最新材料科學基礎期末考試卷及答案10級

1、材料科學基礎1 .填空題（22分）1 .對于小角度晶界結構而言，對稱側晶界由一列平行的刃形位錯 構成，非對稱側晶界由 兩組柏氏矢量相互垂直的刃形位錯 構成，扭轉晶界由 螺型位 錯構成。2 .按原子排列情況和吻合程度分類， 界面可分為一共個界面、非共格界面、_ 半共格界面和復雜半共格界面。3 .界面遷移與原子運動方向 相反（相同/相反），速度方向.相同（相同/相反）。4 .晶界能的來源有 彈性能、核心能、化學鍵能 05 .熱力學穩(wěn)定的液一周界面微觀結構主要有粗糙界面 禾口光滑界面 06 .純金屬及金屬凝固后得到的典型鑄錠組織由表面細晶區(qū)、_柱晶取_、中心等軸晶區(qū)三個區(qū)域構成。7 .晶體材料中質點

2、擴散的微觀機制主要有空位機制、間隙機制及其他（亞間隙機制、環(huán)易位機制等），擴散系數(shù) D阿累尼烏斯公式可寫成D*e-Q/RT ,對于空位擴散機制，擴散活化能有 一空位形成能 、空位遷移能 對于間隙擴散機制，擴散活化能只包括間隙原子的遷移能 08 .從熱力學角度看，燒結的基本驅動力是系統(tǒng)表面能、界面能的減少 ,動力學上的表現(xiàn)為 各種復雜的船只過程,燒結后宏觀上的表現(xiàn)為坯體收縮、致密化與強度增大，微觀上的表現(xiàn)為 發(fā)生晶粒尺寸與形狀、氣 孔的尺寸形狀變化。9 .固態(tài)相變的驅動力 新相與母相的自由始之差阻力界面能口應變10 .金屬固態(tài)相變的三種基本變化結構、 成分、 有序程度變化 011 .奧氏體是碳在

3、 a-固溶體中的間隙固溶體。12 .奧氏體形成的熱力學條件是奧氏體自由能小于（大于/小于）珠光體自由能。13 .貝氏體轉變時，溫度較高存在碳的擴散。14 .球化處理由片狀向粒狀轉變可降低表面能一為自發(fā)過程。精品文檔15 .和單晶體的塑性形變相比，多晶體塑性形變的微觀特點表現(xiàn)為 多方式_、 多滑移口不均勻性 ,由于上述特點，多晶體的塑性變型產(chǎn)生內應力、加工硬化現(xiàn)象和形成纖維組織、形變組織。16 .金屬的再結晶過程特征有：組織方面由冷變形的伸長晶粒變?yōu)樾碌牡容S品 粒一力學性能方面 強度硬度急劇降低，塑性提高，恢復至變形前狀態(tài) 變形儲能方面變形儲能再結晶過程中全部釋放。2 .名詞解釋（18分）均勻形

4、核：液體結構中不穩(wěn)定的進程排列的原子集團在一定條件下轉變?yōu)榉€(wěn)定的固相晶核的過程胞狀偏析：晶體以胞狀方式生長，胞晶內部溶質濃度低，胞界部位富集溶質的現(xiàn) 象克根達爾效應：若將擴散偶一端固定，則擴散的進行、焊接面標記物將出現(xiàn)反擴 散方向移動二次再結晶：燒結過程中，少數(shù)大晶粒在消耗小晶粒的同時出現(xiàn)的異常長達過程液相燒結：顆粒之間的液相產(chǎn)生的毛細管力， 使顆粒容易滑動，導至顆粒重排而 改善堆積結構，毛細管壓力可引起固體顆粒的溶解和再沉淀， 使顆粒在接觸部位 變得扁平，胚體發(fā)生收縮形變織構：多晶體材料由塑性變形導致的各晶粒呈擇優(yōu)取向的組織加工硬化：隨變形量的增加，材料強度硬度增加，塑性韌性下降的現(xiàn)象應變時

