiǎn)答題（每題10分，共50分）1. 請(qǐng)解釋丫

18、Fe與a-Fe溶解碳原子能力差異的原因。答：aFe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； 丫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(qǐng)簡(jiǎn)述位向差與晶界能的關(guān)系，并解釋原因?，畸變?cè)絿?yán)重，因此能量原因：位向差越大，缺陷越多（小角晶界位錯(cuò)密度越大） 越高。3. 請(qǐng)簡(jiǎn)述在固態(tài)條件下，晶體缺陷、固溶體類(lèi)型對(duì)溶質(zhì)原子擴(kuò)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(kuò)散。間隙原 子擴(kuò)散激活能比置換原子擴(kuò)散激活能低，因此間隙原子擴(kuò)散速度高。4. 請(qǐng)分析解釋在正溫度梯度下凝固，為什么純

19、金屬以平面狀方式生長(zhǎng)，而固溶體 合金卻往往以樹(shù)枝晶方式長(zhǎng)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(guò)冷度小，生長(zhǎng)受到 抑制，因此液固界面保持平直，以平面狀生長(zhǎng)。固溶體合金由于溶質(zhì)原子再分配， 產(chǎn)生成分過(guò)冷，液固界面處的小突起將獲得更大過(guò)冷度，因此以樹(shù)枝狀生長(zhǎng)。5. 鐵碳合金中可能出現(xiàn)的滲碳體有哪幾種？它們的成分有何不同？平衡結(jié)晶后是什么樣的形態(tài)？答：一次滲碳體（規(guī)則的、粗大條狀）、共晶滲碳體（萊氏體的連續(xù)基體）、二次滲 碳體（沿奧氏體晶界分布，量多時(shí)為連續(xù)網(wǎng)狀，量少時(shí)是不連續(xù)網(wǎng)狀）、共析滲碳體（層片狀）、三次滲碳體（鐵素體晶界處）。它們成分沒(méi)有區(qū)別。作圖計(jì)算題（每題15分，共6

20、0分）1. 寫(xiě)出附圖的簡(jiǎn)單立方晶體中ED、CF的晶向指數(shù)和 ACH、FGD的晶面指數(shù),并求ACH晶面的晶面間距，以及 FGD 與ABCD兩晶面之間的夾角。（注：G、H點(diǎn)為二等分點(diǎn)，F(xiàn)點(diǎn)為三等分點(diǎn)）答: ED :珂 CF： 332ACH :(112)，F(xiàn)Gd:(初ACH的晶面間距:FGD 與ABCD之間的夾角： 廟蠱霊Ik 一;i2. 請(qǐng)判斷圖示中 一和一兩位錯(cuò)各段的類(lèi)型，以及兩位錯(cuò)所含拐折 （be、de和hi、jk）的性質(zhì)？若圖示滑移面為fee晶體的（111 ）面，在切應(yīng)力:的作用下，兩位錯(cuò)將如何運(yùn)動(dòng)？（繪圖表示）答：ab：螺位錯(cuò)；be：刃位錯(cuò)；cd：螺位錯(cuò)；de：刃位錯(cuò)；ef：螺位錯(cuò)gh：螺

21、位錯(cuò)；hi :刃位錯(cuò)；ij :螺位錯(cuò)；jk :刃位錯(cuò)；kl:螺位錯(cuò)be、de為扭折，hi、jk為割階運(yùn)動(dòng)后爲(wèi)恢復(fù)為直線(xiàn)，：上的h、i、j、k為固定點(diǎn)，形成位錯(cuò)源3. 某合金的再結(jié)晶激活能為 250KJ/mol，該合金在400C完成再結(jié)晶需要1小時(shí)，請(qǐng)問(wèn)在390C下完成再結(jié)晶需要多長(zhǎng)時(shí)間。（氣體常數(shù)R=8.314L/mol K）答：一所以t2= 1.96小時(shí)4. 請(qǐng)分別繪出fee和bee晶體中的最短單位位錯(cuò)，并比較二者哪一個(gè)引起的畸變較大。答：BCC晶體中為:（1分），F(xiàn)CC晶體中為:W=;Vl+l+l=7a0=-yl + 1+0=a七A故：FCC中的b2引起的畸變較小。綜合分析題（共40分）1

