最新材料科學(xué)基礎(chǔ)期末考試卷及答案(10級(jí))

1、精品文檔材料科學(xué)基礎(chǔ)填空題（ 22 分）1.對(duì)于小角度晶界結(jié)構(gòu)而言，對(duì)稱側(cè)晶界由一列平行的刃形位錯(cuò)構(gòu)成，非對(duì)稱側(cè)晶界由兩組柏氏矢量相互垂直的刃形位錯(cuò)構(gòu)成 , 扭轉(zhuǎn)晶界由螺型位錯(cuò) _構(gòu)成。2.按原子排列情況和吻合程度分類，界面可分為 _共個(gè)界面 _、 非共格界面 _、_半共格界面 _和復(fù)雜半共格界面。3. 界面遷移與原子運(yùn)動(dòng)方向 _相反 _（相同 / 相反），速度方向 相同 _（相同 / 相反）。4. 晶界能的來(lái)源有 _彈性能 _、 _核心能 _、 _化學(xué)鍵能 _。5.熱力學(xué)穩(wěn)定的液一固界面微觀結(jié)構(gòu)主要有粗糙界面和光滑界面_。6.純金屬及金屬凝固后得到的典型鑄錠組織由_表面細(xì)晶區(qū) _、_柱晶取

2、_、中心等軸晶區(qū)三個(gè)區(qū)域構(gòu)成。7.晶體材料中質(zhì)點(diǎn)擴(kuò)散的微觀機(jī)制主要有一空位機(jī)制 _、一間隙機(jī)制 _及其他（亞間隙機(jī)制、環(huán)易位機(jī)制等），擴(kuò)散系數(shù)D 阿累尼烏斯公式可寫(xiě)成-Q/RTD *e，對(duì)于空位擴(kuò)散機(jī)制，擴(kuò)散活化能有一空位形成能 _、 _空位遷移能對(duì)于間隙擴(kuò)散機(jī)制，擴(kuò)散活化能只包括間隙原子的遷移能_。8.從熱力學(xué)角度看，燒結(jié)的基本驅(qū)動(dòng)力是系統(tǒng)表面能、界面能的減少_ ，動(dòng)力學(xué)上的表現(xiàn)為各種復(fù)雜的船只過(guò)程，燒結(jié)后宏觀上的表現(xiàn)為坯體收縮、致密化與強(qiáng)度增大，微觀上的表現(xiàn)為發(fā)生晶粒尺寸與形狀、氣孔的尺寸形狀變化。9.固態(tài)相變的驅(qū)動(dòng)力新相與母相的自由焓之差阻力界面能和應(yīng)變能 _。10. 金屬固態(tài)相變的三種

3、基本變化結(jié)構(gòu) _ 、 成分、有序程度變化。11. 奧氏體是碳在 _a- 固溶體中的間隙固溶體。12. 奧氏體形成的熱力學(xué)條件是奧氏體自由能小于 _（大于 / 小于）珠光體自由 能。13. 貝氏體轉(zhuǎn)變時(shí)，溫度較高存在碳 的擴(kuò)散。14. 球化處理由片狀向粒狀轉(zhuǎn)變可降低表面能，為自發(fā)過(guò)程。15. 和單晶體的塑性形變相比，多晶體塑性形變的微觀特點(diǎn)表現(xiàn)為 多方式 _、多滑移和 不均勻性，由于上述特點(diǎn)，多晶體的塑性變型產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)精品文檔精品文檔力 _、加工硬化現(xiàn)象和形成纖維組織、形變組織。16. 金屬的再結(jié)晶過(guò)程特征有：組織方面由冷變形的伸長(zhǎng)晶粒變?yōu)樾碌牡容S晶粒 力學(xué)性能方面強(qiáng)度硬度急劇降低，塑性提高，恢復(fù)

