西南交通大學(xué)碩士材料科學(xué)基礎(chǔ)真題2008年

1、 西南交通大學(xué)碩士材料科學(xué)基礎(chǔ)真題 2008年(總分：118.00，做題時間：90分鐘)一、b概念題/b(總題數(shù)：5，分?jǐn)?shù)：25.00)1.彌散強化(或沉淀強化)（分?jǐn)?shù)：5.00）_正確答案：()解析：過飽和固溶體隨溫度下降或在長時間保溫過程中(時效)發(fā)生脫溶分解。時效過程往往是很復(fù)雜的，如鋁合金在時效過程中先產(chǎn)生 gp區(qū)，繼而析出過渡相( 及 )，最后形成熱力學(xué)穩(wěn)定的平衡相( )。細(xì)小的沉淀物分散于基體之中，阻礙著位錯運動而產(chǎn)生強化作用，這就是“沉淀強化”或“時效強化”。為了提高金屬，特別是粉末冶金材料的強度，往往人為地加入一些堅硬的細(xì)質(zhì)點，彌散于基體中，稱為彌散強化。2.再結(jié)晶退火（分?jǐn)?shù)：

2、5.00）_正確答案：()解析：經(jīng)過塑性變形的金屬，在重新加熱過程中，當(dāng)溫度高于再結(jié)晶溫度后，形成低缺陷密度的新晶粒，使其強度等性能恢復(fù)到變形前的水平，但其相結(jié)構(gòu)不變的過程。3.上坡擴散（分?jǐn)?shù)：5.00）_正確答案：()解析：原子從低濃度向高濃度處的擴散，擴散的驅(qū)動力是化學(xué)位梯度。4.晶體（分?jǐn)?shù)：5.00）_正確答案：()解析：原子、分子或離子按照一定的規(guī)律周期性排列組成的固體。5.一級相變（分?jǐn)?shù)：5.00）_正確答案：()解析：相變前后新舊兩相的自由焓相等，但其一階偏導(dǎo)數(shù)不等的相變。二、b畫圖題/b(總題數(shù)：2，分?jǐn)?shù)：18.00)6.在立方晶胞內(nèi)畫出晶面，以及110、010、晶向。（分?jǐn)?shù)：9

3、.00）_正確答案：()解析：如圖 5-3所示。7.畫出下列合金及其熱處理后的室溫組織： (1) 共析鋼的平衡組織 (2) 共晶白口鑄鐵 (3) t12鋼完全奧氏體化后的淬火組織 (4) 45鋼的平衡組織 (5) 鋁硅共晶組織 (6) 45鋼調(diào)質(zhì)處理的組織（分?jǐn)?shù)：9.00）_正確答案：()解析：如圖 5-4所示。三、b公式題/b(總題數(shù)：1，分?jǐn)?shù)：10.00) 給出下列各公式，說明公式中各物理量的含義及單位：（分?jǐn)?shù)：10.00）(1).hall-petch 公式（分?jǐn)?shù)：2.50）_正確答案：()解析：表示屈服強度與晶粒尺寸之間的關(guān)系。式中，為常數(shù)；d 為晶粒直徑(m)， 為屈服強度(mpa)。

4、s(2).一維形式的菲克第二定律（分?jǐn)?shù)：2.50）_正確答案：()解析：式中，c 為濃度(g/cm )；d 為擴散系數(shù)(cm /s)；t 為時間(s)；x 為距離(cm)。23_解析：_解析：四、b簡答題/b(總題數(shù)：4，分?jǐn)?shù)：45.00)8.以低碳鋼的拉伸曲線為例，運用位錯理論說明屈服現(xiàn)象及加工硬化現(xiàn)象。（分?jǐn)?shù)：15.00）_正確答案：()解析：低碳鋼的屈服是由于低碳鋼中的碳是間隙原子，它與鐵素體中的位錯交互作用形成溶質(zhì)原子氣團，即所謂的柯氏氣團。該氣團對位錯有釘扎作用，只有在較大的應(yīng)力作用下，位錯才能脫離溶質(zhì)原子的釘扎，表現(xiàn)為應(yīng)力一應(yīng)變曲線上的上屈服點。而一旦位錯脫釘，繼續(xù)滑移，就不需要那

