北工大07080913材料科學(xué)基礎(chǔ)-真題及答案概要

1、北京工業(yè)大學(xué)試卷七2022年攻讀碩士學(xué)位研究生入學(xué)測(cè)試試題測(cè)試科目：材料科學(xué)根底適用專業(yè)：材料科學(xué)與工程一、名詞解釋1 ?脫溶(二次結(jié)晶)2 ?空間群3 ?位錯(cuò)交割4?成分過(guò)冷5 .奧氏體6 ?臨界變形M7 .形變織構(gòu)8 .動(dòng)態(tài)再結(jié)晶9 .調(diào)幅分解10 .慣習(xí)面二、 填空 .回空隙,csci晶體中cs離子占據(jù)的是m非均勻形核模型中品核與基底9 =n /2 ,說(shuō)明形核功為均、(121、X13)和(14).小角度品界由位錯(cuò)構(gòu)成,其0位錯(cuò)構(gòu)成,扭轉(zhuǎn)品界由1 .晶體宏觀對(duì)稱要素有、竺、(2 (空口2 . NaCI型晶體中Nh離子填充了全部的 空隙,螢石中F-離子占據(jù)了全部的空隙.3 .平面的接觸角勻形

2、核功的(9), 9 = (10)說(shuō)明不能促進(jìn)形核.4 .品態(tài)固體中擴(kuò)散的微觀機(jī)制有 (1115 .中對(duì)稱傾轉(zhuǎn)品界由(16)位錯(cuò)構(gòu)成.6 .發(fā)生在固體外表的吸附可分為(17)和(18)兩種類型.7 .固態(tài)相變的主要阻力是皿和血.三、 判斷正誤1 .對(duì)于螺型位錯(cuò),其柏氏矢M平行于位錯(cuò)線,因此純螺位錯(cuò)只能是一條宜線.2 .由于Cr最外層s軌道只有一個(gè)電子,所以它屬于堿金屬.3 .改變品向符號(hào)產(chǎn)生的品向與原品向相反.4 .非共品成分的合金在非平衡冷卻條件下得到100烘品組織,此共品組 織稱偽共品.5 .單斜品系a = Y =90工Bo6 .擴(kuò)散的決定因素是濃度梯度,原子總是由濃度高的地方向濃度低的地方

3、擴(kuò)散.7 .再結(jié)晶完成后,在不同條件下可能發(fā)生正常晶粒長(zhǎng)大和異常品粒長(zhǎng)大.8,根據(jù)施密特定律,晶體滑移面平行于拉力軸時(shí)最容易產(chǎn)生滑移.9.晶粒越細(xì)小,晶體強(qiáng)度、硬度越高,塑性、韌性越差.10?高聚物材料中,大分子鏈上極性局部越多,極性越強(qiáng),材料強(qiáng)度越 大.四、影響品態(tài)固體中原子擴(kuò)散的因素有哪些？并加以簡(jiǎn)單說(shuō)明.五、1 ?什么是時(shí)效處理？2?說(shuō)明通過(guò)時(shí)效處理產(chǎn)生強(qiáng)化的原因.3?實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中,為消除時(shí)效強(qiáng)化可采用什么處理方法？為什么？六、1?什么是形狀記憶效應(yīng)？2?說(shuō)明通過(guò)馬氏體相變產(chǎn)生形狀記憶效應(yīng)的原因.七、比擬說(shuō)明滑移與攣生這兩種金屬塑性變形機(jī)制的不同.八、工業(yè)純銅的屈服強(qiáng)度 T s=70M

4、Pa其晶粒大小為N=18個(gè)/mn 2;當(dāng) N=4025 個(gè)/mm 時(shí),T s=95MPa 試計(jì)算N=260個(gè)/mrn時(shí)屈服強(qiáng)度 T s的值.九、世畫(huà)出立方品胞的品向和021品面,六方品胞的 品向和4-品面.十、氮化保GaN是制備白光二極管的材料,具晶體結(jié)構(gòu)為纖鋅礦六方硫化 鋅型.N的電負(fù)性為3.07 , Ga的電負(fù)性為1.76 ； N3-的離子半徑為0.148mm 3 +Ca的離子半徑為0.047nm .1?畫(huà)出這種結(jié)構(gòu)的品胞.2 ?結(jié)構(gòu)中,負(fù)離子構(gòu)成哪種堆積？用四軸表示法寫(xiě)出密排品面.3?分析Ga和N之間的鍵性,說(shuō)明結(jié)構(gòu)中各離子配位數(shù)是否合理.4 ?計(jì)算結(jié)構(gòu)是否符合靜電價(jià)規(guī)那么.5 . Ga

5、填充的是哪種空隙？填充了多少這種空隙？Ti2 對(duì)心 +V ；十、氧化鈦缺氧時(shí)可產(chǎn)生如下反響：,請(qǐng)正確寫(xiě)出缺陷方程并解釋各項(xiàng)的含義.十二、何謂全位錯(cuò)？請(qǐng)說(shuō)明在面心立方晶體中肖克萊不全位錯(cuò)和弗蘭克不全位錯(cuò)的成因和運(yùn)動(dòng)特點(diǎn).十三、LiF-NaF-RbF 三元相圖如圖 7-1所示.NaF 妁 2C842V90.c八850 45Dr550C750V 77Q0V _650TCxxr-I7SDX:圖第三題圖1 . 確定含 RbF30mo %、LiF2Omol2 .寫(xiě)出該成分點(diǎn)的析品過(guò)程.3 .根據(jù)此三元相圖畫(huà)出LiF-NaF的二元相圖示意圖.標(biāo)準(zhǔn)答案1 .脫溶二次結(jié)晶：從一個(gè)固溶體中析出另一個(gè)固相.2 .空

