材料科學(xué)基礎(chǔ)考題

材料科學(xué)根底考題Ⅰ卷一、名詞解釋〔5420分〕二、選擇題〔220分〕在體心立方構(gòu)造中，柏氏矢量為a[110]的位錯(cuò)( 1].(A)不能 (B)能 (C)可能原子集中的驅(qū)動(dòng)力是：( )(A) 組元的濃度梯度(B)組元的化學(xué)勢(shì)梯度(C)溫度梯度凝固的熱力學(xué)條件為：〔〕〔A〕形核率 (B)系統(tǒng)自由能增加〔C〕能量守衡 〔D〕過(guò)冷度TiO2中，當(dāng)一局部Ti4+Ti3+，為了平衡電荷就消滅〔〕(A)氧離子空位 (B)鈦離子空位 (C)陽(yáng)離子空位上的合金，它們含有另兩個(gè)頂角所代表的兩組元含量相等。通過(guò)三角形頂角的中垂線通過(guò)三角形頂角的任始終線通過(guò)三角形頂角與對(duì)邊成45°的直線k表示液相的混合程度，其值范圍是〔〕e<k 〔B〕k<k<1 〔C〕k<k<1e 0 0 e e 0組元的集中速率大于B組元 〔B〕與〔A〕相反、BBα和β的關(guān)系為〔〕〔A〕G=G

〔B〕dG

=dG

〔C〕G=Gα β α β A B9．凝固時(shí)不能有效降低晶粒尺寸的是以下那種方法？〔〕〔A〕參加形核劑〔B〕減小液相的過(guò)冷度 對(duì)液相進(jìn)展攪拌10．菲克第肯定律表述了穩(wěn)態(tài)集中的特征，即濃度不隨〔〕變化?！睞〕距離 〔B〕時(shí)間 〔C〕溫度〔20〕〕1.從結(jié)晶條件和過(guò)程分析純金屬和單相固溶體合金結(jié)晶時(shí)的異同點(diǎn)?！?.簡(jiǎn)述塑性變形對(duì)材料組織和性能的影響。四、作圖與計(jì)算題〔1040分〕2.假設(shè)某面心立方晶體可以開(kāi)動(dòng)的滑移系為，請(qǐng)答復(fù)：1.2.假設(shè)某面心立方晶體可以開(kāi)動(dòng)的滑移系為，請(qǐng)答復(fù)：給出滑移位錯(cuò)的單位位錯(cuò)柏氏矢量；其位錯(cuò)線方向又如何？圖示為Pb-Sn-Bi相圖投影圖。問(wèn)：Q〔wBi＝0.7，wSn＝0.2〕凝固過(guò)程及室溫組織；計(jì)算合金室溫下組織組成物的相對(duì)含量。同樣成分的籽晶在固相無(wú)集中、液相完全不混合的條件下進(jìn)展定向凝固制成單晶，為了保持液-固界面在整個(gè)凝固過(guò)程中處于平直狀態(tài)，試計(jì)算界面處液相所需的最小溫度梯度(G)?！睷=1cm/h，D=2×10-5cm2/s)材料科學(xué)根底考題答案Ⅰ卷一、名詞解釋〔5420分〕答：?jiǎn)挝晃诲e(cuò)：柏氏矢量等于單位點(diǎn)陣矢量的位錯(cuò)稱(chēng)為單位位錯(cuò)。移。滑移系：一個(gè)滑移面和此面上的一個(gè)滑移方向合起來(lái)叫做一個(gè)滑移系。晶組織，這種由非共晶成分的合金所得到的共晶組織稱(chēng)為偽共晶。α相依附于初生α相生β組織特征消逝，這種兩相分別的共晶體稱(chēng)為離異共晶。奧氏體：碳原子溶于γ-Fe形成的固溶體。所打算的凝固溫度時(shí)產(chǎn)生的過(guò)冷稱(chēng)為成分過(guò)冷。二、選擇題〔220分〕a[110]的位錯(cuò)(A)分解為a/2[111]+a/2[11.(A)不能 (B)能 (C)可能原子集中的驅(qū)動(dòng)力是：( B )(A) 組元的濃度梯度(B)組元的化學(xué)勢(shì)梯度(C)溫度梯度凝固的熱力學(xué)條件為：〔D〕〔A〕形核率 (B)系統(tǒng)自由能增加〔C〕能量守衡 〔D〕過(guò)冷度TiO2中，當(dāng)一局部Ti4+Ti3+，為了平衡電荷就消滅〔A〕(A)氧離子空位 (B)鈦離子空位 (C)陽(yáng)離子空位在三元系濃度三角形中，凡成分位于〔A〕上的合金，它們含有另兩個(gè)頂角所代表的兩組元含量相等。通過(guò)三角形頂角的中垂線通過(guò)三角形頂角的任始終線通過(guò)三角形頂角與對(duì)邊成45°的直線

