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文檔簡介
材料科學基礎試卷(一)一、概念辨析題(說明下列各組概念的異同。任選六題,每小題3分,共18分)1晶體結構與空間點陣2熱加工與冷加工3上坡擴散與下坡擴散4間隙固溶體與間隙化合物5相與組織6交滑移與多滑移7金屬鍵與共價鍵8全位錯與不全位錯9共晶轉變與共析轉變二、畫圖題(任選兩題。每題6分,共12分)1在一個簡單立方晶胞內畫出[010]、[120]、[210]晶向和(110)、(112)晶面。2畫出成分過冷形成原理示意圖(至少畫出三個圖)。3綜合畫出冷變形金屬在加熱時的組織變化示意圖和晶粒大小、內應力、強度和塑性變化趨勢圖。4以“固溶體中溶質原子的作用”為主線,用框圖法建立與其相關的各章內容之間的聯(lián)系。三、簡答題(任選6題,回答要點。每題5分,共30分)1在點陣中選取晶胞的原則有哪些?2簡述柏氏矢量的物理意義與應用。3二元相圖中有哪些幾何規(guī)律?4如何根據(jù)三元相圖中的垂直截面圖和液相單變量線判斷四相反應類型?5材料結晶的必要條件有哪些?6細化材料鑄態(tài)晶粒的措施有哪些?7簡述共晶系合金的不平衡冷卻組織及其形成條件。8晶體中的滑移系與其塑性有何關系?9馬氏體高強度高硬度的主要原因是什么?10哪一種晶體缺陷是熱力學平衡的缺陷,為什么?四、分析題(任選1題。10分)1計算含碳量w=0.04的鐵碳合金按亞穩(wěn)態(tài)冷卻到室溫后,組織中的珠光體、二次滲碳體和萊氏體的相對含量。2由擴散第二定律推導出第一定律,并說明它們各自的適用條件。3試分析液固轉變、固態(tài)相變、擴散、回復、再結晶、晶粒長大的驅動力及可能對應的工藝條件。五、某面心立方晶體的可動滑移系為(111)[110].(15分)(1)指出引起滑移的單位位錯的柏氏矢量.(2)如果滑移由純刃型位錯引起,試指出位錯線的方向.(3)如果滑移由純螺型位錯引起,試指出位錯線的方向.(4)在(2),(3)兩種情況下,位錯線的滑移方向如何?(5)如果在該滑移系上作用一大小為0.7MPa的切應力,試確定單位刃型位錯和螺型位錯線受力的大小和方向。(點陣常數(shù)a=0.2nm)。六、論述題(任選1題,15分)1試論材料強化的主要方法、原理及工藝實現(xiàn)途徑。2試論固態(tài)相變的主要特點。3試論塑性變形對材料組織和性能的影響。材料科學基礎試卷(一)參考答案一、概念辨析題(說明下列各組概念的異同。每小題3分,共18分)(評分標準:給出每個概念的定義各得1分,說明異同得1分)1晶體結構與空間點陣異:點的屬性、數(shù)目、有無缺陷;同:描述晶體中的規(guī)律性。2熱加工與冷加工異:熱加工時發(fā)生回復、再結晶與加工硬化;冷加工只發(fā)生加工硬化;同:發(fā)生塑性變形。3上坡擴散與下坡擴散異:擴散方向;同:驅動力-化學位梯度。4間隙固溶體與間隙化合物異:結構與組成物的關系;同:小原子位于間隙位置。5相與組織異:組織具有特定的形態(tài);同:都是材料的組成部分。6交滑移與多滑移異:多個滑移系的滑移;同:交滑移中滑移系具有相同的滑移方向。7異:電子共用范圍不同,金屬鍵中電子屬所有原子共用,共價鍵中屬若干原子共用.同:成鍵方式為電子共用.8異:柏氏矢量與點陣常數(shù)的關系不同.同:都是線缺陷,即位錯.9異:共晶轉變?yōu)閺囊合噢D變,共析轉變?yōu)閺墓滔噢D變.同:在恒溫下轉變產物為兩個固相.二、畫圖題(任選兩題。每題6分,共12分)1在一個簡單立方晶胞內畫出[010]、[120]、[210]晶向和(110)、(112)晶面。圖略;每個指數(shù)各計1分,指數(shù)規(guī)范性1分。(參考聶金鳳圖)2畫出成分過冷形成原理示意圖(至少畫出三個圖)。