北工大材料科學(xué)基礎(chǔ)真題及答案

．脫溶二次結(jié)晶．晶體宏觀對(duì)稱要素 、和。 型晶體 離子填充了全部據(jù)的 空隙，螢石中離子占據(jù)了全部 空隙．非均勻形核模型中晶核與基底平面的接觸角θ=π，表明形核功為均勻形核功的9 ，θ=0 ．晶態(tài)固體中擴(kuò)散的微觀機(jī)制 ．發(fā)生在固體表面的吸附可分 兩種類型．固態(tài)相變的主要阻力是9 和0 ．由于最外層軌道只有一個(gè)電子，所以它屬于堿金屬．非共晶成分的合金在非平衡冷卻條件下得到00α=γ=90°≠β．?dāng)U散的決定因素是濃度梯度，原子總是由濃度高的地方向濃度低的地方擴(kuò)散。10．大。什么是時(shí)效處說明通過時(shí)效處理產(chǎn)生強(qiáng)化的原因什么是形狀記憶效說明通過馬氏體相變產(chǎn)生形狀記憶效應(yīng)的原因七、比較說明滑移與孿生這兩種金屬塑性變形機(jī)制的不同 八、已知工業(yè)純銅的屈服強(qiáng)度σ=70MPa，其晶粒大小為N=18/mm2；當(dāng)N=4025/mm時(shí)，σ=95MPa；試計(jì)算N=260/mm2 十、氮化鎵GaN制備白光二極管的材料，其晶體結(jié)構(gòu)為纖鋅礦(六方硫化鋅)型。N電負(fù)性為3.07，Ga電負(fù)性為1.76；N3-的離子半徑為0.148mm，Ca3+的離子半徑為0.047nm。畫出這種結(jié)構(gòu)的晶胞結(jié)構(gòu)中，負(fù)離子構(gòu)成哪種堆積?用四軸表示法寫出密排晶面分析GaN間的鍵性，說明結(jié)構(gòu)中各離子配位數(shù)是否合理計(jì)算結(jié)構(gòu)是否符合靜電價(jià)規(guī)則Ga填充的是哪種空隙?填充了多少這種空位錯(cuò)的成因和運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)。十三、LiF-NaF-RbF元相圖如圖7-1示確定含RbF30mol％、LiF2Omol3．根據(jù)此三元相圖畫出LiF-NaF二元相圖示意圖。一脫溶(二次結(jié)晶)：從一個(gè)固溶體中析出另一個(gè)固相現(xiàn)象。近液相中產(chǎn)生過冷區(qū)，這一現(xiàn)象稱為成分過冷。奧氏體：碳溶于γ-Fe的間隙固溶體預(yù)變形量。致的現(xiàn)象。動(dòng)態(tài)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)象兩種固溶體的轉(zhuǎn)變。二 對(duì)稱中心；對(duì)稱軸；對(duì)稱面； 旋轉(zhuǎn)反伸軸；旋轉(zhuǎn) 八面體 立方體；四面 一半 間隙機(jī)制 填隙機(jī)制 空位機(jī)制 互換機(jī) 刃型 螺 物理吸附 化學(xué)吸． 界面能；彈性應(yīng)變能三、．√；．×；．×；．√；．×；．√；．×；．×； 溫度：溫度越高，擴(kuò)散系數(shù)越大，擴(kuò)散速率越快體中的擴(kuò)散激活能遠(yuǎn)小于置換固溶體，擴(kuò)散容易進(jìn)行。第三組元：根據(jù)加入的第三組元的性質(zhì)不同，有的促進(jìn)擴(kuò)散，有的阻五．過飽和固溶體的脫溶過程處理為時(shí)效處理半共格界面。如果析出相粒子具有很高強(qiáng)度，將使滑移運(yùn)動(dòng)位錯(cuò)發(fā)生彎曲并包繞第二相粒子留下位錯(cuò)環(huán)，將增加位錯(cuò)線長度，并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)生第二相強(qiáng)化。如果析出相粒子可發(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遭到破壞；滑移面產(chǎn)生錯(cuò)配，可能使有序排列遭到破壞。綜上，宏觀產(chǎn)生強(qiáng)化。著時(shí)效回歸處理或重新固溶處理沉淀脫溶產(chǎn)生的第二相重新溶人固溶體之中。