材料科學基礎考試試卷

1、中南大學考試試卷2001 2002 學年第二學期 時間 110 分鐘 材料科學與工程 課程 64 學時 4 學分 考試形式：閉卷 專業(yè)年級材料 1999 級 總分 100 分，占總評成績 70%一、 名詞解釋（5分×8）1、 金屬玻璃2、 金屬間化合物3、 離異共晶4、 晶界偏聚5、 科垂爾氣團（Cottrell Atmosphere）6、 孿生7、 反應擴散8、 變形織構(gòu)二、 問答題1、（10分）標出hcp晶胞中晶面ABCDEF面、ABO面的晶面指數(shù)， OC方向、OC方向的晶向指數(shù)。這些晶面與晶向中，那些可構(gòu)成滑移系？指出最容易產(chǎn)生滑移的滑移系。2、（10分）判斷位錯反應在面心立方

2、晶體中能否進行？若兩個擴展位錯的領先位錯發(fā)生上述反應，會對面心立方金屬性能有何影響。3、（10分）寫出非穩(wěn)態(tài)擴散方程的表達式，說明影響方程中擴散系數(shù)的主要因素。4、（10分）指出影響冷變形后金屬再結(jié)晶溫度的主要因素。要獲得尺寸細小的再結(jié)晶晶粒，有那些主要措施，為什么?5、（15分）試述針對工業(yè)純鋁、Al5Cu合金、Al5Al2O3復合材料分別可能采用那些主要的強化機制來進行強化。6、（15分）請在如下PbBiSn相圖中（1） 寫出三相平衡和四相平衡反應式；（2） 標出成分為5Pb，65Bi與30Sn合金所在位置，寫出該合金凝固結(jié)晶過程，畫出并說明其在室溫下的組織示意圖。7、（20分）CuSn合

3、金相圖如圖所示。（1） 寫出相圖中三條水平線的反應式，并畫出T1溫度下的成分自由能曲線示意圖；（2） 說明Cu10wtSn合金平衡和非平衡凝固過程，分別畫出室溫下組織示意圖；（3） 非平衡凝固對Cu5wtSn合金的組織性能有何影響，如何消除？8、 （20分）低層錯能的工業(yè)純銅鑄錠采用T0.5T熔點溫度熱加工開坯軋制。（1） 畫出該材料分別在高、低應變速率下熱加工時的真應力真應變曲線示意圖，并說明影響曲線變化的各種作用機制；（2） 開坯后該金屬在室溫下繼續(xù)進行軋制，畫出此時的真應力真應變曲線示意圖，并說明影響曲線變化的機制；（3） 開坯后該金屬要獲得硬態(tài)、半硬態(tài)和軟態(tài)制品，最后工序中可采用那些方

4、法，為什么？中南大學考試試卷2002 2003 學年第二學期 時間 110 分鐘 材料科學與工程 課程 64 學時 4 學分 考試形式：閉卷 專業(yè)年級材料 2000 級 總分 100 分，占總評成績 70%一、填空（0.5X30=15分）1、 fcc結(jié)構(gòu)的密排方向是_，密排面是_，密排面的堆垛順序是_，致密度為_，配位數(shù)是_，晶胞中原子數(shù)為_，把原子視為半徑為r的剛性球時，原子的半徑是點陣常數(shù)a的關系為_。2、 形成有序固溶體的必要條件是：（1）_，（2）_，（3）_。3、 無序固溶體轉(zhuǎn)變?yōu)橛行蚬倘荏w時，合金性能變化的一般規(guī)律是：強度和硬度_，塑性_，導電性_。4、 Fe-Fe3C相圖中含碳量

