材料科學(xué)基礎(chǔ)-4

1、材料科學(xué)基礎(chǔ)-4(總分：101.00,做題時(shí)間：90分鐘)一、B論述題/B(總題數(shù)：8,分?jǐn)?shù)：101.00)1. 畫岀鐵碳雙重相圖，注明主要特征點(diǎn)、線的溫度和成分。(分?jǐn)?shù)：5.00 )正確答案：(略。)解析：2. 推導(dǎo)：當(dāng)入射強(qiáng)度為I。的光撞擊透明材料(長(zhǎng)度為I)的前表面時(shí)，在樣品表面岀射的透射束強(qiáng)度: lt=l°(1-R) 2e 31式中，R為反射率；3為材料本征吸收系數(shù)。樣品前后表面外的介質(zhì)是相同的。(分?jǐn)?shù)：10.00 )正確答案：(1)入射光強(qiáng)度為丨0,則在材料前表面由于反射引起的強(qiáng)度損失為RI0。而實(shí)際進(jìn)入材料的入射束強(qiáng)度為10-RI 0=(1-R)I 0reflected

2、at front surface=RI0I after reflection =(1-R)I0(2) 進(jìn)入材料的光束又會(huì)被吸收掉一部分。穿過(guò)長(zhǎng)度為z的材料后，光束強(qiáng)度I after absorption =(1-R)I 0exp(-3 l)(3) 吸收后剩余的光束會(huì)從材料后表面射出并再次反射。到達(dá)材料后表面并被反射的光束強(qiáng)度reflected at back surface=R(1-R)I 0exp(- 3 l)(4) 所以，完全通過(guò)材料的透射束強(qiáng)度transmitted=Iafter absorption-Ireflected at back surface=(1-R)I 0exp(- 3

3、l)-R(1-R)I0exp(- 3 l)故lt=(1-R)2|°exp(- 3 l)解析：3. 第二相粒子對(duì)合金塑性形變會(huì)產(chǎn)生何種影響？試用位錯(cuò)理論說(shuō)明其機(jī)理。(分?jǐn)?shù)：10.00 )正確答案：(要點(diǎn)：會(huì)提高合金的強(qiáng)度及塑性形變時(shí)的流變抗力。因?yàn)椋诲e(cuò)切過(guò)可變形第二相粒子或繞過(guò) 不可變形第二相粒子時(shí)阻力增大。)解析：4. Co-Sb平衡相圖如圖所示。1. 寫出圖中 1118C、# 1065'C、936°C、874C、629°C、422°C、 377cC 水平線的名稱。2寫出圖中固態(tài)單相的相結(jié)構(gòu)類型，并寫出其中化合物的化學(xué)式。3寫出=90%勺合金在

4、200C時(shí)的平衡相，并計(jì)算相組成物的相對(duì)量。4.寫出WSb=90%勺合金在200C時(shí)的平衡組織，并計(jì)算組織組成物的相對(duì)量。(分?jǐn)?shù)：30.00 ) 正確答案：(1 . 1118C :共晶反應(yīng)線 -1065C :磁性轉(zhuǎn)變線。936C :包晶反應(yīng)線。8740C :包晶反應(yīng)線。629C :共晶反應(yīng)線。422C :同素異構(gòu)(多晶型)轉(zhuǎn)變線。-377C :有序一無(wú)序轉(zhuǎn)變線。2. ( £ Co)、( a Co)、(Sb)皆為置換固溶體。B : CoSbbY 和 y '： CoSb。S : CoSb。3 平衡相：5 +(Sb)，其中，*4. 平衡組織：5先+( 5 +(Sb)共晶，其中*)解

5、析：5. Pt的晶體結(jié)構(gòu)為fee ,其晶格常數(shù)為0.3923nm，密度為21.45g/cm 3，試計(jì)算其空位粒子數(shù)分?jǐn)?shù)。(分?jǐn)?shù)：10.00) 正確答案：(設(shè)空位所占粒子數(shù)分?jǐn)?shù)為 x, *)解析：6將經(jīng)過(guò)70%拉伸冷變形的長(zhǎng)銅棒(Cu的熔點(diǎn)為1083C)一端浸入冰水中，另一端加熱到850C的高溫，過(guò)程持續(xù)一個(gè)小時(shí)。1 畫岀沿該試棒長(zhǎng)度方向溫度分布圖，并標(biāo)岀再結(jié)晶溫度的大概值，對(duì)應(yīng)圖上的溫度分布畫出樣品中金相組織連續(xù)變化示意圖和硬度變化曲線。2 解釋組織和硬度變化。(分?jǐn)?shù)：16.00 )正確答案：(1 .考慮銅棒為工業(yè)純銅，對(duì)于大變形的工業(yè)純銅可以用0.4T«或0.35Tm)估計(jì)再結(jié)晶溫

