材料科學(xué)基礎(chǔ)真題

1、2001 年在晶格常數(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（12）晶粒直徑為 50um ，若在晶界萌生位錯(cuò)所需要的應(yīng)力約為 G/30 ，晶粒中部有位錯(cuò)源， 問要多大的晶界萌生位錯(cuò)？（ 13）含碳量為百分之 3.5 的鐵碳合金，在室溫時(shí)由哪兩個(gè)相組成？各占的重量百分?jǐn)?shù)是多少？并珠光體和萊氏體的百分含量。（ 12）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)定形系會(huì)在百分之 10 變形量附近出現(xiàn)一個(gè)峰值？（ 13）5. 材料發(fā)生蠕變時(shí)通常符合的指數(shù)定律，對(duì)于同一種材料討論說明式中的n 會(huì)不會(huì)隨試驗(yàn)溫驗(yàn)測(cè)定n 值的目

2、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 值由什么不什么是電子的分子軌道？為什么有的同類原子會(huì)形成分子？有的同類原子不形成分子？是否原子越多，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)？回答簡(jiǎn)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（15）假定一塊鋼進(jìn)行熱處理時(shí)， 加熱到 850 攝氏度后，快冷到室溫， 鐵中空位的形成能是 104Kj/molmol. 。試計(jì)算， 從 2

3、0 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？扼要解釋快速后，這些“額外”的空位會(huì)出現(xiàn)什么情況？如果緩慢冷卻呢？（12）三元相圖中含有液相的四相區(qū)有哪幾種形狀？請(qǐng)分別畫出并標(biāo)出四個(gè)相的位置和進(jìn)入與離開四成分隨溫度變化的投影線，寫出對(duì)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。（1課本第 153 頁(yè)習(xí)題第 2 題。（ 15）比較共價(jià)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， 另外討論為價(jià)鍵晶體的密度比其他兩種鍵的晶體的密度低 ?(13 )（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）如果不考慮出物為何形態(tài)？是

4、否會(huì)在晶界優(yōu)先析出呢？（ 12）解釋名詞（ 1）相變?cè)鲰g（2）復(fù)合強(qiáng)化（3）斷裂增韌(4)再結(jié)晶（20）2003 年當(dāng)兩個(gè)反號(hào)垂直相隔數(shù)個(gè)原子距離（ B）的刃位錯(cuò)相互滑移成為一列，寫出計(jì)算滑移力隨水平相的表達(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(cuò)成為垂直一列時(shí)，位什么缺陷？當(dāng) B 值很大時(shí)呢？（ 18 分）已知金屬銥是面心立方結(jié)構(gòu)，原子量是192.2g/mol, 密度是 22.4g/cm3, 請(qǐng)計(jì)算銥的原子半徑。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?yuàn)A雜的二面角為80 ， b）沿鐵的分別求鐵和夾雜物間的界面能。（16 分）4. 在百分

5、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(shí)，碳化硅是變形的，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(cuò) b 矢量為 310粒子前沿將塞積 4 條位錯(cuò)，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)量前沿塞積）？鋁的屈服應(yīng)力為 200Mpa ，問此時(shí)碳化硅粒子中受多大的力？此時(shí)復(fù)合材料的強(qiáng)度是分）5. 寫出圖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(huì)標(biāo)晶面指數(shù)）(18 分)下圖是 AL-Nd 二元相圖，只有單相區(qū)標(biāo)了出來，請(qǐng)指出所有的共晶，共析，包晶和異晶（成分體結(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

6、溫轉(zhuǎn)變的反應(yīng)式。（圖類似于課本 31）奧氏體向珠光體轉(zhuǎn)變符合 Avrami 公式 y=1-exp(-ktn), 按照下表給出的試驗(yàn)數(shù)據(jù)， 計(jì)算轉(zhuǎn)變百分要的時(shí)間：轉(zhuǎn)變數(shù)量需要時(shí)間（ s）百分之 2012.6百分之 8028.2（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(huì)標(biāo)晶向指數(shù)。（15 分）（15 分）為什么單相金屬的晶粒形狀在顯微鏡下多為六邊形？（15 分）金屬中的自由電子為什么對(duì)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/c

