東北大學(xué)2001-2007年《材料科學(xué)基礎(chǔ)》真題 (1)(共7頁)

1、東北大學(xué)2001-2007年829材料科學(xué)基礎(chǔ)(jch)考研真題-2001年1.在晶格常數(shù)為a的面心立方晶胞中，畫出111晶面族的全部晶面并標(biāo)出各自的晶面指數(shù)，計(jì)算面間距。（12）2.晶粒直徑為50um，若在晶界萌生位錯所需要的應(yīng)力約為G/30，晶粒中部有位錯源，問要多大的外力才能使晶界萌生位錯？（13）3. 含碳量為百分之3.5的鐵碳合金，在室溫時由哪兩個相組成？各占的重量百分?jǐn)?shù)是多少？并計(jì)算室溫時珠光體和萊氏體的百分含量。（12）4.再結(jié)晶后的晶粒大小如何計(jì)算?與哪些因素有關(guān)？為何多數(shù)金屬材料再結(jié)晶后晶粒尺寸隨預(yù)定形變量的關(guān)系會在百分之10變形量附近出現(xiàn)一個峰值？（13）5.材料發(fā)生蠕變時

2、通常符合的指數(shù)定律，對于同一種材料討論說明式中的n 會不會隨試驗(yàn)溫度變化？試驗(yàn)測定n值的目的是什么？在例如800攝氏度的試驗(yàn)溫度下，金屬材料和陶瓷材料的n值由什么不同？（13）6.什么是電子的分子軌道？為什么有的同類原子會形成分子？有的同類原子不形成分子？是否原子間核外電子越多，形成的分子就軌道越多？是否形成的分子軌道越多，形成的分子的結(jié)合鍵就越強(qiáng)？回答問題并給予簡單討論。（12分）7.解釋名詞（1）復(fù)合強(qiáng)化 （2）晶界偏析（3）應(yīng)變疲勞 （4）擴(kuò)散激活能（20） 2002年1.畫出面心立方體的（111）和（100）面，計(jì)算面間距和面密度。證實(shí)晶面的間距越大，原子面密度越高。（15）2.假定一

3、塊鋼進(jìn)行熱處理時，加熱到850攝氏度后，快冷到室溫，鐵中空位的形成能是104Kj/mol,R=8332J/K mol.。試計(jì)算，從20攝氏度加熱到850攝氏度以后，空位的數(shù)目應(yīng)當(dāng)增加多少倍？扼要解釋快速淬冷到室溫后，這些“額外”的空位會出現(xiàn)什么情況？如果緩慢冷卻呢？（12）3.三元相圖中含有液相的四相區(qū)有哪幾種形狀？請分別畫出并標(biāo)出四個相的位置和進(jìn)入與離開四相區(qū)的液相成分隨溫度變化的投影線，寫出對應(yīng)的各四相反應(yīng)的 表達(dá)式。討論四相區(qū)零自由度的含意。（13）4.課本第153頁習(xí)題第2題。（15）5.比較共價鍵,離子鍵，和金屬鍵的不同點(diǎn)，解釋產(chǎn)生這三種化學(xué)鍵各自的主要原因，另外討論為什么通常共價鍵

4、晶體的密度比其他兩種鍵的晶體的密度低?(13)6.（1）.如果不考慮畸變能，第二相粒子在晶內(nèi)析出是何形態(tài)？在晶界析出呢？（2）如果不考慮界面能，析出物為何形態(tài)？是否會在晶界優(yōu)先析出呢？（12）7.解釋名詞（1）相變增韌 （2）復(fù)合強(qiáng)化 （3）斷裂增韌 (4)再結(jié)晶 （20）2003年1.當(dāng)兩個反號垂直相隔數(shù)個原子距離（B）的刃位錯相互滑移(hu y)成為一列，寫出計(jì)算滑移力隨水平相互距離x的表達(dá)式，試分析相互滑移作用力的變化過程？另外，圖示解釋，當(dāng)兩位錯成為垂直一列時，位錯間將形成什么缺陷？當(dāng)B值很大時呢？（18分）2.已知金屬銥是面心立方結(jié)構(gòu)，原子量是192.2g/mol,密度(md)是22

