最新材料科學(xué)基礎(chǔ)期末考試卷及答案10級(jí)

1、材料科學(xué)基礎(chǔ)1 .填空題（22分）1 .對(duì)于小角度晶界結(jié)構(gòu)而言，對(duì)稱側(cè)晶界由一列平行的刃形位錯(cuò) 構(gòu)成，非對(duì)稱側(cè)晶界由 兩組柏氏矢量相互垂直的刃形位錯(cuò) 構(gòu)成，扭轉(zhuǎn)晶界由 螺型位 錯(cuò)構(gòu)成。2 .按原子排列情況和吻合程度分類， 界面可分為一共個(gè)界面、非共格界面、_ 半共格界面和復(fù)雜半共格界面。3 .界面遷移與原子運(yùn)動(dòng)方向 相反（相同/相反），速度方向.相同（相同/相反）。4 .晶界能的來源有 彈性能、核心能、化學(xué)鍵能 05 .熱力學(xué)穩(wěn)定的液一周界面微觀結(jié)構(gòu)主要有粗糙界面 禾口光滑界面 06 .純金屬及金屬凝固后得到的典型鑄錠組織由表面細(xì)晶區(qū)、_柱晶取_、中心等軸晶區(qū)三個(gè)區(qū)域構(gòu)成。7 .晶體材料中質(zhì)點(diǎn)

2、擴(kuò)散的微觀機(jī)制主要有空位機(jī)制、間隙機(jī)制及其他（亞間隙機(jī)制、環(huán)易位機(jī)制等），擴(kuò)散系數(shù) D阿累尼烏斯公式可寫成D*e-Q/RT ,對(duì)于空位擴(kuò)散機(jī)制，擴(kuò)散活化能有 一空位形成能 、空位遷移能 對(duì)于間隙擴(kuò)散機(jī)制，擴(kuò)散活化能只包括間隙原子的遷移能 08 .從熱力學(xué)角度看，燒結(jié)的基本驅(qū)動(dòng)力是系統(tǒng)表面能、界面能的減少 ,動(dòng)力學(xué)上的表現(xiàn)為 各種復(fù)雜的船只過程,燒結(jié)后宏觀上的表現(xiàn)為坯體收縮、致密化與強(qiáng)度增大，微觀上的表現(xiàn)為 發(fā)生晶粒尺寸與形狀、氣 孔的尺寸形狀變化。9 .固態(tài)相變的驅(qū)動(dòng)力 新相與母相的自由始之差阻力界面能口應(yīng)變10 .金屬固態(tài)相變的三種基本變化結(jié)構(gòu)、 成分、 有序程度變化 011 .奧氏體是碳在

3、 a-固溶體中的間隙固溶體。12 .奧氏體形成的熱力學(xué)條件是奧氏體自由能小于（大于/小于）珠光體自由能。13 .貝氏體轉(zhuǎn)變時(shí)，溫度較高存在碳的擴(kuò)散。14 .球化處理由片狀向粒狀轉(zhuǎn)變可降低表面能一為自發(fā)過程。精品文檔15 .和單晶體的塑性形變相比，多晶體塑性形變的微觀特點(diǎn)表現(xiàn)為 多方式_、 多滑移口不均勻性 ,由于上述特點(diǎn)，多晶體的塑性變型產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力、加工硬化現(xiàn)象和形成纖維組織、形變組織。16 .金屬的再結(jié)晶過程特征有：組織方面由冷變形的伸長(zhǎng)晶粒變?yōu)樾碌牡容S品 粒一力學(xué)性能方面 強(qiáng)度硬度急劇降低，塑性提高，恢復(fù)至變形前狀態(tài) 變形儲(chǔ)能方面變形儲(chǔ)能再結(jié)晶過程中全部釋放。2 .名詞解釋（18分）均勻形

4、核：液體結(jié)構(gòu)中不穩(wěn)定的進(jìn)程排列的原子集團(tuán)在一定條件下轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定的固相晶核的過程胞狀偏析：晶體以胞狀方式生長(zhǎng)，胞晶內(nèi)部溶質(zhì)濃度低，胞界部位富集溶質(zhì)的現(xiàn) 象克根達(dá)爾效應(yīng)：若將擴(kuò)散偶一端固定，則擴(kuò)散的進(jìn)行、焊接面標(biāo)記物將出現(xiàn)反擴(kuò) 散方向移動(dòng)二次再結(jié)晶：燒結(jié)過程中，少數(shù)大晶粒在消耗小晶粒的同時(shí)出現(xiàn)的異常長(zhǎng)達(dá)過程液相燒結(jié)：顆粒之間的液相產(chǎn)生的毛細(xì)管力， 使顆粒容易滑動(dòng)，導(dǎo)至顆粒重排而 改善堆積結(jié)構(gòu)，毛細(xì)管壓力可引起固體顆粒的溶解和再沉淀， 使顆粒在接觸部位 變得扁平，胚體發(fā)生收縮形變織構(gòu)：多晶體材料由塑性變形導(dǎo)致的各晶粒呈擇優(yōu)取向的組織加工硬化：隨變形量的增加，材料強(qiáng)度硬度增加，塑性韌性下降的現(xiàn)象應(yīng)變時(shí)