6、間群：晶體結(jié)構(gòu)中所有對(duì)稱要素含微觀對(duì)稱要素的組合所構(gòu)成的對(duì) 稱群.3 .位錯(cuò)交割：不同滑移面上運(yùn)動(dòng)的位錯(cuò)在運(yùn)動(dòng)中相遇發(fā)生位錯(cuò)互相切割的現(xiàn)象.4 .成分過(guò)冷：結(jié)晶時(shí)由于固相和液相成分再分布而引起的固液界面前方附近液相中產(chǎn)生過(guò)冷區(qū),這一現(xiàn)象稱為成分過(guò)冷.5 .奧氏體：碳溶于丫 -Fe中的間隙固溶體.6 .臨界變形加熱到再結(jié)晶溫度以上時(shí)能使金屬材料發(fā)生再結(jié)晶的最小預(yù)變形7 .形變織構(gòu)：隨塑性變形M增加,多品體不同品粒莫一品體學(xué)取向趨于一致的現(xiàn)象.8 .動(dòng)態(tài)再結(jié)品：再結(jié)晶溫度以上變形和再結(jié)晶同時(shí)進(jìn)行的現(xiàn)象.9 .調(diào)幅分解：固溶體通過(guò)上坡擴(kuò)散分解成結(jié)構(gòu)均與母相相同、成分不同的兩種固溶體的轉(zhuǎn)變.10 .慣

7、習(xí)面：固態(tài)相變時(shí),新相往往沿母相特定原子面形成,這個(gè)與新相主平面平行的母相品面稱為慣習(xí)面.1. 對(duì)稱中央；對(duì)稱軸；3對(duì)稱面；4旋轉(zhuǎn)反伸軸；5旋轉(zhuǎn) 反映軸2. 6八面體；7立方體；8四面體3. 9 一半；10 n4. 11間隙機(jī)制；12填隙機(jī)制；13空位機(jī)制；14互換機(jī)制5. 15刃型；16螺型6. 17物理吸附；18化學(xué)吸附7. (19)界面能；(20)彈性應(yīng)變能.三、1 .V ; 2 . X ; 3 .X ; 4. V ; 5 . V ;6 . X; 7 . V; 8 . X; 9 . X; 10 . V4、 溫度：溫度越高,擴(kuò)散系數(shù)越大,擴(kuò)散速率越快. 晶體結(jié)構(gòu)及固溶體類型：致密度較小的晶

8、體結(jié)構(gòu)中擴(kuò)散激活能較小,擴(kuò)散易于進(jìn)行；對(duì)稱性較低的晶體結(jié)構(gòu),擴(kuò)散系數(shù)的各向異性顯著；間隙固溶體中的擴(kuò)散激活能遠(yuǎn)小于置換固溶體,擴(kuò)散容易進(jìn)行. 第三組元：根據(jù)參加的第三組元的性質(zhì)不同,有的促進(jìn)擴(kuò)散,有的阻礙擴(kuò)散. 晶體缺陷：沿品界的擴(kuò)散系數(shù)遠(yuǎn)大于體擴(kuò)散系數(shù)；沿位錯(cuò)管道擴(kuò)散時(shí)擴(kuò)散激活能較小,因而位錯(cuò)加速擴(kuò)散.5、1 .過(guò)飽和固溶體的脫溶過(guò)程處理為時(shí)效處理.2 .在過(guò)飽和固溶體脫溶過(guò)程中,初始形成亞穩(wěn)態(tài)析出相與母相保持共格或半共格界面.如果析出相粒子具有很高強(qiáng)度,將使滑移運(yùn)動(dòng)位錯(cuò)發(fā)生彎曲并包繞第二相粒子留下位錯(cuò)環(huán),將增加位錯(cuò)線長(zhǎng)度,并且第二相粒子及位錯(cuò)環(huán)加大對(duì)后續(xù)運(yùn)動(dòng)位錯(cuò)的阻力,產(chǎn)生第二相強(qiáng)化.如果

9、析出相粒子可發(fā)生變形,將產(chǎn)生新的相界面,使析出相與基體相之間共格(或半共格)界面遭到破壞；滑移面 產(chǎn)生錯(cuò)配,可能使有序排列遭到破壞.綜上,宏觀產(chǎn)生 強(qiáng)化.3 .通過(guò)時(shí)效回歸處理或重新固溶處理可以使時(shí)效強(qiáng)化現(xiàn)象消失.由于伴隨 著時(shí)效回歸處理或重新固溶處理沉淀脫溶產(chǎn)生的第二相重新溶人固溶體之中.當(dāng)沉淀析出相已經(jīng)為穩(wěn)定相時(shí),只能采用固溶處理.6、1 .將莫些金屬材料進(jìn)行變形后加熱至莫一特定溫度以上,變形金屬材料形狀恢復(fù)到變形前的形狀,此現(xiàn)象稱形狀記憶效應(yīng).2 .根本原因是馬氏體轉(zhuǎn)變的無(wú)擴(kuò)散性、共格切變性和可逆轉(zhuǎn)變性.母相冷卻過(guò)程中外加應(yīng)力誘發(fā)馬氏體相變,利用馬氏體相變偽彈性產(chǎn)生宏 觀變形.加熱過(guò)程中

10、,當(dāng)加熱溫度超過(guò)馬氏體相變逆轉(zhuǎn)變溫度時(shí),伴隨熱彈性馬氏體逆轉(zhuǎn)變,產(chǎn)生形狀恢復(fù),完成形狀記憶過(guò)程.七、 變形方式不同.滑移過(guò)程為晶體一局部相對(duì)另一局部的相對(duì)滑動(dòng),攣生過(guò)程為品體一局部相對(duì)另一局部的均勻切變. 發(fā)生攣生過(guò)程的臨界切應(yīng)力遠(yuǎn)大于滑移所需臨界切應(yīng)力. 攣生過(guò)程改變晶體位相關(guān)系.滑移過(guò)程不改變晶體位相關(guān)系. 滑移過(guò)程可以連續(xù)進(jìn)行而攣生過(guò)程不能連續(xù)進(jìn)行. 滑移過(guò)程是塑性變形的主要機(jī)制,當(dāng)滑移系處于不利于滑移變形發(fā)生時(shí),通過(guò)攣生可以改變滑移系與外力的取向,使滑移過(guò)程進(jìn)一步發(fā)生.八、晶粒大小與屈服強(qiáng)度之間的關(guān)系滿足Hall-Petch公式,即-1/2T s= c # kd由等面積圓宜徑表示晶粒尺

