西北工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)基礎(chǔ)考研081試題與答案

2023年西北工業(yè)大學(xué)碩士爭(zhēng)論生入學(xué)試題參考答案一、 簡(jiǎn)答題〔每題10分，共60分〕固態(tài)下，無(wú)相變的金屬，假設(shè)不重熔，能否細(xì)化晶粒？如何實(shí)現(xiàn)？答：可以。.通過(guò)進(jìn)展適當(dāng)冷變形，而后在適當(dāng)溫度再結(jié)晶的方法獲得細(xì)晶〔應(yīng)方法避開(kāi)臨界變形度和避開(kāi)特別長(zhǎng)大?；蜻M(jìn)展熱加工，使之發(fā)生動(dòng)態(tài)再結(jié)晶。固體中有哪些常見(jiàn)的相構(gòu)造？答：固體中常見(jiàn)的相構(gòu)造有：固溶體〔單質(zhì)、化合物、陶瓷晶體相、非晶相、分子相。何謂平衡結(jié)晶？何謂非平衡結(jié)晶？結(jié)晶是指結(jié)晶速度比較快，集中不充分的狀況下的結(jié)晶。集中第肯定律的應(yīng)用條件是什么？對(duì)于濃度梯度隨時(shí)間變化的狀況律？可以應(yīng)用集中第肯定律，但必需對(duì)其進(jìn)展修正。何為織構(gòu)？包括哪幾類(lèi)？構(gòu)又包括絲織構(gòu)和板織構(gòu)。什么是成分過(guò)冷？如何影響固溶體生長(zhǎng)形態(tài)？答：凝固過(guò)程中，隨液固界面的推動(dòng)，液固界面四周液相一側(cè)產(chǎn)生溶質(zhì)原子富集形成等軸晶；有較小過(guò)冷度時(shí)，形成胞狀組織；有較大成分過(guò)冷時(shí)，形成樹(shù)枝晶。二、作圖計(jì)算題〔1560分〕 請(qǐng)分別寫(xiě)出FCC、BCC和HCP晶體的密排面、密排方向，并計(jì)算密排面間距和密排方向上原子間距。答：晶體構(gòu)造晶體構(gòu)造密排面密排方向密排面間距密排方向原子間距FCC｛111｝<110>BCC{110}<111>HCP{0001}a 〔110〕〔110〕晶面平行于紙面，繪出〔110〕晶面原子剖面圖，并在其上標(biāo)出[001]，，晶向。答： H7040013902小時(shí)，420℃下完成再結(jié)晶需要多長(zhǎng)時(shí)間？答：在兩個(gè)不同的恒定溫度產(chǎn)生一樣程度的再結(jié)晶時(shí)，兩邊取對(duì)數(shù)，并比之得t=0.26 ht3 一個(gè)FCC晶體在方向在2MPa正應(yīng)力下屈服，已測(cè)得開(kāi)動(dòng)的滑移系，請(qǐng)確定使該滑移系開(kāi)動(dòng)的分切應(yīng)力。答：三、綜合分析題〔30分〕3請(qǐng)依據(jù)Fe-FeC相圖分析答復(fù)以下問(wèn)題〔17分〕3 和組織組成。 程，并說(shuō)明室溫下組織會(huì)發(fā)生什么變化。 930℃滲碳?xì)夥障麻L(zhǎng)期保溫，碳原子僅由棒和緩冷至室溫時(shí)的組織分布狀況。答：L——L→γ ——γ

——γ→α+FeC——α→FeC

3II 33III3 3 相組成：α+FeC 組織組成：P+Fe3 3

FeC〔無(wú)視 〕3 III〔無(wú)視 〕Ld；得到的P層片細(xì)小；FeC的析出將收到抑制，甚至不析出。附圖如下

3II圖示Cu-Cd二元相圖全圖及其40℃60℃范圍的局部放大〔13分〕 請(qǐng)依據(jù)相圖寫(xiě)出549℃、547℃、544℃、397℃和314℃五條水平線(xiàn)的三相平衡反響類(lèi)型及其反響式；βwcd=46.5％，400γwcd=57400wCd＝50％合金的相組成。答：1〕54C+→β547℃：包晶反響，β+L→γ544℃：共晶反響，L→γ+δ397℃：包晶反響，δ+L→ε314℃：共晶反響，L→ε+〔Cd〕2〕或 2023年西北工業(yè)大學(xué)碩士爭(zhēng)論生入學(xué)試題參考答案一、簡(jiǎn)答題〔1060分〕l與柏氏矢量bτl〔請(qǐng)繪表格作答，答案務(wù)必寫(xiě)在答題冊(cè)上〕答：b與lτ與bτ與l位錯(cuò)線(xiàn)運(yùn)動(dòng)⊥//⊥方向法線(xiàn)//////法線(xiàn)肯定角度