5、小于_為鋼，大于_為鑄鐵；鐵碳合金室溫平衡組織均由_和_兩個基本相組成；奧氏體其晶體結(jié)構(gòu)是_，合金平衡結(jié)晶時，奧氏體的最大含碳量是_；珠光體的含碳量是_；萊氏體的含碳量為_；在常溫下，亞共析鋼的平衡組織是_，過共析鋼的平衡組織是_； Fe3CI是從_中析出的，F(xiàn)e3CII是從_中析出的，F(xiàn)e3CIII是從_中析出的，它們的含碳量為_。5、圖1為簡單立方點陣晶胞，其中ABC面的面指數(shù)是_，AD的晶向指數(shù)是_。6、圖2是A-B-C三元系成分三角形的一部分，其中X合金的成分是_。ABC D圖1B圖2二、名詞解釋（6X5=30分）1.晶帶和晶帶軸2.柱狀晶和等軸晶3.包析反應和共析反應4.割階和扭折5

6、.冷加工與熱加工三、（10分） 試根據(jù)凝固理論，分析通常鑄錠組織的特點。根據(jù)冷卻速度對金屬組織的影響，現(xiàn)要獲得非晶，亞穩(wěn)相，請指出其凝固時如何控制。試說明在正溫度梯度下為什么固溶體合金凝固時可以呈樹枝狀方式成長，而純金屬則得不到樹枝狀晶。四、（20分） 如圖3的二元合金相圖，（1） 分析5.6%Cu合金和5.7%Cu合金在平衡結(jié)晶和快速冷卻不平衡結(jié)晶時室溫組織特點；（2） Al為fcc結(jié)構(gòu)，圖中的a相為何種晶體結(jié)構(gòu)？（3） 指出此二元系中比較適合做變形合金何鑄造合金的成分范圍。（4） 計算出亞共晶合金在溫度為TE（共晶反應前）時的平衡分配系數(shù)。（5） 設X合金平衡凝固完畢時的組織為a初晶+(a

7、+)共晶，其中a初晶占80%，則此合金中剛凝固完畢時組元的含量是多少？（6） 繪出T=560溫度時各相的自由能-成分曲線示意圖。 圖3 五、（10分） 圖4為Fe-W-C三元系的液相面投影圖。寫出1700，1200，1085的四相平衡反應式。選擇一個合金成分其組織在剛凝固完畢時只有三元共晶。圖4 圖5六、（10分） 圖5所示低碳鋼的三條拉伸曲線，A、塑性變形；B、去載后立即再行加載；C、去載后時效后再加載。 試回答下列問題：1 解釋圖示三曲線的屈服現(xiàn)象及B，C中屈服點上升的原因。2 屈服現(xiàn)象對沖壓制件表面質(zhì)量有何不利影響。七、（10分）戶外用的架空銅導線（要求一定的強度）和戶內(nèi)電燈用花線，在加

8、工之后可否采用相同的最終熱處理工藝？為什么？八、（10分）如何提高固溶體合金的強度九、（10分）試說明晶界對材料性能及變形的影響。十、（10分）簡單說明原子擴散對材料的影響；舉兩個實例說明金屬中的上坡擴散現(xiàn)象。十一、（15分）工業(yè)純銅的熔點為1083e ，在劇烈冷變形后的工業(yè)純銅板上取三個試樣，第一個試樣加熱到200e ，第二個試樣加熱到500e ，第三個試樣加熱到800e ，各保溫一小時，然后空冷。試畫出各試樣熱處理后的顯微組織示意圖，說明它們在強度和塑性方面的區(qū)別及原因。中南大學考試試卷2003 2004 學年第二學期 時間 110 分鐘 材料科學與工程 課程 64 學時 4 學分 考試形

9、式：閉卷 專業(yè)年級材料 2001 級 總分 100 分，占總評成績 70%一.名詞解釋（3分/個18分）1.變溫截面2.過冷度3.偏析反應4.固溶體5.成分過冷6.形核功。二.寫出固溶體的分類（10分）：三.試根據(jù)凝固理論，分析通常鑄錠組織的特點及成因。（12分）四.根據(jù)Fe-Fe3C亞穩(wěn)平衡相圖回答下列問題：（40分）1） 畫出Fe-Fe3C亞穩(wěn)平衡相圖；2） 寫出下列Fe3CII含量最多的合金；珠光體含量最多的合金；萊氏體含量最多的合金。3） 標注平衡反應的成分及溫度，寫出平衡反應式。4） 分析Fe-1%C合金的平衡凝固過程，并計算室溫下其中相組成物和組織組成物的百分含量，5） 根據(jù)Fe-

