東北大學材料學考研真題 (2)

1、09年金屬材料學復試題1合金元素中奧氏體形成元素,鐵素體形成元素,提高工程結構鋼耐大氣腐蝕性能的元素(各寫出四個2工程結構鋼的強化方法3間隙固溶體和間隙相的異同4什么是調(diào)質鋼,組織是什么和機械性能如何5兩種細化奧氏體晶粒方法6合金鋼中提高萃透性元素7高速鋼二次硬化的原因8低合金鋼高溫回火脆性的原因及防止和減輕方法9奧氏體不銹鋼晶間腐蝕的原因及改善措施10 16MnNb和1Cr18Ni9Ti各代表什么及各元素的作用11鋁合金的時效強化四個階段12鋁合金的強化方式13鈦合金根據(jù)成分和組織特點分類14鈦合金中主要元素的分類09復試特種陶瓷工藝學一名詞解釋5×5分壓電陶瓷PTC熱敏陶瓷電絕緣

2、陶瓷反應燒結碳化硅Al2O3二干壓成型與等靜壓成型的優(yōu)缺點10分三什么是重燒結氮化硅?性能如何?10分四均勻沉淀的原理?10分五什么是燒結?驅動力?15分六添加劑促進致密化的機理25分七論述二氧化鋯的增韌機制25分08年金屬材料學試題.一.填空.1形成強,中,弱碳(氮的合金元素2耐大氣腐蝕的合金元素3鑄鐵的分類4不銹鋼,耐熱鋼,耐蝕鋼.(參考金屬學與熱處理機械工業(yè)出版社鋼的牌號1、相間沉淀:合金元素釩在鋼中的有利作用主要是以其碳,氧化物形式存在于基體和晶界上,起到沉淀強化和抑制晶粒長大的作用.釩在鐵素體中的溶解度比在奧氏體中的溶解度小的很多,隨著相變的進行,在一定的熱力學和動力學條件下,釩的碳

3、,氮化物在相界析出,通過在兩相區(qū)加速冷卻,可以細化晶粒,控制其碳,氮化物的析出,其沉淀物的大小和分布,決定了其沉淀強化的效果.2、晶間腐蝕:晶間腐蝕是一種常見的局部腐蝕。腐蝕沿著金屬或合金的晶粒邊界或它的鄰近區(qū)域發(fā)展,晶粒本身腐蝕很輕微,這種腐蝕便稱為晶間腐蝕。3、高溫回火脆性:在回火過程中隨著回火溫度的升高,塑性不斷增加,而沖擊韌性卻不是呈直線上升的,在低溫250-400度回火和高溫450-650度范圍內(nèi)回火時,韌性會出現(xiàn)下降現(xiàn)象,這就是回火脆性。前者稱為低溫回火脆性,后者稱為高溫回火脆性。低溫回火脆性又稱為不可逆回火脆性或第一類回火脆性。碳鋼與合金鋼均會出現(xiàn)這種回火脆性,可能與低溫回火時在

4、晶界或亞晶界上析出連續(xù)碳化物薄片有關,對于低溫回火脆性,只有避免在該脆性溫度范圍內(nèi)回火才能防止。合金鋼在450-650度范圍內(nèi)回火時可能產(chǎn)生高溫回火脆性,高溫回火脆性可以用更高溫度回火+快冷的辦法消除。4、475脆性:Fe-Cr合金在400550環(huán)境中長期加熱時,會產(chǎn)生一種特殊的脆性,硬度顯著提高,沖擊韌性嚴重下降。此情況稱為475脆性,可用加入稀土元素的方法解決。三.大題:1、沉淀強化位錯和第二相交互作用形成第二相強化。對于一般合金來說第二相強化往往比固溶強化效果更為顯著。根據(jù)獲得第二相的工藝不同,按習慣將各種第二相強化分別稱呼。其中通過相變熱處理獲得的稱為沉淀強化;而把通過粉末燒結獲得的,