4、至變形前狀態(tài)_ 變形儲(chǔ)能方面 一變形儲(chǔ)能再結(jié)晶過(guò)程中全部釋放_(tái)。二.名詞解釋（ 18 分）均勻形核：液體結(jié)構(gòu)中不穩(wěn)定的進(jìn)程排列的原子集團(tuán)在一定條件下轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定的固相晶核的過(guò)程胞狀偏析：晶體以胞狀方式生長(zhǎng)，胞晶內(nèi)部溶質(zhì)濃度低，胞界部位富集溶質(zhì)的現(xiàn)象克根達(dá)爾效應(yīng)：若將擴(kuò)散偶一端固定，則擴(kuò)散的進(jìn)行、焊接面標(biāo)記物將出現(xiàn)反擴(kuò)散方向移動(dòng)二次再結(jié)晶：燒結(jié)過(guò)程中，少數(shù)大晶粒在消耗小晶粒的同時(shí)出現(xiàn)的異常長(zhǎng)達(dá)過(guò)程液相燒結(jié)：顆粒之間的液相產(chǎn)生的毛細(xì)管力，使顆粒容易滑動(dòng)，導(dǎo)至顆粒重排而改善堆積結(jié)構(gòu)，毛細(xì)管壓力可引起固體顆粒的溶解和再沉淀，使顆粒在接觸部位變得扁平，胚體發(fā)生收縮形變織構(gòu)：多晶體材料由塑性變形導(dǎo)致的各晶粒

5、呈擇優(yōu)取向的組織加工硬化：隨變形量的增加，材料強(qiáng)度硬度增加，塑性韌性下降的現(xiàn)象應(yīng)變時(shí)效：塑性變形時(shí)或變形后剛中溶質(zhì)組元與位錯(cuò)彈性相互作用而引起的性能變化晶界：取向不同，但晶體結(jié)構(gòu)和成分相同的界面三.簡(jiǎn)答題（ 45 分）1. 分析簡(jiǎn)述關(guān)于大角晶界的主要晶界結(jié)構(gòu)模型。即重合點(diǎn)陣模型：設(shè)想兩個(gè)晶粒（存在9 的位向差角）的點(diǎn)陣，彼此通過(guò)晶界向?qū)Ψ窖由?，則其中一些原子將出現(xiàn)有規(guī)律性的重合。這些原子重合位置所組成的比原來(lái)晶體點(diǎn)陣大的新點(diǎn)陣，稱為重合位置點(diǎn)陣。精品文檔精品文檔2?什么是成分過(guò)冷？畫(huà)出其形成示意圖并寫(xiě)出形成條件，說(shuō)明成分過(guò)冷對(duì)金屬凝固時(shí)生長(zhǎng)形態(tài)的影響。答：成分過(guò)冷是在（不平衡）凝固時(shí)，由于成分

6、不均勻引起的過(guò)冷。在有小的成分過(guò)冷時(shí)，將導(dǎo)致組織發(fā)生胞狀偏析，當(dāng)成分過(guò)冷很大時(shí)，組織將發(fā)生樹(shù)枝狀偏析。G mC 0 1 - K 0R D K o圖 P504-9-303. 分析并簡(jiǎn)述純金屬生長(zhǎng)形態(tài)與溫度梯度的關(guān)系。正溫度梯度金屬平面方式長(zhǎng)大；負(fù)溫度梯度晶體樹(shù)枝狀方式長(zhǎng)大。在正溫度梯度下，宏觀以平面方式推進(jìn)，界面宏觀形態(tài)有兩種，對(duì)金屬型粗糙微觀界面具有光滑或平直宏觀界面對(duì)于平整型光滑微觀界面則具有曲折的小平面狀宏觀界面；在負(fù)溫度梯度下，微觀粗糙界面以樹(shù)枝狀方式生長(zhǎng)。4. 從熱力學(xué)角度說(shuō)明菲克定律的局限性，說(shuō)明何謂擴(kuò)散熱力學(xué)因子。A） 由菲克第一定律擴(kuò)散體系中出現(xiàn)宏觀物質(zhì)流的驅(qū)動(dòng)力是濃度梯度，擴(kuò)散