肯定角度 法線(xiàn)的條件是什么？影響因素有：1〕原子尺寸；2〕晶體構(gòu)造；3〕電負(fù)性；4〕電子濃度兩組元晶體構(gòu)造一樣是形成無(wú)限固溶體的必要條件。是否會(huì)發(fā)生柯肯達(dá)爾效應(yīng)？為什么？答：間隙集中系數(shù)與空位濃度無(wú)關(guān)，而置換集中系數(shù)與空位濃度有關(guān)〔可用公式表示。一般地，間隙集中系數(shù)大于置換集中系數(shù)。不會(huì)發(fā)生。由于間隙集中中考慮間隙原子定向流淌，未考慮置換互溶式集中。在室溫下對(duì)鐵板〔1538〕和錫板〔232來(lái)回彎折，隨著彎折的進(jìn)展，各會(huì)發(fā)生什么現(xiàn)象？為什么？答：依據(jù)T ＝〔0.35～0.45〕T 可知再 mFe在室溫下加工為冷加工，Sn在室溫下加工為熱加工因此隨著彎曲的進(jìn)展，鐵板發(fā)生加工硬化，連續(xù)變形，導(dǎo)致鐵板斷裂Sn板屬于熱加工，產(chǎn)生動(dòng)態(tài)再結(jié)晶，彎曲可不斷進(jìn)展下去何為固溶強(qiáng)化？請(qǐng)簡(jiǎn)述其強(qiáng)化機(jī)制。答：固溶強(qiáng)化就是溶質(zhì)原子阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)，從而使合金強(qiáng)度提高的現(xiàn)象。攀移；3〕電交互作用，即帶電溶質(zhì)原子與位錯(cuò)形成靜電交互作用，阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)。請(qǐng)比較二元共晶轉(zhuǎn)變與包晶轉(zhuǎn)變的異同。答：一樣點(diǎn)：恒溫、恒成分轉(zhuǎn)變；相圖上均為水平線(xiàn)。有局部是固相線(xiàn)；共晶三角在水平線(xiàn)上，包晶三角在水平線(xiàn)下。二、作圖計(jì)算題〔1040分〕請(qǐng)比較FCC晶體中錯(cuò)的畸變能哪個(gè)較大。

兩位答：故：b1的畸變能較小。面心立方晶體沿[001]方向拉伸，可能有幾個(gè)滑移系開(kāi)動(dòng)？請(qǐng)寫(xiě)出各滑移系指答：128個(gè)。分別是：、、、 、在Al單晶中〔11〕面上有一位錯(cuò)， 面上另一位錯(cuò)。假設(shè)兩位錯(cuò)發(fā)生反響，請(qǐng)繪出位錯(cuò)，并推斷其性質(zhì)。答：位錯(cuò)為

b32b”21面的交線(xiàn) 。 b b12兩者垂直，因此是刃型位錯(cuò)。{100}晶面族包括的晶面。答：綜合分析題〔2550分〕并請(qǐng)分析其緣由?；貜?fù)再結(jié)晶緣由溫度〔升〕促進(jìn)促進(jìn)促進(jìn)原子集中〔增〕促進(jìn)促進(jìn)供給驅(qū)動(dòng)力溶質(zhì)原子阻礙阻礙阻礙位錯(cuò)和晶界的運(yùn)動(dòng)其次相粒子促進(jìn)促進(jìn)或阻礙即可能提高驅(qū)動(dòng)力，同時(shí)阻礙位錯(cuò)和晶界運(yùn)動(dòng)原始晶?！布?xì)小〕促進(jìn)促進(jìn)增大再結(jié)晶驅(qū)動(dòng)力晶粒位向無(wú)影響無(wú)影響熱蝕溝無(wú)影響一般無(wú)影響尚未形成熱蝕溝附圖為T(mén)i-Al二元合金相圖：請(qǐng)分析并分別寫(xiě)出1285℃、1125℃和665℃三個(gè)恒溫轉(zhuǎn)變的類(lèi)型和反響式，以及882℃時(shí)發(fā)生兩相恒溫轉(zhuǎn)變的類(lèi)型和反響式。請(qǐng)繪出w＝31%合金平衡結(jié)晶的冷卻曲線(xiàn)，并注明各階段的主要相變反響。TiAl請(qǐng)分析500℃時(shí)，w＝31%的合金平衡結(jié)晶的相組成物和組織組成物，并計(jì)算其質(zhì)量分?jǐn)?shù)。TiAl〔注：1125℃時(shí)，w＝35%〕