(參考”聶金鳳”圖)圖略:每個圖各計2分。3綜合畫出冷變形金屬在加熱時的組織變化示意圖和晶粒大小、內應力、強度和塑性變化趨勢圖。(參考”張耕”圖)圖略:組織示意圖計2分,每個指標各計1分。三、簡答題(任選6題,回答要點。每題5分,共30分)1在點陣中選取晶胞的原則有哪些?反映對稱性;相等的棱和角最多;直角最多;體積最小。(每條計1分;敘述計1分)2簡述柏氏矢量的物理意義與應用。代表位錯;判斷位錯類型;表示晶體滑移的方向與大??;守+恒性及其推論。(每條計1分)3二元相圖中有哪些幾何規(guī)律?相區(qū)接觸法則;三相區(qū)是一條水平線…;三相區(qū)中間是由它們中相同的相組成的兩相區(qū);單相區(qū)邊界線的延長線進入相鄰的兩相區(qū)。(每條計1分;敘述計1分)4如何根據(jù)三元相圖中的垂直截面圖和液相單變量線判斷四相反應類型?圖略。(垂直截面圖部分2.5分,單變量線部分2.5分。)5材料結晶的必要條件有哪些?過冷;結構起伏;能量起伏;成分起伏(合金)。(每項計各1分,敘述1分)6細化材料鑄態(tài)晶粒的措施有哪些?提高過冷度;變質處理;振動與攪拌。(每項各計1.5分,敘述0.5分)7簡述共晶系合金的不平衡冷卻組織及其形成條件。(1)偽共晶-非共晶合金得到的完全共晶組織;條件:冷卻速度快,合金成分位于共晶點附件.(2)不平衡共晶-共晶線以外的合金得到的共晶組織;條件:冷卻速度快,合金成分位于共晶線以外端點附近..(3)離異共晶-兩相分離的共晶組織;條件:不平衡條件下,合金成分位于共晶線以外端點附近;平衡條件下,合金成分位于共晶線以內端點附近.8晶體中的滑移系與其塑性有何關系?(1)一般滑移系越多,塑性越好;(2)與滑移面密排程度和滑移方向個數(shù)有關;(3)與同時開動的滑移系數(shù)目有關.9馬氏體高強度高硬度的主要原因是什么?固溶強化;細晶強化;相變強化.(要求簡要論述)10哪一種晶體缺陷是熱力學平衡的缺陷,為什么?是點缺陷.因為在一定濃度點缺陷存在的情況下晶體的能力可達到最低狀態(tài).四、分析題(任選1題。10分)1計算含碳量w=0.04的鐵碳合金按亞穩(wěn)態(tài)冷卻到室溫后,組織中的珠光體、二次滲碳體和萊氏體的相對含量。分別為10.6%,3.10%和86.30%。(計算過程1分,每個結果各計3分。)2由擴散第二定律推導出第一定律,并說明它們各自的適用條件。略。(參考聶金鳳推導)五、某面心立方晶體的可動滑移系為(111)[110].(15分)-每小題3分。(1)指出引起滑移的單位位錯的柏氏矢量.a[110]/2.(2)如果滑移由純刃型位錯引起,試指出位錯線的方向.[112](3)如果滑移由純螺型位錯引起,試指出位錯線的方向.[110](4)在(2),(3)兩種情況下,位錯線的滑移方向如何?分別平行和垂直于柏士矢量-具體指數(shù)。(5)如果在該滑移系上作用一大小為0.7MPa的切應力,試確定單位刃型位錯和螺型位錯線受力的大小和方向。(點陣常數(shù)a=0.2nm)。方向:垂直于位錯線-具體指數(shù)。結果:9.9*10-11MN/m六、論述題(任選1題,15分)1試論材料強化的主要方法及其原理。固溶強化.原理:晶格畸變、柯氏氣團,阻礙位錯運動;方法:固溶處理、淬火等。細晶強化:原理:晶界對位錯滑移的阻礙作用。方法:變質處理、退火等。彌散強化:原理:第二相離子對位錯的阻礙作用;方法:形成第二硬質相如球化退火、變質處理等。相變強化:原理:新相為高強相或新相對位錯的阻礙。方法:淬火等。加工硬化;原理:形成高密度位錯等。方法:冷變形等。答案略。每個要點3分。2試論固態(tài)相變的主要特點。(參考聶金鳳試卷)答案略。每個要點3分。3試論塑性變形對材料組織和性能的影響。(參考姜程程試卷)組織:纖維組織、形變織構、位錯胞;性能:加工硬化、物性變化每個要點3分?!恫牧峡茖W基礎》考試試卷(第一套)課程號6706601060考試時間120分鐘適用專業(yè)年級(方向):材料科學與工程專業(yè)2006級考試方式及要求:閉卷考試題號一二三四五六總分得分閱卷人名詞解釋(簡短解釋,每題2分,共20分)空間點陣線缺陷吸附滲碳體組織固態(tài)相變穩(wěn)態(tài)擴散形核率調幅分解霍爾-配奇方程平衡凝固二、選擇題(只有一個正確答案,每題1分,共10分)1、彎曲表面的附加壓力△P總是()曲面的曲率中心。A.指向B.背向C.平行