7、總是朝負(fù)梯度方向進(jìn)行；不能解釋在溫度或其它外場(chǎng)下存在的質(zhì)點(diǎn)定向遷移運(yùn)動(dòng)、以 及失穩(wěn)分解過(guò)程中物質(zhì)從低濃度區(qū)向高濃度區(qū)的爬坡擴(kuò)散；B） 擴(kuò)散發(fā)生的根本驅(qū)動(dòng)力是化學(xué)勢(shì)梯度，擴(kuò)散沿化學(xué)勢(shì)降低的方向進(jìn)行；恒溫恒壓下，固溶體自由能變化 G< 0 是擴(kuò)散的真正原因；濃度梯度為 0 并非擴(kuò)散消 失的普遍有效條件，化學(xué)勢(shì)恒定是擴(kuò)散達(dá)到平衡的必要條件。熱力學(xué)因子 :cln z* bcln .V.5.列舉固態(tài)燒結(jié)初期各種可能的傳質(zhì)途徑（包括物質(zhì)來(lái)源、抵達(dá)部位、擴(kuò)散途徑），并分析哪種不會(huì)引起坯體收縮和氣孔消除。擴(kuò)散途徑物質(zhì)來(lái)源抵達(dá)部位表面擴(kuò)散表面頸部表面晶格擴(kuò)散頸部精品文檔精品文檔蒸發(fā)凝聚頸部表面晶界晶界擴(kuò)散

8、頸部頸部晶格擴(kuò)散晶界晶格擴(kuò)散位錯(cuò)頸部表面擴(kuò)散和蒸發(fā)凝聚機(jī)制不會(huì)導(dǎo)致素坯的宏觀收縮和氣孔率降低，只有從體內(nèi)或晶界上傳質(zhì)是，才會(huì)引起收縮和氣孔的消除6. 簡(jiǎn)述固態(tài)相變的基本特點(diǎn)。相變的阻力增大、新相晶核與母相之間存在一定晶體學(xué)定位關(guān)系、慣習(xí)現(xiàn)象、母相晶體缺陷促進(jìn)相變、易出現(xiàn)過(guò)渡相、彈性應(yīng)變能7. 簡(jiǎn)述奧氏體的形成過(guò)程。奧氏體的形成為形核長(zhǎng)大的擴(kuò)散性相變，其形成過(guò)程可分為四個(gè)階段：奧氏體形核、奧氏體長(zhǎng)大、滲碳體的溶解、奧氏體均勻化8. 說(shuō)明體心立方多晶體拉伸應(yīng)力一應(yīng)變曲線具有明顯屈服點(diǎn)現(xiàn)象的原因。明顯屈服的現(xiàn)象與材料的純度及試驗(yàn)溫度有關(guān)9. 簡(jiǎn)述回復(fù)過(guò)程的基本特征。1、 仍保持變形組織，為伸長(zhǎng)的晶粒。2、 宏觀殘余內(nèi)應(yīng)力完全消除，有部分微觀殘留內(nèi)應(yīng)力3、 強(qiáng)度硬度略減小，塑性略提高4、 因點(diǎn)缺陷密度降低。電阻率減小、密度增大5、 高純金屬僅3%某些合金則可高達(dá)25%-70四?計(jì)算題（ 10 分）C的恒溫下完成再結(jié)晶需要1 小時(shí)，而在 390C完成再鐵已知 H70黃銅（ 30%Zn在 400精品文檔精品文檔結(jié)晶需要 2 小時(shí)，試計(jì)算在420C 恒溫下完成再結(jié)晶需要多少時(shí)間？（注： R=8.314J/mol? K）五?證明題（ 5 分）設(shè)液體在凝固時(shí)形成的臨界核心是邊長(zhǎng)為a 的立方體形狀，試證明在同樣過(guò)冷度下均勻