當(dāng)沉淀析出相已經(jīng)為穩(wěn)定相時(shí)，只能采用固溶處理。六狀恢復(fù)到變形前的形狀，此現(xiàn)象稱形狀記憶效應(yīng)。．根本原因是馬氏體轉(zhuǎn)變的無擴(kuò)散性、共格切變性和可逆轉(zhuǎn)變性馬氏體逆轉(zhuǎn)變，產(chǎn)生形狀恢復(fù)，完成形狀記憶過程。七發(fā)生孿生過程的臨界切應(yīng)力遠(yuǎn)大于滑移所需臨界切應(yīng)力?；七^程是塑性變形的主要機(jī)制，當(dāng)滑移系處于不利于滑移變形發(fā)生八、晶粒大小與屈服強(qiáng)度之間的關(guān)系滿足a 公式，1σ=σ1由等面積圓直徑表示晶粒尺寸，于代入σ1= =求出K=0.13MPa·m1，σ0=1.3MPa故σ=.3MPa九、如 所示十．如圖73示結(jié)構(gòu)中，負(fù)離子構(gòu)成 六方堆積，密排晶面為000。和之間的鍵性由電負(fù)性差值決△x=3.07.7=.3＜.7， =0.0470.4 ＜0.43=4 3=4配位數(shù)合理一個(gè)3與4個(gè) 3相聯(lián)：，符合靜電價(jià)規(guī)二氧化鈦失氧，生 3占 4晶格位，有效電荷：氧空位，有效電荷2：氧仍然占據(jù)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)錯(cuò)，或螺型位錯(cuò)，或混合位錯(cuò)，可以滑移。面，所以，弗蘭克不全位錯(cuò)不能滑移，只能攀移。十三 為750℃，液相全部凝固溫度425℃。該成分點(diǎn)的析晶過程如圖7-4示試卷2008攻讀碩士學(xué)位研究生入學(xué)考試試題適用專業(yè)：材料科學(xué)與工一、名詞解如果晶體中不同的原子面用A、B、C、D中原子的堆垛方式(1)，密排六方晶體原子的堆垛方式為(2)(3)是指在晶體結(jié)構(gòu)中，該原子或離子的周圍與它直接(4)柏氏矢量等于點(diǎn)陣矢量的位錯(cuò)稱為)))(8)轉(zhuǎn)變。例時(shí)，可以通過等溫連接線，利用)為)(11)，阻力主要是(12)和(13)。(14)發(fā)生在固體表面的吸附可分為(15)(16)根據(jù)界面上原子排列結(jié)構(gòu)不同，可把固體中的相界面分為(17)、(18)(19)界面。能產(chǎn)生交滑移的位錯(cuò)必然是(20)位錯(cuò)。與CsClCsBr具有AX組成，其中的珠光體是由初晶奧氏體共析轉(zhuǎn)變形成的。度的分布，這種過冷叫做成分過冷。．貝氏體轉(zhuǎn)變中，、原子均不發(fā)生擴(kuò)散．以界面能降低為晶粒長大驅(qū)動(dòng)力時(shí)，晶界遷移總是向著晶界曲率中心向8．晶粒越細(xì)小，晶體強(qiáng)度、硬度越高，塑性、韌性越差．根據(jù)施密特定律，晶體滑移面平行于拉力軸時(shí)最容易產(chǎn)生滑移1．結(jié)構(gòu)簡單、規(guī)整度高、對(duì)稱性好的高分子容易結(jié)晶四、用四指數(shù)表示的密排六方結(jié)構(gòu)的原子最密排面和最密排方向是什/為1.3。(111式，要求至少畫出十個(gè)以上的原子。六、實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，在 中可以通1反應(yīng)形成1位錯(cuò)，在的晶胞中 (/ 在被加熱到113K的時(shí)候，其空位的平衡濃度是其在 K時(shí)的倍。假設(shè) ～113K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。八、請(qǐng)?jiān)诖痤}紙上按圖81繪制鐵碳相圖，完成下面問題完成以下信息的標(biāo)注(1)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)，0.77，2.11，4.如果有含碳量C=0.4的奧氏體緩慢冷卻到727℃是什么在最終室溫平衡組織中先共析相有多少千克最終室溫平衡組織中總共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)結(jié)構(gòu)發(fā)生什么變化性能發(fā)生哪些變化量、組織形態(tài)及亞結(jié)構(gòu)的關(guān)系2十二、影響晶態(tài)固體中原子擴(kuò)散的因素有哪些并加以簡單說明2十三、已知碳在 中的擴(kuò)散常

