材料科學(xué)基礎(chǔ)樣卷01

1、考 生 信 息 欄 機(jī)械工程 系 材料成型及控制工程 專業(yè) 級(jí) 班級(jí) 姓名學(xué)號(hào)裝 訂 線廈門(mén)理工學(xué)院200 200 學(xué)年 第 一 學(xué)期課程名稱材料科學(xué)基礎(chǔ)樣卷01試卷卷別樣卷材料成型及控制工程 專業(yè)級(jí) 班級(jí)考試方式閉卷 Ö開(kāi)卷 本試卷共 五 大題(5頁(yè))，滿分100分，考試時(shí)間120分鐘。請(qǐng)?jiān)诖痤}紙上作答，在試卷上作答無(wú)效。一、 判斷題（本題共10小題，每題1分，共10分）（正確打“Ö”，錯(cuò)誤打“X”）1、合金液體在凝固形核時(shí)需要能量起伏、結(jié)構(gòu)起伏和成分起伏 （ ）2、結(jié)晶時(shí)提高形核率、降低生長(zhǎng)率的因素都能使晶粒細(xì)化 （ ）3、晶體結(jié)構(gòu)對(duì)擴(kuò)散有一定的影響，在致密度較大的晶體

2、結(jié)構(gòu)中，原子的擴(kuò)散系數(shù)較大 （ ）4、高碳鉻軸承鋼GCr15中的鉻合金平均含量為15% 。 （ ）5、原子擴(kuò)散不可能從濃度低的區(qū)域向濃度高的區(qū)域擴(kuò)散。 （ ）6、回復(fù)、再結(jié)晶及晶粒長(zhǎng)大三個(gè)過(guò)程均是形核及核長(zhǎng)大過(guò)程，其驅(qū)動(dòng)力均為變形儲(chǔ)能。 （ ）7、由于陶瓷粉末燒結(jié)時(shí)難以避免的顯微空隙，在隨后成型過(guò)程中產(chǎn)生微裂紋，導(dǎo)致陶瓷的實(shí)際拉伸強(qiáng)度低于理論的屈服強(qiáng)度。 （ ）8、金屬中點(diǎn)缺陷的存在使其電阻率增大。 （ ）9、網(wǎng)絡(luò)型高分子不可能出現(xiàn)黏流態(tài)。 （ ）10、A、B二組形成共晶系，具有亞共晶成分的合金鑄造性能最好。 （ ）二、選擇題：（本題共10小題，每題2分，共20分）（請(qǐng)選擇一個(gè)你認(rèn)為最好的答案

3、）1、固態(tài)金屬中原子擴(kuò)散的最快路徑是。A、晶內(nèi)擴(kuò)散 B、晶界擴(kuò)散 C、位錯(cuò)擴(kuò)散 D、表面擴(kuò)散2、晶體中配位數(shù)和致密度之間的關(guān)系是。A、配位數(shù)越大，致密度越大 B、配位數(shù)越小，致密度越大C、配位數(shù)越大，致密度越小 D、兩者之間無(wú)直接關(guān)系3、用于調(diào)整低碳鋼的硬度和改善其切削加工性能的熱處理工藝是。A 完全退火 B、球化退火 C、正火 D、回火4、純金屬結(jié)晶均勻形核，當(dāng)過(guò)冷度DT很小時(shí)，形核率低，是因?yàn)?。A、原子可動(dòng)性低，相變驅(qū)動(dòng)力低； B、原子可動(dòng)性高，相變驅(qū)動(dòng)力低；C、原子可動(dòng)性低，相變驅(qū)動(dòng)力高； D、原子可動(dòng)性高，相變驅(qū)動(dòng)力高；5、即能提高金屬的強(qiáng)度，又能提高其塑性和韌性的手段是。A、加工硬化

4、 B、固溶強(qiáng)化 C、細(xì)晶強(qiáng)化 D、第二相強(qiáng)化6、位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)方向處處垂直于位錯(cuò)線的方向，在運(yùn)動(dòng)中是可變的，晶體做相對(duì)滑動(dòng)的方向。A、 隨位錯(cuò)線運(yùn)動(dòng)方向而改變 B、始終是柏氏矢量方向 C、始終是外力的方向 D、垂直于柏氏矢量方向7、影響擴(kuò)散系數(shù)的變化有多種因素，以下論述中正確的是。A、 溶劑原子的熔點(diǎn)越高，原子鍵結(jié)合力大，擴(kuò)散系數(shù)越小B、 溶質(zhì)原子在元素周期表中離溶劑原子越近，擴(kuò)系數(shù)越大C、 相同溫度下，g-鐵的自擴(kuò)散系數(shù)大于a-鐵的自擴(kuò)散系數(shù)D、 溫度越高，擴(kuò)散系數(shù)越小8、原子序數(shù)為20的Ca原子的核外電子排列為。A、 B、C、 D、9、組成固溶體的兩組元完全互溶的必要條件是。A、兩組元的電子濃度