5、效：塑性變形時(shí)或變形后剛中溶質(zhì)組元與位錯(cuò)彈性相互作用而引起的性能 變化品界：取向不同，但晶體結(jié)構(gòu)和成分相同的界面3 .簡(jiǎn)答題（45分）1 .分析簡(jiǎn)述關(guān)于大角晶界的主要晶界結(jié)構(gòu)模型。即重合點(diǎn)陣模型：設(shè)想兩個(gè)晶粒（存在 9的位向差角）的點(diǎn)陣，彼此通過晶 界向?qū)Ψ窖由?，則其中一些原子將出現(xiàn)有規(guī)律性的重合。這些原子重合位置所組 成的比原來晶體點(diǎn)陣大的新點(diǎn)陣，稱為重合位置點(diǎn)陣。2 .什么是成分過冷？畫出其形成示意圖并寫出形成條件，說明成分過冷對(duì)金屬 凝固時(shí)生長(zhǎng)形態(tài)的影響。答：成分過冷是在（不平衡）凝固時(shí)，由于成分不均勻引起的過冷。在有小的成 分過冷時(shí)，將導(dǎo)致組織發(fā)生胞狀偏析，當(dāng)成分過冷很大時(shí)，組織將發(fā)生

6、樹枝狀偏 析。圖 P504-9-30GmC0 1 -K0R D K03 .分析并簡(jiǎn)述純金屬生長(zhǎng)形態(tài)與溫度梯度的關(guān)系。正溫度梯度金屬平面方式長(zhǎng)大；負(fù)溫度梯度晶體樹枝狀方式長(zhǎng)大。在正溫度 梯度下，宏觀以平面方式推進(jìn)，界面宏觀形態(tài)有兩種，對(duì)金屬型粗糙微觀界面具 有光滑或平直宏觀界面對(duì)于平整型光滑微觀界面則具有曲折的小平面狀宏觀界 面；在負(fù)溫度梯度下，微觀粗糙界面以樹枝狀方式生長(zhǎng)。4 .從熱力學(xué)角度說明菲克定律的局限性，說明何謂擴(kuò)散熱力學(xué)因子。A）由菲克第一定律 擴(kuò)散體系中出現(xiàn)宏觀物質(zhì)流的驅(qū)動(dòng)力是濃度梯度， 擴(kuò)散總是 朝負(fù)梯度方向進(jìn)行；不能解釋在溫度或其它外場(chǎng)下存在的質(zhì)點(diǎn)定向遷移運(yùn)動(dòng)、 以 及失穩(wěn)分解

7、過程中物質(zhì)從低濃度區(qū)向高濃度區(qū)的爬坡擴(kuò)散；B）擴(kuò)散發(fā)生的根本驅(qū)動(dòng)力是化學(xué)勢(shì)梯度，擴(kuò)散沿化學(xué)勢(shì)降低的方向進(jìn)行；恒溫 包壓下，固溶體自由能變化，G<0是擴(kuò)散的真正原因；濃度梯度為 0并非擴(kuò)散消 失的普遍有效條件，化學(xué)勢(shì)恒定是擴(kuò)散達(dá)到平衡的必要條件。熱力學(xué)因子:cln不1f Lcln .V.I5 .列舉固態(tài)燒結(jié)初期各種可能的傳質(zhì)途徑（包括物質(zhì)來源、抵達(dá)部位、擴(kuò)散途 徑），并分析哪種不會(huì)引起坯體收縮和氣孔消除。擴(kuò)散途徑物質(zhì)來源抵達(dá)部位表面擴(kuò)散表面頸部表面品格擴(kuò)散頸部蒸發(fā)凝聚表面頸部品界擴(kuò)散品界頸部品格擴(kuò)散品界頸部品格擴(kuò)散位錯(cuò)頸部表面擴(kuò)散和蒸發(fā)凝聚機(jī)制不會(huì)導(dǎo)致素坯的宏觀收縮和氣孔率降低，只有從體內(nèi)

8、或品界上傳質(zhì)是，才會(huì)引起收縮和氣孔的消除6,簡(jiǎn)述固態(tài)相變的基本特點(diǎn)。相變的阻力增大、新相晶核與母相之間存在一定晶體學(xué)定位關(guān)系、慣習(xí)現(xiàn)象、母相晶體缺陷促進(jìn)相變、易出現(xiàn)過渡相、彈性應(yīng)變能7,簡(jiǎn)述奧氏體的形成過程。奧氏體的形成為形核長(zhǎng)大的擴(kuò)散性相變， 其形成過程可分為四個(gè)階段：奧氏體形 核、奧氏體長(zhǎng)大、滲碳體的溶解、奧氏體均勻化8,說明體心立方多晶體拉伸應(yīng)力一應(yīng)變曲線具有明顯屈服點(diǎn)現(xiàn)象的原因。明顯屈服的現(xiàn)象與材料的純度及試驗(yàn)溫度有關(guān)9.簡(jiǎn)述回復(fù)過程的基本特征。1、仍保持變形組織，為伸長(zhǎng)的晶粒。2、宏觀殘余內(nèi)應(yīng)力完全消除，有部分微觀殘留內(nèi)應(yīng)力3、強(qiáng)度硬度略減小，塑性略提高4、因點(diǎn)缺陷密度降低。電阻率減小、密度增大5、高純金屬僅3%某些合金則可高達(dá)25%-704 .計(jì)算題（10分）鐵已知H70黃銅（30%Zi）在400c的恒溫下完成再結(jié)晶需要1小時(shí)，而在 390c完成再結(jié)晶需要2小時(shí)，試計(jì)算在420c恒溫下完成再結(jié)晶需要多少時(shí)間？（注：R=8.314J/mol K）五,證明題（5分）設(shè)液體在凝固時(shí)形成的臨界核心是邊長(zhǎng)為 a的立方體形狀，試證明在同樣過 冷度下均勻形核時(shí)，球