，擴(kuò)散激活 ，要想得到與在927℃時(shí)滲碳10的相同厚度，在870℃滲碳需要多長時(shí)問(忽略不同溫度下碳在γ 力稱為金屬鍵。這樣形成的固溶體稱為間隙固溶體。稱為肖脫基空位。4．共晶轉(zhuǎn)變：由一個(gè)液相同時(shí)結(jié)晶出兩個(gè)不同固相的過程稱為共晶轉(zhuǎn)變分布稱為負(fù)溫度梯度。位置進(jìn)行的擴(kuò)散。致的現(xiàn)象。平面平行的母相晶面稱為慣習(xí)面。時(shí)效：過飽和固溶體后續(xù)在室溫或高于室溫的溶質(zhì)原子脫溶過程1．(1)ABCABCABC…；(2)2．()配位．(4)溫4．()全位錯(cuò)；()不均勻滑移；(7)弗蘭．(8)共．(9)杠桿7．(10)均勻8．(11)新相和母相的自由能之差；(12)界面能；(1)彈性應(yīng)變9．(14)五 物理吸附 化學(xué)吸 共格 非共格 半共．螺型．×；．×；．×；．√；．×；．√；．×；．×；證明：密排六方晶胞如所示考慮構(gòu)成的四面由于在、和處的原子相互接觸，因在三角形在等邊證明：密排六方晶胞如所示考慮構(gòu)成的四面由于在、和處的原子相互接觸，因在三角形在等邊三角形中解 的長即 代入，由此解五、如圖8-3示六、如圖8-4示證明因此反應(yīng)可以發(fā)生七、在1130K1000K空位平衡濃度分別為NV1和NV2，那八．如 所示 的奧氏體緩慢冷卻到727℃以下，先共析相根據(jù)杠桿定律計(jì)算得先共析相九、如所示根據(jù)杠桿定律，最終室溫平衡組織中所含鐵素體和九、如所示變形方向呈帶狀分布。降。C原子團(tuán)簇對(duì)位C原子進(jìn)入馬氏體晶體結(jié)構(gòu)的扁八面體中心，造成非對(duì)稱點(diǎn)陣孿晶的強(qiáng)化作用。馬氏體的強(qiáng)度和韌性與其含碳量、組織形態(tài)及亞結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。鐵碳合金中，含碳量wC0.3%，形成板條狀馬氏體，具有位錯(cuò)亞結(jié)構(gòu)，強(qiáng)度較低，塑性wC1.0%，形成片狀馬氏體，具有孿晶亞結(jié)構(gòu)，強(qiáng)度高，但塑性和0.3%wC＜1.0孿晶的混合亞結(jié)構(gòu)，可獲得優(yōu)良的強(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)散速率越快體中的擴(kuò)散激活能遠(yuǎn)小于置換固溶體，擴(kuò)散容易進(jìn)行。十三、碳在γ-Fe擴(kuò)散的誤差函數(shù)解表示碳在927℃與870℃兩種條件下分別擴(kuò)散的誤差函數(shù)間關(guān)系即0碳在 中的擴(kuò)散系數(shù)0碳在927℃條件下的擴(kuò)散系數(shù)碳在870℃條件下的擴(kuò)散系數(shù)2009攻讀碩士學(xué)位研究生入學(xué)考試試系、四方晶系(1)、(2)、(3)和(4)共七個(gè)晶系(5)是指在晶體結(jié)構(gòu)中，該原子或離子的周圍與它直接質(zhì)原子和溶劑原子數(shù)之比一定時(shí)，這種有序結(jié)構(gòu)被稱為)。(7)結(jié)晶過程中晶體界面向液相推移的方式被稱為(8)，與液固界面的微相平衡時(shí)，系統(tǒng)內(nèi)的相數(shù)可以通過系統(tǒng)自由度、(9)和對(duì)系統(tǒng)平衡狀鑄錠三晶區(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(12)位錯(cuò)構(gòu)成。(13)(14)(15)(16)再結(jié)晶完成后，晶粒長大可分為(17)(18)線性高分子可反復(fù)使用，稱為(19)用，稱(20)塑料。