材料科學(xué)基礎(chǔ)試題

材料科學(xué)基礎(chǔ)試題一、選擇1．能進(jìn)行攀移的位錯(cuò)可能是AA．弗蘭克位錯(cuò)B.肖克萊位錯(cuò)C.螺型全位錯(cuò)2.對(duì)Fe-Cr-C三元合金進(jìn)行滲碳的反應(yīng)擴(kuò)散，則該合金中不能出現(xiàn)CA.單相區(qū)B.兩相區(qū)C.三相區(qū)3.如下說(shuō)法哪個(gè)是正確的，CA.形成點(diǎn)缺陷所引起的熵的變化使晶體能量增加B.晶體總是傾向于降低點(diǎn)缺陷的濃度C.當(dāng)點(diǎn)缺陷濃度達(dá)到平衡值時(shí)，晶體自由能最低4.位錯(cuò)線上的割階一般通過(guò)A形成。A．位錯(cuò)的交割B.交滑移C.孿生5、在置換型固溶體中，原子擴(kuò)散的方式一般為__C___。A、原子互換機(jī)制B、間隙機(jī)制C、空位機(jī)制6、在晶體中形成空位的同時(shí)又產(chǎn)生間隙原子，這樣的缺陷稱為_B____。A、肖脫基缺陷B、弗蘭克爾缺陷C、線缺陷

7、理想密排六方結(jié)構(gòu)金屬的c/a為__A___。A、1.6B、2×√(2/3)C、√(2/3)

8、在三元系相圖中，三相區(qū)的等溫截面都是一個(gè)連接的三角形，其頂點(diǎn)觸及__A___。A、單相區(qū)B、兩相區(qū)C、三相區(qū)

9、有效分配系數(shù)Ke表示液相的混合程度，其值范圍是_____。（其中Ko是平衡分配系數(shù)）A、1<Ke<K0B、Ko<Ke<1C、Ke<K0<1

10、面心立方晶體的孿晶面是_____。A、{112}B、{110}C、{111}

二、判斷正誤正確的在括號(hào)內(nèi)畫“√”，錯(cuò)誤的畫“×”1. 金屬中典型的空間點(diǎn)陣有體心立方、面心立方和密排六方三種。(x)2. 作用在位錯(cuò)線上的力F的方向永遠(yuǎn)垂直于位錯(cuò)線并指向滑移面上的未滑移區(qū)。(√)3. 只有置換固溶體的兩個(gè)組元之間才能無(wú)限互溶，間隙固溶體則不能。(√)4.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。（√）5.小角度晶界的晶界能比大角度晶界的晶界能高。（×）6.非均勻形核時(shí)晶核與基底之間的接觸角越大，其促進(jìn)非均勻形核的作用越大。（×）7.固溶體合金液體在完全混合條件下凝固后產(chǎn)生的宏觀偏析較小。（×）8.冷形變金屬在再結(jié)晶時(shí)可以亞晶合并、亞晶長(zhǎng)大和原晶界弓出三種方式形核。（√）9.動(dòng)態(tài)再結(jié)晶是金屬材料在較高溫度進(jìn)行形變加工同時(shí)發(fā)生的再結(jié)晶、其形變硬化與再結(jié)晶軟化交替進(jìn)行。（√）10. 除Co以外，幾乎所有溶入奧氏體中的合金元素都能使C曲線左移，從而增加鋼的淬透性。(x)三、簡(jiǎn)答題1.試述孿生和滑移的異同，比較它們?cè)谒苄赃^(guò)程中的作用。答：相同點(diǎn)：a.宏觀上，都是切應(yīng)力作用下發(fā)生的剪切變形；b.微觀上，都是晶體塑性變形的基本形式，是晶體一部分沿一定晶面和晶向相對(duì)另一部分的移動(dòng)過(guò)程；c.不改變晶體結(jié)構(gòu)。不同點(diǎn)：a.晶體中的取向滑移：晶體中已滑移部分與未滑移部分的位向相同。孿生：已孿生部分和為孿生部分的位向不同，且兩者之間具有特定的位向關(guān)系。b.位移的量滑移：沿滑移方向上原子間距的整倍數(shù)，且在一個(gè)滑移面上的總位移較大。孿生：原子的位移小于孿生方向的原子間距，一般為孿生方向原子間距的1/n。c.變形方式滑移：不均勻切變孿生：均勻切變d.對(duì)塑性變形的貢獻(xiàn)滑移：對(duì)塑性變形的貢獻(xiàn)很大，即總變形量大。孿生：對(duì)晶體塑性變形有限，即總變形量小。e.變形應(yīng)力滑移：有確定的臨界分應(yīng)力。孿生：所需臨界分切應(yīng)力一般高于滑移所需的臨界分切應(yīng)力。f.變形條件滑移：一般情況先發(fā)生滑移變形孿生：當(dāng)滑移變形難以進(jìn)行時(shí)，或晶體對(duì)稱性很低、變形溫度較低、加載速率較高時(shí)。g.變形機(jī)制滑移：全位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的結(jié)果。孿生：不全位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的結(jié)果。2、簡(jiǎn)述Al-Cu二元合金的沉淀強(qiáng)化機(jī)制強(qiáng)化機(jī)制是AL與CU行成置換固熔體增大其位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)阻力，達(dá)到提高其強(qiáng)度和硬度的作用

