西北工業(yè)大學(xué)《832材料科學(xué)基礎(chǔ)》歷年考研真題匯編（含部分答案）

目錄

2014年西北工業(yè)大學(xué)832材料科學(xué)基礎(chǔ)考研真題（回憶版）

2013年西北工業(yè)大學(xué)832材料科學(xué)基礎(chǔ)考研真題（回憶版）

2012年西北工業(yè)大學(xué)832材料科學(xué)基礎(chǔ)考研真題（含答案）

2011年西北工業(yè)大學(xué)832材料科學(xué)基礎(chǔ)考研真題（含答案）

2010年西北工業(yè)大學(xué)832材料科學(xué)基礎(chǔ)考研試題（回憶版）

2009年西北工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)基礎(chǔ)考研試題（含答案）

2008年西北工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)基礎(chǔ)考研試題（含答案）

2007年西北工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)基礎(chǔ)考研試題（含答案）

2006年西北工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)基礎(chǔ)考研試題（含答案）

2005年西北工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)基礎(chǔ)考研試題（含答案）

2004年西北工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)基礎(chǔ)考研試題（含答案）

2003年西北工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)基礎(chǔ)考研試題（含答案）

2002年西北工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)基礎(chǔ)考研試題（含答案）

2014年西北工業(yè)大學(xué)832材料科學(xué)

基礎(chǔ)考研真題（回憶版）

2013年西北工業(yè)大學(xué)832材料科學(xué)

基礎(chǔ)考研真題（回憶版）

2012年西北工業(yè)大學(xué)832材料科學(xué)

基礎(chǔ)考研真題（含答案）

一、簡答題（每題10分，共50分）

1．請簡述滑移和孿生變形的特點(diǎn)？

2．什么是上坡擴(kuò)散？哪些情況下會發(fā)生上坡擴(kuò)散？擴(kuò)散的驅(qū)動(dòng)力

是什么？

3．在室溫下，多數(shù)金屬材料的塑性比陶瓷材料好很多，為什么？

純銅與純鐵這兩種金屬材料哪個(gè)塑性好？說明原因。

4．請總結(jié)并簡要回答二元合金平衡結(jié)晶過程中，單相區(qū)、雙相區(qū)

和三相區(qū)中，相成分的變化規(guī)律。

5．合金產(chǎn)品在進(jìn)行冷塑性變形時(shí)會發(fā)生強(qiáng)度、硬度升高的現(xiàn)象，

為什么？如果合金需要進(jìn)行較大的塑性變形才能完成變形成型，需要采

用什么中間熱處理的方法？而產(chǎn)品使用時(shí)又需要保持高的強(qiáng)度、硬度，

又應(yīng)如何熱處理？

二、作圖計(jì)算題（每題15分，共60分）

1．在Fe-Fe3C相圖中有幾種類型的滲碳體？分別描述這些滲碳體的

形成條件，并繪制出平衡凝固條件下這些不同類型滲碳體的顯微組織形

貌。

2．在兩個(gè)相互垂直的滑移面上各有一條刃型位錯(cuò)AB．XY，如圖

所示。假設(shè)以下兩種情況中，位錯(cuò)線XY在切應(yīng)力作用下發(fā)生運(yùn)動(dòng)，運(yùn)

