北工大07080913材料科學(xué)基礎(chǔ)-真題概要

北京工業(yè)大學(xué)試卷七2007年攻讀碩士學(xué)位研究生入學(xué)考試一試題考試科目：資料科學(xué)基礎(chǔ)合用專業(yè)：資料科學(xué)與工程一、名詞解說(shuō)?脫溶(二次結(jié)晶)?空間群?位錯(cuò)交割?成分過(guò)冷奧氏體?臨界變形量形變織構(gòu)動(dòng)向再結(jié)晶調(diào)幅分解慣習(xí)面二、填空1.晶體宏觀對(duì)稱因素有⑴、⑵、⑶、⑷和⑸。NaCI型晶體中Nh離子填補(bǔ)了所有的⑹空隙，CsCI晶體中CS離子占有的是⑺空隙，螢石中F-離子占有了所有的⑻空隙。3.非均勻形核模型中晶核與基底平面的接觸角9=n/2，表示形核功為均勻形核功的(9),9=(10)表示不可以促使形核。4.晶態(tài)固體中擴(kuò)散的微觀系統(tǒng)有(11)、(12)、(13)和(14)。5.小角度晶界由位錯(cuò)構(gòu)成，其中對(duì)稱傾轉(zhuǎn)晶界由(佝位錯(cuò)構(gòu)成，扭轉(zhuǎn)晶界由(16)位錯(cuò)構(gòu)成。6.發(fā)生在固體表面的吸附可分為(17)和(18)兩各樣類。固態(tài)相變的主要阻力是(19)和(20)。三、判斷正誤1.關(guān)于螺型位錯(cuò)，其柏氏矢量平行于位錯(cuò)線，因此純螺位錯(cuò)只好是一條直線。因?yàn)镃r最外層s軌道只有一個(gè)電子，因此它屬于堿金屬。改變晶向符號(hào)產(chǎn)生的晶向與原晶向相反。4.

非共晶成分的合金在非均衡冷卻條件下獲取

100烘晶組織，此共晶組

織稱偽共晶。.單斜晶系a=丫=90工B。6.擴(kuò)散的決定因素是濃度梯度，原子老是由濃度高的地方向濃度低的地方擴(kuò)散。再結(jié)晶達(dá)成后，在不一樣樣條件下可能發(fā)生正常晶粒長(zhǎng)大和異樣晶粒長(zhǎng)大。依據(jù)施密特定律，晶體滑移面平行于拉力軸時(shí)最簡(jiǎn)單產(chǎn)生滑移。晶粒越細(xì)小，晶體強(qiáng)度、硬度越高，塑性、韌性越差。?高聚物質(zhì)猜中，大分子鏈上極性部分越多，極性越強(qiáng)，資料強(qiáng)度越大。四、影響晶態(tài)固體中原子擴(kuò)散的因素有哪些？并加以簡(jiǎn)單說(shuō)明。五、?什么是時(shí)效辦理？?說(shuō)明經(jīng)過(guò)時(shí)效辦理產(chǎn)生加強(qiáng)的原由。3?實(shí)質(zhì)應(yīng)用過(guò)程中，為除去時(shí)效加強(qiáng)可采納什么辦理方法？為何？六、1?什么是形狀記憶效應(yīng)？2?說(shuō)明經(jīng)過(guò)馬氏體相變產(chǎn)生形狀記憶效應(yīng)的原由。七、比較說(shuō)明滑移與孿生這兩種金屬塑性變形系統(tǒng)的不一樣樣。八、已知工業(yè)純銅的服氣強(qiáng)度(Ts=70MPa其晶粒大小為N=18N=4025個(gè)/mm時(shí)，Ts=95MPa試計(jì)算N=260個(gè)/mrn時(shí)服氣強(qiáng)度

個(gè)/mn2;當(dāng)Ts的值。九、世畫出立方晶胞的I晶向和(021)晶面，六方晶胞的晶向和4--亠晶面。十、氮化傢GaN是制備白光二極管的資料，其晶體構(gòu)造為纖鋅礦N的電負(fù)性為3.07，Ga的電負(fù)性為1.76;N3-的離子半徑為0.148mm

(六方硫化鋅)型。3+Ca

的離子半徑為

0.047nm

。?畫出這類構(gòu)造的晶胞。?構(gòu)造中，負(fù)離子構(gòu)成哪一種聚集？用四軸表示法寫出密排晶面。?分析Ga和N之間的鍵性，說(shuō)明構(gòu)造中各離子配位數(shù)能否合理。?計(jì)算構(gòu)造能否符合靜電價(jià)規(guī)則。Ga填補(bǔ)的是哪一種空隙？填補(bǔ)了多少這類空隙？Ti<)2一￡(人-丁心+V；；十、氧化鈦缺氧時(shí)可產(chǎn)生以下反應(yīng)：正確寫出缺點(diǎn)方程并解說(shuō)各項(xiàng)的含義。十二、何謂全位錯(cuò)？請(qǐng)說(shuō)明在面心立方晶體中肖克萊不全位錯(cuò)和弗蘭克不全因和運(yùn)動(dòng)特色。十三、LiF-NaF-RbF三元相圖如圖7-1所示。