22、、請(qǐng)分析對(duì)工業(yè)純鋁、Fe-0.2%C合金、AI-5%Cu合金可以采用的強(qiáng)化機(jī)制，并解釋機(jī)理。（15分）答：工業(yè)純鋁：細(xì)晶強(qiáng)化一一利用晶界和位向差對(duì)位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的阻礙作用進(jìn)行強(qiáng)化；加工硬化一一利用冷變形后纏結(jié)位錯(cuò)之間的相互作用進(jìn)行強(qiáng)化。Fe-0.2%C:固溶強(qiáng)化一一利用碳原子引起鐵的晶格畸變對(duì)位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的阻礙作用進(jìn)行強(qiáng)化。加工硬化同上細(xì)晶強(qiáng)化一一同上沉淀強(qiáng)化一一利用碳化物對(duì)位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的阻礙作用進(jìn)行強(qiáng)化。AI-5%Cu :沉淀強(qiáng)化（時(shí)效強(qiáng)化）一一利用沉淀相對(duì)位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的阻礙作用進(jìn)行強(qiáng)化。加工硬化同上細(xì)晶強(qiáng)化一一同上2、請(qǐng)根據(jù)Cu-Zn相圖回答下列問(wèn)題：（25分）1）若在500C下，將一純銅試樣長(zhǎng)期置于鋅液中

23、，請(qǐng)繪出擴(kuò)散后從銅棒表面至內(nèi)部 沿深度方向的相分布和對(duì)應(yīng)的濃度分布曲線(xiàn)。2）請(qǐng)分析902C、834C、700C、598C、558C的相變反應(yīng)類(lèi)型，并寫(xiě)出反應(yīng)式。3）請(qǐng)繪出Cu-75%Zn合金的平衡結(jié)晶的冷卻曲線(xiàn)，并標(biāo)明各階段的相變反應(yīng)或相組 成。4）請(qǐng)計(jì)算Cu-75%Zn合金平衡結(jié)晶至200 C時(shí)的相組成含量。902 C:包晶L+ a3834 C：包晶L+ 3y700 C：包晶L+ yS598 C：包晶L+558 C：共析Sy + e75-65E% =喬石 x 100% = 71.4%79-75Y% = x 100% = 28.6%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(jiǎn)答題（每

24、題10分，共60分）1. 在位錯(cuò)發(fā)生滑移時(shí)，請(qǐng)分析刃位錯(cuò)、螺位錯(cuò)和混合位錯(cuò)的位錯(cuò)線(xiàn)I與柏氏矢量 b、外加切應(yīng)力t與柏氏矢量b、外加切應(yīng)力t與位錯(cuò)線(xiàn)I之間的夾角關(guān)系，及位 錯(cuò)線(xiàn)運(yùn)動(dòng)方向。（請(qǐng)繪表格作答，答案務(wù)必寫(xiě)在答題冊(cè)上）答：b與1t與bT與1位錯(cuò)線(xiàn)運(yùn)動(dòng)方向丄/丄法線(xiàn)/法線(xiàn)定角度/一定角度法線(xiàn)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(wú)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(chēng)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(fù)性； 4）電子濃度 兩組元晶體結(jié)構(gòu)相同是形成無(wú)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

25、系數(shù)有何不同？在擴(kuò)散偶中，如果是間隙擴(kuò)散， 是否會(huì)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(wú)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(huì)發(fā)生。因?yàn)殚g隙擴(kuò)散中考慮間隙原子定向流動(dòng)，未考慮置換互溶式擴(kuò)散。4. 在室溫下對(duì)鐵板（其熔點(diǎn)為1538E ）和錫板（其熔點(diǎn)為232E ）,分別進(jìn)行 來(lái)回彎折，隨著彎折的進(jìn)行，各會(huì)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(dòng)態(tài)再結(jié)晶，彎曲可

26、不斷進(jìn)行下去5. 何為固溶強(qiáng)化？請(qǐng)簡(jiǎn)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(dòng)，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(chǎng)阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)； 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(dòng)。6. 請(qǐng)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(xiàn)。 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(xiàn)全是固相線(xiàn)，包晶線(xiàn)只 有部分是固相線(xiàn)；共晶三角在水平線(xiàn)上，包晶三角在水平線(xiàn)下。、作圖計(jì)算題（每題 10分，

