材料科學基礎樣卷01

1、考 生 信 息 欄 機械工程 系 材料成型及控制工程 專業(yè) 級 班級 姓名學號裝 訂 線廈門理工學院200 200 學年 第 一 學期課程名稱材料科學基礎樣卷01試卷卷別樣卷材料成型及控制工程 專業(yè)級 班級考試方式閉卷 Ö開卷 本試卷共 五 大題(5頁)，滿分100分，考試時間120分鐘。請在答題紙上作答，在試卷上作答無效。一、 判斷題（本題共10小題，每題1分，共10分）（正確打“Ö”，錯誤打“X”）1、合金液體在凝固形核時需要能量起伏、結構起伏和成分起伏 （ ）2、結晶時提高形核率、降低生長率的因素都能使晶粒細化 （ ）3、晶體結構對擴散有一定的影響，在致密度較大的晶體

2、結構中，原子的擴散系數(shù)較大 （ ）4、高碳鉻軸承鋼GCr15中的鉻合金平均含量為15% 。 （ ）5、原子擴散不可能從濃度低的區(qū)域向濃度高的區(qū)域擴散。 （ ）6、回復、再結晶及晶粒長大三個過程均是形核及核長大過程，其驅動力均為變形儲能。 （ ）7、由于陶瓷粉末燒結時難以避免的顯微空隙，在隨后成型過程中產生微裂紋，導致陶瓷的實際拉伸強度低于理論的屈服強度。 （ ）8、金屬中點缺陷的存在使其電阻率增大。 （ ）9、網絡型高分子不可能出現(xiàn)黏流態(tài)。 （ ）10、A、B二組形成共晶系，具有亞共晶成分的合金鑄造性能最好。 （ ）二、選擇題：（本題共10小題，每題2分，共20分）（請選擇一個你認為最好的答案

3、）1、固態(tài)金屬中原子擴散的最快路徑是。A、晶內擴散 B、晶界擴散 C、位錯擴散 D、表面擴散2、晶體中配位數(shù)和致密度之間的關系是。A、配位數(shù)越大，致密度越大 B、配位數(shù)越小，致密度越大C、配位數(shù)越大，致密度越小 D、兩者之間無直接關系3、用于調整低碳鋼的硬度和改善其切削加工性能的熱處理工藝是。A 完全退火 B、球化退火 C、正火 D、回火4、純金屬結晶均勻形核，當過冷度DT很小時，形核率低，是因為。A、原子可動性低，相變驅動力低； B、原子可動性高，相變驅動力低；C、原子可動性低，相變驅動力高； D、原子可動性高，相變驅動力高；5、即能提高金屬的強度，又能提高其塑性和韌性的手段是。A、加工硬化

4、 B、固溶強化 C、細晶強化 D、第二相強化6、位錯運動方向處處垂直于位錯線的方向，在運動中是可變的，晶體做相對滑動的方向。A、 隨位錯線運動方向而改變 B、始終是柏氏矢量方向 C、始終是外力的方向 D、垂直于柏氏矢量方向7、影響擴散系數(shù)的變化有多種因素，以下論述中正確的是。A、 溶劑原子的熔點越高，原子鍵結合力大，擴散系數(shù)越小B、 溶質原子在元素周期表中離溶劑原子越近，擴系數(shù)越大C、 相同溫度下，g-鐵的自擴散系數(shù)大于a-鐵的自擴散系數(shù)D、 溫度越高，擴散系數(shù)越小8、原子序數(shù)為20的Ca原子的核外電子排列為。A、 B、C、 D、9、組成固溶體的兩組元完全互溶的必要條件是。A、兩組元的電子濃度

5、相同 B、兩組元的晶體結構相同C、兩組元的原子半徑相同 D、兩組元電負性相同10、面心立方晶體結構的原子最密排晶面族為。A、（111） B、111 C、（110） D、110三、填空題：（本題共30個空格，每個空格0.5分，共15分）1、鋼中的常存雜質元素硫、磷等在多數(shù)情況下是有害的，引起材料韌性的降低。硫雜質引起現(xiàn)象，磷雜質引起。2、鋼淬火后再進行高溫回火的熱處理方法稱為處理。高溫回火是指回火溫度在500-650之間進行回火。含有Cr等元素的合金鋼在高溫回火時易出現(xiàn)脆性，導致急劇下降。對于中、小型工件，生產上常采用措施加以避免，但此后應再補充一次較低溫度的回火來消除。對大截面工件，由于很難實

6、現(xiàn)真正的快冷或不允許快冷，則應選用含有的鋼來防止該類回火脆性，如鋼。3、除鈷以外，其他的合金元素溶入均增大奧氏體的穩(wěn)定性，都使碳鋼的C曲線向_移動了，提高了鋼的_。但未溶的合金碳化物，因有利于過冷奧氏體分解，使C曲線向_移動。4、體心立方結構的晶格常數(shù)為a，單位晶胞原子數(shù)為、原子半徑為 a ，配位數(shù)為。5、金屬塑性變形的主要方式是，其次是和?；剖茄刂婧头较蜻M行的。6、金屬材料實際開始凝固的溫度低于的現(xiàn)象稱為過冷，過冷度隨液體冷卻速度的提高而。7、凝固結晶的基本過程是形核與晶核長大的過程。形核的熱力學驅動力是固相與液相間的，只有在過冷條件下才具有這一驅動力。形核的熱力學阻力是。晶坯半徑達到臨

