材料科學基礎試卷及答案

1、材料科學基礎試卷（2009年1月17日）.名詞解釋（4分X 5題=20分）1. 位錯：（4分）已滑移區(qū)與未滑移區(qū)的分界部分。2. 馬氏體轉變：（4分）同成分、不變平面切變類型的固態(tài)轉變。3. 晶體：（4分）質點（原子、分子或離子）以周期性重復方式在三維空間作有規(guī)則 的排列的固體。4. 形變強化：（4分）由塑性變形引起的材料強度、硬度升高的現象。5.間隙固溶體：（4分）將外來組兀引入晶體結構，占據主晶相間隙位置的一部分，仍保持一個晶相，這種固溶體稱為間隙固溶體。二.填空（30分，每空1分）1. 一個體心立方晶胞中占有的原子數目為 2。2 .典型金屬的晶體結構有一體心立方_、 一面心立方_、_密排

2、六方。3. 晶界分為小角晶界 _、大角晶界_兩類，兩個晶粒的位向差小于_10度，它們之間的晶界稱為小角度晶界。4 .相界面分為共格_、_半共格_、_非共格_三大類。5 固態(tài)相變按熱力學可分為_一級相變、二級相變按原子遷移方式可分為擴散型、切變型，按相變方式可分為有核相變 _、無核相變。6. 板條馬氏體顯微組織是由許多成群的板條組成，亞結構為高密度的位錯_。7. 馬氏體是C在a -Fe中的過飽和間隙式固溶體。具有 體心立方_點陣。馬氏體相變屬于位移型無擴散相變相變。&脫溶沉淀包括 GP區(qū)_、相、B相、9相四個過程。9 .晶體材料在力的作用下，主要表現為：一線彈性變形_、一非線彈性變形、均

3、勻塑性變形 _、_非均勻塑性變形 、斷裂_五個過程。10. 菲克第一定律描述了穩(wěn)態(tài)擴散的特征，即濃度不隨 時間變化。11. 原子擴散的驅動力是濃度梯度三、是非題（正確打"，錯誤打 X）（每小題1分，共計10 分）1、面心立方金屬滑移面通常為110，滑移方向為111。2、 再結晶是指無畸變的等軸新晶粒逐漸取代變形新晶粒的過程。（V ）3、從熱力學角度看，擴散的真正推動力是由濃度梯度的不同引起的，各組元的原子總是由高濃度擴散到低濃度。（X ）4、 晶粒細化可以提高材料的強度，同時又可以提高材料的塑性指標。（V ）5、利用三元相圖的垂直截面可分析給定合金在冷卻過程中的相變過程，在兩相區(qū)也可

4、應用杠桿定律來計算兩平衡相的相對量。（X ）6、實際金屬結晶過程中，形核有均勻形核和非均勻形核兩種方式，由于非均勻形核所需形核功較高，所以主要以均勻形核為主。（X ）7、二元合金中，固溶體結晶時，在正的溫度梯度下，晶體只能以平面方式長大，不能以樹枝狀和胞狀方式長大。（X ）&孿生是晶體難以進行滑移時，而進行的另外一種塑性變形方式。（V ）9、一根位錯線不能在晶體內部中斷，也不能在晶體表面中斷，只能在晶體內部自成封閉的位錯環(huán)或者和其它位錯線相連接。（X ）10、 所有垂直于同一方向的晶面構成一個晶帶。（X ）四簡要回答下列問題 （5分X 3題=15分）1什么叫臨界晶核半徑？它的物理意義？

5、（5分）答案：臨界晶核半徑是指 AG為最大值時的晶核半徑。r<rc時， Gs占優(yōu)勢，故 G>0晶核不能自動形成。r>rc時， Gv占優(yōu)勢，故 G<0晶核可以自動形成，并可以穩(wěn)定生長。2 比較刃型位錯和螺型位錯的異同。為什么只有螺位錯可以發(fā)生交滑移而刃位錯卻 不能？ （5分）答案：（1）相同：線缺陷、應力場、畸變能；不同：位錯線與柏氏矢量的相對位向、應力場的性質、運動方式。（2）螺位錯的柏氏矢量與位錯線平行，因此包含位錯線的所有晶面都可以是螺位錯的滑移面，因此當螺位錯滑移受阻時，他可以在另外一個晶面上進行滑移。而刃位錯的柏氏矢量與位錯線垂直，他的滑移面就只有由位錯線和柏氏

6、矢量構成的平面，所以他只能在這個面上滑移，故不能發(fā)生交滑移。3 .比較Fe-Fe3C合金平衡冷卻時 F&C的五種存在形式的異同。（5分）答案：比較一次滲碳體、二次滲碳體、三次滲碳體、共晶滲碳體、共析滲碳體形成的溫度、條件、形態(tài)。五. 論述題：論述珠光體轉變、貝氏體轉變和馬氏體轉變的相同性和相異性。（10分）答案：從以下幾個方面論述：形成溫度、相變過程及領先相、轉變時的共格性、轉變時的點陣切變、轉變時的擴散性、轉變時碳原子擴散的大約距離、合金元素的分布、等溫轉變的完全性、轉變產物的組織、轉變產物的硬度幾方面論述。六. 計算題（15分）畫出Fe-Fe3C相圖，分析Fe-1.0%C和Fe-5