8種是4球形成的四面體空隙尖晶石型晶體(AB2O4)具有正型和反型結(jié)構(gòu)，其本質(zhì)是正型中A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固定的熔點(diǎn)。于二者配合的顯微結(jié)構(gòu)。擴(kuò)散。有48個(gè)滑移系，所以其塑性變形能力最強(qiáng)。晶粒長大過程中，大角度晶界具有比較快的遷移速度晶粒越細(xì)小，晶體強(qiáng)度、硬度越高，塑性、韌性越差五、從周期表查到O2-、Fe2+，F(xiàn)e3+離子的半徑分別為0.14nm、0.077nm、六、請(qǐng)按形成固溶體的條件來討論說明CaO-MgO夠形成何種固溶體。(已Ca2+和Mg2+離子的半徑分別是0.1nm0.072nm)七、請(qǐng)說明Fe-Fe3C金中的一次滲碳體、二次滲碳體、三次滲碳體、共八、圖9-1一幅常用的陶瓷材料的相圖據(jù)圖標(biāo)出圖中A和B區(qū)的相名稱用相律分析計(jì)算相區(qū)4和B以及E的自由度寫出組成含50wt%Al2O3系統(tǒng)在凝固過程中的相變結(jié)構(gòu)的變化關(guān)系簡述計(jì)算1600℃時(shí)的相組成含量的方法九、比較說明滑移與孿生這兩種金屬塑性變形機(jī)制的不同十一、什么是時(shí)效處說明通過時(shí)效處理產(chǎn)生強(qiáng)化的原因試用塑性變形位錯(cuò)理論說明金屬材料的晶粒越細(xì)小其強(qiáng)度越高的原因已知：當(dāng)退火后純鐵的晶粒大小為16/mm2時(shí)，屈服強(qiáng)σs=100MPa；當(dāng)晶粒大小為4096/mm2時(shí)，σs=250MPa，試求晶粒大小為256個(gè)/mm2時(shí)，屈服強(qiáng)度σs的值。量、組織形態(tài)及亞結(jié)構(gòu)的關(guān)系。性。電子濃度在合金到達(dá)最大溶解度時(shí)約為1.。相平衡：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)相等線缺陷：一維尺度的缺陷，在另外二維方向尺寸很小，例如，位錯(cuò)過程。致的現(xiàn)象。動(dòng)態(tài)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)象等的相變。二1．(1)六方晶系；(2)正交晶系；(3)單斜晶系；(4)三斜晶2．(5)配位3．(6)超點(diǎn)4．(7)滑移方5．(8)晶體長大機(jī)6．(9)組元7．(10)垂直膜壁生長的柱狀晶8．(11)刃型；(12)螺9．(13)固溶；(14)位錯(cuò)；(15)細(xì)晶；(16)彌散(或沉淀相顆10．(17)正常；(18)異11．(19)熱塑性；(20)熱固四 和(111)表示晶面，

表示晶向，如圖92所示五、Fe， 007701400550，處于0414～0732范圍，具有62位 a結(jié)構(gòu)；Fe， 006901400492，同樣處于0414～02范圍，具有6位，23結(jié)構(gòu)，三方晶系六、尺寸：(010072)0128，不符合。電負(fù)性：a為10，M12，同一周期上下，接近。晶體結(jié)構(gòu)：a和：M，F(xiàn)al電子濃度：價(jià)七、鐵碳合金都是由鐵素體和碳體所構(gòu)成的，隨著碳含量的增加，碳碳體在凝固過程中析出的順序編為一次、二次和三次碳體，記為α→α+Fe3Ⅲ→α+P→P→P+Fe3Ⅱ→P+Fe3Ⅱ+L'd→L'd→L'd+Fe3Ⅰ。共晶碳1148℃及其以下含碳量超過211時(shí)，液相組成生成連續(xù)分布的碳體構(gòu)成萊氏體，共析碳體發(fā)生在727℃及其以下形成片狀碳體構(gòu)成珠光體。八如圖93所示：—方石英和液相；—莫來石和液相點(diǎn)自由度：2P+122+11點(diǎn)自由度：22+11；點(diǎn)自由度3+103．50 2l3含量的熔體的凝固過程L→L+Mullite(1830℃右)→Mullite+cristobalite(1590℃)→Mullite(加)+cristobalit(1590℃4．