5、稱為彌散強化。有時也不加區(qū)分地混稱為分散強化或顆粒強化。4 如果要單獨對析出強化給出一個定義。析出強化是指金屬在過飽和固溶體中溶質原子產(chǎn)生偏聚和(或由之脫溶出微粒彌散分布于基體中而產(chǎn)生的一種強化。析出強化在微合金鋼等金屬材料的生產(chǎn)中有相當重要的作用。微合金鋼生產(chǎn)中,只加入微量的合金元素,只能形成碳、氮化物,主要通過細晶強化和析出強化來進行強化。微合金化鋼的特點之一就是利用碳、氮化物的溶解析出行為。微合金鋼的基體內(nèi)分布的碳、氮化物,還有金屬間化合物、亞穩(wěn)中間相等第二相質點的析出在間界、運動位錯之間產(chǎn)生的相互作用,導致鋼的流變應力和屈服強度的提高。這就是微合金鋼的析出強化。就位錯與第二相的交互作用

6、而言,一般將第二相分為變形的和不變形的兩大類,其強化機制不同。對于多數(shù)的析出強化合金,在經(jīng)過固溶處理及時效后,在其早期階段,析出相的尺寸小,與基體保持共格,這時的析出相是可以變形的,位錯可以切過析出相。當析出相有一定尺寸的時候,就屬于不可變形的,運動位錯接近它們時,只能繞過它們。像鋼中的碳化物、氮化物一般都是不可變形的。對于可變形的析出相,其強化效果主要決定于析出相的本性,由于強化來源的不同,可以有不同的機制。對于不變形的析出相,其強化效果主要決定于第二相尺寸或相間的平均距離。析出相對位錯的障礙力集中施加在位錯的釘扎點上。可變形第二相的切過機制下,位錯穿越質點,能夠造成共格應變以及對層錯、有序

7、化以及彈性模量等產(chǎn)生種種影響。例如析出強化合金在經(jīng)過固溶處理和時效后,析出相與基體保持共格,因而能夠產(chǎn)生共格應變能。這種共格應變能是由析出相與基體原子的錯配度引起的。當位錯在析出相的共格內(nèi)應力場中運動時,因彈*互作用產(chǎn)生強化。一般說來,析出強化產(chǎn)生的強化作用在析出的第二相是尺寸細小、數(shù)量較多而且分布均勻的情況下,可以使材料獲得最大的強化效果。比如在Nb、V、Ti三種微合金元素中,Nb、V 和Ti的微細析出相才能起這種作用,所以鋼的熱機械處理(或控軋控冷要力圖實現(xiàn)細小的析出,然而0.0030.1mm顆粒度的析出也都能產(chǎn)生一定的效果。2、固溶強化一般來說,無論置換固溶體還是間隙固溶體,固溶體的硬度

8、、強度總是比組成它的純金屬要高,并且隨著溶質原子濃度的增加,溶質原子和溶劑原子尺寸差別的增大(置換固溶體情況下,強化的效果加大。比如,低碳鋼在常溫狀態(tài)屬于體心立方晶格結構的材料,較小原子半徑的元素如C、N,通常以間隙的形式固溶在鐵的晶格之中,多數(shù)合金元素的原子如Nb、V、Ti、Mo、Al等等都置換晶格某個鐵原子的位置的形式。固溶造成晶格的畸變,使鋼的屈服強度提高。這種由于溶質原子的固溶而引起的強化效應,即稱為“固溶強化”。2就固溶強化的微觀機理而言,固溶強化是由于溶質原子和位錯的交互作用的結果。溶質原子和位錯的交互作用就其性質而言,可以是彈性的、化學的、電性的和幾何的等幾種類型。溶質原子可以偏

9、聚到位錯周圍形成各種氣團,也可以是均勻不規(guī)則地分布在基體中,這兩種情況都可以使金屬材料的基體造成強化。3在幾種性質類型的交互作用中,溶質原子和位錯的彈*互作用最為重要。晶體中的溶質原子是點缺陷的一種,會引起其周圍發(fā)生彈性畸變。3、鋁合金時效強化四個階段(參考金屬學與熱處理在時效熱處理過程中,該合金組織有以下四個階段:補充:時效強化:過飽和固溶體在室溫放置或加熱到某一溫度保溫,隨著時間延長,其強度、硬度升高,塑性、韌性下降的現(xiàn)象(1 形成溶質原子偏聚區(qū)-G·P(區(qū)在新淬火狀態(tài)的過飽和固溶體中,銅原子在鋁晶格中的分布是任意的、無序的。時效初期,即時效溫度低或時效時間短時,銅原子在鋁基體上

