貴州大學(xué)材料科學(xué)基礎(chǔ)模擬試題三

貴州大學(xué)材料科學(xué)基礎(chǔ)模擬試題三一、簡答題（每題8分，共40分）1、 請簡述二元合金結(jié)晶的基本條件有哪些。2、 同素異晶轉(zhuǎn)變和再結(jié)晶轉(zhuǎn)變都是以形核長大方式進(jìn)行的，請問兩者之間有何差別?3、 兩位錯(cuò)發(fā)生交割時(shí)產(chǎn)生的扭折和割階有何區(qū)別？4、 請簡述擴(kuò)散的微觀機(jī)制有哪些？影響擴(kuò)散的因素又有哪些？5、 請簡述回復(fù)的機(jī)制及其驅(qū)動(dòng)力。二、計(jì)算、作圖題（共60分，每小題12分）1、在面心立方晶體中，分別畫出頃）'［1項(xiàng)、nmmG］和、（111）、Em，指出哪些是滑移面、滑移方向，并就圖中情況分析它們能否構(gòu)成滑移系？若外力方向?yàn)椋?01］，請問哪些滑移系可以開動(dòng)？［商］+￡⑵1］ +［商］+￡⑵1］ +2 6 6 2 2 2請判定下列位錯(cuò)反應(yīng)能否進(jìn)行，若能夠進(jìn)行，請?jiān)诰О麍D上做出矢量圖。（1）（2）3、 假設(shè)某面心立方晶體可以開動(dòng)的滑移系為，請回答：（1） 給出滑移位錯(cuò)的單位位錯(cuò)柏氏矢量；（2） 若滑移位錯(cuò)為純?nèi)形诲e(cuò)，請指出其位錯(cuò)線方向；若滑移位錯(cuò)為純螺位錯(cuò)，其位錯(cuò)線方向又如何？4、 若將一塊鐵由室溫20^加熱至850°C，然后非?？斓乩鋮s到20^，請計(jì)算處理前后空位數(shù)變化（設(shè)鐵中形成1mol空位所需的能量為104675J，氣體常數(shù)為8.314J/mol?K）。5、 已知三元簡單共晶的投影圖，見附圖，（1） 請畫出AD代表的垂直截面圖及各區(qū)的相組成（已知TA>TD）；（2） 請畫出X合金平衡冷卻時(shí)的冷區(qū)曲線，及各階段相變反應(yīng)。三、綜合分析題（共50分，每小題25分）1、 請對比分析加工硬化、細(xì)晶強(qiáng)化、彌散強(qiáng)化、復(fù)相強(qiáng)化和固溶強(qiáng)化的特點(diǎn)和機(jī)理。2、 請根據(jù)所附二元共晶相圖分析解答下列問題：（1） 分析合金I、II的平衡結(jié)晶過程，并繪出冷卻曲線；（2） 說明室溫下I、II的相和組織是什么？并計(jì)算出相和組織的相對含量；

（3） 如果希望得到共晶組織和5%的0初的合金，求該合金的成分;（4） 分析在快速冷卻條件下，I、II兩合金獲得的組織有何不同。參考答案一、簡答題（每題8分，共40分）1、請簡述二元合金結(jié)晶的基本條件有哪些。答：熱力學(xué)條件AG<0結(jié)構(gòu)條件：r>r*能量條件：A>AGmax成分條件2、同素異晶轉(zhuǎn)變和再結(jié)晶轉(zhuǎn)變都是以形核長大方式進(jìn)行的，請問兩者之間有何差別？答：同素異晶轉(zhuǎn)變是相變過程，該過程的某一熱力學(xué)量的倒數(shù)出現(xiàn)不連續(xù);再結(jié)晶轉(zhuǎn)變只是晶粒的重新形成，不是相變過程。3、兩位錯(cuò)發(fā)生交割時(shí)產(chǎn)生的扭折和割階有何區(qū)別？答：位錯(cuò)的交割屬于位錯(cuò)與位錯(cuò)之間的交互作用，其結(jié)果是在對方位錯(cuò)線上產(chǎn)生一個(gè)大小和方向等于其柏氏矢量的彎折，此彎折即被稱為扭折或割階。扭折是指交割后產(chǎn)生的彎折在原滑移面上，對位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)不產(chǎn)生影響，容易消失；割階是不在原滑移面上的彎折，對位錯(cuò)的滑移有影響。4、請簡述擴(kuò)散的微觀機(jī)制有哪些？影響擴(kuò)散的因素又有哪些?