11、寸,即d= 8/3仃/比說(shuō)叢二(8/3ir/18)八=0. 22mm心二(8/3 tt/4025)憶2 = L45 xl0 2mm代入 c si=70MPa c s2=95MPa隸愚 K=0.13MPa ? m2, c =61.3MPa 故c s=78.3MPa九、如圖7-2o(021)必二(8/3 tt/260 )1 =5. 71 x 10 2 mm=r 0 +Kd i -b +/Cri 31/2(1212)十、如圖7-3所示.1 .iOiO知72第九題解答圖2,結(jié)構(gòu)中,負(fù)離子構(gòu)成 ABABA方堆積,密排品面為(0001).3. Ga和N之間的鍵性由電負(fù)性差值決定 x=3.07-1.76=1

12、.31 V 1.7, GaN 為共價(jià)鍵配位數(shù)由正負(fù)離子半徑比決定R/R-=0.047/0.148=0.318 + ?0.225 V R/R V 0.414 CN(Ga+)=4 , CN(N -)=4 ,配位數(shù)合理.W壬二4冥寧二 3符合靜電價(jià)規(guī)4 .一個(gè)M與4個(gè)Gf相聯(lián)： 那么.5 . Ga填充的是四面體空隙,填充了負(fù)離子空隙的一半.2TiO, 一丁心 +VX +30 0十一、缺陷方程為T(mén)i 丁二氧化鈦失氧,生成Ti3+占據(jù)Ti4+品格位,有效電荷-1.1:氧空位,有效電荷+2.Q:氧仍然占據(jù)氧的品格位.十二、柏氏矢M等于點(diǎn)陣矢M的位錯(cuò)稱為全位錯(cuò).(1212)面心立方晶體中肖克萊不全位錯(cuò)是由不

13、均勻滑移產(chǎn)生的,它可以是刃型位錯(cuò),或螺型位錯(cuò),或混合位錯(cuò),可以滑移.弗蘭克不全位錯(cuò)是抽去或插入一層密排面造成的,具柏氏矢M垂宜于滑移面,所以,弗蘭克不全位錯(cuò)不能滑移,只能攀移.十三、1. RbF30mol% LiF2Omol% NaF50mol的物料從高溫冷卻時(shí)初始凝固溫度為750C ,液相全部凝固溫度 425C .2 ?該成分點(diǎn)的析晶過(guò)程為/=0lAaf + RbF+LiFNaF NaF3?如圖7-4所示.坍十三磷.3小醉|試卷八2022年攻讀碩士學(xué)位研究生入學(xué)測(cè)試試題測(cè)試科目：材料科學(xué)根底適用專業(yè)：材料科學(xué)與工程一、 名詞解釋1 .金屬鍵2 ?間隙固溶體3 .肖脫基空位4 .共品轉(zhuǎn)變5 .

14、負(fù)溫度梯度6 .上坡擴(kuò)散7 .形變織構(gòu)8 .慣習(xí)面9 .時(shí)效10 .一級(jí)相變二、 填空1.如果晶體中不同的原子面用A、B、C、D等字母來(lái)表示,面心立方晶體中原子的堆垛方式為(1),密排六方晶體原子的堆垛方式為(2)2 .原子或離子的 是指在晶體結(jié)構(gòu)中,該原子或離子的周圍與它宜接 子個(gè)數(shù)或所有異號(hào)離子的個(gè)數(shù).3 .點(diǎn)缺陷的平衡濃度隨(4)_的升高而增大.相鄰結(jié)合的原4.柏氏矢M等于點(diǎn)陣矢M的位錯(cuò)稱為;在面心立方晶體中,由 也 造成的不全位錯(cuò)稱為肖克萊不全位錯(cuò)；由插入或者抽去一層密排面造成的不全位錯(cuò)稱為(.不全位錯(cuò).5 .由一個(gè)固相同時(shí)析出成分和晶體結(jié)構(gòu)均不相同的兩個(gè)新固相的過(guò)程稱為6 .在合金平

15、衡相圖中,確定一定溫度和合金組分下合金內(nèi)存在的各相的比 通過(guò)等溫連接線,利用 定律進(jìn)行計(jì)算.7 .在均一的液相中靠自身的結(jié)構(gòu)起伏和能M起伏等條件形成品核的方式稱回轉(zhuǎn)變.例時(shí),可以為(10)形核.8.9.10.11.固態(tài)相變形核的驅(qū)動(dòng)力是 (11),阻力主要是(12)和(13).金屬多晶體塑性變形至少需 皿獨(dú)立滑移系開(kāi)動(dòng).發(fā)生在固體外表的吸附可分為(15)和紅)兩種類型.子排列結(jié)構(gòu)不同,可把固體中的相界面分為根據(jù)界面上原(17)、(18)和(19)界面.12.三、1.2.o3.能產(chǎn)生交滑移的位錯(cuò)必然是(20)位錯(cuò).判斷正誤與CsCl類似,CsBr具有AX類型的體心立方晶體結(jié)構(gòu).在非品態(tài)固體材料中