5、效：塑性變形時或變形后剛中溶質組元與位錯彈性相互作用而引起的性能 變化品界：取向不同，但晶體結構和成分相同的界面3 .簡答題（45分）1 .分析簡述關于大角晶界的主要晶界結構模型。即重合點陣模型：設想兩個晶粒（存在 9的位向差角）的點陣，彼此通過晶 界向對方延伸，則其中一些原子將出現(xiàn)有規(guī)律性的重合。這些原子重合位置所組 成的比原來晶體點陣大的新點陣，稱為重合位置點陣。2 .什么是成分過冷？畫出其形成示意圖并寫出形成條件，說明成分過冷對金屬 凝固時生長形態(tài)的影響。答：成分過冷是在（不平衡）凝固時，由于成分不均勻引起的過冷。在有小的成 分過冷時，將導致組織發(fā)生胞狀偏析，當成分過冷很大時，組織將發(fā)生

6、樹枝狀偏 析。圖 P504-9-30GmC0 1 -K0R D K03 .分析并簡述純金屬生長形態(tài)與溫度梯度的關系。正溫度梯度金屬平面方式長大；負溫度梯度晶體樹枝狀方式長大。在正溫度 梯度下，宏觀以平面方式推進，界面宏觀形態(tài)有兩種，對金屬型粗糙微觀界面具 有光滑或平直宏觀界面對于平整型光滑微觀界面則具有曲折的小平面狀宏觀界 面；在負溫度梯度下，微觀粗糙界面以樹枝狀方式生長。4 .從熱力學角度說明菲克定律的局限性，說明何謂擴散熱力學因子。A）由菲克第一定律 擴散體系中出現(xiàn)宏觀物質流的驅動力是濃度梯度， 擴散總是 朝負梯度方向進行；不能解釋在溫度或其它外場下存在的質點定向遷移運動、 以 及失穩(wěn)分解

7、過程中物質從低濃度區(qū)向高濃度區(qū)的爬坡擴散；B）擴散發(fā)生的根本驅動力是化學勢梯度，擴散沿化學勢降低的方向進行；恒溫 包壓下，固溶體自由能變化，G<0是擴散的真正原因；濃度梯度為 0并非擴散消 失的普遍有效條件，化學勢恒定是擴散達到平衡的必要條件。熱力學因子:cln不1f Lcln .V.I5 .列舉固態(tài)燒結初期各種可能的傳質途徑（包括物質來源、抵達部位、擴散途 徑），并分析哪種不會引起坯體收縮和氣孔消除。擴散途徑物質來源抵達部位表面擴散表面頸部表面品格擴散頸部蒸發(fā)凝聚表面頸部品界擴散品界頸部品格擴散品界頸部品格擴散位錯頸部表面擴散和蒸發(fā)凝聚機制不會導致素坯的宏觀收縮和氣孔率降低，只有從體內

8、或品界上傳質是，才會引起收縮和氣孔的消除6,簡述固態(tài)相變的基本特點。相變的阻力增大、新相晶核與母相之間存在一定晶體學定位關系、慣習現(xiàn)象、母相晶體缺陷促進相變、易出現(xiàn)過渡相、彈性應變能7,簡述奧氏體的形成過程。奧氏體的形成為形核長大的擴散性相變， 其形成過程可分為四個階段：奧氏體形 核、奧氏體長大、滲碳體的溶解、奧氏體均勻化8,說明體心立方多晶體拉伸應力一應變曲線具有明顯屈服點現(xiàn)象的原因。明顯屈服的現(xiàn)象與材料的純度及試驗溫度有關9.簡述回復過程的基本特征。1、仍保持變形組織，為伸長的晶粒。2、宏觀殘余內應力完全消除，有部分微觀殘留內應力3、強度硬度略減小，塑性略提高4、因點缺陷密度降低。電阻率減小、密度增大5、高純金屬僅3%某些合金則可高達25%-704 .計算題（10分）鐵已知H70黃銅（30%Zi）在400c的恒溫下完成再結晶需要1小時，而在 390c完成再結晶需要2小時，試計算在420c恒溫下完成再結晶需要多少時間？（注：R=8.314J/mol K）五,證明題（5分）設液體在凝固時形成的臨界核心是邊長為 a的立方體形狀，試證明在同樣過 冷度下均勻形核時，球