所以其強(qiáng)化機(jī)制叫：固溶強(qiáng)化3、為什么奧氏體不銹鋼（18-8型不銹鋼）在450℃～850℃保溫時(shí)會(huì)產(chǎn)生晶間腐蝕？如何防止或減輕奧氏體不銹鋼的晶間腐蝕？室溫下碳元素在奧氏體的溶解度很小，約0．02-0．03％(質(zhì)量分?jǐn)?shù))，而一般奧氏體鋼中含碳量均超過(guò)0．02-0．03％，因此只能在淬火狀態(tài)下使碳固溶在奧氏體中，以保證鋼材具有較高的化學(xué)穩(wěn)定性。但是這種淬火狀態(tài)的奧氏體鋼當(dāng)加熱到450～850~(2或在該溫度下長(zhǎng)期使用時(shí)，碳在奧氏體中的擴(kuò)散速度大于鉻在奧氏體中的擴(kuò)散速度。當(dāng)奧氏體中含碳量超過(guò)它在窀溫的溶解度(0．02-0．03％)后。碳就不斷地向奧氏體晶粒邊界擴(kuò)散，并

和鉻化合，析出碳化鉻Gr23C6。但是鉻的原子半徑較大，擴(kuò)散速度較小，來(lái)不及向邊界擴(kuò)散，品界附近大量的鉻和碳化合形成碳化鉻，所以在晶間所形成的碳化鉻所需的鉻主要不是來(lái)自?shī)W氏體晶粒內(nèi)部，而是來(lái)自品界附近。結(jié)果就使晶界附近的鉻含量大為減少，當(dāng)品界含鉻量小于l2％(質(zhì)量分式)時(shí)，就形成“貧鉻區(qū)”。造成奧氏體邊界貧鉻，當(dāng)晶界附近的金屬含量鉻量低于l2％時(shí)就失去了抗腐蝕的能力，在腐蝕介質(zhì)作用下，就在晶粒之『自】產(chǎn)生腐蝕即產(chǎn)生晶問腐蝕。從上可知，晶間腐蝕產(chǎn)卡的根本原因是由于晶粒邊界形成貧鉻層造成的。(1)控制含碳量(2)添加穩(wěn)定劑(3)進(jìn)行固溶處理(4)采用雙相組織(5)加快冷卻速度4、請(qǐng)簡(jiǎn)述間隙固溶體、間隙相、間隙化合物的異同點(diǎn)？相同點(diǎn)：小原子溶入。不同點(diǎn)：間隙固溶體保持溶劑（大原子）點(diǎn)陣；間隙相、間隙化合物改變了大原子點(diǎn)陣，形成新點(diǎn)陣。間隙相結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；間隙化合物結(jié)構(gòu)復(fù)雜5、臨界晶核的物理意義是什么？形成臨界晶核的充分條件是什么？臨界晶核的物理意義：可以自發(fā)長(zhǎng)大的最小晶胚（或，半徑等于rk的晶核）形成臨界晶核的充分條件：（1）形成r≥rk的晶胚；（2）獲得A≥A*（臨界形核功）的形核功。四、計(jì)算、作圖1、已知碳在r—Fe中的擴(kuò)散常數(shù)D0＝2.0×10-5m2/s，擴(kuò)散激活能Q＝1.4X105J/mol（R＝8.31J/(molK))。碳勢(shì)均為CP＝1.1％C的條件下對(duì)20#鋼在880℃進(jìn)行滲碳，為達(dá)到927℃2、對(duì)fcc結(jié)構(gòu)的晶體(點(diǎn)陣常數(shù)為a)(1)分別計(jì)算原子在[100]，[110]和[111]晶向上的原子密度，并說(shuō)明哪個(gè)晶向是密排方向：(2)計(jì)算原子在(100)，(110)和(111)晶面上的原子密度和三個(gè)面的面間距，并指出面間距最大的晶面。

3、寫出附圖1.1所示立方晶格中晶面ABCD和晶向CE的指數(shù)；在右圖單胞中畫出晶面(111)和該面上屬于<112>三個(gè)晶向，并標(biāo)出具體指數(shù)。

五、綜合題1、試分析冷塑性變形對(duì)合金組織結(jié)構(gòu)、力學(xué)性能、物理化學(xué)性能、體系能量的影響組織結(jié)構(gòu)：（1）形成纖維組織：晶粒沿變形方向被拉長(zhǎng)；（2）形成位錯(cuò)胞；（3）晶粒轉(zhuǎn)動(dòng)形成變形織構(gòu).力學(xué)性能：位錯(cuò)密度增大，位錯(cuò)相互纏繞，運(yùn)動(dòng)阻力增大，造成加工硬化。物理化學(xué)性能：其變化復(fù)雜，主要對(duì)導(dǎo)電，導(dǎo)熱，化學(xué)活性，化學(xué)電位等有影響。體系能量：包括兩部分：（1）因冷變形產(chǎn)生大量缺陷引起點(diǎn)陣畸變，使畸變能增大；（2）因晶粒間變形不均勻和工件各部分變形不均勻引起的微觀內(nèi)應(yīng)力和宏觀內(nèi)應(yīng)力。這兩部分統(tǒng)稱為存儲(chǔ)能，其中前者為主要的。冷變形后引起的組織性能變化為合金隨后的回復(fù)、再結(jié)晶作了組織和能量上的準(zhǔn)備。2、對(duì)鐵碳合金(wc＝0.0015)經(jīng)過(guò)完全退火后：（1）

在室溫下包含哪些組成相，計(jì)算其相對(duì)量。（2）

在室溫下由哪些組織組成物構(gòu)成，畫出組織示意圖，并計(jì)算各自的相對(duì)量。(3)

在室溫下該合金經(jīng)過(guò)較大的塑性變形(例如壓縮50％)，其組織會(huì)發(fā)生哪些變化？(4)

變形后再經(jīng)過(guò)750℃3.畫出Fe-Fe3C相圖，并根據(jù)Fe-Fe34.圖(a)為固態(tài)互不溶解的三元共晶相圖的濃度三角形，其中三元共晶點(diǎn)E