，請(qǐng)位錯(cuò)的成NaF

妁

2C842V45Dr7SDX：圖"第I三題圖確立含RbF30mo%、LiF2Omol寫出該成分點(diǎn)的析晶過(guò)程。依據(jù)此三元相圖畫出LiF-NaF的二元相圖表示圖。標(biāo)準(zhǔn)答案、脫溶（二次結(jié)晶）：從一個(gè)固溶體中析出另一個(gè)固相?？臻g群：晶體構(gòu)造中所有對(duì)稱因素（含微觀對(duì)稱因素）的組合所構(gòu)成的對(duì)稱群。3.位錯(cuò)交割：不一樣樣滑移面上運(yùn)動(dòng)的位錯(cuò)在運(yùn)動(dòng)中相遇發(fā)生位錯(cuò)相互切割的現(xiàn)象。4.成分過(guò)冷：結(jié)晶時(shí)因?yàn)楣滔嗪鸵合喑煞衷偕⒉级瞧鸬墓桃航缪矍懊娓浇合嘀挟a(chǎn)生過(guò)冷區(qū)，這一現(xiàn)象稱為成分過(guò)冷。奧氏體：碳溶于丫-Fe中的空隙固溶體。6.臨界變形量：加熱到再結(jié)晶溫度以上時(shí)能使金屬資料發(fā)生再結(jié)晶的最小預(yù)變形量。7.形變織構(gòu)：隨塑性變形量增添，多晶體不一樣樣晶粒某一晶體學(xué)取向趨于一致的現(xiàn)象。動(dòng)向再結(jié)晶：再結(jié)晶溫度以上變形和再結(jié)晶同時(shí)進(jìn)行的現(xiàn)象。9.調(diào)幅分解：固溶體經(jīng)過(guò)上坡擴(kuò)散分解成構(gòu)造均與母相同樣、成分不一樣樣的兩種固溶體的轉(zhuǎn)變。10.慣習(xí)面：固態(tài)相變時(shí)，新相常常沿母相特定原子面形成，這個(gè)與新相主平面平行的母相晶面稱為慣習(xí)面。(1)對(duì)稱中心；(2)對(duì)稱軸；(3)對(duì)稱面；(4)旋轉(zhuǎn)反伸軸；(5)旋轉(zhuǎn)反應(yīng)軸(6)八面體；(7)立方體；(8)四周體(9)一半；(10)n(11)空隙系統(tǒng)；(12)填隙系統(tǒng)；(13)空位系統(tǒng)；(14)交換系統(tǒng)(15)刃型；(16)螺型(17)物理吸附；(18)化學(xué)吸附(19)界面能；(20)彈性應(yīng)變能.三、1.V；2.X；3.X；4.V；5.V；6.X；7.V；8.X；9.X；10.V四、溫度：溫度越高，擴(kuò)散系數(shù)越大，擴(kuò)散速率越快。(2)晶體構(gòu)造及固溶體種類：致密度較小的晶體構(gòu)造中擴(kuò)散激活能較小，擴(kuò)散易于進(jìn)行；對(duì)稱性較低的晶體構(gòu)造，擴(kuò)散系數(shù)的各向異性顯然；空隙固溶體中的擴(kuò)散激活能遠(yuǎn)小于置換固溶體，擴(kuò)散簡(jiǎn)單進(jìn)行。(3)第三組元：依據(jù)加入的第三組元的性質(zhì)不一樣樣，有的促使擴(kuò)散，有的阻礙擴(kuò)散。(4)晶體缺點(diǎn)：沿晶界的擴(kuò)散系數(shù)遠(yuǎn)大于體擴(kuò)散系數(shù)；沿位錯(cuò)管道擴(kuò)散時(shí)擴(kuò)散激活能較小，因此位錯(cuò)加快擴(kuò)散。五、.過(guò)飽和固溶體的脫溶過(guò)程辦理為時(shí)效辦理。在過(guò)飽和固溶體脫溶過(guò)程中，初始形成亞穩(wěn)態(tài)析出相與母相保持共格或半共格界面。假如析出相粒子擁有很高強(qiáng)度，將使滑移運(yùn)動(dòng)位錯(cuò)發(fā)生曲折并包繞第二相粒子留下位錯(cuò)環(huán)，將增添位錯(cuò)線長(zhǎng)度，而且第二相粒子及位錯(cuò)環(huán)加大對(duì)后續(xù)運(yùn)動(dòng)位錯(cuò)的阻力，產(chǎn)生第二相加強(qiáng)。假如析出相粒子可發(fā)生變形，將產(chǎn)生新的相界面，使析出相與基體相之間共格(或半共格)界面碰到損壞；滑移面產(chǎn)生錯(cuò)配，可能使有序擺列碰到損壞。綜上，宏觀產(chǎn)生加強(qiáng)。經(jīng)過(guò)時(shí)效回歸辦理或從頭固溶辦理可以使時(shí)效加強(qiáng)現(xiàn)象消逝。因?yàn)榕惆橹鴷r(shí)效回歸辦理或從頭固溶辦理積淀脫溶產(chǎn)生的第二相從頭溶人固溶體之中。堅(jiān)固相時(shí)，只好采納固溶辦理。

當(dāng)積淀析出相已經(jīng)為六、1.將某些金屬資料進(jìn)行變形后加熱至某一特定溫度以上，變形金屬資料形狀恢復(fù)到變形前的形狀，此現(xiàn)象稱形狀記憶效應(yīng)。.根本源因是馬氏體轉(zhuǎn)變的無(wú)擴(kuò)散性、共格切變性和可逆轉(zhuǎn)變性。母相冷卻過(guò)程中外加應(yīng)力惹起馬氏體相變，利用馬氏體相變偽彈性產(chǎn)生宏觀變形。加熱過(guò)程中，當(dāng)加熱溫度超出馬氏體相變逆轉(zhuǎn)變溫度時(shí)，陪伴熱彈性馬氏體逆轉(zhuǎn)變，產(chǎn)生形狀恢復(fù)，達(dá)成形狀記憶過(guò)程。七、(1)變形方式不一樣樣?；七^(guò)程為晶體一部分相對(duì)另一部分的相對(duì)滑動(dòng)，孿生過(guò)程為晶體一部分相對(duì)另一部分的均勻切變。發(fā)生孿生過(guò)程的臨界切應(yīng)力遠(yuǎn)大于滑移所需臨界切應(yīng)力。孿生過(guò)程改變晶體位有關(guān)系?；七^(guò)程不改變晶體位有關(guān)系?；七^(guò)程可以連續(xù)進(jìn)行而孿生過(guò)程不可以連續(xù)進(jìn)行。(5)滑移過(guò)程是塑性變形的主要系統(tǒng)，當(dāng)滑移系處于不利于滑移變形發(fā)生時(shí)，經(jīng)過(guò)孿生可以改變滑移系與外力的取向，使滑移過(guò)程進(jìn)一步發(fā)生。八、晶粒大小與服氣強(qiáng)度之間的關(guān)系知足Hall-Petch公式，即-1/2(Ts=c卄kd由等面積圓直徑表示晶粒尺寸，即d=(8/3仃/比)說(shuō)叢二(8/3ir/18)^=0.22mm心二(8/3TT/4025)IZ2=L45xl0'2mm代入csi=70MPacs2=95MPa于是?m"2°故求出K=0.13MPa，c=61.3MPacs=78.3MPa九、如圖7-2所示。(021)必二(8/3TT/260)1=5.71x10~2mm=<r0+Kdi_b\+/Cri31/2(1212)十、如圖7-3所示。.構(gòu)造中，負(fù)離子構(gòu)成ABAB^方聚集，密排晶面為(0001)。Ga和N之間的鍵性由電負(fù)性差值決定△x=3.07-1.76=1.31V1.7,GaN為共價(jià)鍵配位數(shù)由正負(fù)離子半徑比決定R/R-=0.047/0.148=0.318+?0.225VR/RV0.414CN(Ga

