2015年西北工業(yè)大學(xué)碩士分析研究生入學(xué)試題材料科學(xué)與施工計(jì)劃材料施工計(jì)劃

1、+-2005年西北工業(yè)大學(xué)碩士研究生入學(xué)試題、簡答題（每題8分，共40 分）1. 請簡述二元合金結(jié)晶的基本條件有哪些。2. 同素異晶轉(zhuǎn)變和再結(jié)晶轉(zhuǎn)變都是以形核長大方式進(jìn)行的，請問兩者之間有何 差別？3. 兩位錯(cuò)發(fā)生交割時(shí)產(chǎn)生的扭折和割階有何區(qū)別？4. 請簡述擴(kuò)散的微觀機(jī)制有哪些？影響擴(kuò)散的因素又有哪些？5. 請簡述回復(fù)的機(jī)制及其驅(qū)動(dòng)力。二、計(jì)算、作圖題：（共60分，每小題12 分）1. 在面心立方晶體中，分別畫出以10門、（11 IMIID和、指出哪些是滑移面、滑移方向，并就圖中情況分析它們能否構(gòu)成滑移系？若外力 方向?yàn)?01，請問哪些滑移系可以開動(dòng)？2. 請判定下列位錯(cuò)反應(yīng)能否進(jìn)行，若能夠進(jìn)

2、行，請?jiān)诰О麍D上做出矢量圖。-TT1 +-111 T血001（1） 2 2知盯+£211（2） 2 6 63. 假設(shè)某面心立方晶體可以開動(dòng)的滑移系為（IIDJOH，請回答：（1）給出滑移位錯(cuò)的單位位錯(cuò)柏氏矢量；（2）若滑移位錯(cuò)為純?nèi)形诲e(cuò)，請指出其位錯(cuò)線方向；若滑移位錯(cuò)為純螺位錯(cuò), 其位錯(cuò)線方向又如何？4. 若將一塊鐵由室溫20r加熱至850r，然后非常快地冷卻到20r，請計(jì)算處理前后空位數(shù)變化(設(shè)鐵中形成 1mol空位所需的能量為104675 J,氣體常數(shù)為 8.314J/molK）。5. 已知三元簡單共晶的投影圖，見附圖，(1) 請畫出AD代表的垂直截面圖及各區(qū)的相組成(已知 TA

3、>TD );(2) 請畫出X合金平衡冷卻時(shí)的冷區(qū)曲線，及各階段相變反應(yīng)。2.請根據(jù)所附二元共晶相圖分析解答下列問題:(1)(2)(3)(4)三、綜合分析題：(共50分，每小題25 分)1.請對比分析加工硬化、細(xì)晶強(qiáng)化、彌散強(qiáng)化、復(fù)相強(qiáng)化和固溶強(qiáng)化的特點(diǎn)和 機(jī)理。分析合金I、II的平衡結(jié)晶過程，并繪出冷卻曲線；說明室溫下I、II的相和組織是什么？并計(jì)算出相和組織的相對含量; 如果希望得到共晶組織和5%的P初的合金，求該合金的成分； 分析在快速冷卻條件下，I、II兩合金獲得的組織有何不同。答案、簡答題（每題8分，共40分）1.請簡述二元合金結(jié)晶的基本條件有哪些。答：熱力學(xué)條件G <0結(jié)

4、構(gòu)條件：r > r*能量條件： A > A G max成分條件2. 同素異晶轉(zhuǎn)變和再結(jié)晶轉(zhuǎn)變都是以形核長大方式進(jìn)行的，請問兩者之間有何 差別？ 答：同素異晶轉(zhuǎn)變是相變過程，該過程的某一熱力學(xué)量的倒數(shù)出現(xiàn)不連續(xù)； 再結(jié) 晶轉(zhuǎn)變只是晶粒的重新形成，不是相變過程。3.兩位錯(cuò)發(fā)生交割時(shí)產(chǎn)生的扭折和割階有何區(qū)別?答：位錯(cuò)的交割屬于位錯(cuò)與位錯(cuò)之間的交互作用，其結(jié)果是在對方位錯(cuò)線上產(chǎn)生 一個(gè)大小和方向等于其柏氏矢量的彎折，此彎折即被稱為扭折或割階。扭折是指 交割后產(chǎn)生的彎折在原滑移面上， 對位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)不產(chǎn)生影響，容易消失；割階是 不在原滑移面上的彎折，對位錯(cuò)的滑移有影響。4. 請簡述擴(kuò)散的微觀機(jī)

5、制有哪些？影響擴(kuò)散的因素又有哪些?答：置換機(jī)制：包括空位機(jī)制和直接換位與環(huán)形換位機(jī)制， 其中空位機(jī)制是主要 機(jī)制，直接換位與環(huán)形換位機(jī)制需要的激活能很高，只有在高溫時(shí)才能出現(xiàn)。間隙機(jī)制：包括間隙機(jī)制和填隙機(jī)制，其中間隙機(jī)制是主要機(jī)制。影響擴(kuò)散的主要因素有：溫度（溫度約高，擴(kuò)散速度約快）；晶體結(jié)構(gòu)與類型（包 括致密度、固溶度、各向異性等）；晶體缺陷；化學(xué)成分（包括濃度、第三組元 等）5. 請簡述回復(fù)的機(jī)制及其驅(qū)動(dòng)力。答：低溫機(jī)制：空位的消失 中溫機(jī)制：對應(yīng)位錯(cuò)的滑移（重排、消失） 高溫機(jī)制：對應(yīng)多邊化（位錯(cuò)的滑移+攀移） 驅(qū)動(dòng)力：冷變形過程中的存儲能（主要是點(diǎn)陣畸變能）、計(jì)算、作圖題：（共 60