10、Fe3C狀態(tài)圖確定下列三種鋼在給定溫度下的顯微組織（填入表中）含碳量溫度顯微組織溫度顯微組織0.4770停留一段時間9000.77680剛達到7701.0700剛達到7706） 畫出1200時各相的自由能-成分曲線示意圖。五.圖為Cu-Zn-Al合金室溫下的等溫截面和2%Al的垂直截面圖，回答下列問題：（20分）1）在圖中標出X合金（Cu-30%Zn-10%Al）的成分點。Y2） 計算Cu-20%Zn-8%Al和 Cu-25%Zn-6%Al合金中室溫下各相的百分含量，其中相成分點為Cu-22.5%Zn-3.45%Al，相成分點為Cu-18%Zn-11.5%Al。3） 分析圖中Y合金的凝固過程。

11、 中南大學考試試卷2004 2005 學年第二學期 時間 110 分鐘 材料科學與工程 課程 64 學時 4 學分 考試形式：閉卷 專業(yè)年級材料 2002 級 總分 100 分，占總評成績 70%1. （10分）畫出fcc晶胞中（111）晶面上的所有110晶向；在hcp晶胞中畫出晶向和晶面。 OACBD圖1 fcc晶胞 圖2 hcp晶胞2. （10分）舉出凝固理論在金屬材料結(jié)晶中的幾個應用，加以簡單說明。3. （10分）畫出Fe-Fe3C亞穩(wěn)平衡相圖，根據(jù)相圖回答下列問題：a. 標出合金在室溫下的組織組成；b. 寫出相圖中三個等溫反應式；c. 分析含碳量為0.45的合金的平衡冷卻過程；計算其在

12、室溫下的組織組成物的相對百分含量；d. 畫出0.45C的合金在1148時的成分自由能曲線示意圖；e. 試分析元素C及Cr在Fe中的可能存在形式及其作用。圖3 Fe-Fe3C亞穩(wěn)平衡相圖4. （10分）試總結(jié)位錯在金屬材料中的作用。5. （10分）分析原子擴散在金屬材料中的作用。6. （10分）分析多晶體金屬的變形過程及影響多晶體金屬變形的因素。7. （10分）分析層錯能對金屬熱塑性變形的影響。8. （10分）提高金屬材料強度的途徑有哪些?9. （10分）解釋下列名詞：成分過冷；離異共晶；反應擴散；面角位錯；晶界偏聚10. （10分）如圖Pb-Sn-Bi三元合金相圖，試寫出圖中五條單變量線及P點

13、、E點反應的反應式；分析圖中合金2的平衡結(jié)晶過程，指出它的開始凝固溫度。中南大學考試試卷2005 2006 學年第二學期 時間 110 分鐘 材料科學與工程 課程 64 學時 4 學分 考試形式：閉卷 專業(yè)年級材料 2003 級 總分 100 分，占總評成績 70%一、 名詞解釋：（本題28分，每小題4分）1.螺型位錯2.非平衡偏聚3.小角晶界4.滑移系5.變形織構(gòu)6.再結(jié)晶起始溫度7.動態(tài)再結(jié)晶二、簡答題1.（12分）銅的熔點為1083e ，在冷變形后的工業(yè)純銅板上取三個試樣，第一個試樣加熱到200e ，第二個試樣加熱到500e ，第三個試樣加熱到800e ，各保溫一小時，然后空冷。試畫出各試樣熱處理后的顯微組織示意圖（3×2分/個6分），說明它們