+)=4

,

CN(N

-)=4

，配位數(shù)合理?！鮓

壬二

4冥寧二34.一個(gè)

M

與4個(gè)

Gf

相聯(lián)：

，符合靜電價(jià)規(guī)則。5.Ga填補(bǔ)的是四周體空隙，填補(bǔ)了負(fù)離子空隙的一半。2TiO,

一

丁心

+VX+30

0十一、缺點(diǎn)方程為Ti'Ti二氧化鈦失氧，生成

Ti3+

占有

Ti4+

晶格位，有效電荷

-1

。:氧空位，有效電荷+2。：氧仍舊占有氧的晶格位。十二、柏氏矢量等于點(diǎn)陣矢量的位錯(cuò)稱為全位錯(cuò)。(1212)面心立方晶體中肖克萊不全位錯(cuò)是由不均勻滑移產(chǎn)生的，它可以是刃型位

錯(cuò)，或螺型位錯(cuò)，或混淆位錯(cuò)，可以滑移。弗蘭克不全位錯(cuò)是抽去或插入一層密排場(chǎng)造成的，其柏氏矢量垂直于滑移

面，所以，弗蘭克不全位錯(cuò)不可以滑移，只好攀移。十三、1.RbF30mol%LiF2Omol%NaF50mol

的物料從高溫冷卻時(shí)初始凝結(jié)溫度

為750C

，液相所有凝結(jié)溫度

425C

。?該成分點(diǎn)的析晶過(guò)程為/=0l^af+RbF+LiFNaF—NaF——U—M3?如圖7-4所示。也4坍十三磷.3小醉|試卷八2008年攻讀碩士學(xué)位研究生入學(xué)考試一試題考試科目：資料科學(xué)基礎(chǔ)合用專業(yè)：資料科學(xué)與工程一、名詞解說(shuō)金屬鍵?問(wèn)隙固溶體3.肖脫基空位4.共晶轉(zhuǎn)變5.負(fù)溫度梯度6.上坡擴(kuò)散7.形變織構(gòu)8.慣習(xí)面9.時(shí)效10.—級(jí)相變二、填空1.假如晶體中不同的原子面用A、B、C、D等字母來(lái)表示，面心立方晶體中原子的堆垛方式為⑴，密排六方晶體原子的堆垛方式為⑵。2.原子或離子的⑶是指在晶體構(gòu)造中，該原子或離子的四周與它直接相鄰聯(lián)合的原子個(gè)數(shù)或所有異號(hào)離子的個(gè)數(shù)。點(diǎn)缺點(diǎn)的均衡濃度隨⑷的高升而增大。柏氏矢量等于點(diǎn)陣矢量的位錯(cuò)稱為⑸;在面心立方晶體中，由⑹造成的不全位錯(cuò)稱為肖克萊不全位錯(cuò)；由插入或許抽去一層密排場(chǎng)造成的不全位錯(cuò)稱為⑺不全位錯(cuò)。5.由一個(gè)固相同時(shí)析出成分和晶體構(gòu)造均不一樣樣的兩個(gè)新固相的過(guò)程稱為(8)轉(zhuǎn)變。在合金均衡相圖中，確立必然溫度和合金組分下合金內(nèi)存在的各相的比率時(shí)，可以經(jīng)過(guò)等溫連結(jié)線，利用(9)定律進(jìn)行計(jì)算。7.在均一的液相中靠自己的構(gòu)造起伏和能量起伏等條件形成晶核的方式稱為(10)形核。固態(tài)相變形核的驅(qū)動(dòng)力是(11)，阻力主假如(12)和(13)。金屬多晶體塑性變形最少需(14)獨(dú)立滑移系開(kāi)動(dòng)。發(fā)生在固體表面的吸附可分為(15)和(⑹兩各樣類。11.子擺列構(gòu)造不一樣樣，可把固體中的相界面分為