16、,原子在三維空間不具備周期性的重復(fù)排列,溶質(zhì)和溶劑晶體結(jié)構(gòu)相同,是形成連續(xù)固溶體的充分必要條件.4 ?亞共品白口鑄鐵的室溫平衡組織由珠光體、變態(tài)萊氏體以及二次滲碳體 的珠光體是由初品奧氏體共析轉(zhuǎn)變形成的.5 ?純金屬凝固時(shí),界面前沿液體的過(guò)冷區(qū)形態(tài)和性質(zhì)取決于液體內(nèi)實(shí)際溫這種過(guò)冷叫做成分過(guò)冷.處于完全無(wú)序狀組成,其中度的分布,6?貝氏體轉(zhuǎn)變中,Fe、C原子均不發(fā)生擴(kuò)散.7 ?以界面能降低為晶粒長(zhǎng)大驅(qū)動(dòng)力時(shí),品界遷移總是向著品界曲率中央方向.8 ?晶粒越細(xì)小,晶體強(qiáng)度、硬度越高,塑性、韌性越差.9 ?根據(jù)施密特定律,晶體滑移面平行于拉力軸時(shí)最容易產(chǎn)生滑移.10 .結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、規(guī)整度高、對(duì)稱性好的高

17、分子容易結(jié)晶.四、用四指數(shù)表示的密排六方結(jié)構(gòu)的原子最密排面和最密排方向是什么？試證實(shí)理想密排六方品胞的品格常數(shù)比(軸比)c/a為1.633.五、以圓圈表示一個(gè)原子,試畫(huà)出體心立方晶體中(111)面的原子排列方 式,要求至少畫(huà)出十個(gè)以上的原子.六、實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn),在a -Fe中可以通過(guò)a/2 11T 4- 1T1 7Z -100反響形成100位錯(cuò),在Fe的品胞中表示這一反響,并證實(shí)此位錯(cuò)反響可以發(fā)生.七、金屬中空位平衡濃度隨溫度的變化規(guī)律遵循 N/=Nexp(-Q/RT).莫金屬 在被加熱 到1130K的時(shí)候,其空位的平衡濃度是其在 1000K時(shí)的5倍.假設(shè)在1000 ? 1130K之間金 屬的密度

18、不變,氣體常數(shù)為 8.31J/(mol ? K),試計(jì)算其空 位形成能Q.八、請(qǐng)?jiān)谧鲱}紙上按圖8-1繪制鐵碳相圖,完成下面問(wèn)題：1 .完成以下信息的標(biāo)注：(1)液相線和固相線. 共品、共析、包品反響及其溫度. 兩條分別表示C在奧氏體和鐵素體中溶解度的固溶線(4)所有單相和兩相區(qū).(5)重要的成分點(diǎn)：0.022%C 0.77%C 2.11%C 4.3%C 以及 6.7%C.2 .如果有6kg含碳i wc=0.45%的奧氏體緩慢冷卻到727C以下,先共析相 是什么？在 最終室溫平衡組織中先共析相有多少千克？最終室溫平衡組織中總共 含有多少千克鐵素體和滲碳體？九、在立方品胞內(nèi)畫(huà)出(122)、品面,及

19、 121 、品向.十、塑性變形金屬的顯微組織、品內(nèi)結(jié)構(gòu)發(fā)生什么變化？性能發(fā)生哪些變化？十一、馬氏體的強(qiáng)化要素有哪些？請(qǐng)?jiān)敿?xì)說(shuō)明馬氏體的強(qiáng)度和韌性與其含碳組織形態(tài)及亞結(jié)構(gòu)的關(guān)系.十二、影響品態(tài)固體中原子擴(kuò)散的因素有哪些？并加以簡(jiǎn)單說(shuō)明.十三、碳在Y -Fe中的擴(kuò)散常數(shù)Do=2.0 x 10 -5m/s ,擴(kuò)散激活能Q=140X 10 3J/mol ,要想得到與在927C時(shí)滲碳10h的相同厚度,在870C滲碳 需要多長(zhǎng)時(shí) 問(wèn)？(忽略不同溫度下碳在Y -Fe中溶解度的不同)標(biāo)準(zhǔn)答案1 .金屬鍵：金屬正離子與自由電子之間相互作用構(gòu)成的金屬原子問(wèn)的結(jié)合力稱為金屬鍵.2 .間隙固溶體：當(dāng)溶質(zhì)原子比擬小時(shí),

20、能夠進(jìn)入溶劑品格的間隙位置內(nèi),這樣形成的固溶體稱為間隙固溶體.3 .肖脫基空位：離位原子遷移到外外表或內(nèi)界面(如品界等)處形成的空位 稱為肖脫基空位.4 .共品轉(zhuǎn)變：由一個(gè)液相同時(shí)結(jié)晶出兩個(gè)不同固相的過(guò)程稱為共品轉(zhuǎn)變.5 .負(fù)溫度梯度：結(jié)晶前沿液相中,溫度由固液界面向液相內(nèi)部逐漸降低的分布稱為負(fù)溫度梯度.6 .上坡擴(kuò)散：在化學(xué)位差為驅(qū)動(dòng)力的條件下,原子由低濃度位置向高濃度位置進(jìn)行的擴(kuò)散.7 .形變織構(gòu)：隨塑性變形M增加,多品體不同品粒莫一品體學(xué)取向趨于一致的現(xiàn)象.8 .慣習(xí)面：固態(tài)相變時(shí),新相往往沿母相特定原子面形成,這個(gè)與新相主平面平行的母相品面稱為慣習(xí)面.9 .時(shí)效：過(guò)飽和固溶體后續(xù)在室溫

21、或高于室溫的溶質(zhì)原子脫溶過(guò)程.10 . 一級(jí)相變：兩相的自由始和化學(xué)位均相等,但自由始的一階偏導(dǎo)數(shù)不相等的相變.1. (1) ABCABCABO; (2) ABABAB 2. (3)配位數(shù)3. 溫度4. (5)全位錯(cuò)；不均勻滑移；(7)弗蘭克5. (8)共析6. (9)杠桿7. (10)均勻8. (11)新相和母相的自由能之差；(12)界面能；(13)彈性應(yīng)變能9. (14)五個(gè)10. (15)物理吸附；(16)化學(xué)吸附11. (17)共格；(18)非共格；(19)半共格12. (20)螺型證實(shí)：密排六方品胞的1/3如圖8-2所示1.X; 2.X; 3.X; 4.V; 5.X;6.x; 7.V