表示液相的混合程度，其值范圍是〔B〕e<k 〔B〕k<k<1 〔C〕k<k<1e 0 0 e e 07AA-BA〔A〕組元的集中速率大于B組元 〔B〕與〔A〕相反、BBα和β的關(guān)系為〔B〕〔A〕G=G

〔B〕dG

=dG

〔C〕G=Gα β α β A B9．凝固時(shí)不能有效降低晶粒尺寸的是以下那種方法？〔B 〕〔A〕參加形核劑〔B〕減小液相的過(guò)冷度 〔C〕對(duì)液相進(jìn)展攪拌10．菲克第肯定律表述了穩(wěn)態(tài)集中的特征，即濃度不隨〔B〕變化。〔A〕距離 〔B〕時(shí)間 三、簡(jiǎn)答題〔20分〕〕1.從結(jié)晶條件和過(guò)程分析純金屬和單相固溶體合金結(jié)晶時(shí)的異同點(diǎn)?！?.簡(jiǎn)述塑性變形對(duì)材料組織和性能的影響?！?.試用位錯(cuò)理論解釋低碳鋼冷拉伸變形時(shí)的屈服現(xiàn)象。答：一樣點(diǎn)結(jié)晶條件都需要過(guò)冷度結(jié)晶過(guò)程都經(jīng)過(guò)形核和長(zhǎng)大。 〔2分〕需要能量起伏和構(gòu)造起伏。而單相固溶體合金是在一個(gè)溫度范圍內(nèi)結(jié)晶其形核不但需要能量起伏和構(gòu)造起伏還需要成分起伏。 〔2分〕答：組織構(gòu)造：(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)。 〔3分〕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?！?分〕〔2分〕體系能量：包括兩局部：(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局部變形不均勻引起的微觀內(nèi)應(yīng)力和宏觀內(nèi)應(yīng)力。這兩局部統(tǒng)稱(chēng)為存儲(chǔ)能，其中前者為主要的。 〔2分〕答：形成柯氏氣團(tuán)，對(duì)位錯(cuò)起釘扎作用，使其運(yùn)動(dòng)阻力增大，導(dǎo)致應(yīng)力-應(yīng)變曲線上生屈服伸長(zhǎng)〔2分〕；連續(xù)變形，由于位錯(cuò)密度增加產(chǎn)生應(yīng)變硬化作用，應(yīng)力又復(fù)提高〔2分〕。這時(shí)卸載后馬上加載，由于位錯(cuò)已擺脫柯氏氣團(tuán)的釘扎作用，故不消滅屈服現(xiàn)象〔2分〕；假設(shè)放置一段時(shí)間或加熱肯定時(shí)間，由于碳、氮原子故此時(shí)的屈服應(yīng)力上升〔2分〕。三、作圖與計(jì)算題〔1040分〕1.Fe-C相圖，并將相圖中的相區(qū)按組織加以標(biāo)注。答：55分。2.2.假設(shè)某面心立方晶體可以開(kāi)動(dòng)的滑移系為，請(qǐng)答復(fù)：假設(shè)滑移位錯(cuò)為純?nèi)形诲e(cuò)，請(qǐng)指出其位錯(cuò)線方向；假設(shè)滑移位錯(cuò)為純螺位錯(cuò)，其位錯(cuò)線方向又如何？純螺位錯(cuò)的位錯(cuò)線與b平行，為[011]純螺位錯(cuò)的位錯(cuò)線與b平行，為[011]?！?分〕寫(xiě)出合金Q〔wBi＝0.7，wSn＝0.2〕凝固過(guò)程及室溫組織；計(jì)算合金室溫下組織組成物的相對(duì)含量。初EEEE，L〔Sn＋Bi〕，液3 3 共EEEEL〔Sn＋Bi＋3β〕，隨后冷卻不再變化。 〔5分〕共

＋〔Sn＋Bi〕＋〔Sn＋Bi＋β〕

〔2〕初 共 共〔2〕w

＝2.88；w

＝0.407；w

＝0.305 〔3〕Bi

〔Sn＋Bi＋β〕共答：〔答：〔1〕單位位錯(cuò)的柏氏矢量；〔4分〕〔2純?nèi)形诲e(cuò)的位錯(cuò)線方向與b將ω(B)=10%的合金，用同樣成分的籽晶在固相無(wú)集中、液相完全不混合的條件下進(jìn)展定向凝固制成單晶，為了保持液-固界面在整個(gè)凝固過(guò)程中處于平直狀態(tài)，試計(jì)算界面處液相所需的最小溫度梯度(G)。〔R