【考研类试卷】(西安理工大学)材料科学基础真题2003年及答案解析.doc

1、(西安理工大学)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)填空1.金属典型的晶体结构有 1、 2 和 3，相应的晶胞原子数为 4、 5 和 6。（分数：12.00）填空项 1:_填空项 1:_填空项 1:_填空项 1:_填空项 1:_填空项 1:_2.刃型位错既可以作 1 运动，又可以作 2 运动；而螺型位错只能作 3 运动，因为它没有固定的 4。（分数：8.00）填空项 1:_填空项 1:_填空项 1:_填空项 1:_3.在均匀形核时，设晶核的形状为边长是 a的立方体，则临界晶核边长为 1，临界形核功为 2。(已知 和 G V)（分数：4.00）填空项

2、 1:_填空项 1:_4.固溶体结晶过程中，形核时既需要 1 起伏和 2 起伏，又需要 3 起伏。（分数：6.00）填空项 1:_填空项 1:_填空项 1:_5.晶体拉伸滑移时，驱使滑移面转动，使滑移面力求转向与 1 平行，而同时滑移方向也旋转向与 2 方向重合。（分数：4.00）填空项 1:_填空项 1:_6.多晶体塑性变形的特点是 1 性、 2 性和 3 性。（分数：6.00）填空项 1:_填空项 1:_填空项 1:_二、名词解释(总题数：5，分数：25.00)7.柏氏矢量（分数：5.00）_8.相（分数：5.00）_9.成分过冷（分数：5.00）_10.离异共晶（分数：5.00）_11.

3、固溶强化（分数：5.00）_三、简答题(总题数：5，分数：40.00)12.柏氏矢量与刃型位错及螺型位错的位错线间存在什么位向关系？请分析图所示位错圆环各部分位错的类型。（分数：8.00）_13.何谓平衡分配系数？其物理意义是什么？（分数：8.00）_14.为什么金属滑移在最密排面与最密排晶向上进行？（分数：8.00）_15.再结晶与二次再结晶的本质区别？（分数：8.00）_16.为什么渗碳选择 930附近的 -Fe 中？（分数：8.00）_四、论述题(总题数：2，分数：45.00)17.默画 Fe-Fe3C相图并填写相区。然后回答下列问题：1注出 P、S、E、C 各点的成分，说明各点的物理意

4、义。2说明相图中三条水平线上各发生什么转变，写出反应式，并指出什么是珠光体，什么是莱氏体？3分析含碳量为 3%的亚共晶白口铁的结晶过程，画出冷却曲线，并用杠杆定律计算室温下组织组成物和相组成物的相对含量。（分数：30.00）_18.下图为固态时相互完全不溶解的三元共晶相图的投影图。1绘出图上 cd变温截面；2分析合金 x的结晶过程，写出室温组织，并计算组织组成物和相组成物的相对含量。(根据需要自己作辅助线)（分数：15.00）_(西安理工大学)材料科学基础真题 2003年答案解析(总分：150.00，做题时间：90 分钟)填空1.金属典型的晶体结构有 1、 2 和 3，相应的晶胞原子数为 4、

5、 5 和 6。（分数：12.00）填空项 1:_ （正确答案：体心立方）填空项 1:_ （正确答案：面心立方）填空项 1:_ （正确答案：密排六方）填空项 1:_ （正确答案：2）填空项 1:_ （正确答案：4）填空项 1:_ （正确答案：6）解析：2.刃型位错既可以作 1 运动，又可以作 2 运动；而螺型位错只能作 3 运动，因为它没有固定的 4。（分数：8.00）填空项 1:_ （正确答案：滑移）填空项 1:_ （正确答案：攀移）填空项 1:_ （正确答案：滑移）填空项 1:_ （正确答案：半原子面）解析：3.在均匀形核时，设晶核的形状为边长是 a的立方体，则临界晶核边长为 1，临界形核功

6、为 2。(已知 和 G V)（分数：4.00）填空项 1:_ （正确答案：*）填空项 1:_ （正确答案：*）解析：4.固溶体结晶过程中，形核时既需要 1 起伏和 2 起伏，又需要 3 起伏。（分数：6.00）填空项 1:_ （正确答案：结构）填空项 1:_ （正确答案：能量）填空项 1:_ （正确答案：成分）解析：5.晶体拉伸滑移时，驱使滑移面转动，使滑移面力求转向与 1 平行，而同时滑移方向也旋转向与 2 方向重合。（分数：4.00）填空项 1:_ （正确答案：力轴方向）填空项 1:_ （正确答案：最大分切应力）解析：6.多晶体塑性变形的特点是 1 性、 2 性和 3 性。（分数：6.00

7、）填空项 1:_ （正确答案：不等时）填空项 1:_ （正确答案：协调）填空项 1:_ （正确答案：不均匀。）解析：二、名词解释(总题数：5，分数：25.00)7.柏氏矢量（分数：5.00）_正确答案：(用来描述位错引起晶格畸变的物理量。该矢量的模是位错的强度，表示晶格总畸变的大小，其方向表示品格点畸变的方向。一般情况下，该矢量越大，晶体畸变的程度越大。)解析：8.相（分数：5.00）_正确答案：(合金中具有同一聚集状态、同一晶体结构、成分基本相同，并有明确界面与其他部分相分开的均匀组成部分。)解析：9.成分过冷（分数：5.00）_正确答案：(固溶体合金凝固时，由于液相中溶质的分布发生变化，合