22、; 8.X; 9.X； 10.V0001,用四指數(shù)表四、用四指數(shù)表示的密排六方結(jié)構(gòu)的原子最密排面為 示的密排六方結(jié)構(gòu)的原子最密排方向?yàn)閳D第四題解答圖考慮由JKLM構(gòu)成的四面體由于在J、K和M處的原子相互接觸,因此的鼻 + (MH)1 或中二(Jff)3 +在JHM三角形中JM = JK = 2R =a在JKL等邊三角形中解出的長(zhǎng)度將JH代入,得由此五、如圖L6338-3所示OOOOOOOOO8-4 所ZK.1八3第兀題解答圖六、如圖b + 山*b a y iC + + w1 , 力AL6j = - yTTTVT a = a (力2=*. %=VTa=(z1 1 /bi2 + A72 b3證實(shí)：

23、因此反響可以發(fā)生.七、在1130K和1000K的空位平衡濃度分別為 N/1和N/2,那么0( fO1000這樣可以求解Q處優(yōu) 16心2?叫2 .如果有6kg含碳i wc=0.45%的奧氏體緩慢冷卻到727C以下,先共析相 是先共 析鐵素體.根據(jù)杠桿定律計(jì)算得先共析相為根據(jù)杠桿定律,最終室溫平衡組織中所含鐵素體和滲碳體分別為皿廠精盤(pán)卷X 1()0%圖Rd第八題第I /、題解碎圖Kn5JlI H30=116300J/molC在奧氏體:的固溶線UFcC_c在鐵索體 一的固溶或 0.022 K). 761.如圖8-5訪示o2010*0506.6()9() 16(M) r E )400 1200甌3%K

24、6kg=5.64kg raA=HHfl X10,九、如圖8-6所示O2-)1IS 8-6第九題解悴圄十、金屬發(fā)生塑性變形后,顯微組織形態(tài)上,原等軸晶粒沿變形方向被拉長(zhǎng),在大變形M時(shí)品界甚至呈纖維狀,如存在硬脆的第二相顆?；驃A雜,常沿變形方向呈帶狀分布.顯微結(jié)構(gòu)上,缺陷空位和位錯(cuò)密度明顯增大.由于變形過(guò)程中位錯(cuò)的增殖及運(yùn)動(dòng)過(guò)程中位錯(cuò)的交割和交互作用,形成位錯(cuò)纏結(jié),異號(hào)位錯(cuò)相消后構(gòu)成胞狀結(jié)構(gòu).隨變形M增加,位錯(cuò)胞數(shù)M增多,尺寸減小,晶體內(nèi)部的儲(chǔ)存能增大.性能上,冷變形金屬將發(fā)生加工硬化,表現(xiàn)為強(qiáng)度顯著提升、塑性明顯下降.十一、馬氏體的強(qiáng)化要素有碳原子的間隙固溶強(qiáng)化作用；c原子團(tuán)簇對(duì)位錯(cuò)的釘扎作用；

25、c原子進(jìn)入馬氏體晶體結(jié)構(gòu)的扁八面體中央,造成非對(duì)稱點(diǎn)陣膨脹形成畸變偶極應(yīng)力場(chǎng),產(chǎn)生的強(qiáng)烈的間隙固溶強(qiáng)化作用；品界、位錯(cuò)、攣品的強(qiáng)化作用.馬氏體的強(qiáng)度和韌性與其含碳M、組織形態(tài)及亞結(jié)構(gòu)密切相關(guān).鐵碳合金中,含碳i 0.3% ,形成板條狀馬氏體,具有位錯(cuò)亞結(jié)構(gòu),強(qiáng)度較低,塑性和韌性好；w 1.0% ,形成片狀馬氏體,具有攣品亞結(jié)構(gòu),強(qiáng)度高,但塑性和韌性差；0.3%v w cv 1.0%形成板條馬氏體+片狀馬氏體的混合組織,具有位錯(cuò)和 攣品的混合亞結(jié)構(gòu),可獲得優(yōu)良的強(qiáng)韌 性綜合性能.十二、 溫度：溫度越高,擴(kuò)散系數(shù)越大,擴(kuò)散速率越快. 晶體結(jié)構(gòu)及固溶體類型：致密度較小的晶體結(jié)構(gòu)中擴(kuò)散激活能較小, 擴(kuò)

26、散易于 進(jìn)行；對(duì)稱性較低的晶體結(jié)構(gòu),擴(kuò)散系數(shù)的各向異性顯著；間隙固溶體中的擴(kuò)散激活能遠(yuǎn)小于置換固溶體,擴(kuò)散容易進(jìn)行.3第三組元：根據(jù)參加的第三組元的性質(zhì)不同,有的促進(jìn)擴(kuò)散,有的阻礙擴(kuò)散; 晶體缺陷：沿品界的擴(kuò)散系數(shù)遠(yuǎn)大于體擴(kuò)散系數(shù)；沿位錯(cuò)管道擴(kuò)散時(shí) 擴(kuò)散激活(110)能較小,因而位錯(cuò)加速擴(kuò)散.十三、碳在Y -Fe中擴(kuò)散的誤差函數(shù)解表示為碳在927C與870C兩種條件下分別擴(kuò)散的誤差函數(shù)間關(guān)系為碳在Y -Fe中的擴(kuò)散系數(shù)為D=Dexp(-Q/RT)碳在927C條件下的擴(kuò)散系數(shù)為=2, 0 x 10exp-140 xl0 3J/mot8,31J/ (mol - K) X1200K)=2.0 x 1