6、度。題目已知 Tm=1083°C=1356K 所以 T=0.4Tm=542©270°C。*2.經(jīng)冷變形的棒中晶粒要沿軸向明顯拉長(zhǎng)。再結(jié)晶溫度以上的樣品晶粒由于再結(jié)晶而成為等軸狀，溫度越高晶粒越大，在溫度較高但低于再結(jié)晶溫度的區(qū)域樣品中發(fā)生回復(fù)，但晶粒形狀不變。硬度隨樣品回復(fù)有少量下降。再結(jié)晶組織的硬度明顯下降。晶粒長(zhǎng)大使硬度進(jìn)一步下降，因此表現(xiàn)岀上圖中的硬度變化。)解析：7. 說(shuō)明在fcc的(001)標(biāo)準(zhǔn)極射赤面投影圖的外圓上，赤道線上和0°經(jīng)線上的極點(diǎn)的指數(shù)各有何特點(diǎn)在圖2-11(011)，(112)極點(diǎn)。（分?jǐn)?shù)：10.00 ）正確答案：(在投影圖外圓

7、上(圖9)的極點(diǎn)與(001)極點(diǎn)的夾角都為90°，即外圓上極點(diǎn)所代表的晶面與 z軸平行，所以指數(shù)應(yīng)為(hk0) ; *在赤道線上的極點(diǎn)與(100)極點(diǎn)的夾角都為90°，即赤道線上各極點(diǎn) 所代表的各個(gè)晶面都與 z軸平行，所以指數(shù)應(yīng)為(0kl);在0°經(jīng)線上的極點(diǎn)與(010)極點(diǎn)的夾角都是90°， 即0。經(jīng)線上各極點(diǎn)所代表的各個(gè)晶面都與y軸平行，所以指數(shù)應(yīng)為(h0l)。先由晶面指數(shù)的正、負(fù)號(hào)可判斷*在第一象限，(011)，(112)在第四象限。由討論得知*必定在極圖的外圓上，且*極點(diǎn)與* 及(010)極點(diǎn)都應(yīng)交成45°，所以可沿第一象限外圓量得與*

8、或(010)極點(diǎn)相交成45°的點(diǎn)，即為*極點(diǎn)； (011)極點(diǎn)應(yīng)在赤道線上，且其指數(shù)可由(001)和(010)相加得到，所以此極點(diǎn)必定在(001)和(010)極點(diǎn)之間， 又因(011)極點(diǎn)與(001)和(010)相交成45°,所以可在(001)與(010)兩極點(diǎn)的連線上找到與(001)或(010) 相交成45°的點(diǎn)，即為(011)極點(diǎn)；(112)極點(diǎn)指數(shù)可南(001)和(111)兩極點(diǎn)的指數(shù)相加得到，所以此極 點(diǎn)必在(001)和(111)極點(diǎn)之間，量得這兩極點(diǎn)連線上與(001)極點(diǎn)相交成35.26。的位置，便是(112)極點(diǎn)。) 解析：8. 解釋上坡擴(kuò)散、擴(kuò)散機(jī)制，總結(jié)擴(kuò)散在材料科學(xué)中的應(yīng)用。(分?jǐn)?shù)：10.00 )正確答案： ( 上坡擴(kuò)散是擴(kuò)散過(guò)程中擴(kuò)散元素從低濃度向高濃度處擴(kuò)散； 如各種溶質(zhì)原子氣團(tuán)的形成和共析 反應(yīng)產(chǎn)物的形成均為上坡擴(kuò)散。 擴(kuò)散機(jī)制主要為：間隙固溶體中溶質(zhì)原子在間隙中發(fā)生間隙擴(kuò)散，在置換 式固溶體中發(fā)生原子與空位交換實(shí)現(xiàn)擴(kuò)散