7、界晶核半徑時，自由能達到，晶坯繼續(xù)長大，系統(tǒng)能量，提供了晶核坯長大過程的驅動力。非均勻形核所需的過冷度比均勻形核所需的過冷度。8、材料牌號20g表示的是鋼，其含碳量為，其中g表示。考 生 信 息 欄 系 專業(yè) 級 班級 姓名 學號 裝 訂 線四、簡答、計算題（本題共7題，共40分）1、（6%）名詞解釋：相變，加工硬化。2、（6%）畫出立方晶系中具有下列密勒指數(shù)的晶面和晶向：、晶面和、晶向，并寫出下列各圖中所標的晶面或晶向指數(shù)。3、（6%）試根據(jù)某金屬實驗獲得的實驗曲線討論變形量對再結晶晶粒大小的影響，并指出790°C時的臨界變形量。4、（4%）試寫出下圖螺旋位錯的柏氏矢量和位錯強度。

8、5、（6%）試用固態(tài)相變動力學知識解釋共析鋼等溫轉變曲線呈“C”狀的原因。6、（6%）試簡述鑄件晶粒尺寸控制的三個主要途徑。7、（6%）1000°C時鋁在硅中的擴散系數(shù)是2×10-13cm2/s, 1100°C時則為 2×10-12cm2/s,試計算： （1）鋁在硅中的擴散常數(shù)D0和激活能Q值； （2）1200°C時鋁在硅中的擴散系數(shù)。五、相圖題（本題共7題，共15分） 1、（3%）試寫以下二元相圖中四個三相恒溫轉變的名稱和反應式。2、（6%）在下面的鐵碳相圖中按所給的順序寫出各相區(qū)的組織和相組成。3、（2%）試讀出三元相圖中x點A、B、C三個

9、組元的成分組成，并畫出合金成分為：的合金y點。 4、（4%）試用相律說明為什么三元合金可以出現(xiàn)四相平衡。以下Al-Cu-Mg相圖中，有幾個四相平衡轉變點？分別發(fā)生了什么轉變？參考答案一、判斷題：（本題共10小題，每題1分，共10分）12345678910ÖÖ´´´´ÖÖÖ´二、 選擇題：（本題共10小題，每題2分，共20分）12345678910DACBCBBBBB三、填空題：（本題共30個空格，每個空格0.5分，共15分）1、 熱脆 ， 冷脆 。2、 調質 ， 第二類回火脆性， 沖擊韌性 。

10、快速冷卻 ，因快冷產生的內應力 。W或Mo ，40CrMnMo。3、_右_，_淬透性_,_左_。4、2 、， 8 。5、 滑移 ， 孿晶 和 扭折 。 滑移 ， 滑移 。6、熔點， 提高 。7、體積由能差 ， 界面自由能 。 最大值 ， 能量 ， 小 。8、優(yōu)質碳素， 0.2% ， 鍋爐鋼 。四、簡答、計算題（本題共7題，共40分）1、（6%）答：相變：物質從一種相轉變?yōu)榱硪环N相的過程。 答：加工硬化：金屬材料在再結晶溫度以下塑性變形時強度和硬度升高，而塑性和韌性降低的現(xiàn)象。又稱冷作硬化。2、（6%）答： 3、（6%）答：再結晶粒度大小隨變形量及再結晶溫度變化而變化。當再結晶溫度和時間一定時：

11、（1） 當冷變形量小于臨界變形量，再結晶推動力太小，幾乎不發(fā)生再結晶，晶粒大小不變（2） 當冷變形量略大于臨界變形量，再結晶推動力小，形核率很低，再結晶晶粒粗大；（3）隨冷變形量增加，再結晶推動力增加，形核率增大，晶粒尺寸減小。（4）790°C時的臨界變形量約為3%。再結晶溫度降低，原子擴散能力降低，需要較大的冷變形量和再結晶推動力，再結晶才能進行，臨界變形量右移，曲線下移。 4、（4%）答： 柏氏矢量： ； 柏氏矢量的強度 。5、（6%）答：（1）當溫度略低于共析轉變溫度727°C時，盡管溫度較高，擴散速度較快，但過冷度很小，相變推動力很小，所以相變孕育期和相變時間很長。

12、 （2）隨等溫轉變溫度下降，過冷度增加起主導作用，盡管擴散速率下降，但相變推動力逐漸增加，相變孕育期和相變時間逐漸變短。 （3）當達到某一溫度A后，擴散速率下降起主導作用，隨等溫轉變溫度下降，相變孕育期又逐漸變長。 （4）等溫轉變溫度很低時，盡管冷度很大，相變推動力大，但擴散速度太慢，相變孕育期時間很長。 所以，共析鋼過冷奧氏體等溫轉變曲線呈“C”形。6、（6%）答：鑄件晶粒尺寸控制的三個主要途徑是：提高冷卻速率，孕育處理和振動處理。（1）提高冷卻速率，增大過冷度，使N/R比值變大，晶粒數(shù)增大，晶粒細化。但提高冷卻速率一般適用于中小件或薄壁件，對厚大件難以達到目的。此外，冷卻速率過快，易產生裂

13、紋等缺陷。（2）孕育處理是在液相中人為加入形核劑，做為非均勻形核的基底，促進形核，提高形核率，使晶粒得以顯著的細化。（3）振動處理，振動能輸入液相使形核率提高，同時晶體破碎形成更多的晶核，也會使形核率增加，從而使晶粒細化。7、（4%）解：擴散系數(shù) ， 其中，（K），（K） 所以， ， （J/mol），五、相圖題（本題共3題，共15分）1、（5%）答： I: , 共晶反應。 +1.5II：, 共晶反應。 +1III：, 共晶反應 +1IV：, 共析反應 +1.52、（6%）答： （6%）答： 組織 相組成 組織 相組成（1） dd （2） L+d L+d （3） L L （4） d+gd+g （5） L+g L+g （6） L+Fe3C L+Fe3C （7） gg （8） aa （9） a+ga+g （10） g+Fe3CII g+Fe3C （11） g+Ld+Fe3CII g+Fe3C