動(dòng)方向如圖中v所示，試問交割后兩位錯(cuò)線的形狀有何變化（畫圖表

示）？在以下兩種情況下分別會在每個(gè)位錯(cuò)上形成割階還是扭折？新形

成的割階或扭折屬于什么類型的位錯(cuò)？

3．已知H原子半徑r為0.0406nm，純鋁是fcc晶體，其原子半徑R為

0.143nm，請問H原子溶入Al時(shí)處于何種間隙位置？

4．柱狀試樣，當(dāng)固溶體合金（k0＞1）從左向右定向凝固。凝固過

程中假設(shè)，凝固速度快，固相不擴(kuò)散、液相基本不混合，α/L（固/液）

界面前沿液體中的實(shí)際溫度梯度為正溫度梯度。由于α/L界面前沿液體

存在成分過冷區(qū)，晶體易以樹枝狀結(jié)晶生長。當(dāng)合金從左向右定向凝

固，達(dá)到穩(wěn)態(tài)凝固區(qū)時(shí)，請分析并畫出：①k0＞1相圖；②α/L界面處

固體、液體的溶質(zhì)濃度分布圖；③液體中成分過冷區(qū)圖

三、綜合分析題（共40分）

1、試用位錯(cuò)理論解釋低碳鋼的應(yīng)變時(shí)效現(xiàn)象。

2、如圖所示，在立方單晶體中有一個(gè)位錯(cuò)環(huán)ABCDA，其柏氏矢量

b平行于z軸

1）指出各段位錯(cuò)線是什么類型的位錯(cuò)。

2）各段位錯(cuò)線在外應(yīng)力τ作用下將如何運(yùn)動(dòng)？請繪圖表示

答案

一、簡答題（每題10分，共50分）

1．請簡述滑移和孿生變形的特點(diǎn)？

答：

滑移變形特點(diǎn)：

1）平移滑動(dòng)：相對滑動(dòng)的兩部分位向關(guān)系不變

2）滑移線與應(yīng)力軸呈一定角度

3）滑移不均勻性：滑移集中在某些晶面上

4）滑移線先于滑移帶出現(xiàn)：由滑移線構(gòu)成滑移帶

5）特定晶面，特定晶向

孿生變形特點(diǎn)：

1)部分晶體發(fā)生均勻切變

2)變形與未變形部分呈鏡面對稱關(guān)系，晶體位向發(fā)生變化

3)臨界切分應(yīng)力大

4)孿生對塑變貢獻(xiàn)小于滑移

5)產(chǎn)生表面浮凸

2．什么是上坡擴(kuò)散？哪些情況下會發(fā)生上坡擴(kuò)散？

答：由低濃度處向高濃度處擴(kuò)散的現(xiàn)象稱為上坡擴(kuò)散。應(yīng)力場作

用、電場磁場作用、晶界內(nèi)吸附作用和調(diào)幅分解反應(yīng)等情況下可能發(fā)生

上坡擴(kuò)散。擴(kuò)散驅(qū)動(dòng)力來自自由能下降，即化學(xué)位降低。

3．在室溫下，一般情況金屬材料的塑性比陶瓷材料好很多，為什

么？純銅與純鐵這兩種金屬材料哪個(gè)塑性好？說明原因。

答：金屬材料的塑性比陶瓷材料好很多的原因：從鍵合角度考慮，

金屬材料主要是金屬鍵合，無方向性，塑性好；陶瓷材料主要是離子

鍵、共價(jià)鍵，共價(jià)鍵有方向性，塑性差。離子鍵產(chǎn)生的靜電作用力，限

制了滑移進(jìn)行，不利于變形。

銅為面心立方結(jié)構(gòu)，鐵為體心立方結(jié)構(gòu)，兩者滑移系均為12個(gè)，但

面心立方的滑移系分布取向較體心立方勻衡，容易滿足臨界分切應(yīng)力。

且面心立方滑移面的原子堆積密度比較大，因此滑移阻力較小。因而銅

的塑性好于鐵。

4．請總結(jié)并簡要回答二元合金平衡結(jié)晶過程中，單相區(qū)、雙相區(qū)

和三相區(qū)中，相成分的變化規(guī)律。

答：

單相區(qū)：相成分為合金平均成分，不隨溫度變化；

雙相區(qū)：兩相成分分別位于該相區(qū)的邊界，并隨溫度沿相區(qū)邊界變

化；

三相區(qū)：三相具有確定成分，不隨結(jié)晶過程變化。

5．合金產(chǎn)品在進(jìn)行冷塑性變形時(shí)會發(fā)生強(qiáng)度、硬度升高的現(xiàn)象，

為什么？如果合金需要進(jìn)行較大的塑性變形才能完成變形成型，需要采

用什么中間熱處理的方法？而產(chǎn)品使用時(shí)又需要保持高的強(qiáng)度、硬度，

又應(yīng)如何熱處理？

答：合金進(jìn)行冷塑性變形時(shí)，位錯(cuò)大量増殖，位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)發(fā)生交割、

纏結(jié)等，使得位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)受阻，同時(shí)溶質(zhì)原子、各類界面與位錯(cuò)的交互作