27、共 40分）=-111二 r .1. 請(qǐng)比較FCC晶體中- 和I -兩位錯(cuò)的畸變能哪個(gè)較大。答.| = jVT+TTT=yab2 | aV 1 + 0 +0 = a故：bi的畸變能較小。2.面心立方晶體沿001方向拉伸，可能有幾個(gè)滑移系開(kāi)動(dòng)？請(qǐng)寫(xiě)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(kāi)動(dòng)的有8個(gè)。分別是：新位錯(cuò)為在A(yíng)l單晶中, (111)面上有一位錯(cuò)位錯(cuò)線(xiàn)為(111)面與面的交線(xiàn)兩者垂直，因此是刃型位錯(cuò)。反應(yīng)，請(qǐng)繪出新位錯(cuò)4請(qǐng)分別寫(xiě)出立方晶系中110和100晶面族包括的晶面(110r(110)(101)(011)(110)(101)(011)答:100| (100)(01

28、0)(001)(001)(010)(100)三、綜合分析題（每題25分，共50分）1請(qǐng)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(qǐng)分析 其原因?；貜?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(dòng)力溶質(zhì)原子阻礙阻礙阻礙位錯(cuò)和晶界的運(yùn)動(dòng)第二相粒子促進(jìn)促進(jìn)或阻礙即可能提高驅(qū)動(dòng)力，同時(shí)阻礙位錯(cuò)和晶界運(yùn)動(dòng)原始晶粒（細(xì)?。┐龠M(jìn)促進(jìn)增大再結(jié)晶驅(qū)動(dòng)力晶粒位向無(wú)影響無(wú)影響熱蝕溝無(wú)影響一般無(wú)影響尚未形成熱蝕溝2附圖為T(mén)i-AI二元合金相圖：1）請(qǐng)分析并分別寫(xiě)出1285C、1125C和665C三個(gè)恒溫轉(zhuǎn)變的類(lèi)型和反 應(yīng)式，以及882E時(shí)發(fā)生兩相恒溫轉(zhuǎn)變的類(lèi)型和反應(yīng)式。2）請(qǐng)繪

29、出w= 31%合金平衡結(jié)晶的冷卻曲線(xiàn)，并注明各階段的主要相變 反應(yīng)。3）請(qǐng)分析500C時(shí)，w= 31%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：1125C 時(shí)，W：Ti= 27%，w Ti3AI 26%，w TiAl 35%； 500C 時(shí)，w Ti3AI 23%， W TiAl 35%）答：1） 1285 C :包析反應(yīng)，B TFTiAl ： Ti1125C :共析反應(yīng)，:TiTi3AI + TiAl665C：包晶反應(yīng)，L+TiAl 3 Al882C：同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變，B T : TiLpTiPT1- TiAl組織組成I TiAR CRAH-TiAl)共TiAl% = 31

30、-27 X wo% = 50%(Ti3Al+TiAl)卄 = 1 - TM% = 50%35 - 272008年西北工業(yè)大學(xué)碩士研究生入學(xué)試題參 考答案四、簡(jiǎn)答題（每題10分，共60分）1. 固態(tài)下，無(wú)相變的金屬，如果不重熔，能否細(xì)化晶粒？如何實(shí)現(xiàn)？答：可以。通過(guò)進(jìn)行適當(dāng)冷變形，而后在適當(dāng)溫度再結(jié)晶的方法獲得細(xì)晶（應(yīng)主意避開(kāi)臨 界變形度和避免異常長(zhǎng)大）?；蜻M(jìn)行熱加工，使之發(fā)生動(dòng)態(tài)再結(jié)晶。2. 固體中有哪些常見(jiàn)的相結(jié)構(gòu)？答：固體中常見(jiàn)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?非平衡答：平衡結(jié)晶是指結(jié)晶速度非常緩慢，液相和固相中擴(kuò)散均很充分