7、.0%C兩種合金的冷卻相變過程，并計算兩種合金在室溫的組織組成和相組成。.名詞解釋（4分X 5題=20分）1. 位錯：（4分）已滑移區(qū)與未滑移區(qū)的分界部分。2. 馬氏體轉變：（4分）同成分、不變平面切變類型的固態(tài)轉變。3. 晶體：（4分）質點（原子、分子或離子）以周期性重復方式在三維空間作有規(guī)則的排列 的固體。4. 形變強化：（4分）由塑性變形引起的材料強度、硬度升高的現象。5間隙固溶體：（4分）將外來組元引入晶體結構，占據主晶相間隙位置的一部分，仍保持一個晶相，這種固溶體稱為間隙固溶體。2 。面心立方、密排六方。兩類，兩個晶粒的位向差小于_10度，它們之間二.填空（30分，每空1分）1. 一

8、個體心立方晶胞中占有的原子數目為2. 典型金屬的晶體結構有 體心立方3. 晶界分為小角晶界、大角晶界 的晶界稱為小角度晶界。4相界面分為共格半共格非共格三大類。5.固態(tài)相變按熱力學可分為一級相變二級相變按原子遷移方式可分為擴散型變 、無核相變。切變型，按相變方式可分為有核相6. 板條馬氏體顯微組織是由許多成群的板條組成，亞結構為_高密度的位錯7. 馬氏體是C在a -Fe中的過飽和間隙式固溶體。具有體心立方于位移型無擴散相變相變。點陣。馬氏體相變屬&脫溶沉淀包括 GP區(qū) 、 B 相相 、 B相四個過程。9.晶體材料在力的作用下，主要表現為線彈性變形、非線彈性變形、均勻塑性變形 、非均勻塑

9、性變形斷裂五個過程。10菲克第一定律描述了穩(wěn)態(tài)擴散的特征，即濃度不隨時間 變化。11. 原子擴散的驅動力是濃度梯度。三、是非題（正確打"，錯誤打 X）（每小題1分，共計10分）1、 面心立方金屬滑移面通常為 110，滑移方向為111。（ X ）2、 再結晶是指無畸變的等軸新晶粒逐漸取代變形新晶粒的過程。（V ）3、從熱力學角度看，擴散的真正推動力是由濃度梯度的不同引起的，各組元的原子總是由高濃度擴散到低濃度。（X ）4、 晶粒細化可以提高材料的強度，同時又可以提高材料的塑性指標。（V ）5、利用三元相圖的垂直截面可分析給定合金在冷卻過程中的相變過程，在兩相區(qū)也可應用杠桿定律來計算兩平

10、衡相的相對量。（X ）6、實際金屬結晶過程中，形核有均勻形核和非均勻形核兩種方式，由于非均勻形核所需形核功較高，所以主要以均勻形核為主。（X ）7、二元合金中，固溶體結晶時，在正的溫度梯度下，晶體只能以平面方式長大，不能以樹 枝狀和胞狀方式長大。（X ）8、 孿生是晶體難以進行滑移時，而進行的另外一種塑性變形方式。（V ）9、一根位錯線不能在晶體內部中斷，也不能在晶體表面中斷，只能在晶體內部自成封閉的位錯環(huán)或者和其它位錯線相連接。（X ）10、所有垂直于同一方向的晶面構成一個晶帶。（X ）四簡要回答下列問題（5分X 3題=15分）1什么叫臨界晶核半徑？它的物理意義？（5分）答案：臨界晶核半徑是

11、指 G為最大值時的晶核半徑。r<rc時， Gs占優(yōu)勢，故 G>0，晶核不能自動形成。r>rc時， Gv占優(yōu)勢，故 G<0，晶核可以自動形成，并可以穩(wěn)定生長。2比較刃型位錯和螺型位錯的異同。為什么只有螺位錯可以發(fā)生交滑移而刃位錯卻不能？（5分）答案：（1）相同：線缺陷、應力場、畸變能；不同：位錯線與柏氏矢量的相對位向、應力場的性質、運動方式。（2）螺位錯的柏氏矢量與位錯線平行，因此包含位錯線的所有晶面都可以是螺位錯的滑移 面，因此當螺位錯滑移受阻時，他可以在另外一個晶面上進行滑移。而刃位錯的柏氏矢量與位錯線垂直，他的滑移面就只有由位錯線和柏氏矢量構成的平面， 以他只能在這個面上滑移，故不能發(fā)生交滑移。3.比較Fe-Fe3C合金平衡冷卻時 Fe3C的五種存在形式的異同。（5分）答案：比較一次滲碳體、二次滲碳體