依據(jù)界面上原(17)、(18)和(19)界面。能產(chǎn)生交滑移的位錯(cuò)必然是(20)位錯(cuò)。三、判斷正誤與CsCl近似，CsBr擁有AX種類的體心立方晶體構(gòu)造。在非晶態(tài)固體資猜中，原子在三維空間不具備周期性的重復(fù)擺列，處于完滿無(wú)序狀態(tài)。溶質(zhì)和溶劑晶體構(gòu)造相同，是形成連續(xù)固溶體的充分必需條件。4?亞共晶白口鑄鐵的室溫均衡組織由珠光體、變態(tài)萊氏體以及二次滲碳體構(gòu)成，此中的珠光體是由初晶奧氏體共析轉(zhuǎn)變形成的。5?純金屬凝結(jié)時(shí)，界眼前沿液體的過(guò)冷區(qū)形態(tài)和性質(zhì)取決于液體內(nèi)實(shí)質(zhì)溫度的散布，這類過(guò)冷叫做成分過(guò)冷。6?貝氏體轉(zhuǎn)變中，F(xiàn)e、C原子均不發(fā)生擴(kuò)散。7?以界面能降低為晶粒長(zhǎng)大驅(qū)動(dòng)力時(shí)，晶界遷徙老是向著晶界曲率中心方向。?晶粒越細(xì)小，晶體強(qiáng)度、硬度越高，塑性、韌性越差。?依據(jù)施密特定律，晶體滑移面平行于拉力軸時(shí)最簡(jiǎn)單產(chǎn)生滑移。.構(gòu)造簡(jiǎn)單、規(guī)整度高、對(duì)稱性好的高分子簡(jiǎn)單結(jié)晶。四、用四指數(shù)表示的密排六方構(gòu)造的原子最密排場(chǎng)和最密排方向是什么？試證明理想密排六方晶胞的晶格常數(shù)比(軸比)c/a為1.633。五、以圓圈表示一個(gè)原子，試畫出體心立方晶體中(111)面的原子擺列方式，要求最少畫出十個(gè)以上的原子。六、實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，在

a-Fe

中可以經(jīng)過(guò)a/2[11T]4-—[1T1]7'Z-

-

[100]反應(yīng)形成

[100]

位錯(cuò)，在

Fe

的晶胞中表示這一反應(yīng)，并證明此位錯(cuò)反應(yīng)可以發(fā)生。七、金屬中空位均衡濃度隨溫度的變化規(guī)律依據(jù)N/=Nexp(-Q/RT)。某金屬在被加熱到1130K的時(shí)候，其空位的均衡濃度是其在1000K時(shí)的5倍。假定在1000?1130K之間金屬的密度不變，氣體常數(shù)為8.31J/(mol?K)，試計(jì)算其空位形成能Q。八、請(qǐng)?jiān)诖痤}紙上按圖8-1繪制鐵碳相圖，達(dá)成下邊問(wèn)題：.達(dá)成以下信息的注明：液相線和固相線。共晶、共析、包晶反應(yīng)及其溫度。兩條分別表示C在奧氏體和鐵素體中溶解度的固溶線所有單相和兩相區(qū)。(5)重要的成分點(diǎn)：0.022%C0.77%C2.11%C4.3%C以及6.7%C。2.假如有6kg含碳量wc=0.45%的奧氏體遲緩冷卻到727C以下，先共析相是什么？在最后室溫均衡組織中先共析相有多少千克？最后室溫均衡組織中總合含有多少千克鐵素體和滲碳體九、在立方晶胞內(nèi)畫出(122)、」晶面，及121、'、晶向。十、塑性變形金屬的顯微組織、晶內(nèi)構(gòu)造發(fā)生什么變化性能發(fā)生哪些變化十一、馬氏體的加強(qiáng)因素有哪些請(qǐng)?jiān)敱M說(shuō)明馬氏體的強(qiáng)度和韌性與其含碳量、組織形態(tài)及亞構(gòu)造的關(guān)系。十二、影響晶態(tài)固體中原子擴(kuò)散的因素有哪些并加以簡(jiǎn)單說(shuō)明。十三、已知碳在丫-Fe中的擴(kuò)散常數(shù)D0=2.0x10-5m/s，擴(kuò)散激活能Q=140X103J/mol，要想獲取與在927C時(shí)滲碳

10h

的相同厚度，在

870C

滲碳需要多長(zhǎng)時(shí)問(wèn)?(忽視不一樣樣溫度下碳在丫-Fe中溶解度的不一樣樣)標(biāo)準(zhǔn)答案金屬鍵：金屬正離子與自由電子之間相互作用構(gòu)成的金屬原子問(wèn)的結(jié)協(xié)力稱為金屬鍵?？障豆倘荏w：當(dāng)溶質(zhì)原子比較小時(shí)，可以進(jìn)入溶劑晶格的空隙地點(diǎn)內(nèi)，這樣形成的固溶體稱為空隙固溶體。肖脫基空位：離位原子遷徙到表面面或內(nèi)界面(如晶界等)處形成的空位稱為肖脫基空位。共晶轉(zhuǎn)變：由一個(gè)液相同時(shí)結(jié)晶出兩個(gè)不一樣樣固相的過(guò)程稱為共晶轉(zhuǎn)變。負(fù)溫度梯度：結(jié)晶前沿液相中，溫度由固液界面向液相內(nèi)部漸漸降低的散布稱為負(fù)溫度梯度。上坡擴(kuò)散：在化學(xué)位差為驅(qū)動(dòng)力的條件下，原子由低濃度地點(diǎn)向高濃度地點(diǎn)進(jìn)行的擴(kuò)散。7.形變織構(gòu)：隨塑性變形量增添，多晶體不一樣樣晶粒某一晶體學(xué)取向趨于一致的現(xiàn)象。8.慣習(xí)面：固態(tài)相變時(shí)，新相常常沿母相特定原子面形成，這個(gè)與新相主平面平行的母相晶面稱為慣習(xí)面。時(shí)效：過(guò)飽和固溶體后續(xù)在室溫或高于室溫的溶質(zhì)原子脫溶過(guò)程。10.一級(jí)相變：兩相的自由焓和化學(xué)位均相等，但自由焓的一階偏導(dǎo)數(shù)不相等的相變。1.(1)ABCABCABO;(2)ABABAB(3)配位數(shù)溫度(5)全位錯(cuò)；不均勻滑移；(7)弗蘭克(8)共析(9)杠桿(10)均勻8.(11)新相和母相的自由能之差；(12)界面能；(13)彈性應(yīng)變能(14)五個(gè)(15)物理吸附；(16)化學(xué)吸附(17)共格；(18)非共格；(19)半共格(20)螺型證明：密排六方晶胞的1/3如圖8-2所示1.X；2.X；3.X；4.V;5.X；6.x；7.V；8.X；9.X；10.V四、用四指數(shù)表示的密排六方構(gòu)造的原子最密排場(chǎng)為{0001}，用四指數(shù)表示的密排六方構(gòu)造的原子最密排方向?yàn)?lt;1120>圖第四題解答圖考慮由JKLM構(gòu)成的四周體■因?yàn)樵贘、K和M處的原子相互接觸，因此的鼻+(MH)1或屮二(Jff)3+在JHM三角形中JM=JK=2R=a在JKL等邊三角形中解出的長(zhǎng)度◎e將JH代入，得由此五、如圖8-3所示OOOOOOOOO@1^3第兀題解答圖六、如圖8-4所示。圖&4第六題解答圖證明:因此反應(yīng)可以發(fā)生。七、在1130K和1000K的空位均衡濃度分別為N/1和N/2,那么這樣可以求解QK\n5乳°=116300J/molJ__l