D.垂直2、潤濕的過程是體系吉布斯自由能()的過程。A.升高B.降低C.不變
D.變化無規(guī)律3、一級相變的特點是,相變發(fā)生時,兩平衡相的()相等,但其一階偏微分不相等。A.熵B.體積C.化學勢D.熱容4、固溶體合金的凝固是在變溫下完成的,形成于一定溫度區(qū)間,所以在平衡凝固條件下所得到的固溶體晶粒()A.成分內外不均勻B.不同溫度下形成的各晶粒成分是不同的C.晶粒內外,晶粒形成不分先后,同母液成分是一致的5、強化金屬材料的各種手段,考慮的出發(fā)點都在于()A.制造無缺陷的晶體或設置位錯運動的障礙B.使位錯增殖C.使位錯適當?shù)臏p少6、既能提高金屬的強度,又能降低其脆性的手段是()A.加工硬化B.固溶強化C.晶粒細化7、根據(jù)顯微觀察,固液界面有兩種形式,即粗糙界面與光滑界面,區(qū)分兩種界面的依據(jù)是值大小()A.α<=2為光滑界面B.α>=1為光滑界面C.α>=5為光滑界面8、滲碳處理常常在鋼的奧氏體區(qū)域進行,這是因為()A.碳在奧氏體中的擴散系數(shù)比在鐵素體中大B.碳在奧氏體中的濃度梯度比在鐵素體中大C.碳在奧氏體中的擴散激活能比在鐵素體中小9、界面能最低的相界面是()A.共格界面B.孿晶界C.小角度晶界10、鐵碳合金組織中的三次滲碳體來自于()A.奧氏體;B.鐵素體;C.二次滲碳體三、簡述題(每題4分,共20分)1、固-固相變與液-固相變有什么區(qū)別。2、為什么非均勻形核比均勻形核更容易?3、解釋回復的定義,回復階段具有哪些特點?4、分析影響晶界遷移率的主要因素。5、寫出立方晶系的{321}晶面族和﹤112﹥晶向族中的全部等價晶面和晶向的具體指數(shù)。四、請畫出片狀馬氏體顯微組織示意圖。(5分)五、請寫出面心立方、體心立方、密排六方金屬晶體中密排面上單位位錯的柏氏矢量。(5分)六、綜合題(40分)1、試從晶界的結構特征和能量特征分析晶界的特點。(10分)2、請分別計算面心立方晶體(fcc)中(100)、(110)、(111)晶面的面密度。假設晶胞點陣常數(shù)為a。(10分)(在一個晶胞內計算,面密度指面上所含原子個數(shù)與該面面積比值)3、有一70MPa應力作用在fcc晶體的[001]方向上,求作用在(111)[10]和(111)[10]滑移系上的分切應力。(10分)4、假定均勻形核時形成邊長為a的立方體形晶核,單位體積吉布斯自由能為ΔGv,單位面積界面能為σ。(10分)①求臨界晶核邊長。②求臨界晶核形成功。③求臨界晶核形成功與界面能的關系。小草急急忙忙的返青依舊;細雨迷迷濛濛的飄灑依舊。盈盈月下來,照亮你的山歌依舊;燦燦星升起,白楊樹綠影婆娑依舊。好風似水,不驚你安眠依舊;鳥兒呢噥,愛的春天依舊??晌遥M了我的花季,望盡了長長的一路落英繽紛呵!岑凱倫的綿綿春雨依舊,戴望舒的深深雨巷依舊!漂泊的船,尋找一個溫馨港口;孤寂的心,渴望一聲溫暖問候。是你在我最落寞的時候,把親切放在我左右;是你在我最失意的時候,把慰藉放在我心頭。紅酥手,黃藤酒;春如舊,人空瘦。蝴蝶雙飛影孤單,淚痕紅浥鮫綃透!那一葉小舟,那一雙眼眸,望穿了幾層山水幾
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