＝27%，wTi

26% ＝ ，Ti3Al＝ ，

＝35%；500℃時(shí)，w

23% ＝ ，Ti3Al＝ ，

TiAl3答：1〕1285℃：包析反響，βTi＋TiAl→Ti1125℃：共析反響，Ti→TiAl＋TiAl33665L+TiAl→Al3882℃：同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變，βTi→TiLLL→βTiβTiβTi→TiAlβTi＋TiAl→TiβTi→TiTiTi→TiAlAl＋TiAl3TiAl→TiAl33相組成：TiAl、TiAl333

Al＋TiAl〕共℃℃二、℃℃℃℃二、℃℃℃℃2335

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返回課程網(wǎng)站>>>> 進(jìn)入爭(zhēng)論區(qū)>>>>發(fā)郵件1024×7682023年碩士爭(zhēng)論生入學(xué)考試試題參考答案一、 簡(jiǎn)答題〔每題10分，共50分〕請(qǐng)解釋?duì)?Feα-Fe溶解碳原子力量差異的緣由。答：α-Fe為體心立方晶體，其八面體間隙為扁八面體，相比而言四周體間隙較大；γ-Fe為面心立方，其八面體間隙大。體心立方的四周體間隙比面心立方的八面體間隙小很多，因此溶解小原子的力量小很多。請(qǐng)簡(jiǎn)述位向差與晶界能的關(guān)系，并解釋緣由？緣由：位向差越大，缺陷越多〔小角晶界位錯(cuò)密度越大，畸變?cè)絿?yán)峻，因此能量越高。請(qǐng)簡(jiǎn)述在固態(tài)條件下，晶體缺陷、固溶體類(lèi)型對(duì)溶質(zhì)原子集中的影響。答：晶體缺陷處的原子具有較高能量，且原子排列比較雜亂，有利于集中。間隙原子集中激活能比置換原子集中激活能低，因此間隙原子集中速度高。 而固溶體合金卻往往以樹(shù)枝晶方式長(zhǎng)大？答：正溫度梯度下，純金屬的液固界面是等溫的，小突起處的過(guò)冷度小，生長(zhǎng)受到抑制，因此液固界面保持平直，以平面狀生長(zhǎng)。固溶體合金由于溶質(zhì)原子再安排，產(chǎn)生成分過(guò)冷，液固界面處的小突起將獲得更大過(guò)冷度，因此以樹(shù)枝狀生長(zhǎng)。 衡結(jié)晶后是什么樣的形態(tài)？答：一次滲碳體〔規(guī)章的、粗大條狀、共晶滲碳體〔萊氏體的連續(xù)基體、二次滲碳體〔沿奧氏體晶界分布，量多時(shí)為連續(xù)網(wǎng)狀，量少時(shí)是不連續(xù)網(wǎng)狀、共析滲碳體〔層片狀、三次滲碳體〔鐵素體晶界處。它們成分沒(méi)有區(qū)分。二、 作圖計(jì)算題〔每題15分，共60分〕 EDC’FACHFGD’的晶面指ABCD〔注：G、HF〕答：ED： ，C’F：ACH： ，F(xiàn)Gd：ACH的晶面間距：FGD’與ABCD之間的夾角：請(qǐng)推斷圖示中和兩位錯(cuò)各段的類(lèi)型，以及兩位錯(cuò)所含拐折〔bc、fcc〔111〕面，在切應(yīng)？〔繪圖表示〕答：ab：螺位錯(cuò)；bc：刃位錯(cuò)；cd：螺位錯(cuò)；de：刃位錯(cuò)；ef：螺位錯(cuò)gh：螺位錯(cuò)；hi：刃位錯(cuò)；ij：螺位錯(cuò)；jk：刃位錯(cuò)；kl：螺位錯(cuò)bc、de為扭折，hi、jk為割階運(yùn)動(dòng)后恢復(fù)為直線(xiàn)，上的h、i、j、k為固定點(diǎn)，形成位錯(cuò)源 400℃完成再結(jié)晶需1390℃下完成再結(jié)晶需要多長(zhǎng)時(shí)間。〔氣體常數(shù)R=8.314L/mol·K〕答：t＝1.96小時(shí)2 起的畸變較大。答B(yǎng)CC晶體中為： 〔1分FCC晶體中為：故：FCC中的b2引起的畸變較小。bcc： fcc：三、 綜合分析題〔共40分〕1、 并解釋機(jī)理?！?5分〕答：工業(yè)純鋁：細(xì)晶強(qiáng)化——利用晶界和位向差對(duì)位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的阻礙作用進(jìn)展強(qiáng)化；加工硬化——利用冷變形后纏結(jié)位錯(cuò)之間的相互作用進(jìn)展強(qiáng)化。Fe-0.2%C：固溶強(qiáng)化——利用碳原子引起鐵的晶格畸變對(duì)位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的阻礙作用進(jìn)展強(qiáng)化。加工硬化——同上細(xì)晶強(qiáng)化——同上沉淀強(qiáng)化——利用碳化物對(duì)位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的阻礙作用進(jìn)展強(qiáng)化。