5、相同 B、兩組元的晶體結(jié)構(gòu)相同C、兩組元的原子半徑相同 D、兩組元電負(fù)性相同10、面心立方晶體結(jié)構(gòu)的原子最密排晶面族為。A、（111） B、111 C、（110） D、110三、填空題：（本題共30個(gè)空格，每個(gè)空格0.5分，共15分）1、鋼中的常存雜質(zhì)元素硫、磷等在多數(shù)情況下是有害的，引起材料韌性的降低。硫雜質(zhì)引起現(xiàn)象，磷雜質(zhì)引起。2、鋼淬火后再進(jìn)行高溫回火的熱處理方法稱為處理。高溫回火是指回火溫度在500-650之間進(jìn)行回火。含有Cr等元素的合金鋼在高溫回火時(shí)易出現(xiàn)脆性，導(dǎo)致急劇下降。對(duì)于中、小型工件，生產(chǎn)上常采用措施加以避免，但此后應(yīng)再補(bǔ)充一次較低溫度的回火來(lái)消除。對(duì)大截面工件，由于很難實(shí)

6、現(xiàn)真正的快冷或不允許快冷，則應(yīng)選用含有的鋼來(lái)防止該類回火脆性，如鋼。3、除鈷以外，其他的合金元素溶入均增大奧氏體的穩(wěn)定性，都使碳鋼的C曲線向_移動(dòng)了，提高了鋼的_。但未溶的合金碳化物，因有利于過(guò)冷奧氏體分解，使C曲線向_移動(dòng)。4、體心立方結(jié)構(gòu)的晶格常數(shù)為a，單位晶胞原子數(shù)為、原子半徑為 a ，配位數(shù)為。5、金屬塑性變形的主要方式是，其次是和?；剖茄刂婧头较蜻M(jìn)行的。6、金屬材料實(shí)際開(kāi)始凝固的溫度低于的現(xiàn)象稱為過(guò)冷，過(guò)冷度隨液體冷卻速度的提高而。7、凝固結(jié)晶的基本過(guò)程是形核與晶核長(zhǎng)大的過(guò)程。形核的熱力學(xué)驅(qū)動(dòng)力是固相與液相間的，只有在過(guò)冷條件下才具有這一驅(qū)動(dòng)力。形核的熱力學(xué)阻力是。晶坯半徑達(dá)到臨

7、界晶核半徑時(shí)，自由能達(dá)到，晶坯繼續(xù)長(zhǎng)大，系統(tǒng)能量，提供了晶核坯長(zhǎng)大過(guò)程的驅(qū)動(dòng)力。非均勻形核所需的過(guò)冷度比均勻形核所需的過(guò)冷度。8、材料牌號(hào)20g表示的是鋼，其含碳量為，其中g(shù)表示。考 生 信 息 欄 系 專業(yè) 級(jí) 班級(jí) 姓名 學(xué)號(hào) 裝 訂 線四、簡(jiǎn)答、計(jì)算題（本題共7題，共40分）1、（6%）名詞解釋：相變，加工硬化。2、（6%）畫(huà)出立方晶系中具有下列密勒指數(shù)的晶面和晶向：、晶面和、晶向，并寫(xiě)出下列各圖中所標(biāo)的晶面或晶向指數(shù)。3、（6%）試根據(jù)某金屬實(shí)驗(yàn)獲得的實(shí)驗(yàn)曲線討論變形量對(duì)再結(jié)晶晶粒大小的影響，并指出790°C時(shí)的臨界變形量。4、（4%）試寫(xiě)出下圖螺旋位錯(cuò)的柏氏矢量和位錯(cuò)強(qiáng)度。

8、5、（6%）試用固態(tài)相變動(dòng)力學(xué)知識(shí)解釋共析鋼等溫轉(zhuǎn)變曲線呈“C”狀的原因。6、（6%）試簡(jiǎn)述鑄件晶粒尺寸控制的三個(gè)主要途徑。7、（6%）1000°C時(shí)鋁在硅中的擴(kuò)散系數(shù)是2×10-13cm2/s, 1100°C時(shí)則為 2×10-12cm2/s,試計(jì)算： （1）鋁在硅中的擴(kuò)散常數(shù)D0和激活能Q值； （2）1200°C時(shí)鋁在硅中的擴(kuò)散系數(shù)。五、相圖題（本題共7題，共15分） 1、（3%）試寫(xiě)以下二元相圖中四個(gè)三相恒溫轉(zhuǎn)變的名稱和反應(yīng)式。2、（6%）在下面的鐵碳相圖中按所給的順序?qū)懗龈飨鄥^(qū)的組織和相組成。3、（2%）試讀出三元相圖中x點(diǎn)A、B、C三個(gè)

