1、(西北工业大学)材料科学基础真题 2003年及答案解析(总分:150.00,做题时间:90 分钟)一、简答题(总题数:5,分数:40.00)1.简单立方晶体中,若位错线方向为 , (分数:8.00)_2.根据溶质原子在点阵中的位置,举例说明固溶体相可分为几类?固溶体在材料中有何意义?(分数:8.00)_3.固溶体合金非平衡凝固时,有时会形成微观偏析,有时会形成宏观偏析,原因何在?(分数:8.00)_4.应变硬化在生产中有何意义?作为一种强化方法,它有什么局限性?(分数:8.00)_5.一种合金能够产生析出硬化的必要条件是什么?(分数:8.00)_二、计算、作图题(总题数:5,分数:60.00)
2、6.绘出面心立方点阵中(110)晶面的原子平面图。在该图中标出 晶向和 (分数:12.00)_7.在如图所示浓度三角形中,确定 P、R、S 三点的成分。若有 2kg的 P、4kg 的 R、7kg 的 S混合,求混合后该合金的成分?(分数:12.00)_8.已知碳在 -Fe 中扩散时,D 0=2.010-5m2/s,Q=1.410 5J/mol。当温度在 927时,求其扩散系数为多少?(已知摩尔气体常数 R=8.314J/molK)(分数:12.00)_9.纯锆在 553和 627等温退火至完成再结晶分别需要 40h和 1h。试求此材料的再结晶激活能。(已知摩尔气体常数 R=8.314J/mol
3、K)(分数:12.00)_10.画出 40钢经退火后室温下的显微组织示意图,并注明组织、放大倍数、腐蚀剂等。(分数:12.00)_三、综合分析题(总题数:2,分数:50.00)11.下图所示为铜一铝合金相图的近铝部分。(1)写出 wAl=0.08的 Al-Cu合金,平衡凝固后的室温组织,并述其形成过程?(2)若该合金在铸造条件下,将会是什么组织?(3)若该合金中 Al含量改变时(当 wAl0.05 或 wAl0.08 时),其力学性能将如何变化?(分数:25.00)_12.已知位错环 ABCD的柏氏矢量为 b,外应力为 和 ,如图所示。(分数:25.00)_(西北工业大学)材料科学基础真题 2
4、003年答案解析(总分:150.00,做题时间:90 分钟)一、简答题(总题数:5,分数:40.00)1.简单立方晶体中,若位错线方向为 , (分数:8.00)_正确答案:(因位错线方向和柏氏矢量方向垂直,故该位错是刃位错。半原子面的晶面指数是 )解析:2.根据溶质原子在点阵中的位置,举例说明固溶体相可分为几类?固溶体在材料中有何意义?(分数:8.00)_正确答案:(按溶质原子在点阵中的位置,固溶体可以分为置换固溶体,比如 Al-Cu合金中的 相;间隙固溶体,比如 Fe-C合金中的 相。)解析:3.固溶体合金非平衡凝固时,有时会形成微观偏析,有时会形成宏观偏析,原因何在?(分数:8.00)_正
5、确答案:(微观偏析在一个晶粒范围以内,是由于结晶时扩散速度较慢引起的。宏观偏析在整个零件或试样范围内,是由于结晶时溶质原子再分配引起的。)解析:4.应变硬化在生产中有何意义?作为一种强化方法,它有什么局限性?(分数:8.00)_正确答案:(应变硬化又称为加工硬化,可以提高合金的强度和硬度,比如,冷拉钢丝就是利用应变硬化效应对钢丝进行强化的。尤其是对于有些不能用热处理进行强化的合金,应变硬化是非常重要的强化手段。但应变硬化并没有从根本上改变合金的性质,如果遇到某些情况,如温度升高,应变硬化可能会因再结晶的发生而丧失。)解析:5.一种合金能够产生析出硬化的必要条件是什么?(分数:8.00)_正确答
6、案:(能够产生析出硬化的必要条件是可以获得过饱和固溶体,以便于第二相的析出。)解析:二、计算、作图题(总题数:5,分数:60.00)6.绘出面心立方点阵中(110)晶面的原子平面图。在该图中标出 晶向和 (分数:12.00)_正确答案:(见下图。)解析:7.在如图所示浓度三角形中,确定 P、R、S 三点的成分。若有 2kg的 P、4kg 的 R、7kg 的 S混合,求混合后该合金的成分?(分数:12.00)_正确答案:(见下图。)解析:8.已知碳在 -Fe 中扩散时,D 0=2.010-5m2/s,Q=1.410 5J/mol。当温度在 927时,求其扩散系数为多少?(已知摩尔气体常数 R=8
7、.314J/molK)(分数:12.00)_正确答案:( )解析:9.纯锆在 553和 627等温退火至完成再结晶分别需要 40h和 1h。试求此材料的再结晶激活能。(已知摩尔气体常数 R=8.314J/molK)(分数:12.00)_正确答案:(由可得)解析:10.画出 40钢经退火后室温下的显微组织示意图,并注明组织、放大倍数、腐蚀剂等。(分数:12.00)_正确答案:(略。)解析:三、综合分析题(总题数:2,分数:50.00)11.下图所示为铜一铝合金相图的近铝部分。(1)写出 wAl=0.08的 Al-Cu合金,平衡凝固后的室温组织,并述其形成过程?(2)若该合金在铸造条件下,将会是什
8、么组织?(3)若该合金中 Al含量改变时(当 wAl0.05 或 wAl0.08 时),其力学性能将如何变化?(分数:25.00)_正确答案:(1)w Al=0.08的 Al-Cu合金平衡凝固时,首先析出 固溶体,随温度降低 相逐渐增多。温度降至 548时发生共晶反应,得到 + 共晶体。液相全部消耗完时温度再次下降, 相中析出弥散的 相。室温下,其组织组成为:+(+) 共+ 。(2)在铸造条件下, 相减少,共晶体增多,且晶粒较平衡凝固为小。(3)若 Cu含量减少,合金的强度下降,塑性升高;若 Cu含量增加,则强度升高,塑性下降。)解析:12.已知位错环 ABCD的柏氏矢量为 b,外应力为 和 ,如图所示。(分数:25.00)_正确答案:(1)由位错线的方向与 之间的关系可知:AB 为右螺位错,CD 为左螺位错,BC 为正刃位错;DA 为负刃位错。(2)在足够大切应力 作用下,晶体上部沿 的方向运动,这样造成位错环各边向外侧运动,即位错环扩大。(3)在足够大的拉应力 作用下,BC 段位错将向下运动,DA 段位错向上运动;由于螺位错不能攀移,因此 AB、CD 两段位错不发生运动。如图所示。)解析:
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