6、分，每小題12分）1.在面心立方晶體中，分別畫出（叫口°門、（1 1 1）和、（111）、roll力方向?yàn)?01CHILOTL 能構(gòu)體璋系 能幵訪（TITk LTlO 能購成掛移篥 不隱幵勒（loix non不能掏磁灣醇鬲2.請判定下列位錯(cuò)反應(yīng)能否進(jìn)行,若能夠進(jìn)行，請?jiān)诰О麍D上做出矢量圖。指出哪些是滑移面、滑移方向，并就圖中情況分析它們能否構(gòu)成滑移系？若外 ，請問哪些滑移系可以開動(dòng)？-TT1 +-111 ta001 (1 )2 2幾何條件:殳U T1 = -002 = 4001222，滿足幾何條件 能量條件:+(|E)俎 2 +Z?/=( J(Ty+(-1)2+f 吐=©J

7、cP j = /滿足能量條件，反應(yīng)可以進(jìn)行。（2）訐ET護(hù)門+自24 幾何條件:-121 + 坯 211 = -330 = -1106，滿足幾何條件 能量條件:/V= hP+F+L2 /P Ya"丿rv6)+ a6XZ滿足能量條件，反應(yīng)可以進(jìn)行。3. 假設(shè)某面心立方晶體可以開動(dòng)的滑移系為°11人°11，請回答: 1）給出滑移位錯(cuò)的單位位錯(cuò)柏氏矢量;2）若滑移位錯(cuò)為純?nèi)形诲e(cuò)，請指出其位錯(cuò)線方向；若滑移位錯(cuò)為純螺位錯(cuò), 位錯(cuò)線方向又如何？答：（1 ）單位位錯(cuò)的柏氏矢量（2 ）純?nèi)形诲e(cuò)的位錯(cuò)線方向與 b垂直，且位于滑移面上， 為2"】；純螺位錯(cuò)的位錯(cuò)線與b平行

8、，為011 04. 若將一塊鐵由室溫20 C加熱至850 C，然后非?？斓乩鋮s到 20 C , 請計(jì)算處理前后空位數(shù)變化（設(shè)鐵中形成1mol空位所需的能量為104675 J ）。_ 2魚三= =一感顧 = 6 23x10口r血R答:g咻皿）5.已知三元簡單共晶的投影圖，見附圖,2)答:三、綜合分析題：（共 50分，每小題25分）1)請畫出AD代表的垂直截面圖及各區(qū)的相組成（已知T A >T D ）;請畫出X合金平衡冷卻時(shí)的冷區(qū)曲線，及各階段相變反應(yīng)。1.請對比分析加工硬化、細(xì)晶強(qiáng)化、彌散強(qiáng)化、復(fù)相強(qiáng)化和固溶強(qiáng)化的特點(diǎn)和 機(jī)理。答：加工硬化：是隨變形使位錯(cuò)增殖而導(dǎo)致的硬化;細(xì)晶強(qiáng)化：是由于

9、晶粒減小，晶粒數(shù)量增多，尺寸減小，增大了位錯(cuò)連續(xù)滑移的 阻力導(dǎo)致的強(qiáng)化；同時(shí)由于滑移分散，也使塑性增大。該強(qiáng)化機(jī)制是唯一的同時(shí) 增大強(qiáng)度和塑性的機(jī)制。彌散強(qiáng)化：又稱時(shí)效強(qiáng)化。是由于細(xì)小彌散的第二相阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的強(qiáng)化。 包括切過機(jī)制和繞過機(jī)制。復(fù)相強(qiáng)化：由于第二相的相對含量與基體處于同數(shù)量級是產(chǎn)生的強(qiáng)化機(jī)制。其強(qiáng)化程度取決于第二相的數(shù)量、尺寸、分布、形態(tài)等，且如果第二相強(qiáng)度低于基體 則不一定能夠起到強(qiáng)化作用。固溶強(qiáng)化：由于溶質(zhì)原子對位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生阻礙。包括彈性交互作用（柯氏氣團(tuán)）、 電交互作用（玲木氣團(tuán)）和化學(xué)交互作用。2.請根據(jù)所附二元共晶相圖分析解答下列問題:1）分析合金I、 II的平衡結(jié)

10、晶過程，并繪出冷卻曲線;2）說明室溫下I、 II的相和組織是什么？并計(jì)算出相和組織的相對含量;3）分;如果希望得到室溫組織為共晶組織和 5%的P初 的合金，求該合金的成4）分析在快速冷卻條件下,II兩合金獲得的組織有何不同。答：（1）+-卻 俯 _ 0.90-0.20100% = 32.35%'二湖"0 90-0 05* 略=忙H笄穿1°°%=1®° - 90 - 0 - 05，相組成與組織組成比例相同II : P 初 + ( a + P )共+ P II (忽略)090-0 叫00% 七網(wǎng) 0.90-0.50W=肥=鰹二耳2x100% =75%"爐0 90-0.50三 03-0 SO X100% = 11.76% “0.90-0.05竺上222x100憫=