9、組元的成分組成，并畫(huà)出合金成分為：的合金y點(diǎn)。 4、（4%）試用相律說(shuō)明為什么三元合金可以出現(xiàn)四相平衡。以下Al-Cu-Mg相圖中，有幾個(gè)四相平衡轉(zhuǎn)變點(diǎn)？分別發(fā)生了什么轉(zhuǎn)變？參考答案一、判斷題：（本題共10小題，每題1分，共10分）12345678910ÖÖ´´´´ÖÖÖ´二、 選擇題：（本題共10小題，每題2分，共20分）12345678910DACBCBBBBB三、填空題：（本題共30個(gè)空格，每個(gè)空格0.5分，共15分）1、 熱脆 ， 冷脆 。2、 調(diào)質(zhì) ， 第二類回火脆性， 沖擊韌性 。

10、快速冷卻 ，因快冷產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力 。W或Mo ，40CrMnMo。3、_右_，_淬透性_,_左_。4、2 、， 8 。5、 滑移 ， 孿晶 和 扭折 。 滑移 ， 滑移 。6、熔點(diǎn)， 提高 。7、體積由能差 ， 界面自由能 。 最大值 ， 能量 ， 小 。8、優(yōu)質(zhì)碳素， 0.2% ， 鍋爐鋼 。四、簡(jiǎn)答、計(jì)算題（本題共7題，共40分）1、（6%）答：相變：物質(zhì)從一種相轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N相的過(guò)程。 答：加工硬化：金屬材料在再結(jié)晶溫度以下塑性變形時(shí)強(qiáng)度和硬度升高，而塑性和韌性降低的現(xiàn)象。又稱冷作硬化。2、（6%）答： 3、（6%）答：再結(jié)晶粒度大小隨變形量及再結(jié)晶溫度變化而變化。當(dāng)再結(jié)晶溫度和時(shí)間一定時(shí)：

11、（1） 當(dāng)冷變形量小于臨界變形量，再結(jié)晶推動(dòng)力太小，幾乎不發(fā)生再結(jié)晶，晶粒大小不變（2） 當(dāng)冷變形量略大于臨界變形量，再結(jié)晶推動(dòng)力小，形核率很低，再結(jié)晶晶粒粗大；（3）隨冷變形量增加，再結(jié)晶推動(dòng)力增加，形核率增大，晶粒尺寸減小。（4）790°C時(shí)的臨界變形量約為3%。再結(jié)晶溫度降低，原子擴(kuò)散能力降低，需要較大的冷變形量和再結(jié)晶推動(dòng)力，再結(jié)晶才能進(jìn)行，臨界變形量右移，曲線下移。 4、（4%）答： 柏氏矢量： ； 柏氏矢量的強(qiáng)度 。5、（6%）答：（1）當(dāng)溫度略低于共析轉(zhuǎn)變溫度727°C時(shí)，盡管溫度較高，擴(kuò)散速度較快，但過(guò)冷度很小，相變推動(dòng)力很小，所以相變?cè)杏诤拖嘧儠r(shí)間很長(zhǎng)。

12、 （2）隨等溫轉(zhuǎn)變溫度下降，過(guò)冷度增加起主導(dǎo)作用，盡管擴(kuò)散速率下降，但相變推動(dòng)力逐漸增加，相變?cè)杏诤拖嘧儠r(shí)間逐漸變短。 （3）當(dāng)達(dá)到某一溫度A后，擴(kuò)散速率下降起主導(dǎo)作用，隨等溫轉(zhuǎn)變溫度下降，相變?cè)杏谟种饾u變長(zhǎng)。 （4）等溫轉(zhuǎn)變溫度很低時(shí)，盡管冷度很大，相變推動(dòng)力大，但擴(kuò)散速度太慢，相變?cè)杏跁r(shí)間很長(zhǎng)。 所以，共析鋼過(guò)冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線呈“C”形。6、（6%）答：鑄件晶粒尺寸控制的三個(gè)主要途徑是：提高冷卻速率，孕育處理和振動(dòng)處理。（1）提高冷卻速率，增大過(guò)冷度，使N/R比值變大，晶粒數(shù)增大，晶粒細(xì)化。但提高冷卻速率一般適用于中小件或薄壁件，對(duì)厚大件難以達(dá)到目的。此外，冷卻速率過(guò)快，易產(chǎn)生裂

13、紋等缺陷。（2）孕育處理是在液相中人為加入形核劑，做為非均勻形核的基底，促進(jìn)形核，提高形核率，使晶粒得以顯著的細(xì)化。（3）振動(dòng)處理，振動(dòng)能輸入液相使形核率提高，同時(shí)晶體破碎形成更多的晶核，也會(huì)使形核率增加，從而使晶粒細(xì)化。7、（4%）解：擴(kuò)散系數(shù) ， 其中，（K），（K） 所以， ， （J/mol），五、相圖題（本題共3題，共15分）1、（5%）答： I: , 共晶反應(yīng)。 +1.5II：, 共晶反應(yīng)。 +1III：, 共晶反應(yīng) +1IV：, 共析反應(yīng) +1.52、（6%）答： （6%）答： 組織 相組成 組織 相組成（1） dd （2） L+d L+d （3） L L （4） d+gd+g （5） L+g L+g （6） L+Fe3C L+Fe3C （7） gg （8） aa （9） a+ga+g （10） g+Fe3CII g+Fe3C （11） g+Ld+Fe3CII g+Fe3C