5、.4g/cm3,請計(jì)算銥的原子半徑。（16分）3.鐵的界面能是0.78J/m2,若夾雜物a)在鐵的晶界上形成球狀夾雜的二面角為80，b）沿鐵的晶界面分布，分別求鐵和夾雜物間的界面能。（16分）4.在百分之15體積分?jǐn)?shù)碳化硅顆粒強(qiáng)化的鋁基復(fù)合材料中，當(dāng)塑性變形百分之0.1時，碳化硅是不發(fā)生塑性變形的，只有鋁基體被變形。如果，碳化硅粒子的半徑為1.2um，鋁中位錯b矢量為3104um,此時在粒子前沿將塞積4條位錯，如何計(jì)算（提示：粒子無法進(jìn)行與基體等量的塑性變形將導(dǎo)致相應(yīng)量的位錯在其前沿塞積）？鋁的屈服應(yīng)力為200Mpa，問此時碳化硅粒子中受多大的力？此時復(fù)合材料的強(qiáng)度是多少？（18分）5.寫出圖

6、中立方晶系的晶面指數(shù)，寫出所屬面族的其他所有晶面。（會標(biāo)晶面指數(shù)）(18分)6.下圖是AL-Nd二元相圖，只有單相區(qū)標(biāo)了出來，請指出所有的共晶，共析，包晶和異晶（成分不變只有晶體結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變）轉(zhuǎn)變的成分位置和轉(zhuǎn)變溫度，并寫出它們各自的降溫轉(zhuǎn)變的反應(yīng)式。（圖類似于課本P245圖831）7.奧氏體向珠光體轉(zhuǎn)變符合Avrami公式y(tǒng)=1-exp(-ktn),按照下表給出的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，計(jì)算轉(zhuǎn)變百分之95所需要的時間：轉(zhuǎn)變數(shù)量 需要時間（s）百分之20 12.6百分之80 28.2 （20分）8.解釋名詞（1）擴(kuò)散系數(shù) （2）成分過冷 （3）再結(jié)晶（4）布里淵區(qū) （28分）2004年1.會標(biāo)晶向指數(shù)。（15分

7、）2.（15分）為什么單相金屬的晶粒形狀在顯微鏡下多為六邊形？3.（15分）金屬中的自由電子為什么對比熱貢獻(xiàn)很小卻能很好的導(dǎo)電？4（15分）已知：空位形成能是1.08ev/atm,鐵的原子量是55.85g/mol,鐵的密度是7.65g/cm3,NA=6.023*1023,K=8.6210-5ev/atom-K,請計(jì)算1立方米的鐵在850C下的平衡空位數(shù)目。5.（15分）在面心立方晶體中，在（1 -11）面上，有柏氏矢量為a/2-1 0 1的刃位錯運(yùn)動，在（1 1 1）面上有柏氏矢量為a/21 1 0的刃位錯運(yùn)動，當(dāng)它們靠近時是否穩(wěn)定？有什么變化？說明之。6.（15分）(1)用晶向和晶面指數(shù)的組

8、合寫出面心立方，體心立方及密排六方金屬的全部滑移系。（2）在面心立方晶體的單位晶胞中畫出一個滑移系，并標(biāo)出晶面晶向指數(shù)。7（15分）為什么材料有時會在其屈服強(qiáng)度以下的應(yīng)力載荷時失效？如何防止？如何進(jìn)行容器只漏不斷的設(shè)計(jì)？8.（15分）根據(jù)如下給出的信息，繪制出A和B組元構(gòu)成的600攝氏度到1000攝氏度之間的二元相圖：A組元的熔點(diǎn)是940攝氏度；B組元在A組元中的溶解度在所有溫度下為零；B組元的熔點(diǎn)是830攝氏度，A在B中的最大溶解度是700攝氏度為百分之12；600攝氏度以下A在B中的溶解度是百分之8；700攝氏度時在成分點(diǎn)A百分之75B有一個共晶轉(zhuǎn)變；755攝氏度時在成分點(diǎn)A百分之40B還

9、有一個共晶轉(zhuǎn)變；在780攝氏度時在成分點(diǎn)A百分之49B有一個穩(wěn)定金屬間化合物凝固發(fā)生；在755攝氏度時成分點(diǎn)A百分之67B有另一個穩(wěn)定金屬間化合物凝固反應(yīng)。9（10分）為什么在正溫度梯度下合金結(jié)晶時也會發(fā)生枝晶？凝固時合金液體中成分船頭波的區(qū)域尺寸對枝晶有什么影響？另外，何種情況下發(fā)生胞狀結(jié)晶組織？10.（20分）解釋名詞（1）擴(kuò)散系數(shù) （2）珠光體 （3）再結(jié)晶 （4）位錯割階2005年1（15分）名詞解釋空間點(diǎn)陣 間隙相成分過冷反應(yīng)擴(kuò)散連續(xù)脫溶2（20分）判斷題(1)屬于同一種空間點(diǎn)陣的晶體可以具有不同的晶體結(jié)構(gòu)（2）一個位錯環(huán)不可能處處都是螺位錯，也不可能處處都是刃位錯。（3）致密度高的