Al-5%Cu：沉淀強(qiáng)化〔時(shí)效強(qiáng)化〕——利用沉淀相對(duì)位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的阻礙作用進(jìn)展強(qiáng)化。加工硬化——同上細(xì)晶強(qiáng)化——同上2、 請(qǐng)依據(jù)Cu-Zn相圖答復(fù)以下問(wèn)題：(25分)1) 外表至內(nèi)部沿深度方向的相分布和對(duì)應(yīng)的濃度分布曲線(xiàn)。2) 700℃、598℃、558℃的相變反響類(lèi)型，并寫(xiě)出反響式。 或相組成。Cu-75%Zn200℃時(shí)的相組成含量。902L+α→β834℃：包晶——L+β→γ700℃：包晶——L+γ→δ598℃：包晶——L+δ→ε558℃：共析——δ→γ+ε西北工業(yè)大學(xué)2023試題名稱(chēng)：材料科學(xué)根底〔A卷〕 試題編號(hào)：832說(shuō) 明：全部答題一律寫(xiě)在答題紙上 第1頁(yè)共2頁(yè)三、 簡(jiǎn)答題〔每題10分，共50分〕柏氏矢量等方面比照刃位錯(cuò)、螺位錯(cuò)的主要特征。難？什么是離異共晶？如何形成的？形成無(wú)限固溶體的條件是什么？簡(jiǎn)述緣由。兩個(gè)尺寸一樣、外形一樣的銅鎳合金鑄件，一個(gè)含 90%Ni，另一個(gè)含50%Ni，鑄造后自然冷卻，問(wèn)哪個(gè)鑄件的偏析嚴(yán)峻？為什么？四、 作圖計(jì)算題〔每題15分，共60分〕1、寫(xiě)出{112}晶面族的等價(jià)晶面。a a2、請(qǐng)判定以下反響能否進(jìn)展：[111] [111]a[001]2 2350010101個(gè)空位，請(qǐng)問(wèn)該晶體的空位形成能是多少？〔該晶體的常數(shù)a＝0.0539，波耳滋曼常K＝1.381×10-23J/K〕4、單晶銅拉伸，拉力軸的方向?yàn)閇001]，ζ=16Pa，求(111面上柏氏的螺位錯(cuò)線(xiàn)上所受的力〔 〕五、 綜合分析題〔共40分〕a所示，隨溫度上升，并在某一溫度的變化，請(qǐng)分析四個(gè)階段微觀組織、體系能量和宏觀性能變化的機(jī)理和緣由。依據(jù)Ag-Cd二元相圖：平衡反響？寫(xiě)出反響式。Ag-56%Cd合金的平衡凝固過(guò)程，繪出冷卻曲線(xiàn)，標(biāo)明各階段的相變反響。Ag-95%Cd合金的平衡凝固與較快速冷卻時(shí)，室溫組織會(huì)有什么差異，并爭(zhēng)論其緣由。西北工業(yè)大學(xué)2023試題名稱(chēng)：材料科學(xué)根底〔A卷〕 試題編號(hào)：832說(shuō) 明：全部答題一律寫(xiě)在答題紙上 第1頁(yè)共7頁(yè)六、 簡(jiǎn)答題〔每題10分，共50分〕柏氏矢量等方面比照刃位錯(cuò)、螺位錯(cuò)的主要特征。答：刃型位錯(cuò)：1晶體中有一個(gè)額外原子面，形如刀刃插入晶體2刃位錯(cuò)引起的應(yīng)力場(chǎng)既有正應(yīng)力又有切應(yīng)力。3位錯(cuò)線(xiàn)可以是折線(xiàn)或曲線(xiàn),但位錯(cuò)線(xiàn)必與滑移〔矢量〕方向垂直4滑移面惟一5位錯(cuò)線(xiàn)的移動(dòng)方向與晶體滑移方向平行〔全都〕6位錯(cuò)線(xiàn)與柏氏矢量垂直螺型位錯(cuò)：1上下兩層原子發(fā)生錯(cuò)排，錯(cuò)排區(qū)原子依次連接呈螺旋狀2螺位錯(cuò)應(yīng)力場(chǎng)為純切應(yīng)力場(chǎng)3螺型位錯(cuò)與晶體滑移方向平行，故位錯(cuò)線(xiàn)肯定是直線(xiàn)4螺型位錯(cuò)的滑移面是不惟一；5位錯(cuò)線(xiàn)的移動(dòng)方向與晶體滑移方向相互垂直。6位錯(cuò)線(xiàn)與柏氏矢量平行難？晶退火。什么是離異共晶？如何形成的？共晶，稱(chēng)為離異共晶。形成無(wú)限固溶體的條件是什么？簡(jiǎn)述緣由。低。電負(fù)性相近不易形成化合物。電子濃度低有利于溶質(zhì)原子溶入。兩個(gè)尺寸一樣、外形一樣的銅鎳合金鑄件，一個(gè)含 90%Ni，另一個(gè)含50%Ni，鑄造后自然冷卻，問(wèn)哪個(gè)鑄件的偏析嚴(yán)峻？為什么？冷速較快不簡(jiǎn)潔到達(dá)成分均勻化。七、 作圖計(jì)算題〔每題15分，共60分〕1、寫(xiě)出{112}晶面族的等價(jià)晶面。{112}(112)(112)(112)(112)(121)(121)答：(121)(121)(211)(211)(211)(211)a a2、請(qǐng)判定以下反響能否進(jìn)展：[111] [111]a[001]2 2