7、m3,NA=6.023*10 23,K=8.6210 -5ev/atom-K,請(qǐng)計(jì)算1 立方米的鐵在850C下的平衡空位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(cuò)運(yùn)動(dòng)，在面上有柏氏矢量為 a/21 1 0 的刃位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)，當(dāng)它們靠近時(shí)是否穩(wěn)定？有什么變化？說明之。（15 分） (1) 用晶向和晶面指數(shù)的組合寫出面心立方，體心立方及密排六方金屬的全部滑移系。心立方晶體的單位晶胞中畫出一個(gè)滑移系，并標(biāo)出晶面晶向指數(shù)。7（15 分）為什么材料有時(shí)會(huì)在其屈服強(qiáng)度以下的應(yīng)力載荷時(shí)失效？如何防止？如何進(jìn)行容器只漏計(jì)？（15 分）根據(jù)如下給出的信息，繪

8、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830B 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成分點(diǎn) A百分之 75B 有一個(gè)共晶轉(zhuǎn)變；755 攝氏度時(shí)在成分點(diǎn)A百分之 40B 還有一個(gè)共晶轉(zhuǎn)變氏度時(shí)在成分點(diǎn)A百分之 49B 有一個(gè)穩(wěn)定金屬間化合物凝固發(fā)生；在755 攝氏度時(shí)成分點(diǎn)A有另一個(gè)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(shí)也會(huì)發(fā)生枝晶？凝固時(shí)合金液體中成分船頭波的區(qū)域晶有什么

9、影響？另外，何種情況下發(fā)生胞狀結(jié)晶組織？（ 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(cuò)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(gè)位錯(cuò)環(huán)不可能處處都是螺位錯(cuò)，也不可能處處都是刃位錯(cuò)。3）致密度高的密排金屬作為溶劑形成間隙固溶體時(shí)，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(shí)，形成臨界晶核時(shí)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

10、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(cuò)運(yùn)動(dòng)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(huì)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)900 C） . 。設(shè)經(jīng) 900 攝氏度后，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)生這一程度的這種合金在 800 攝氏度能停留多長(zhǎng)時(shí)間？（已知鋅在銅中的擴(kuò)散激活能Q20000R ）(15 分)下圖中給出兩個(gè)純螺型位錯(cuò)，其中一個(gè)含有一對(duì)扭

11、折，另一個(gè)含有一對(duì)割階，圖中箭頭方向?yàn)榉较?，問：?1）這兩對(duì)位錯(cuò)線何者為扭折，何者為割階？它們屬于什么類型位錯(cuò)？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(duì)位錯(cuò)線可以通過自身的滑動(dòng)明理由。3）含有割階的螺位錯(cuò)在滑移時(shí)是怎樣形成空位的？4）指出各位錯(cuò)中多余半原子面的位置。（注：一定要把位錯(cuò)部分吃透）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

12、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)?a-Fe 的體積膨脹率2）用 x 射線測(cè)得 912 攝氏度時(shí) r-Fe 和 r-Fe 的點(diǎn)陣常數(shù)分別為 0.3633nm 和 0.2892nm 。計(jì)算 r r-Fe 的體積膨脹率。（ 3）比較（ 1）（ 2）結(jié)果，說明原子半徑隨配位數(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(shí)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7.3 ，珠光體面

13、積是百分之 92.7 。A,B 兩種碳鋼的含碳量。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8.Cu 為面心立方結(jié)構(gòu)， x 射線測(cè)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)2）在一個(gè)晶胞內(nèi)畫出一個(gè)能發(fā)生滑移的晶面，并標(biāo)出指數(shù)。3）在所畫晶面上指出一個(gè)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)生滑在表面上可能看到的滑移線痕跡。2006 年名詞解釋晶帶上坡擴(kuò)散不連續(xù)脫熔加工硬化2.T 0K 時(shí)，金屬中的自由電子有沒有熱振動(dòng)？為什

14、么？偽共晶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(gè)（111 ）面上的兩個(gè)位錯(cuò)a/200-1和 a/2-110在相互靠近時(shí)是否生什么變化？寫出位錯(cuò)反應(yīng)。5.a,b,c三個(gè)相相交與一個(gè)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 ， a0.3J/m2, 求 ac 和 bc 表面能。分別列出對(duì)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 8 31，會(huì)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)