I]H30八、圖Rd第八題第I小題解碎圖2.假如有6kg含碳量wc=0.45%的奧氏體遲緩冷卻到727C以下，先共析相是先共析鐵素體。依據(jù)杠桿定律計(jì)算得先共析相為叫處価16心2?叫依據(jù)杠桿定律，最后室溫均衡組織中所含鐵素體和滲碳體分別為皿廠牆盤卷X1()0%K6kg=5.64kgra^=HHflX10，，%“甌"3%九、如圖8-6所示\\1\]O2-)—IS8-6第九題解悴圄十、金屬發(fā)生塑性變形后，顯微組織形態(tài)上，原等軸晶粒沿變形方向被拉長(zhǎng)，在大變形量時(shí)晶界甚至呈纖維狀，如存在硬脆的第二相顆?；驃A雜，常沿變形方向呈帶狀散布。顯微構(gòu)造上，缺點(diǎn)(空位和位錯(cuò))密度顯然增大。因?yàn)樽冃芜^(guò)程中位錯(cuò)的增殖及運(yùn)動(dòng)過(guò)程中位錯(cuò)的交割和交互作用，形成位錯(cuò)纏結(jié)，異號(hào)位錯(cuò)相消后構(gòu)成胞狀構(gòu)造。隨變形量增添，位錯(cuò)胞數(shù)目增添，尺寸減小，晶體內(nèi)部的積蓄能增大。性能上，冷變形金屬將發(fā)生加工硬化，表現(xiàn)為強(qiáng)度顯然提升、塑性顯然降落。十一、馬氏體的加強(qiáng)因素有碳原子的空隙固溶加強(qiáng)作用；C原子團(tuán)簇對(duì)位錯(cuò)的釘扎作用；C原子進(jìn)入馬氏體晶體構(gòu)造的扁八面體中心，造成非對(duì)稱點(diǎn)陣膨脹(形成畸變偶極應(yīng)力場(chǎng))，產(chǎn)生的激烈的空隙固溶加強(qiáng)作用；晶界、位錯(cuò)、孿晶的加強(qiáng)作用。馬氏體的強(qiáng)度和韌性與其含碳量、組織形態(tài)及亞構(gòu)造親密有關(guān)。鐵碳合金中，含碳量0.3%，形成板條狀馬氏體，擁有位錯(cuò)亞構(gòu)造，強(qiáng)度較低，塑性和韌性好；w>1.0%，形成片狀馬氏體，擁有孿晶亞構(gòu)造，強(qiáng)度高，但塑性和韌性差；0.3%vwcv1.0%形成板條馬氏體+片狀馬氏體的混淆組織，擁有位錯(cuò)和孿晶的混淆亞構(gòu)造，可獲取優(yōu)秀的強(qiáng)韌性綜合性能。十二、溫度：溫度越高，擴(kuò)散系數(shù)越大，擴(kuò)散速率越快。晶體構(gòu)造及固溶體種類：致密度較小的晶體構(gòu)造中擴(kuò)散激活能較小，擴(kuò)散易于進(jìn)行；對(duì)稱性較低的晶體構(gòu)造，擴(kuò)散系數(shù)的各向異性顯然；空隙固溶體中的擴(kuò)散激活能遠(yuǎn)小于置換固溶體，擴(kuò)散簡(jiǎn)單進(jìn)行。(3)第三組元：依據(jù)加入的第三組元的性質(zhì)不一樣樣，有的促使擴(kuò)散，有的阻擋擴(kuò)散；(4)晶體缺點(diǎn)：沿晶界的擴(kuò)散系數(shù)遠(yuǎn)大于體擴(kuò)散系數(shù)；沿位錯(cuò)管道擴(kuò)散時(shí)擴(kuò)散激活(110)能較小，因此位錯(cuò)加快擴(kuò)散。十三、碳在丫-Fe中擴(kuò)散的偏差函數(shù)解表示為碳在927C與870C兩種條件下分別擴(kuò)散的偏差函數(shù)間關(guān)系為碳在丫-Fe中的擴(kuò)散系數(shù)為D=Dexp(-Q/RT)碳在927C條件下的擴(kuò)散系數(shù)為=2,0x10exp-140xl03J/mot[8.31J/(mol-K)X1200K)=2.0x103e14a4mVs=15.99X10碳在870C條件下的擴(kuò)散系數(shù)為^=2-0xl°'[(8.31J/(mol-K)/?i43K)=2.0x10^*eJ1474m2/s=Z94x10H1inVs=2.014計(jì)算可得"出MW冰“也14h則所需時(shí)間為2009年攻讀碩士學(xué)位研究生入學(xué)考試一試題考試科目：資料科學(xué)基礎(chǔ)合用專業(yè)：資料科學(xué)與工程一、名詞解說(shuō)?共價(jià)鍵?晶族?電子化合物?相均衡?線缺點(diǎn)穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散7?形變織構(gòu)動(dòng)向再結(jié)晶一級(jí)相變調(diào)幅分解二、填空1.可以按旋轉(zhuǎn)軸和旋轉(zhuǎn)反伸軸的軸次和數(shù)目將晶體分建立方晶系、三方晶