用也阻礙位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)。因此發(fā)生應(yīng)變硬化，使強(qiáng)度、硬度升高。

較大的塑性變形產(chǎn)生加工硬化（應(yīng)變硬化），如果需要繼續(xù)變形就

要進(jìn)行中間熱處理，即再結(jié)晶退火，使塑性恢復(fù)到變形前的狀態(tài)，零件

可繼續(xù)進(jìn)行塑性變形。

如果產(chǎn)品需要保持高的強(qiáng)度、硬度，可在最終熱處理時(shí)采用去應(yīng)力

退火，去除殘余應(yīng)力，保持零件較高的強(qiáng)度、硬度。

二、作圖計(jì)算題（每題15分，共60分）

1、在Fe-Fe3C相圖中有幾種類型的滲碳體？分別描述這些滲碳體的

形成條件，并繪制出平衡凝固條件下這些不同類型滲碳體的顯微組織形

貌。

答：

滲碳體包括：初生（一次）滲碳體、二次滲碳體、三次滲碳體、共

晶滲碳體、共析滲碳體，共五種。

（1）初生（一次）滲碳體：含碳量大于4.3%的Fe-C合金在平衡凝固

時(shí)從液相結(jié)晶出來的滲碳體，形貌為板條狀。

（2）二次滲碳體：含碳量0.77～2.11%的Fe-C合金，在1148℃冷卻

到727℃過程中，從γ相中脫溶的滲碳體。

（3）三次滲碳體：含碳量小于0.0218%時(shí)，低于727℃，從α相脫溶

析出的滲碳體。

（4）共晶滲碳體：含碳量2.11～6.69%的Fe-C合金，在1148℃發(fā)生

共晶反應(yīng)時(shí)形成的滲碳體。

（5）共析滲碳體：含碳量0.0218～6.69%的Fe-C合金，在727℃發(fā)生

共析反應(yīng)時(shí)生成的滲碳體。

各滲碳體形貌見教材相關(guān)部分。

在兩個(gè)相互垂直的滑移面上各有一條刃型位錯(cuò)AB、XY，如圖所

示。假設(shè)以下兩種情況中，位錯(cuò)線XY在切應(yīng)力作用下發(fā)生運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)

方向如圖中v所示，試問交割后兩位錯(cuò)線的形狀有何變化（畫圖表

示）？在以下兩種情況下分別會在每個(gè)位錯(cuò)上形成割階還是扭折？新形

成的割階或扭折屬于什么類型的位錯(cuò)？

答：a圖：

①XY向下運(yùn)動(dòng)與AB交割，產(chǎn)生PP′小臺階，寬度為|b1|

②PP′的柏氏矢量仍為b2

③PP′⊥b2為刃型位錯(cuò)

④PP′不在原滑移面上，為割階

⑤XY平行于b2，不形成臺階

b圖：

①AB位錯(cuò)線上出現(xiàn)PP′平行于b2，寬度為|b1|

②PP′的柏氏矢量仍為b2

③PP′∥b2為螺型位錯(cuò)

④PP′在原滑移面上，為扭折

⑤XY位錯(cuò)線上出現(xiàn)QQ′平行于b1，寬度為|b2|

⑥QQ′的柏氏矢量仍為b1

⑦QQ′∥b1為螺型位錯(cuò)

⑧QQ′在原滑移面上，為扭折

3、已知H原子半徑r為0.0406nm，純鋁是fcc晶體，其原子半徑R為

0.143nm，請問H原子溶入Al時(shí)處于何種間隙位置？

4、柱狀試樣，當(dāng)固溶體合金（k0＞1）從左向右定向凝固，凝固過

程中假設(shè)，凝固速度快，固相不擴(kuò)散、液相基本不混合，α/L（固/液）

界面前沿液體中的實(shí)際溫度梯度為正溫度梯度。由于α/L界面前沿液體

存在成分過冷區(qū)，晶體易以樹枝狀結(jié)晶生長。當(dāng)合金從左向右定向凝

固，達(dá)到穩(wěn)態(tài)凝固區(qū)時(shí)，請分析并畫出：①k0＞1相圖；②α/L界面處

固體、液體的溶質(zhì)濃度分布圖；③液體中成分過冷區(qū)圖。

答：柱狀試樣從左向右定向凝固，在固相不擴(kuò)散、液相基本不混

合、k0＞1的條件下，在凝固達(dá)到穩(wěn)態(tài)凝固區(qū)時(shí)，α/L界面前沿液體溶質(zhì)