27、0 3e14 a4mVs =15.99 X 10碳在870C條件下的擴(kuò)散系數(shù)為=2 0xl.(8.31J/(mol-K) i43K)=2.0 x 10A * eJ14 74 m 2/s = Z 94 x 10H1inVs=2.014計(jì)算可得出MW冰也14h那么所需時(shí)間為2022年攻讀碩士學(xué)位研究生入學(xué)測(cè)試試題測(cè)試科目：材料科學(xué)根底適用專業(yè)：材料科學(xué)與工程一、 名詞解釋1 ?共價(jià)鍵2?品族3 ?電子化合物4 ?相平衡5 ?線缺陷6 .穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散7?形變織構(gòu)8 .動(dòng)態(tài)再結(jié)晶9 . 一級(jí)相變10 .調(diào)幅分解二、 填空1 .可以按旋轉(zhuǎn)軸和旋轉(zhuǎn)反伸軸的軸次和數(shù)目將晶體分成立方品系、三方品 系、四方 品系、

28、(lh (紅 和共七個(gè)品系.2 .原子或離子的 是指在晶體結(jié)構(gòu)中,該原子或離子的周圍與它宜接相鄰結(jié)合的原子個(gè)數(shù)或所有異號(hào)離子的個(gè)數(shù).3 .固溶體中,當(dāng)溶質(zhì)原子和溶劑原子分別占據(jù)固定位置,且每個(gè)品胞中溶質(zhì)原子和溶劑原子數(shù)之比一定時(shí),這種有序結(jié)構(gòu)被稱為(6).4 . 一個(gè)滑移面和其面上的一個(gè)組成一個(gè)滑移系.推移的方式被稱為 有關(guān).6.可以通過(guò)系統(tǒng)自由度、5 .結(jié)晶過(guò)程中晶體界面向液相,與液固界面的微觀結(jié)構(gòu)相平衡時(shí),系統(tǒng)內(nèi)的相數(shù)和對(duì)系統(tǒng)平衡狀態(tài)能鑄錠三品區(qū)是指緊靠膜內(nèi)壁的細(xì)品 (10)、鑄錠中央的等軸粗品區(qū).小角度品界由位錯(cuò)構(gòu)成,其(11)位錯(cuò)構(gòu)成.扭轉(zhuǎn)品界由夠產(chǎn)生影響的外界因素?cái)?shù)目的關(guān)系式來(lái)進(jìn)行計(jì)

29、算.7 .區(qū)、8 .中對(duì)稱傾轉(zhuǎn)品界由(12)位錯(cuò)構(gòu)成.9 .強(qiáng)化金屬材料的方法有 (13)強(qiáng)化、g 強(qiáng)化、但 強(qiáng)化、強(qiáng)化.10 .再結(jié)晶完成后,品粒長(zhǎng)大可分為 皿品粒長(zhǎng)大和 岫晶粒長(zhǎng)大.11 .線性高分子可反復(fù)使用,稱為(19)塑料；交聯(lián)高分子不能反復(fù)使 用,稱為皿塑 料.3、 判斷正誤1 .在密堆結(jié)構(gòu)中會(huì)形成兩種空隙,一是由8個(gè)球形成的八面體空隙,另一種是由4個(gè)球形成的四面體空隙.2 .尖品石型晶體(AB2O4)具有正型和反型結(jié)構(gòu),具本質(zhì)是正型中A離子的八 面體擇位 能大于B離子,而反型中是B離子的八面體擇位能大于 A離子.3 .形成連續(xù)固溶體的最主要條件是溶質(zhì)和溶劑的晶體結(jié)構(gòu)要一致,例如,

30、銀和鋁都具有面心立方結(jié)構(gòu).4 ?在熔化過(guò)程中,非品態(tài)材料不同于品態(tài)材料的最主要特點(diǎn)是其沒(méi)有一個(gè)固定的熔點(diǎn)5 ?鐵素體軟而韌,而滲碳體硬而脆,由此兩相組成的鐵碳合金的性能取決于二者配合的顯微結(jié)構(gòu).6?擴(kuò)散的決定因素是濃度梯度,原子總是由濃度高的地方向濃度低的地方擴(kuò)散.7?滑移系的多少影響金屬材料的塑性變形水平.由于體心立方品格金屬具有48個(gè)滑移系,所以其塑性變形水平最強(qiáng).8 ?品粒長(zhǎng)大過(guò)程中,大角度品界具有比擬快的遷移速度.9 ?晶粒越細(xì)小,晶體強(qiáng)度、硬度越高,塑性、韌性越差.10 .固態(tài)相變中,由于母相中存在大M晶體缺陷, 使得相變過(guò)程中很難發(fā) 生均勻形核.4、 請(qǐng)?jiān)诹⒎狡钒挟?huà)出 山 ?據(jù)圖

31、標(biāo)出圖中A和B相區(qū)的相名稱. 2.用相律分析計(jì)算相區(qū)4和B以及E點(diǎn)的自由度.-和(111)以及111 和201 的圖示,并說(shuō) 明其意義.5、 從周期表查到 0-、Fe2+, Fe3.寫(xiě)出組成含50wt%A 2O系統(tǒng)在凝固過(guò)程中的相變結(jié)構(gòu)的變化關(guān)系+離子的半徑分別為 0.14nm 0.077nm 0.069nm,請(qǐng)計(jì)算推測(cè)它們可以形成什么樣的晶體結(jié)構(gòu).6、 請(qǐng)按形成固溶體的條件來(lái)討論說(shuō)明CaO- MgO夠形成何種固溶體.(CeT和M離子的半徑分別是 0.1 nm 和0.072nm)7、 請(qǐng)說(shuō)明Fe-FesC合金中的一次滲碳體、二次滲碳體、三次滲碳體、共 品滲碳 體和共析滲碳體的特點(diǎn)和區(qū)別.8、