31、的情況下的結(jié)晶。結(jié)晶是指結(jié)晶速度比較快，擴(kuò)散不充分的情況下的結(jié)晶。4. 擴(kuò)散第一定律的應(yīng)用條件是什么？對(duì)于濃度梯度隨時(shí)間變化的情況，能否應(yīng)用擴(kuò)散第-定律？答：擴(kuò)散第一定律的應(yīng)用條件是穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散，即與時(shí)間無(wú)關(guān)的擴(kuò)散。對(duì)于非穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散的情況也可以應(yīng)用擴(kuò)散第一定律，但必須對(duì)其進(jìn)行修正。5. 何為織構(gòu)？包括哪幾類(lèi)？答：織構(gòu)是晶體中晶面、晶向趨于一致現(xiàn)象。織構(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(guò)冷？如何影響固溶體生長(zhǎng)形態(tài)？答：凝固過(guò)程中，隨液固界面的推進(jìn)，液固界面附近液相一側(cè)產(chǎn)生溶質(zhì)原子富集，導(dǎo)致液相的熔點(diǎn)發(fā)生變化，由此產(chǎn)生的過(guò)冷現(xiàn)象稱(chēng)為成分過(guò)冷。無(wú)成分過(guò)冷時(shí)，固

32、溶體以平面狀生長(zhǎng)，形成等軸晶；有較小過(guò)冷度時(shí)，形成胞狀組織；有較大成分過(guò)冷時(shí)，形成樹(shù)枝晶。二、作圖計(jì)算題（每題15分，共60分）1、請(qǐng)分別寫(xiě)出FCC、BCC和HCP晶體的密排面、密排方向，并計(jì)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FCC111說(shuō) TaBCC1102占HCP00011a2、請(qǐng)繪出面心立方點(diǎn)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(biāo)出001，丨11丁，晶向。答:EBaC3、已知H70黃銅在400C時(shí)完成再結(jié)晶需要 1小時(shí)，而在390C下完成再結(jié)晶需 2小 時(shí)，請(qǐng)計(jì)算

33、在420 C下完成再結(jié)晶需要多長(zhǎng)時(shí)間？答：在兩個(gè)不同的恒定溫度產(chǎn)生相同程度的再結(jié)晶時(shí),t-Q(丄-丄)=e七2兩邊取對(duì)數(shù)，R T2 Tit1t3InInt11111七2T2400+273390+273t1 1111上3T3T1400+273420+273并比之得t3 = 0.26 h4、一個(gè)FCC晶體在123方向在2MPa(111)101，請(qǐng)確定使該滑移系開(kāi)動(dòng)的分切應(yīng)力正應(yīng)力下屈服，已測(cè)得開(kāi)動(dòng)的滑移系是答：cos =123 111 _ -1 2 3 巾6 仃1 23 1111231011231O1|10 3.14 . 2= 0.756.=2 0.617 0.756 =0.933MPa三、綜合分

34、析題（30分）1. 請(qǐng)根據(jù)Fe-Fe3C相圖分析回答下列問(wèn)題：（17分）1）請(qǐng)分析2.0wt.%C合金平衡狀態(tài)下的結(jié)晶過(guò)程，并說(shuō)明室溫下的相組成和組織組成。2）請(qǐng)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(guò)程，并說(shuō)明 室溫下組織會(huì)發(fā)生什么變化。3）假設(shè)將一無(wú)限長(zhǎng)純鐵棒置于930C滲碳?xì)夥障麻L(zhǎng)期保溫，碳原子僅由棒頂端滲入（如圖所示），試分析并標(biāo)出930 C和緩冷至室溫時(shí)的組織分布情況。答：1）LLt yyy t Fe3Cii丫宀 a +Fe3Ca t Fe3Ciii相組成：a+ Fe3C組織組成：P+ Fe3Cii （忽略FesCiii）FesCy930 CFesCP+Fe

35、aCPP+FF室溫Ld ;得到的P層片細(xì)?。籉e3Cii的析出將2）根據(jù)冷速不同，可能出現(xiàn)共晶反應(yīng)，得到 收到抑制，甚至不析出。3）附圖如下防護(hù)C原子防護(hù)I宀2. 圖示Cu-Cd二元相圖全圖及其 400C600C范圍的局部放大：（13分）1） 請(qǐng)根據(jù)相圖寫(xiě)出 549C、547C、544C、397C和314C五條水平線(xiàn)的三相平衡反應(yīng) 類(lèi)型及其反應(yīng)式；2） 已知B相成分為 wcd =46.5 %, 400 C時(shí)丫相的成分為 Wcd=57%,請(qǐng)計(jì)算400C時(shí)wed =50 %合金的相組成。答：1） 549 C：包晶反應(yīng)，（Cu） + L t 3547 C：包晶反應(yīng)，3 + T y544 C:共晶反應(yīng)