濃度分布CL如圖a所示。由于α/L界面前沿液體中溶質(zhì)濃度從左向右逐漸

升高（與k0＜1情況不同），成分與相圖對應(yīng)如圖b。α/L界面前沿液體

中從左向右熔點(diǎn)逐漸升高（與k0＜1情況相同）構(gòu)成TL曲線，加之界面

前沿液體中的實(shí)際溫度梯度為正溫度梯度Tn，即形成了由TL、TN兩曲

線組成的成分過冷區(qū)見圖c，在凝固過程中晶體易以樹枝狀結(jié)晶生長。

三、綜合分析題（共40分）

1、試用位錯(cuò)理論解釋低碳鋼的應(yīng)變時(shí)效現(xiàn)象。

答：將退火低碳鋼進(jìn)行少量塑性變形后卸載，然后立即加載，屈服

現(xiàn)象不再出現(xiàn)。如果卸載后在室溫下放置較長時(shí)間或加熱到一定溫度保

溫，屈服現(xiàn)象再次出現(xiàn)，而且低碳鋼的強(qiáng)度及硬度升高，這種現(xiàn)象稱為

應(yīng)變時(shí)效或機(jī)械時(shí)效。

機(jī)理：

柯垂?fàn)柪碚撜J(rèn)為，卸載后立即重新加載，位錯(cuò)已經(jīng)脫釘，因此不再

出現(xiàn)屈服現(xiàn)象。放置或加熱后再加載，位錯(cuò)被重新定扎，因此會再次出

現(xiàn)屈服現(xiàn)象。

位錯(cuò)増殖理論認(rèn)為，卸載后立即重新加載，位錯(cuò)已經(jīng)増殖，因此不

再出現(xiàn)屈服現(xiàn)象。放置或加熱后再加載，發(fā)生了回復(fù)，位錯(cuò)發(fā)生重排和

抵消，因此會再次出現(xiàn)屈服現(xiàn)象。

兩種理論均有實(shí)驗(yàn)依據(jù)，目前一般同時(shí)采用兩理論解釋應(yīng)變時(shí)效的

產(chǎn)生原因。

2、如圖所示，在立方單晶體中有一個(gè)位錯(cuò)環(huán)ABCDA，其柏氏矢量

b平行于z軸

1）指出各段位錯(cuò)線是什么類型的位錯(cuò)。

2）各段位錯(cuò)線在外應(yīng)力τ作用下將如何運(yùn)動(dòng)？請繪圖表示

答：

1）AB、BC、CD、DA段都是刃位錯(cuò)

2）AB和CD不動(dòng)；BC向上滑移，AD向下滑移，如圖所示。

2011年西北工業(yè)大學(xué)832材料科學(xué)