計(jì)算1600℃時(shí)相組成：沿溫度坐標(biāo)畫一水平線，與相圖區(qū)上的液相線、組成垂線和莫來石相線相交，分別記為a、b、c。利用杠桿定律：莫來石方石英abbc計(jì)算出相組成。九發(fā)生孿生過程的臨界切應(yīng)力遠(yuǎn)大于滑移所需臨界切應(yīng)力孿生過程改變晶體位相關(guān)系?；七^程不改變晶體位相關(guān)系滑移過程可以連續(xù)進(jìn)行而孿生過程不能連續(xù)進(jìn)行變形方向呈帶狀分布。大。降。十一過飽和固溶體的脫溶過程處理為時(shí)效處理半共格界面。如果析出相粒子具有很高強(qiáng)度，將使滑移運(yùn)動(dòng)位錯(cuò)發(fā)生彎曲并包繞第二相粒子留下位錯(cuò)環(huán)。將增加位錯(cuò)線長度，并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)生第二相強(qiáng)化。如果析出相粒子可發(fā)生變形，將產(chǎn)著時(shí)效回歸處理或重新固溶處理沉淀脫溶產(chǎn)生的第二相重新溶人固溶體之中。當(dāng)沉淀析出相已經(jīng)為穩(wěn)定相時(shí)，只能采用固溶處理。十二成較大的應(yīng)力場(chǎng)，能夠使相鄰晶粒內(nèi)的位錯(cuò)源啟動(dòng)，使變形繼續(xù)；相反，細(xì)小晶粒的晶界處塞積的位錯(cuò)數(shù)目少，要使變形繼續(xù)，必須施加更大的外加作用力以激活相鄰晶粒內(nèi)位錯(cuò)源，因此，細(xì)晶材料要發(fā)生塑性變形需要更大外部作用力，即晶粒越細(xì)小晶體強(qiáng)度越高。 根據(jù)Hall-Petch式，σ=σ+Kd 由平均晶粒尺寸d算材料的屈服強(qiáng)度σs。 d=(4A/π)1/2，d=(4A 式中，A1和A2為晶粒面積 于是 =σ+Kd- 由已知A=1/16mm2，A σs1=100MPa，σ求出再由A3=1/256mm2求出σC原子團(tuán)簇對(duì)位C原子進(jìn)入馬氏體晶體結(jié)構(gòu)的扁八面體中心，造成非對(duì)稱點(diǎn)陣孿晶的強(qiáng)化作用。馬氏體的強(qiáng)度和韌性與其含碳量、組織形態(tài)及亞結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。鐵碳合金中，含碳量wC0.3%，形成板條狀馬氏體，具有位錯(cuò)亞結(jié)構(gòu)，強(qiáng)度較低，塑性wC1.0%，形成片狀馬氏體，具有孿晶亞結(jié)構(gòu)，強(qiáng)度高，但塑性和0.3%wC＜1.0和孿晶的混合亞結(jié)構(gòu)，可獲得優(yōu)良的強(qiáng)韌性綜合性能?！铩锼写鸢副仨氉鲈诖痤}紙上，做在試題紙上無一、名詞解釋（201、范德華 2、慣習(xí)面3、全位錯(cuò)4、再結(jié)晶5、非均勻形6、柯肯達(dá)爾效7調(diào)幅分解8、重心法則9、一級(jí)相變10、多移二、填空（202、晶態(tài)固體中，擴(kuò)散的微觀機(jī)制有3、強(qiáng)化金屬材料的方法為（9）（10）（11）（12）4、固態(tài)相變的驅(qū)動(dòng)力是（13），而阻力是（14）和（15）5、Fe子的基態(tài)電子組態(tài)為（16）6、發(fā)生在固體表面的吸附可分為（17）和三、判斷正誤（101、根據(jù)施密特定律，滑移方向越平行于拉伸方向，越容易產(chǎn)生滑移。()()3、熱加工是指高于回復(fù)溫度的加工。(4、氫鍵屬于分子間力的一種，具有方向性和飽和性()5、晶粒越細(xì)小，材料強(qiáng)度，硬度越高，塑性，任性越好。()6、從擴(kuò)散角度考慮，小角晶界的遷移率比大角晶界低。()()8、三元系相圖中，共晶點(diǎn)溫度的自由度0，此時(shí)為三相平衡。()9、貝氏體轉(zhuǎn)變中，F(xiàn)e和C不發(fā)生擴(kuò)散。(10、fcc和hcp的堆垛