36、，L f y +3397 C：包晶反應(yīng)，3 + f e314 C：共晶反應(yīng)，L f e +(Cd)2)1% = 57 -5100%=66.7% 或 % = 50 -46.5 100%=33.3%57 46.557 46.52007年西北工業(yè)大學(xué)碩士研究生入學(xué)試題參考答案簡(jiǎn)答題(每題10分，共50 分)1、請(qǐng)說(shuō)明什么是全位錯(cuò)和不全位錯(cuò)，并請(qǐng)寫(xiě)出FCC BCC和HCF晶體中的最短單位位錯(cuò)的柏氏矢量答：全位錯(cuò)：柏氏矢量等于點(diǎn)陣矢量的整數(shù)倍；不全位錯(cuò)：柏氏矢量不等于點(diǎn)陣矢量的整數(shù)倍。aaa110 111 1120Fee：2； bee :2； hep :32、已知原子半徑與晶體結(jié)構(gòu)有關(guān)，請(qǐng)問(wèn)當(dāng)配位數(shù)降低

37、時(shí)，原子半徑如何變化？為什么？答：半徑收縮。若半徑不變，貝U當(dāng)配位數(shù)降低時(shí)，會(huì)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?yàn)榉蔷鶆蛐魏藭r(shí)，用雜質(zhì)或型腔充當(dāng)了一部分晶核。也就是說(shuō)，需 要調(diào)動(dòng)的原子數(shù)少。4、原子的熱運(yùn)動(dòng)如何影響擴(kuò)散？答：熱運(yùn)動(dòng)增強(qiáng)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(kuò)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(guān)系。高于再結(jié)晶溫度的為熱變形，反之 為冷變形。作圖計(jì)算題（每題15分，共60 分）1.

38、 已知某晶體在500C時(shí)，每1010個(gè)原子中可以形成有1個(gè)空位，請(qǐng)問(wèn)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 X 10-23 J / K ）c = Aexp(-100.0539解:ckTIn 1.381 10(500 273) lnA2019=1.068 1017.8 =1.9 10 J2請(qǐng)計(jì)算簡(jiǎn)單立方晶體中，（111）和（111）的夾角h.h2 k1k2 l1l21-11 1cos解:曲 +K +h、也 +k2 +I2 朋 3:=70 32a aa 101 121 1113.請(qǐng)判定在fee中下列位錯(cuò)反應(yīng)能否進(jìn)行：263解：幾何條件：-b2

39、丄eJa63（6 分）能量條件:2%6小 222a a 一33（6 分）滿(mǎn)足幾何條件和能量條件，反應(yīng)可以進(jìn)行。（3分）4.試畫(huà)出面心立方晶體中的（123）晶面和晶向綜合分析題（共40分）21.如附圖所示，請(qǐng)分析：（24分）1）兩水平線(xiàn)的反應(yīng)類(lèi)型，并寫(xiě)出反應(yīng)式；2）分析Ab bg、g d、d、d h、h e、eB七個(gè)區(qū)域室溫下的組 織組成物（j點(diǎn)成分小于g點(diǎn)成分）；3）分析I、II合金的平衡冷卻過(guò)程，并注明主要的相變反應(yīng)；4）寫(xiě)出合金I平衡冷卻到室溫后相組成物相對(duì)含量的表達(dá)式及合金II平衡冷卻到室溫后組織組成物相對(duì)含量的表達(dá)式。t/cA bci g C2 d h e B解:1）水平線(xiàn)kj為包晶反

40、應(yīng)：Lj（2分）水平線(xiàn)gh為共晶反應(yīng)：Ld ，二h（2 分）2） Ab: a （1 分）bg ： a + B II （1 分）g d： a +（ a + B ）共 + B II （1 分）d：（ a + B ）共（1 分）d h ： B +（ a + B ）共+ a II （1 分） h e： B + a II （1 分）eB： B （1 分）3）合金I （5分）合金II （3分）w” = e 00%;4）合金I相組成：-be合金II組織組成：w：=bC1100%be （2 分）igw（：）共100% ；gdw二:初共晶前析出量-II析出比例= 妲 100%;gd bew.=:初共晶前析出量-