15、品晶粒細(xì)小。a) 計(jì)算上述兩個(gè)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(zhǎng)時(shí)間才能獲得 950 攝氏度滲碳 5 小時(shí)的滲層厚度（不同溫度下碳在 r 解度的差別可忽略）2007 年1. 名詞解釋固溶體點(diǎn)陣晶格摩擦力擴(kuò)展位錯(cuò)同素異形轉(zhuǎn)變證明晶面（ -210 ），（ -110 ）（ 012 ）屬同一晶帶，其晶帶軸指數(shù)是什么？如何解釋等溫與絕對(duì)零度下電子平均動(dòng)能十分相近的原因。舉出兩個(gè)由長(zhǎng)程擴(kuò)散控制長(zhǎng)大的實(shí)例。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(shí)， D=2.

16、1x10(-5)m2/s,Q=1.71x10(5)J/mol求 820 時(shí)在中的擴(kuò)散系（ 2）討論影響金屬材料擴(kuò)散的因素。冷加工金屬加熱時(shí)發(fā)生回復(fù)過程中位錯(cuò)組態(tài)有哪些變化？8.Al-Cu相圖可簡(jiǎn)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(duì)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(shí)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

17、. 由晶面指數(shù)列等式課本55頁(yè)4.a-Fe-r Fe,Al 合金中第二相析出共格亞穩(wěn)相產(chǎn)生應(yīng)變提示：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%x0.15/0.172008 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。還有一題是畫三元相圖圖。其他記不清了 。本帖最后由deven1985于 2008-6-5 10:51編輯人生中每一次對(duì)自己心靈的釋惑，都是一種修行，都是一種成長(zhǎng)。相信生命中的每一次磨礪，都會(huì)讓自己的人生折射出異常的光芒，都會(huì)讓自己的身心煥發(fā)出不一樣的香味。我

18、們常常用人生中的一些痛，換得人生的一份成熟與成長(zhǎng)，用一些不可避免的遺憾，換取生命的一份美麗。在大風(fēng)大雨，大風(fēng)大浪，大悲大喜之后，沉淀出一份人生的淡然與淡泊，靜好與安寧，深邃與寬厚，慈悲與欣然?生活里的每個(gè)人，都是我們的一面鏡子，你給別人什么，別人就會(huì)回待你什么。當(dāng)你為一件事情不悅的時(shí)候，應(yīng)該想想你給過人家怎樣負(fù)面的情緒。世界上的幸福，沒有一處不是來自用心經(jīng)營(yíng)和珍惜。當(dāng)你一味的去挑剔指責(zé)別人的時(shí)候，有沒有反思過自己是否做得盡善盡美呢？假如你的心太過自我，不懂得經(jīng)營(yíng)和善待，不懂得尊重他人的感受，那么你永遠(yuǎn)也不會(huì)獲得真正的愛和幸福?人生就像一場(chǎng)旅行，我們所行走的每一步都是在豐富生命的意義。我們一邊穿越在陌生的吸引里，一邊咀嚼回味著一抹遠(yuǎn)走光陰的舊味，一切都是不可預(yù)料，一切又似在預(yù)料之中。人生看的多了，走的多了，經(jīng)歷的多了，也就懂得多了。每一份深刻的感悟大多來自一個(gè)人深刻的經(jīng)歷。人生總有那么一兩件重大的事情讓你成熟和改變。這份錯(cuò)失，會(huì)讓你反思自己，檢討自己，叩問自己，也讓你意識(shí)到了自己真正的缺失，這或許就是一份痛苦的領(lǐng)悟吧！人生可以平平淡淡，亦可以異彩紛呈。相信只要自己的德馨足夠善美，上天就會(huì)把最好的一切賜予你。予人快樂，收獲快樂；予人幸福，收獲幸福；予人真情，收獲厚意。人生的一切往來皆有因果，生活只善待有心人?假如你有一顆計(jì)較的心，你就會(huì)很難獲得一份幸福。當(dāng)一個(gè)人放下了自己內(nèi)心的