基礎(chǔ)考研真題（含答案）

簡答題（每題10分，共50分）

1．請從原子排列、彈性應(yīng)力場、滑移性質(zhì)、柏氏矢量等方面對比

刃位錯(cuò)、螺位錯(cuò)的主要特征。

答：刃型位錯(cuò)：

1)1晶體中有一個(gè)額外原子面，形如刀刃插入晶體

2)2刃位錯(cuò)引起的應(yīng)力場既有正應(yīng)力又有切應(yīng)力。

3)3位錯(cuò)線可以是折線或曲線,但位錯(cuò)線必與滑移（矢量）方向

垂直

4)4滑移面惟一

5)5位錯(cuò)線的移動(dòng)方向與晶體滑移方向平行（一致）

6)6位錯(cuò)線與柏氏矢量垂直

螺型位錯(cuò)：

1)1上下兩層原子發(fā)生錯(cuò)排，錯(cuò)排區(qū)原子依次連接呈螺旋狀

2)2螺位錯(cuò)應(yīng)力場為純切應(yīng)力場

3)3螺型位錯(cuò)與晶體滑移方向平行，故位錯(cuò)線一定是直線

4)4螺型位錯(cuò)的滑移面是不惟一；

5)5位錯(cuò)線的移動(dòng)方向與晶體滑移方向相互垂直。

6)6位錯(cuò)線與柏氏矢量平行

2．何謂金屬材料的加工硬化？如何解決加工硬化對后續(xù)冷加工帶

來的困難？

答：隨變形量增大，強(qiáng)度硬度升高，塑形下降的現(xiàn)象。軟化方法是

再結(jié)晶退火。

3．什么是離異共晶？如何形成的？

答：在共晶水平線的兩個(gè)端部附近，由于共晶量少，領(lǐng)先相相依附

在初生相上，另一相獨(dú)立存在于晶界，在組織學(xué)上失去共晶體特點(diǎn)，稱

為離異共晶。有時(shí)，也將端部以外附近的合金，在非平衡凝固時(shí)得到的

少量共晶，稱為離異共晶。

4．形成無限固溶體的條件是什么？簡述原因。

答：只有置換固溶體才可能形成無限固溶體。且兩組元需具有相同

的晶體結(jié)構(gòu)、相近的原子半徑、相近的電負(fù)性、較低的電子濃度。原

因：溶質(zhì)原子取代了溶劑原子的位置，晶格畸變較小，晶格畸變越小，

能量越低。電負(fù)性相近不易形成化合物。電子濃度低有利于溶質(zhì)原子溶

入。

5．兩個(gè)尺寸相同、形狀相同的銅鎳合金鑄件，一個(gè)含90%Ni，另

一個(gè)含50%Ni，鑄造后自然冷卻，問哪個(gè)鑄件的偏析嚴(yán)重？為什么？

答：50%Ni的偏析嚴(yán)重，因?yàn)橐汗滔嗑€差別大，說明液固相成分差

別大，冷速較快不容易達(dá)到成分均勻化。

一、作圖計(jì)算題（每題15分，共60分）

1、寫出{112}晶面族的等價(jià)晶面。

答：

2、請判定下列反應(yīng)能否進(jìn)行：

答：幾何條件：，滿足幾何條件

能量條件：

不滿足能量條件，反應(yīng)不能進(jìn)行。

3、已知某晶體在500℃時(shí)，每1010個(gè)原子中可以形成有1個(gè)空

位，請問該晶體的空位形成能是多少？（已知該晶體的常數(shù)A＝

0.0539，波耳滋曼常數(shù)K＝1.381×10-23J/K）

答：

4、單晶銅拉伸，已知拉力軸的方向?yàn)閇001]，σ=106Pa，求(111)面

上柏氏矢量的螺位錯(cuò)線上所受的力（）

答：外力在(111)上的分切應(yīng)力為：

作用在位錯(cuò)線上的力為：

二、綜合分析題（共40分）

1．經(jīng)冷加工的金屬微觀組織變化如圖a所示，隨溫度升高，并在某

一溫度下保溫足夠長的時(shí)間，會發(fā)生圖b-d的變化，請分析四個(gè)階段微

觀組織、體系能量和宏觀性能變化的機(jī)理和原因。

答：圖a：晶粒拉長，缺陷數(shù)量增大形成位錯(cuò)亞結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生變形織

構(gòu)；存儲能升高；位錯(cuò)纏結(jié)導(dǎo)致加工硬化，強(qiáng)度硬度升高，塑形下降，

組織取向明顯導(dǎo)致各向異性。

圖b：回復(fù)。晶?；静蛔?，位錯(cuò)發(fā)生滑移、攀移等，位錯(cuò)重排，

數(shù)量略有減少，空位大量減少。內(nèi)應(yīng)力得到消除。加工硬化基本保留。

圖c：再結(jié)晶。形成新的無畸變新晶粒。存儲能全部釋放，變形產(chǎn)

生的點(diǎn)陣畸變消除。加工硬化消除，力學(xué)性能基本恢復(fù)到冷變形前的水

平。

圖d：晶粒長大。晶粒粗化。體系能量因界面能的下降而下降。強(qiáng)

度下降，塑形也下降。

2．根據(jù)A