32、圖9-1是一幅常用的陶瓷材料的相圖.血圖9訂第八罪圖4.簡(jiǎn)述計(jì)算1600r時(shí)的相組成含M的方法.九、比擬說(shuō)明滑移與攣生這兩種金屬塑性變形機(jī)制的不同.十、塑性變形金屬的顯微組織、品內(nèi)結(jié)構(gòu)發(fā)生什么變化？性能發(fā)生哪些變化？1 ?什么是時(shí)效處理？2?說(shuō)明通過(guò)時(shí)效處理產(chǎn)生強(qiáng)化的原因.3?實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中,為消除時(shí)效強(qiáng)化可采用什么處理方法？為什么？十二、1?試用塑性變形位錯(cuò)理論說(shuō)明金屬材料的晶粒越細(xì)小其強(qiáng)度越高的原因.2?：當(dāng)退火后純鐵的晶粒大小為 16個(gè)肝吊時(shí),屈服強(qiáng)度cs=100MPa 當(dāng)晶粒大小為 4096個(gè)/mn 1六方品系；2正交品系；3單斜品系；4三斜品系 5配位數(shù) 6超點(diǎn)陣 滑移方向 8晶體長(zhǎng)

33、大機(jī)制 9組元數(shù) 10垂宜膜壁生長(zhǎng)的柱狀品區(qū) 11刃型；12螺型 13固溶；14位錯(cuò)；15細(xì)品；16彌散或沉淀相顆粒 17正常；18異常 19熱塑性；20熱固性時(shí),c s=250MPa 試求晶粒大小為 256個(gè)/mn 2時(shí), 屈服強(qiáng)度c s的值.十三、馬氏體的強(qiáng)化要素有哪些？請(qǐng)?jiān)敿?xì)說(shuō)明馬氏體的強(qiáng)度和韌性與其含碳組織形態(tài)及亞結(jié)構(gòu)的關(guān)系.標(biāo)準(zhǔn)答案、1 ?共價(jià)鍵：相鄰原子由于共享電子對(duì)所形成的價(jià)鍵,具有飽和性和方向性.2?品族：依據(jù)晶體結(jié)才中高次軸n 2的數(shù)目,將品體劃分為低級(jí)無(wú)高次軸、中級(jí)一 個(gè)高次軸和高級(jí)多于一個(gè)高次軸品族.3 ?電子化合物：屬于金屬問(wèn)化合物,具各組元價(jià)電子總數(shù)與原子總數(shù)比的電子

34、濃度在合金到達(dá)最大溶解度時(shí)約為 1.4.1 ?相平衡：系統(tǒng)中各相的化學(xué)勢(shì)相等,各個(gè)組元在各相中的化學(xué)勢(shì)相等.2 ?線缺陷：一維尺度的缺陷,在另外二維方向尺寸很小,例如,位錯(cuò).6 ?穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散：在擴(kuò)散體系中,任意一點(diǎn)的濃度不隨時(shí)間變化而改變的擴(kuò)散過(guò)程.7 ?形變織構(gòu)：隨塑性變形M增加,多品體不同品粒莫一品體學(xué)取向趨于一致的現(xiàn)象.8 ?動(dòng)態(tài)再結(jié)品：再結(jié)晶溫度以上變形和再結(jié)晶同時(shí)進(jìn)行的現(xiàn)象.9 . 一級(jí)相變：兩相的自由始和化學(xué)位均相等, 但自由始的一階偏導(dǎo)數(shù)不相 等的相變.10 .調(diào)幅分解：固溶體通過(guò)上坡擴(kuò)散分解成結(jié)構(gòu)均與母相相同、成分不同的兩種固溶體的轉(zhuǎn)變.92和111 表示品面,1.X; 2.X;

35、 3.X; 4,V; 5.V;6.x; 7.x; 8.V; 9.x; 10.V111 和201 表示品向,如圖 9-2所示4、It 9-2第四題解答圖5、 FeQ R/R =0.077/0.140=0.550,處于 0.414 ? 0.732 范圍,具有 6 配位,FCCNaCI 結(jié)構(gòu)；FezQ , Rh/R-=0.069/0.140=0.492,同樣處于 0.414 ? 0.732 范圍,具有 6 配位,AX3結(jié)構(gòu),三方品系.6、 尺寸：(0.1-0.072 ) /0.1=28%,不符合.電負(fù)性：Ca為1.0, Mg 為6.2, 同一周期上下,接近.晶體結(jié)構(gòu)：CaO和：MgQ FCCNaCJ

36、電子濃度：價(jià)電子數(shù)一樣.結(jié)論：不能形成連續(xù)固溶體,而是有限型固溶體.7、 鐵碳合金都是由鐵素體和滲碳體所構(gòu)成的,隨著碳含M的增加,滲碳 體由零開(kāi)始增加,合金組成相的相對(duì)含M會(huì)由此而變化,依據(jù)合金的碳含M和滲碳體在凝固過(guò)程中析出的順序編為一次、二次和三次滲碳體,記為 a a +Fe3Gf a +P AP+F QCuTP+FeG +Ld f Ld f Ld+Fe 3C1.共品滲碳體 1148C及其以下含碳M超過(guò)2.11%時(shí),液相組成生成連續(xù)分布的滲碳體構(gòu)成萊氏體,共析滲碳體發(fā)生在727 C及其以下形成片狀滲碳體構(gòu)成珠光體.八、1. .如圖9-3所示：A 一方石英和液相；B 莫來(lái)石和液相.;E點(diǎn)自由

37、度2- 3+1=0 oC f Mullite i計(jì)算1600C時(shí)相B區(qū)上的液相2. A 點(diǎn)自由度:2-P+1=2-2+1=1; B 點(diǎn)自由度：2-2+1=13. 50wt%AbQ 含M的熔體的凝固過(guò)程：Lf L+Mullite 1830 C 右f Mullite+cristobalite 1590 加+cristobalite 1590 C 以下.4.組成：沿溫度坐標(biāo)畫(huà)一水平線,與相圖線、組成垂線和其來(lái)石相線相交,分別記為a、b、c.禾用杠桿定律：莫來(lái)石/方石英=ab/bc,計(jì)算出相組成.九、 變形方式不同.滑移過(guò)程為晶體一局部相對(duì)另一局部的相對(duì)滑動(dòng),攣生過(guò)程為品體一局部相對(duì)另一局部的均勻切變