41、7|析出量=100%-w：gd（3 分）2請(qǐng)對(duì)比分析回復(fù)、再結(jié)晶、正常長(zhǎng)大、異常長(zhǎng)大的驅(qū)動(dòng)力及力學(xué)性能變化 （16 分）回復(fù)再結(jié)晶正常長(zhǎng)大異常長(zhǎng)大驅(qū)動(dòng)力存儲(chǔ)能 （主要是點(diǎn)陣 畸變能）存儲(chǔ)能 （主要是點(diǎn)陣 畸變能）總界面能總界面能和表 面能力學(xué)性能 變化基本保持變形 后性能恢復(fù)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(qiáng)度、塑性下 降2006年西北工業(yè)大學(xué)碩士研究生入學(xué)試題參考答案、簡(jiǎn)答題（每題10分，共50分）1試從結(jié)合鍵的角度，分析工程材料的分類(lèi)及其特點(diǎn) 答：金屬材料：主要以金屬鍵為主，大多數(shù)金屬?gòu)?qiáng)度和硬度較高，塑性較好。陶瓷材料：以共價(jià)鍵和離子鍵為主，硬、脆，不易變形，熔點(diǎn)高。高

42、分子材料：分子內(nèi)部以共價(jià)鍵為主，分子間為分子鍵和氫鍵為主。 復(fù)合材料：是以上三中基本材料的人工復(fù)合物，結(jié)合鍵種類(lèi)繁多。性能差異很大。2. 位錯(cuò)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(cuò)線(xiàn)長(zhǎng)度；面密度，即垂直穿過(guò)單 位面積的位錯(cuò)線(xiàn)根數(shù)。3. 陶瓷晶體相可分為哪兩大類(lèi)？有何共同特點(diǎn)？ 答：氧化物陶瓷和硅酸鹽陶瓷。特點(diǎn)： 1. 結(jié)合鍵主要是離子鍵，含有一定比例的共價(jià)鍵； 2. 有確定的成分，可以用準(zhǔn)確的分子式表達(dá)； 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(qiáng)度，應(yīng)進(jìn)行何種熱處理？若需要繼續(xù)冷軋 變薄時(shí)，又應(yīng)進(jìn)行何種熱處理？答：保持較高強(qiáng)度則應(yīng)進(jìn)行低溫退火

43、，使其只發(fā)生回復(fù)，去除殘余應(yīng)力；要繼續(xù) 冷變形則應(yīng)進(jìn)行高溫退火，使其發(fā)生再結(jié)晶，以軟化組織。5. 擴(kuò)散激活能的物理意義為何？試比較置換擴(kuò)散和間隙擴(kuò)散的激活能的大小。 答：擴(kuò)散激活能的物理意義是原子躍遷過(guò)程中必須克服周?chē)訉?duì)其的阻礙， 即必須克服勢(shì)壘。相比而言，間隙擴(kuò)散的激活能較小。二、作圖計(jì)算題(每題 15 分，共 60 分)1.已知碳在 丫一 Fe中擴(kuò)散時(shí)，D 0 = 2.0床0 5 m 2 /s , Q = 1.4床05 J/mol。當(dāng)溫度由927 C上升到1027 C時(shí)，擴(kuò)散系數(shù)變化了多少倍？ ( R=8.314 J/(mol.K)答：D-D 彳話(huà)2.0x10- exp-1.4x10.

44、31x(1027 +273) ?D“j -1.4x10-i.4xio Lf-1.4xl0-1 本10DHa31x(1027+273) E31x(927+273 J 八 10E08J9976 3-1.4x10D - D總空2Dx 10 ex8.31x(327+273)(Q RT=儁 p(12.953 +14.033)= exp(l 胸=2.942.已知某低碳鋼 (T 0 =64KPa, K=393.7，若晶粒直徑為 50卩m,該低碳鋼 的屈服強(qiáng)度是多少？答：由霍爾一配奇公式得：1 1= 64 + 393.7x50 = 64 + 55 68 = 119.73試計(jì)算BCC晶體最密排面的堆積密度。答：