系、四方晶系、⑴、⑵、⑶和⑷共七個(gè)晶系。2.原子或離子的⑸是指在晶體構(gòu)造中，該原子或離子的四周與它直接

相鄰聯(lián)合的原子個(gè)數(shù)或所有異號(hào)離子的個(gè)數(shù)。固溶體中，當(dāng)溶質(zhì)原子和溶劑原子分別占有固定地點(diǎn)，且每個(gè)晶胞中溶質(zhì)原子和溶劑原子數(shù)之比一準(zhǔn)時(shí)，這類有序構(gòu)造被稱為⑹。一個(gè)滑移面和其面上的一個(gè)⑺構(gòu)成一個(gè)滑移系。5.推移的方式被稱為

結(jié)晶過(guò)程中晶體界面向液相(8)，與液固界面的微觀構(gòu)造有關(guān)。6.可以經(jīng)過(guò)系統(tǒng)自由度、

相均衡時(shí)，系統(tǒng)內(nèi)的相數(shù)⑼和對(duì)系統(tǒng)均衡狀態(tài)能夠產(chǎn)生影響的外界因素?cái)?shù)目的關(guān)系式來(lái)進(jìn)行計(jì)算。7.鑄錠三晶區(qū)是指緊靠膜內(nèi)壁的細(xì)晶區(qū)、(10)、鑄錠中心的等軸粗晶區(qū)。8.小角度晶界由位錯(cuò)構(gòu)成，其中對(duì)稱傾轉(zhuǎn)晶界由(11)位錯(cuò)構(gòu)成，扭轉(zhuǎn)晶界由(12)位錯(cuò)構(gòu)成。加強(qiáng)金屬資料的方法有(13)加強(qiáng)、(14)加強(qiáng)、(15)加強(qiáng)、(16)加強(qiáng)。10.再結(jié)晶達(dá)成后，晶粒長(zhǎng)大可分為(17)晶粒長(zhǎng)大和(18)晶粒長(zhǎng)大。11.線性高分子可頻頻使用，稱為(19)塑料；交聯(lián)高分子不可以頻頻使用，稱為(20)塑料。三、判斷正誤由

1.

在密堆構(gòu)造中會(huì)形成兩種空隙，一是8個(gè)球形成的八面體空隙，另一種是由2

4個(gè)球形成的四周體空隙。.尖晶石型晶體(AB2O4)擁有正型和反型構(gòu)造，其實(shí)質(zhì)是正型中

A離子的八面體擇位能大于B離子，而反型中是B離子的八面體擇位能大于A離子。3.形成連續(xù)固溶體的最主要條件是溶質(zhì)和溶劑的晶體構(gòu)造要一致，比方，

銀和鋁都擁有面心立方構(gòu)造。4?在融化過(guò)程中，非晶態(tài)資料不一樣樣于晶態(tài)資料的最主要特色是其沒(méi)有一個(gè)

固定的熔點(diǎn)。5?鐵素體軟而韌，而滲碳體硬而脆，由此兩相構(gòu)成的鐵碳合金的性能取決

于兩者配合的顯微構(gòu)造。6?擴(kuò)散的決定因素是濃度梯度，原子老是由濃度高的地方向濃度低的地方7?滑移系的多少影響金屬資料的塑性變形能力。因?yàn)轶w心立方晶格金屬具