5、么大應(yīng)力了，表現(xiàn)為應(yīng)力一應(yīng)變曲線上的下屈服點和水平臺階。當(dāng)繼續(xù)變形時，由于位錯數(shù)量的大大增加，導(dǎo)致應(yīng)力又出現(xiàn)升高的現(xiàn)象，稱為加工硬化現(xiàn)象。這是由于冷變形金屬在塑性變形過程中形成大量位錯，這些位錯部分成為不可動位錯，從而導(dǎo)致其對可動位錯的阻力增大，引起材料繼續(xù)變形困難，形成加工硬化或形變強化。9.請簡單說明層錯能高低對螺型位錯交滑移的影響，及其對金屬加工硬化速率的影響。（分?jǐn)?shù)：10.00）_正確答案：()解析：對層錯能高的金屬而言，在變形過程中，全位錯不易分解，在遇到阻礙時，可以通過交滑移繼續(xù)運動，直到與其他位錯相遇形成纏結(jié)；而層錯能低的金屬，由于其全位錯易于分解為兩個不全位錯加層錯的組態(tài)，難以

6、交滑移，位錯組態(tài)的運動性差。 對于螺型位錯，通過交滑移，當(dāng)同一滑移面上的兩個異號(左、右)螺型位錯相遇時，可以相互抵消，從而降低位錯增殖速率。對于層錯能低的金屬，位錯難以發(fā)生交滑移，因此變形過程中位錯增殖速率大，加工硬化速率增大。10.請以 al-4.5%cu 合金為例，說明 130時效過程(組織轉(zhuǎn)變)及其性能(硬度)變化。（分?jǐn)?shù)：10.00）_正確答案：()解析：鋁合金淬火后得到過飽和固溶體，之后加熱保溫，固溶體內(nèi)會依次析出 gp 區(qū)、 、 、 相。gp 區(qū)的形成會使材料的硬度增加(第一個時效峰)，長時間時效，gp 區(qū)溶解，硬度下降。 的形成使得硬 度繼續(xù)增加(第二個時效峰)。當(dāng) 全部溶解轉(zhuǎn)

7、化為 和 轉(zhuǎn)化為 后，硬度開始下降。其中，、 為平衡相；gp 區(qū)、 、 為亞穩(wěn)相。平衡11.說明馬氏體相變的主要特征。（分?jǐn)?shù)：10.00）_正確答案：()解析：馬氏體相變的基本特征表現(xiàn)為(主要為前兩點)：(1) 無擴散性。馬氏體相變時無需原子的擴散，沒有原子的混合與再混合過程。新相 m 與母相 a 的化學(xué)成分完全相同。(2) 切變性。具體體現(xiàn)為：相變的協(xié)調(diào)一致性：am(fccbcc)。通過原子的整體協(xié)調(diào)運動(切變)，晶體結(jié)構(gòu)從 fcc 變成 bcc。原子的移動距離小于原子間距。表面浮凸效應(yīng)。在經(jīng)過拋光的表面，若發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變，在切變時，將產(chǎn)生表面浮凸效應(yīng)。這是由于點陣形變在轉(zhuǎn)變區(qū)域中產(chǎn)生形狀改

8、變。慣習(xí)面。m 總是在母相的特定晶面上析出，伴隨著 m 相變的切變，一般與此晶面平行，此晶面為基體與m相所共有，稱為慣習(xí)面。新相與母相之間存在確定晶體學(xué)位向關(guān)系。兩種著名的取向關(guān)系(鋼的 m 轉(zhuǎn)變)，即 k-s 關(guān)系和西山關(guān)系。實際材料的馬氏體轉(zhuǎn)變，一般與上述關(guān)系存在幾度的偏差。(3) 馬氏體相變時伴隨有點陣畸變。(4) 馬氏體轉(zhuǎn)變存在開始溫度 m 和終了溫度 m (或 m )。sfz五、b綜合分析題/b(總題數(shù)：1，分?jǐn)?shù)：20.00)根據(jù) fe-fe c 相圖，完成下列工作：3（分?jǐn)?shù)：20.00）(1).畫出 fe-fe c 相圖(可以忽略高溫鐵素體相變及包晶轉(zhuǎn)變)。3（分?jǐn)?shù)：4.00）_正確答案：()解析：如圖 5-5a 所示。(2).畫出 35 鋼(w =0.35%，下同)從高溫液態(tài)到室溫的平衡冷卻曲線(不考慮鐵素體的c溶解度變化)，并標(biāo)明相的變化過程。（分?jǐn)?shù)：4.00）_正確答案：()解析：如圖 5-5b 所示。(3).示意畫出高溫液態(tài)到室溫的組織轉(zhuǎn)變過程圖。（分?jǐn)?shù)：4.00）_正確答案：()解析：如圖 5-5c 所示。ll+aaa+fa+f+pf+p35 鋼在液態(tài)到室溫的冷卻過程中將發(fā)生以下轉(zhuǎn)變：勻晶轉(zhuǎn)變 ll+a，并全部轉(zhuǎn)變?yōu)?a，然后發(fā)生同素異晶轉(zhuǎn)變 af+a，在 727發(fā)生共析轉(zhuǎn)變 ap(f+c