a a a[002]a[001，滿(mǎn)足幾何條件2 2 2能量條件：a2a2(1)2(1)212

2

aa12b2b2

a20202020212b2a3

2a2

2 4不滿(mǎn)足能量條件，反響不能進(jìn)展。350010101個(gè)空位，請(qǐng)問(wèn)該K＝1.381×10-23J/K〕答：EcAexp( V)kTc 1010E kTlnV

23(500273)]lnA 0.05391.068102017.81.91019 J4、單晶銅拉伸，拉力軸的方向?yàn)閇001]，ζ=16Pa，求(111面上柏氏矢量 的螺位錯(cuò)線(xiàn)上所受的力〔 〕答：外力在(111)

上的分切應(yīng)力為：作用在位錯(cuò)線(xiàn)上的力為：八、 綜合分析題〔共40分〕a所示，隨溫度上升，并在某一溫度下保b-d的變化，請(qǐng)分析四個(gè)階段微觀組織、體系能量和宏觀性能變化的機(jī)理和緣由。答：圖a：晶粒拉長(zhǎng)，缺陷數(shù)量增大形成位錯(cuò)亞構(gòu)造，產(chǎn)生變形織構(gòu)；存儲(chǔ)能上升異性?？瘴淮罅肯鳒p。內(nèi)應(yīng)力得到消退。加工硬化根本保存。消退