擴(kuò)散。有48個(gè)滑移系，因此其塑性變形能力最強(qiáng)。?晶粒長(zhǎng)大過(guò)程中，大角度晶界擁有比較快的遷徙速度。?晶粒越細(xì)小，晶體強(qiáng)度、硬度越高，塑性、韌性越差。.固態(tài)相變中，因?yàn)槟赶嘀写嬖诖笈w缺點(diǎn)，使得相變過(guò)程中很難發(fā)生均勻形核。四、請(qǐng)?jiān)诹⒎骄О挟嫵?L'l_'和(111)以及［111］和［201］的圖示，并說(shuō)明其意義。五、從周期表查到O-、Fe2+,Fe3+離子的半徑分別為0.14nm0.077nm0.069nm,請(qǐng)計(jì)算推斷它們可以形成什么樣的晶體構(gòu)造。六、請(qǐng)按形成固溶體的條件來(lái)討論說(shuō)明CaO-MgO￡夠形成何種固溶體。(已知CeT和M『離子的半徑分別是0.1nm和0.072nm)七、請(qǐng)說(shuō)明Fe-FesC合金中的一次滲碳體、二次滲碳體、三次滲碳體、共晶滲碳體和共析滲碳體的特色和差別。八、圖9-1是一幅常用的陶瓷資料的相圖。⑶血％阿刖(A1A)圖9訂第八龜圖1?據(jù)圖標(biāo)出圖中A和B相區(qū)的相名稱。用相律分析計(jì)算相區(qū)4和B以及E點(diǎn)的自由度。寫出構(gòu)成含50wt%A2O系統(tǒng)在凝結(jié)過(guò)程中的相變構(gòu)造的變化關(guān)系簡(jiǎn)述計(jì)算1600r時(shí)的相構(gòu)成含量的方法。九、比較說(shuō)明滑移與孿生這兩種金屬塑性變形系統(tǒng)的不一樣樣。十、塑性變形金屬的顯微組織、晶內(nèi)構(gòu)造發(fā)生什么變化？性能發(fā)生哪些變化？1?什么是時(shí)效辦理？2?說(shuō)明經(jīng)過(guò)時(shí)效辦理產(chǎn)生加強(qiáng)的原由。3?實(shí)質(zhì)應(yīng)用過(guò)程中，為除去時(shí)效加強(qiáng)可采納什么辦理方法？為何？十二、?試用塑性變形位錯(cuò)理論說(shuō)明金屬資料的晶粒越細(xì)小其強(qiáng)度越高的原由。2?已知：當(dāng)退火后純鐵的晶粒大小為16個(gè)肝吊時(shí)，服氣強(qiáng)度cs=100MPa當(dāng)晶粒大小為4096個(gè)/mn2時(shí)，cs=250MPa試求晶粒大小為256個(gè)/mn2時(shí)，服氣強(qiáng)度cs的值。十三、馬氏體的加強(qiáng)因素有哪些？請(qǐng)?jiān)敱M說(shuō)明馬氏體的強(qiáng)度和韌性與其含碳量、組織形態(tài)及亞構(gòu)造的關(guān)系。標(biāo)準(zhǔn)答案、1?共價(jià)鍵：相鄰原子因?yàn)楣蚕黼娮訉?duì)所形成的價(jià)鍵，擁有飽和性和方向性。2?晶族：依據(jù)晶體構(gòu)造中高次軸(n>2)的數(shù)目，將晶體區(qū)分為初級(jí)(無(wú)高次軸)、中級(jí)(一個(gè)高次軸)和高級(jí)(多于一個(gè)高次軸)晶族。3?電子化合物：屬于金屬問(wèn)化合物，其各組元價(jià)電子總數(shù)與原子總數(shù)比的電子濃度在合金抵達(dá)最大溶解度時(shí)約為1.4。4?相均衡：系統(tǒng)中各相的化學(xué)勢(shì)相等，各個(gè)組元在各相中的化學(xué)勢(shì)相等。5?線缺點(diǎn)：一維尺度的缺點(diǎn)，在其他二維方向尺寸很小，比方，位錯(cuò)。6?穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散：在擴(kuò)散系統(tǒng)中，隨意一點(diǎn)的濃度不隨時(shí)間變化而改變的擴(kuò)散過(guò)程。7?形變織構(gòu)：隨塑性變形量增添，多晶體不一樣樣晶粒某一晶體學(xué)取向趨于一致的現(xiàn)象。?動(dòng)向再結(jié)晶：再結(jié)晶溫度以上變形和再結(jié)晶同時(shí)進(jìn)行的現(xiàn)象。一級(jí)相變：兩相的自由焓和化學(xué)位均相等，但自由焓的一階偏導(dǎo)數(shù)不相等的相變。調(diào)幅分解：固溶體經(jīng)過(guò)上坡擴(kuò)散分解成構(gòu)造均與母相同樣、成分不一樣樣的兩種固溶體的轉(zhuǎn)變。.、(1)六方晶系；(2)正交晶系；(3)單斜晶系；(4)三斜晶系(5)配位數(shù)(6)超點(diǎn)陣(7)滑移方向(8)晶體長(zhǎng)大系統(tǒng)(9)組元數(shù)(10)垂直膜壁生長(zhǎng)的柱狀晶區(qū)(11)刃型；(12)螺型(13)固溶；(14)位錯(cuò)；(15)細(xì)晶；(16)彌散(或積淀相顆粒)(17)正常；(18)異樣(19)熱塑性；(20)熱固性2）和（111）表示晶面,1.X；2.X；3.X；4.V;5.V;6.x；7.x；8.V；9.x；10.V［111］和［201］表示晶向，如圖9-2所示四、It］9-2第四題解答圖NaCI

五、FeQR/R-=0.077/0.140=0.550構(gòu)造；FezQ,Rh/R-=0.069/0.140=0.492

，處于0.414?0.732范圍，擁有6配位，F(xiàn)CC，相同處于0.414?0.732范圍，擁有6配位，AX3構(gòu)造，三方晶系。六、尺寸：（0.1-0.072）/0.1=28%1.2，同一周期上下，湊近。晶體構(gòu)造：

，不符合。電負(fù)性:CaCaO和：MgQFCCNaCJ

為1.0，Mg為電子濃度：價(jià)電子數(shù)相同。結(jié)論：不可以形成連續(xù)固溶體，而是有限型固溶體。七、鐵碳合金都是由鐵素體和滲碳體所構(gòu)成的，跟著碳含量的增添，滲碳體由零開(kāi)始增添，合金構(gòu)成相的相對(duì)含量會(huì)由此而變化，依據(jù)合金的碳含量和滲碳體在凝結(jié)過(guò)程中析出的次序編為一次、二次和三次滲碳體，記為a—a+Fe3Gfa+P^P+FQCUTP+FeG+L'dfL'dfL'd+Fe3C1。共晶滲碳體1148C及其以下含碳量超出2.11%時(shí)，液相構(gòu)成生成連續(xù)散布的滲碳體構(gòu)成萊滲碳體發(fā)生在727°C及其以下形成片狀滲碳體構(gòu)成珠光體。八、

氏體，共析1.如圖9-3所示：A—方石英和液相；B—莫來(lái)石和液相。2.A點(diǎn)自由度：2-P+1=2-2+1=1；B點(diǎn)自由度：2-2+1=1；E點(diǎn)自由度2-3+1=0。50wt%AbQ含量的熔體的凝結(jié)過(guò)程：LfL+Mullite（1830C右）fMullite+cristobalite（1590C）fMullite（量加）+cristobalite（1590C以下）。4.計(jì)算1600C時(shí)相構(gòu)成：沿溫度坐標(biāo)畫一水平線，與相圖B區(qū)上的液相線、構(gòu)成垂線和莫來(lái)石相線訂交，分別記為方石英=ab/bc，計(jì)算出相構(gòu)成。