10、的某些晶面上聚集,形成溶質原子偏聚區(qū),稱G·P(區(qū)。G·P(區(qū)與基體保持共格關系,這些聚合體構成了提高抗變形的共格應變區(qū),故使合金的強度、硬度升高。(2G·P 區(qū)有序化-形成G·P(區(qū)隨著時效溫度升高或時效時間延長,銅原子繼續(xù)偏聚并發(fā)生有序化,即形成G·P(區(qū)。它與基體仍保持共格關系,但尺寸較G·P(區(qū)大。它可視為中間過渡相,常用” 表示。它比G·P(區(qū)周圍的畸變更大,對位錯運動的阻礙進一步增大,因此時效強化作用更大,”相析出階段為合金達到最大強化的階段。(3形成過渡相隨著時效過程的進一步發(fā)展,銅原子在G·P(區(qū)繼

11、續(xù)偏聚,當銅原子與鋁原子比為1:2 時,形成過渡相。由于的點陣常數(shù)發(fā)生較大的變化,故當其形成時與基體共格關系開始破壞,即由完全共格變?yōu)榫植抗哺?因此相周圍基體的共格畸變減弱,對位錯運動的阻礙作用亦減小,表現(xiàn)在合金性能上硬度開始下降。由此可見,共格畸變的存在是造成合金時效強化的重要因素。(4形成穩(wěn)定的相過渡相從鋁基固溶體中完全脫溶,形成與基體有明顯界面的獨立的穩(wěn)定相Al2Cu,稱為相此時相與基體的共格關系完全破壞,并有自己獨立的晶格,其畸變也隨之消失,并隨時效溫度的提高或時間的延長,相的質點聚集長大,合金的強度、硬度進一步下降,合金就軟化并稱為“過時效”。相聚集長大而變得粗大。4、工程結構鋼的焊

12、接性(參考金屬材料學冶金工業(yè)出版社08年東大材料學復試題(特種陶瓷工藝學一,簡答1,畫出PTC及NTC典型的阻溫曲線2,簡述兩種制備特種陶瓷粉體的方法及原理3,什么事重結晶Si3N4陶瓷,性能有何特點4,分別寫出注漿成型和干壓成型坯體的優(yōu)缺點5,簡述溶膠-凝膠法制備粉體的原理6,寫出Al2O3透明陶瓷的制造工藝過程二,簡述Zr2O3增韌陶瓷的機理三,簡述BaTiO3系壓電陶瓷產(chǎn)生壓電效應的機理四,什么是燒結?燒結過程中的傳質有幾種情況02年復試試題金屬材料學一、簡要回答下列問題(16分1、何謂鐵素體形成元素(-former?何謂奧氏體形成元素(-former?并分別舉例。2、此生硬化(或稱為二

13、次硬化產(chǎn)生的原因是什么?3、低合金鋼高溫回火脆性產(chǎn)生的原因是什么?如何防止和減輕?4、奧氏體不銹鋼對晶間腐蝕敏感,而鐵素體不銹鋼不敏感,為什么?二、分析于討論下列問題(24分1、根據(jù)合金元素與鐵素體形成固溶體的規(guī)律(Hume-Rothery經(jīng)驗規(guī)律,分析合金元素Cr, Ni,Al與Fe形成固溶體的類型及固溶度。2、分析奧氏體不銹鋼晶間腐蝕產(chǎn)生的主要原因及改善途徑。3、分析鋼的過冷奧氏體等溫分解曲線的基本類型,討論碳化物形成元素與非碳化物形成元素對其影響的規(guī)律。4、何謂鋁合金的時效?說明時效強化的本質。三、分析合金元素在下列鋼中的主要作用(30分Mo:機械制造用調(diào)制鋼40CrNiMo(阻止相的再結晶,保持相有足夠的強度,高速鋼W6Mo5Cr4V2,耐熱鋼35CrMoV(固溶強化元素Ti:高強度低合金鋼15MnTi,奧氏體不銹鋼1Cr18Ni9Ti,鐵素體不銹鋼0Cr17TiCr:機械制造用滲碳鋼20Cr(提高鋼的淬透性,奧氏體不銹鋼1Cr18Ni9(提高鋼鈍化膜穩(wěn)定性,高速鋼W18Cr4V(增加鋼的淬透性,增加耐蝕性、抗氧化能力Si:機械制造用彈簧鋼60Si2Mn(提高彈性極限,低合金超高強度鋼35Si2Mn2MoV(增加鋼的抗回火穩(wěn)定性,推遲低溫回火脆性,低合金工具鋼9SiCr(提高抗回火穩(wěn)定性,提高切削壽命Mn:高