45、BCC密排面為 110 面，其面積為：訂入 110 面上被原子占據(jù)的面積為(兩個(gè)原子)：心說(shuō)S(齊化討何 3d = = jt0.588S堆積密度:A 164.-和-均位于Fee鋁的(111)晶面上，因此理論上 I 和(111)112的滑移均是可能的。(1 )畫(huà)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(cuò)的能量。in答：（1 ）b -=評(píng)1門(mén).b .=羋田兩位錯(cuò)位于同一滑移面，因此 G相同，故:% 冶f 1后2丿3三、綜合分析題（每題 20分，共40分）1試從晶界的結(jié)構(gòu)特征和能量特征分析晶界的特點(diǎn)。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

46、量較晶粒內(nèi)部高，活動(dòng)能量強(qiáng)。晶界特征：?晶界一一畸變一一晶界能一一向低能量狀態(tài)轉(zhuǎn)化一一晶粒長(zhǎng)大、晶界變直一一 晶界面積減小?阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)一一（7 b T細(xì)晶強(qiáng)化?位錯(cuò)、空位等缺陷多一一晶界擴(kuò)散速度高?晶界能量高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜一一容易滿(mǎn)足固態(tài)相變的條件一一固態(tài)相變首先發(fā)生地?化學(xué)穩(wěn)定性差一一晶界容易受腐蝕?微量元素、雜質(zhì)富集2試分析冷塑性變形對(duì)合金組織結(jié)構(gòu)、力學(xué)性能、物理化學(xué)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(zhǎng)；（2 ）形成位錯(cuò)胞；（3 ）晶粒轉(zhuǎn)動(dòng)形成變形織構(gòu)。?力學(xué)性能：位錯(cuò)密度增大，位錯(cuò)相互纏繞，運(yùn)動(dòng)阻力增大，造成加工硬化?物理化學(xué)性能：其變化復(fù)雜，

47、主要對(duì)導(dǎo)電，導(dǎo)熱，化學(xué)活性，化學(xué)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(diǎn)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(guān)內(nèi) 應(yīng)力和宏觀(guān)內(nèi)應(yīng)力。這兩部分統(tǒng)稱(chēng)為存儲(chǔ)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(fù)、 再結(jié)晶作了組織和能量上的準(zhǔn) 備。2005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(jiǎn)答題（每題8分，共40分）1請(qǐng)簡(jiǎn)述二元合金結(jié)晶的基本條件有哪些答：熱力學(xué)條件G r*能量條件： A A G max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(zhǎng)大方式進(jìn)行的，請(qǐng)問(wèn)兩者之間有何 差別？ 答：同素異晶轉(zhuǎn)

48、變是相變過(guò)程，該過(guò)程的某一熱力學(xué)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(guò)程。3. 兩位錯(cuò)發(fā)生交割時(shí)產(chǎn)生的扭折和割階有何區(qū)別?答：位錯(cuò)的交割屬于位錯(cuò)與位錯(cuò)之間的交互作用，其結(jié)果是在對(duì)方位錯(cuò)線(xiàn)上產(chǎn)生 一個(gè)大小和方向等于其柏氏矢量的彎折，此彎折即被稱(chēng)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(duì)位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)不產(chǎn)生影響，容易消失；割階是 不在原滑移面上的彎折，對(duì)位錯(cuò)的滑移有影響。4. 請(qǐng)簡(jiǎn)述擴(kuò)散的微觀(guān)機(jī)制有哪些？影響擴(kuò)散的因素又有哪些?答：置換機(jī)制：包括空位機(jī)制和直接換位與環(huán)形換位機(jī)制， 其中空位機(jī)制是主要 機(jī)制，直接換位與環(huán)形換位機(jī)制需要的激活能很高，只有在高溫時(shí)才能出現(xiàn)。間隙機(jī)制：包括間隙機(jī)制和填隙機(jī)制，其中間隙機(jī)制是主要機(jī)制。影響擴(kuò)散的主要因素有：溫度（溫度約高，擴(kuò)散速度約快）；晶體結(jié)構(gòu)與類(lèi)型（包 括致密度、固溶度、各向異性等）；晶體缺陷；化學(xué)成分（包括濃度、第三組元 等）5. 請(qǐng)簡(jiǎn)述回復(fù)的機(jī)制及其驅(qū)動(dòng)力。答：低溫機(jī)制：空位的消失中溫機(jī)制：對(duì)應(yīng)位