答：置換機(jī)制：包括空位機(jī)制和直接換位與環(huán)形換位機(jī)制，其中空位機(jī)制是主要機(jī)制，直接換位與環(huán)形換位機(jī)制需要的激活能很高，只有在高溫時(shí)才能出現(xiàn)。間隙機(jī)制：包括間隙機(jī)制和填隙機(jī)制，其中間隙機(jī)制是主要機(jī)制。影響擴(kuò)散的主要因素有：溫度（溫度約高，擴(kuò)散速度約快）；晶體結(jié)構(gòu)與類型（包括致密度、固溶度、各向異性等）；品體缺陷；化學(xué)成分（包括濃度、第三組元等）5、請簡述回復(fù)的機(jī)制及其驅(qū)動(dòng)力。答：低溫機(jī)制：空位的消失中溫機(jī)制：對應(yīng)位錯(cuò)的滑移（重排、消失）高溫機(jī)制：對應(yīng)多邊化（位錯(cuò)的滑移+攀移）驅(qū)動(dòng)力：冷變形過程中的存儲能（主要是點(diǎn)陣畸變能）二、計(jì)算作圖題：（共60分，每小題12分）1、在面心立方晶體中，分別畫出ng、[逾]、amm和、（in）、mm，指出哪些是滑移面、滑移方向，并就圖中情況分析它們能否構(gòu)成滑移系？若外力方向?yàn)閇001]，請問哪些滑移系可以開動(dòng)？（101）,-[10T]不能構(gòu)成陽移系erm[Tio]能的立闞陣系不能開動(dòng)mi）、"]能開動(dòng)（101）,-[10T]不能構(gòu)成陽移系erm[Tio]能的立闞陣系不能開動(dòng)mi）、"]能開動(dòng)解：-[111]+-[111]^^[001]2、請判定下列位錯(cuò)反應(yīng)能否進(jìn)行，若能夠進(jìn)行，請?jiān)诰О麍D上做出矢量圖。（1）幾何條件:-[111]+-[111]=-[002]="001]，滿足幾何條件能量條件:

0 J 』滿足能量條件，反應(yīng)可以進(jìn)行。加10—￡[1燈]+￡[211].S6 6幾何條件:-[121]+-[211]=-[330]=-[110]6 6" -6 2'一，滿足幾何條件能量條件:滿足能量條件，反應(yīng)可以進(jìn)行。3、假設(shè)某面心立方晶體可以開動(dòng)的滑移系為（111）4011］，請回答:1）給出滑移位錯(cuò)的單位位錯(cuò)柏氏矢量;2）若滑移位錯(cuò)為純?nèi)形诲e(cuò)，請指出其位錯(cuò)線方向；若滑移位錯(cuò)為純螺位錯(cuò)，其位錯(cuò)線方向又如何？^=-［011］2 答：（1）單位位錯(cuò)的柏氏矢量；（2）純?nèi)形诲e(cuò)的位錯(cuò)線方向與b垂直，且位于滑移面上，為［2胃］；純螺位錯(cuò)的位錯(cuò)線與b平行，為［011］。

4.若將一塊鐵由室溫20°C加熱至850°C，然后非?？斓乩鋮s到20°C,請計(jì)算處理前后空位數(shù)變化（設(shè)鐵中形成1mol空位所需的能量為104675J）。答：占"ft(S5&<-273) 104675 104675"頑y一-e"112i83l4'算為8.314..&23^:101?? ilS5、已知三元簡單共晶的投影圖，見附圖，1） 請畫出AD代表的垂直截面圖及各區(qū)的相組成（已知TA>TD）；2） 請畫出X合金平衡冷卻時(shí)的冷區(qū)曲線，及各階段相變反應(yīng)。1、請對比分析加工硬化、細(xì)品強(qiáng)化、彌散強(qiáng)化、復(fù)相強(qiáng)化和固溶強(qiáng)化的特點(diǎn)和機(jī)理。答：加工硬化：是隨變形使位錯(cuò)增殖而導(dǎo)致的硬化；細(xì)品強(qiáng)化：是由于晶粒減小，品粒數(shù)量增多，尺寸減小，增大了位錯(cuò)連續(xù)滑移的阻力導(dǎo)致的強(qiáng)化；同時(shí)由于滑移分散，也使塑性增大。該強(qiáng)化機(jī)制是唯一的同時(shí)增大強(qiáng)度和塑性的機(jī)制。彌散強(qiáng)化：又稱時(shí)效強(qiáng)化。是由于細(xì)小彌散的第二相阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的強(qiáng)化。包括切過機(jī)制和繞過機(jī)制。

復(fù)相強(qiáng)化：由于第二相的相對含量與基體處于同數(shù)量級是產(chǎn)生的強(qiáng)化機(jī)制。其強(qiáng)化程度取決于第二相的數(shù)量、尺寸、分布、形態(tài)等，且如果第二相強(qiáng)度低于基體則不一定能夠起到強(qiáng)化作用。固溶強(qiáng)化：由于溶質(zhì)原子對位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生阻礙。包括彈性交互作用（柯氏氣團(tuán)）、電交互作用（玲木氣團(tuán)）和化學(xué)交互作用。2、請根據(jù)所附二元共晶相圖分析解答下列問題：1） 分析合金I、II的平衡結(jié)品過程，并繪出冷卻曲線；2） 說明室溫下I、II的相和組織是什么？并計(jì)算出相和組織的相對含量；3） 如果希望得到室溫組織為共晶組織和5%的。初的合金，求該合金的成分;4） 分析在快速冷卻條件下，I、II兩合金獲得的組織有何不同。I nA5 20 50 80 90E答：（1）（2）I:a初+8II

戒=審=竺匕些婦0。％=駝35昵渤090-0.05W.= 100%=17.65%，相組成與組織組成比例相同II:8初+（a，相組成與組織組成比例相同II:8初+（a+8）共+8II（忽略）°例一°?叫q00%=25谿0.90-0.50W=呼=:頊：二”.『".?加。％=海E供 i0.90-0.50W=°90~0S0X100%11.76fe090-0.05.土三二土三婦0眺『匏,24%0.90-0.05(3)設(shè)所求合金成分為xx-0.50

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