10、密排金屬作為溶劑形成間隙固溶體時，其溶解度總比致密度低的金屬小。（4）非共晶成分的合金，經(jīng)較快冷卻而形成的全部共晶組織稱為偽共晶。（5）液態(tài)金屬結(jié)晶時，形成臨界晶核時體積自有能的減少只能補(bǔ)償新增表面能的1/3.（6）單晶體的臨界分切應(yīng)力主要取決于晶體的類型及純度，而與外力的大小和取向無關(guān)。（7）強(qiáng)化金屬材料的各種手段，其出發(fā)點(diǎn)都在于制造無缺陷的晶體或設(shè)置位錯運(yùn)動的障礙。（8）一般情況下，高純金屬比工業(yè)純度金屬更容易發(fā)生再結(jié)晶。（9）純金屬經(jīng)同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變后，會產(chǎn)生組織和結(jié)構(gòu)方面的變化。（10）調(diào)幅分解過程中發(fā)生溶質(zhì)原子的上坡擴(kuò)散。3.黃銅是一種Cu-Zn合金，可由于蒸發(fā)而失去鋅，（鋅的沸點(diǎn)低達(dá)9

11、00C）.。設(shè)經(jīng)900攝氏度10分鐘處理后，在深度1mm處合金的性能將發(fā)生某種變化，如果只能容許在0.5mm處的性能發(fā)生這一程度的變化，那么這種合金在800攝氏度能停留多長時間？（已知鋅在銅中的擴(kuò)散激活能Q20000R）(15分)4.下圖中給出兩個純螺型位錯，其中一個含有一對扭折，另一個含有一對割階，圖中箭頭方向?yàn)槲诲e線的正方向，問：（1）這兩對位錯線何者為扭折，何者為割階？它們屬于什么類型位錯？（2）假定圖上所示的滑移面為面心立方晶體的（111）面，問哪一對位錯線可以通過自身的滑動而消除，說明理由。（3）含有割階的螺位錯在滑移時是怎樣形成空位的？（4）指出各位錯中多余半原子面的位置。（注：一

12、定要把位錯部分吃透）5.下圖是-A-B-C三元相圖富A角的投影圖（1）說明E點(diǎn)是什么四相反應(yīng)？寫出它的反應(yīng)式，并說明判斷依據(jù)。（2）什么成分合金的結(jié)晶組織是（忽略二次相）a)a+(a+Am Bn +Aj Ck )b)(a+Am Bn)+ (a+Am Bn +Aj Ck )注：圖不好畫，只要把三元相圖搞明白就可以了。6.（1）假設(shè)原子為鋼球，直徑不因晶體結(jié)構(gòu)改變而改變，計(jì)算從r-Fe轉(zhuǎn)變?yōu)閍-Fe的體積膨脹率。（2）用x射線測得912攝氏度時r-Fe和r-Fe的點(diǎn)陣常數(shù)分別為0.3633nm和0.2892nm。計(jì)算r-Fe轉(zhuǎn)變?yōu)閞-Fe的體積膨脹率。（3）比較（1）（2）結(jié)果，說明原子半徑隨配位

13、數(shù)改變的規(guī)律。為了區(qū)分兩種弄混的碳鋼，工作人員分別截取了A,B兩塊試樣，加熱至850攝氏度保溫后，以極緩慢的速度冷至室溫，觀察金相組織，結(jié)果如下：A試樣的先共析鐵素體面積時百分之41.6，珠光體的面積是百分之58.4，B試樣的二次滲碳體面積是百分之7.3，珠光體面積是百分之92.7。設(shè)鐵素體和滲碳體的密度相同，鐵素體中的含碳量為零，試求A,B兩種碳鋼的含碳量。8.Cu為面心立方結(jié)構(gòu)，x射線測定的點(diǎn)陣常數(shù)a=0.3615nm,（1）按鋼球密堆模型計(jì)算最近鄰原子中心距離是多少？以任何以原子為中心，這樣距離的原子數(shù)目是多少？（2）在一個晶胞內(nèi)畫出一個能發(fā)生滑移的晶面，并標(biāo)出指數(shù)。（3）在所畫晶面上指