38、.發(fā)生攣生過(guò)程的臨界切應(yīng)力遠(yuǎn)大于滑移所需臨界切應(yīng)力. 攣生過(guò)程改變晶體位相關(guān)系.滑移過(guò)程不改變晶體位相關(guān)系. 滑移過(guò)程可以連續(xù)進(jìn)行而攣生過(guò)程不能連續(xù)進(jìn)行.滑移過(guò)程是塑性變形的主要機(jī)制,當(dāng)滑移系處于不利于滑移變形發(fā)生時(shí),通過(guò)攣生可以改變滑移系與外力的取向,使滑移過(guò)程進(jìn)一步發(fā)生.十、金屬發(fā)生塑性變形后,顯微組織形態(tài)上,原等軸晶粒沿變形方向被拉長(zhǎng),在大變形M時(shí)品界甚至呈纖維狀,如存在硬脆的第二相顆?；驃A雜,常沿變形方向呈帶狀分布.顯微結(jié)構(gòu)上,缺陷(空位和位錯(cuò))密度明顯增大.由于變形過(guò)程中位錯(cuò)的增 殖及運(yùn)動(dòng)過(guò) 程中位錯(cuò)的交割和交互作用,形成位錯(cuò)纏結(jié),異號(hào)位錯(cuò)相消后構(gòu)成胞狀結(jié)構(gòu).隨變形M增加,位錯(cuò)胞數(shù)M

39、增多,尺寸減小,晶體內(nèi)部的儲(chǔ)存能增 大.性能上,冷變形金屬將發(fā)生加工硬化,表現(xiàn)為強(qiáng)度顯著提升、塑性明顯下 降.1 ?過(guò)飽和固溶體的脫溶過(guò)程處理為時(shí)效處理.2 ?在過(guò)飽和固溶體脫溶過(guò)程中,初始形成亞穩(wěn)態(tài)析出相與母相保持共格或半共格界面.如果析出相粒子具有很高強(qiáng)度,將使滑移運(yùn)動(dòng)位錯(cuò)發(fā)生彎曲并包繞第二相粒子留下位錯(cuò)環(huán).將增加位錯(cuò)線長(zhǎng)度,并且第二相粒子及位錯(cuò)環(huán)加大對(duì)后續(xù)運(yùn)動(dòng)位錯(cuò)的阻力,產(chǎn)生第二相強(qiáng)化.如果析出相粒子可發(fā)生變形,將產(chǎn)生新的相界面,使析出相與基體相之間共格(或 半共格)界面遭到破壞；滑移面 產(chǎn)生錯(cuò)配,可能使有序排列遭到破壞.綜上,宏觀產(chǎn)生強(qiáng)化.3 ?通過(guò)時(shí)效回歸處理或重新固溶處理可以使時(shí)效

40、強(qiáng)化現(xiàn)象消失.由于伴隨著時(shí)效回歸處理或重新固溶處理沉淀脫溶產(chǎn)生的第二相重新溶人固溶體之中.當(dāng)沉淀析出相已經(jīng)為穩(wěn)定相時(shí),只能采用固溶處理.十二、1 ?金屬多品體材料塑性變形時(shí),粗大晶粒的品界處塞積的位錯(cuò)數(shù)目多,形成較大的應(yīng)力場(chǎng),能夠使相鄰晶粒內(nèi)的位錯(cuò)源啟動(dòng),使變形繼續(xù)；相反,細(xì)小品粒的品界處塞積的位錯(cuò)數(shù)目少,要使變形繼續(xù),必須施加更大的外加作用力 以激活相鄰品粒內(nèi)位錯(cuò)源,因此, 細(xì)品材料要發(fā)生塑性變形需要更大外部作用 力,即晶粒越細(xì)小晶體強(qiáng)度越高.2 .根據(jù) Hall-Petch 公式,c s= c # Kd2由平均品粒尺寸d計(jì)算材料的屈服強(qiáng)度c so由等面積圓半徑表示晶粒尺寸,即-1/2(T

41、s2=c +Kc 2A=1/4096mmd i=(4A i/ n ) 1/2 , d2=(4A 2/ n ) 2于是 c si= c o+Kd2由A =1/16mm,叭=50 MPa式中,A和A為晶粒面積.c s1=100MPa c s2=250MPa求出；-二訂II再由 A3=1/256mr n求出T s3=i50MPa十三、馬氏體的強(qiáng)化要素有碳原子的間隙固溶強(qiáng)化作用；C原子團(tuán)簇對(duì)位錯(cuò)的釘扎作用；C原子進(jìn)入馬氏體晶體結(jié)構(gòu)的扁八面體中央,造成非對(duì)稱點(diǎn)陣 膨脹形 成畸變偶極應(yīng)力場(chǎng),產(chǎn)生的強(qiáng)烈的間隙固溶強(qiáng)化作用；品界、位錯(cuò)、攣品的強(qiáng)化作用.馬氏體的強(qiáng)度和韌性與其含碳M、組織形態(tài)及亞結(jié)構(gòu)密切相關(guān).鐵碳合金 中,含 碳M wv 0.3%,形成板條狀馬氏體,具有位錯(cuò)亞結(jié)構(gòu),強(qiáng)度較低,塑性和韌性好；w 1.0% , 形成片狀馬氏體,具有攣品亞結(jié)構(gòu),強(qiáng)度高,但塑性和韌性差；0.3%vw cv 1.0%,形成板條馬氏體+片狀馬氏體的混合組織,具有位錯(cuò)和攣品的混合亞結(jié)構(gòu),可獲得優(yōu)良的強(qiáng)韌性綜合性能.北京工業(yè)大學(xué)2022年碩