a、b、c。禾用杠桿定律：莫來(lái)石

/九、(1)變形方式不一樣樣。滑移過(guò)程為晶體一部分相對(duì)另一部分的相對(duì)滑動(dòng)，孿生過(guò)程為晶體一部分相對(duì)另一部分的均勻切變。(2)發(fā)生孿生過(guò)程的臨界切應(yīng)力遠(yuǎn)大于滑移所需臨界切應(yīng)力。(3)孿生過(guò)程改變晶體位有關(guān)系?；七^(guò)程不改變晶體位有關(guān)系。(4)滑移過(guò)程可以連續(xù)進(jìn)行而孿生過(guò)程不可以連續(xù)進(jìn)行。(5)滑移過(guò)程是塑性變形的主要系統(tǒng)，當(dāng)滑移系處于不利于滑移變形發(fā)生時(shí)，經(jīng)過(guò)孿生可以改變滑移系與外力的取向，使滑移過(guò)程進(jìn)一步發(fā)生。十、金屬發(fā)生塑性變形后，顯微組織形態(tài)上，原等軸晶粒沿變形方向被拉長(zhǎng)，在大變形量時(shí)晶界甚至呈纖維狀，如存在硬脆的第二相顆?；驃A雜，常沿變形方向呈帶狀散布。顯微構(gòu)造上，缺點(diǎn)(空位和位錯(cuò)密度顯然增大。因?yàn)樽冃芜^(guò)程中位錯(cuò)的增殖及運(yùn)動(dòng)過(guò))程中位錯(cuò)的交割和交互作用，形成位錯(cuò)纏結(jié)，異號(hào)位錯(cuò)相消后構(gòu)成胞狀構(gòu)造。隨變形量增加，位錯(cuò)胞數(shù)目增添，尺寸減小，晶體內(nèi)部的積蓄能增大。性能上，冷變形金屬將發(fā)生加工硬化，表現(xiàn)為強(qiáng)度顯然提升、塑性顯然下降。1?過(guò)飽和固溶體的脫溶過(guò)程辦理為時(shí)效辦理。2?在過(guò)飽和固溶體脫溶過(guò)程中，初始形成亞穩(wěn)態(tài)析出相與母相保持共格或半共格界面。假如析出相粒子擁有很高強(qiáng)度，將使滑移運(yùn)動(dòng)位錯(cuò)發(fā)生曲折并包繞第二相粒子留下位錯(cuò)環(huán)。將增添位錯(cuò)線長(zhǎng)度，而且第二相粒子及位錯(cuò)環(huán)加大對(duì)后續(xù)運(yùn)動(dòng)位錯(cuò)的阻力，產(chǎn)生第二相加強(qiáng)。假如析出相粒子可發(fā)生變形，將產(chǎn)生新的相界面，使析出相與基體相之間共格(或半共格)界面碰到損壞；滑移面產(chǎn)生錯(cuò)配，可能使有序擺列碰到損壞。綜上，宏觀產(chǎn)生加強(qiáng)。3?經(jīng)過(guò)時(shí)效回歸辦理或從頭固溶辦理可以使時(shí)效加強(qiáng)現(xiàn)象消逝。因?yàn)榕惆橹鴷r(shí)效回歸辦理或從頭固溶辦理積淀脫溶產(chǎn)生的第二相從頭溶人固溶體之中。當(dāng)積淀析出相已經(jīng)為堅(jiān)固相時(shí)，只好采納固溶辦理。十二、1?金屬多晶體資料塑性變形時(shí)，粗大晶粒的晶界處塞積的位錯(cuò)數(shù)目多，形成較大的應(yīng)力場(chǎng)，可以使相鄰晶粒內(nèi)的位錯(cuò)源啟動(dòng)，使變形連續(xù)；相反，細(xì)小晶粒的晶界處塞積的位錯(cuò)數(shù)目少，要使變形連續(xù)，必然施加更大的外加作使勁以激活相鄰晶粒內(nèi)位錯(cuò)源，因此，細(xì)晶資料要發(fā)生塑性變形需要更大外面作使勁，即晶粒越細(xì)小晶體強(qiáng)度越高。依據(jù)Hall-Petch公式，cs=c卄Kd"2由均勻晶粒尺寸d計(jì)算資料的服氣強(qiáng)度cso由等面積圓半徑表示晶粒尺寸，即di=(4Ai/n)1/2，d2=(4A2/n)"2于是cs1=co+Kd(Ts2=c+Kc__2由已知A=1/16mm,A=1/4096mm

-1/22叭=50MPa式中，A和A為晶粒面積。cs1=100MPacs2=250MPa求出；-二訂II再由A3=1/256mrn求出（Ts3=150MPa十三、馬氏體的加強(qiáng)因素有碳原子的空隙固溶加強(qiáng)作用；C原子團(tuán)簇對(duì)位錯(cuò)的釘扎作用；C原子進(jìn)入馬氏體晶體構(gòu)造的扁八面體中心，造成非對(duì)稱點(diǎn)陣膨脹（形成畸變偶極應(yīng)力場(chǎng)），產(chǎn)生的激烈的空隙固溶加強(qiáng)作用；晶界、位錯(cuò)、孿晶的加強(qiáng)作用。馬氏體的強(qiáng)度和韌性與其含碳量、組織形態(tài)及亞構(gòu)造親密有關(guān)。鐵碳合金中，含碳量wv0.3%，形成板條狀馬氏體，擁有位錯(cuò)亞構(gòu)造，強(qiáng)度較低，塑性和韌性好；w>1.0%，形成片狀馬氏體，擁有孿晶亞構(gòu)造，強(qiáng)度高，但塑性和韌性差；0.3%vwcv1.0%,形成板條馬氏體+片狀馬氏體的混淆組織，擁有位錯(cuò)和孿晶的混淆亞構(gòu)造，可獲取優(yōu)秀的強(qiáng)韌性綜合性能。北京工業(yè)大學(xué)2013年碩士研究生入學(xué)考試★所有答案必然做在答題紙上，做在試題紙上無(wú)效一、名詞解說(shuō)（20分）1、范德華鍵2、慣習(xí)面3、全位錯(cuò)4、再結(jié)晶5、非均勻形核6、柯肯達(dá)爾效應(yīng)7、調(diào)幅分解8、重心法例9、一級(jí)相變10、多滑移二、填空（20分）1、晶體按對(duì)稱性可分為（1）晶族，（2）晶系，共