14、出一個可滑移的晶面，并標(biāo)出指數(shù)。（4）若銅晶體表面恰平行于（0 0 1）面，當(dāng)在0 0 1晶向施加應(yīng)力，使所有滑移面上均發(fā)生滑移時，圖示在表面上可能看到的滑移線痕跡。2006年1.名詞解釋晶帶上坡擴(kuò)散不連續(xù)脫熔加工硬化偽共晶2.T0K時，金屬中的自由電子有沒有熱振動？為什么？3.在立方晶體中畫出以下晶面和晶向：【112】，【210】，（102）（112）4.在面心立方晶體中，同一個（111）面上的兩個位錯a/200-1和 a/2-110在相互靠近時是否穩(wěn)定？將發(fā)生什么變化？寫出位錯反應(yīng)。5.a,b,c三個相相交與一個三叉結(jié)點(diǎn)，a相所張的二面角為82，b相所張的二面角為110，ab表面能為0.3

15、J/m2,求 ac和 bc表面能。6.分別列出對純金屬和合金可能采取的強(qiáng)化機(jī)制。7.Al-Mn相圖如圖所示，寫出相圖中的全部恒溫轉(zhuǎn)變反應(yīng)式及類型。（圖類似于P245圖831，會這種類型的題目）8.850攝氏度滲碳與950攝氏度滲碳相比，優(yōu)點(diǎn)是熱處理后產(chǎn)品晶粒細(xì)小。a)計(jì)算上述兩個溫度下碳在r-Fe中的擴(kuò)散系數(shù)，已知D0=2.0*10-5m2/s Q=140*103J/mol.。b）850攝氏度滲碳需用多長時間才能獲得950攝氏度滲碳5小時的滲層厚度（不同溫度下碳在r-Fe 中的溶解度的差別可忽略）2007年的試題沒有搞到。2008年最后一題：敘述珠光體轉(zhuǎn)變的途徑。倒數(shù)第二題：塊型轉(zhuǎn)變的主要特征

16、。還有一題是畫三元相圖的垂直截面圖。其他記不清了 。東北大學(xué)2007年攻讀(gngd)碩士研究生學(xué)位研究生試題東北大學(xué)2007年攻讀碩士研究生學(xué)位研究生試題考試科目材料科學(xué)基礎(chǔ)1.名詞解釋 固溶體點(diǎn)陣晶格摩擦力 擴(kuò)展(kuzhn)位錯同素異形轉(zhuǎn)變2.證明晶面（-210），（-110）（012）屬同一晶帶，其晶帶軸指數(shù)是什么？3.如何解釋等溫與絕對零度下電子平均動能十分相近的原因。4.舉出兩個由長程擴(kuò)散控制長大的實(shí)例。5.為何過飽和固溶體適當(dāng)固溶處理后強(qiáng)度比室溫平衡組織高？6.（1）已知Zn在Cu中擴(kuò)散時，D=2.1x10(-5)m2/s,Q=1.71x10(5)J/mol 求820時在中的擴(kuò)散

17、系數(shù)（2）討論影響金屬材料擴(kuò)散的因素。7.冷加工金屬加熱時發(fā)生(fshng)回復(fù)過程中位錯組態(tài)有哪些變化？8.Al-Cu相圖可簡化為Tm=660，共晶溫度TE=546,Cu在Al中最大溶解度C(Cu)=5.65%，共晶成分CE=33%，液固相線為直線，若液相中Cu擴(kuò)散系數(shù)D2=3x10(-9)m2/s，合金在無對流條件下凝固，界面為平面，推移速度5um/s，那么C(Cu)=5%的Al-Cu合金在平衡穩(wěn)壓下凝固時臨界溫度是到少？溶質(zhì)溶解的特征距離多大？為保持平面界面，液相溫度梯度應(yīng)多大？答案提示：2.由晶面指數(shù)列等式 3.課本55頁 4.a-Fe-rFe, Al合金中第二相析出 5.共格亞穩(wěn)相產(chǎn)生應(yīng)變 8.提示：成分過冷判據(jù)（課本） ko=5.65/33=0.17 Ml=(660-546)/33%(液相線斜率) Ti=660+(546-660)/33%x0.15/0.17 08年材料科學(xué)基礎(chǔ)(jch)“部分真題只記得部分了，希望有心人補(bǔ)全，謝謝。一：名詞晶體，相，間隙相，晶帶，反應(yīng)擴(kuò)散，記憶形變效應(yīng)，熱加工二：簡答1.相律；2.形核充分和必要條件；3.4.。三：答問1.位錯反應(yīng)（111）【11