8、金熔点也发生变化，即使实际温度分布不变，固液界面前沿的过冷度也会发生变化。所以固溶体合金的过冷度是由变化着的合金的熔点与实际温度分布两个方面的因素共同决定的。这种因液相成分变化而形成的过冷称为成分过冷。)解析：10.离异共晶（分数：5.00）_正确答案：(成分点靠近共晶转变线两端的亚共晶和过共晶合金，结晶后组织中初晶量多，共晶体数量少，而且共晶体中与初晶相同的一相与初晶结合在一起，将共晶体中另一相推至晶界，造成的共晶体两相分离的非平衡组织。)解析：11.固溶强化（分数：5.00）_正确答案：(当形成固溶体后，溶剂晶格中因溶有溶质原子而产生晶格畸变，溶质原子的应力场会与位错产生交互作用而阻碍位错

9、运动，增大了位错运动的阻力，使得临界分切应力远比纯金属大，滑移系开动比纯金属困难，使材料的塑性变形抗力提高，硬度、强度上升，而塑性、韧性下降的现象称为固溶强化。)解析：三、简答题(总题数：5，分数：40.00)12.柏氏矢量与刃型位错及螺型位错的位错线间存在什么位向关系？请分析图所示位错圆环各部分位错的类型。（分数：8.00）_正确答案：(A：正刃；C：负刃；B：左螺；D：右螺。刃型位错线垂直于柏氏矢量，螺型位错线平行于柏氏矢量。)解析：13.何谓平衡分配系数？其物理意义是什么？（分数：8.00）_正确答案：(平衡分配系数：固溶体合金在结晶过程中具有选分结晶的特点。因此在一定温度下平衡时，固相

10、成分与液相成分之比称为平衡分配系数。该参数反映了溶质在固液两相中的分配系数及溶质对合金熔点的影响程度。)解析：14.为什么金属滑移在最密排面与最密排晶向上进行？（分数：8.00）_正确答案：(金属晶体的滑移是在外力的作用下，于原子排列最紧密的晶面和晶向上进行的，这是因为在密排面上原子间距最小，结合力最强，而相邻的两个密排晶面之间距离却最大、结合力最弱。可知在原子排列最紧密的晶面之间进行滑移阻力最小，需要的外力也最小。于是原子排列最紧的晶面和晶向就成了晶体进行滑移的滑移面和滑移方向。)解析：15.再结晶与二次再结晶的本质区别？（分数：8.00）_正确答案：(再结晶将冷压力加工以后的金属加热到一定

11、温度后，在变形的组织中重新产生新的无畸变的等轴晶粒，性能恢复到冷压力加工前的软化状态的过程。二次再结晶指再结晶退火后的金属在更高温度或更长时间的保温下，会有极少数晶粒迅速吞并其他晶粒而长大，结果整个金属由少数比再结晶后晶粒大几十倍至几百倍的特大晶粒所组成的现象。二者的本质区别：再结晶是形核与长大的过程，二次再结晶只是长大过程。发生再结晶的驱动力为储存能，二次再结晶为界面能。再结晶后强度、硬度下降而塑韧性提高，二次再结晶后材料的强度、塑韧性都会下降。)解析：16.为什么渗碳选择 930附近的 -Fe 中？（分数：8.00）_正确答案：(可形成较大的浓度梯度；-Fe 中含碳量增加则扩散系数增加；高

12、温下随温度升高，扩散系数增加，所以选择高温。但温度过高会使奥氏体晶粒显著长大。)解析：四、论述题(总题数：2，分数：45.00)17.默画 Fe-Fe3C相图并填写相区。然后回答下列问题：1注出 P、S、E、C 各点的成分，说明各点的物理意义。2说明相图中三条水平线上各发生什么转变，写出反应式，并指出什么是珠光体，什么是莱氏体？3分析含碳量为 3%的亚共晶白口铁的结晶过程，画出冷却曲线，并用杠杆定律计算室温下组织组成物和相组成物的相对含量。（分数：30.00）_正确答案：(相图略。1P：碳在 -Fe 中的最大溶解度。S：共析点。E：碳在 -Fe 中的最大溶解度。C：共晶点。2包晶转变线 HJB

13、共晶转变线 ECF共析转变线 PSK铁素体和渗碳体的两相混合物称为珠光体。奥氏体与渗碳体的机械混合物称为莱氏体。3冷却曲线如图所示。含碳量为 3.0%的亚共晶白口铁的结晶过程中，与相图上各条曲线从上往下依次交于 1、2、3 点(见图)。在 12点之间按匀晶转变结晶出初晶(或先共晶)奥氏体，奥氏体的成分沿 JE线变化，而液相的成分沿ABC线变化。当温度降至 2点时，液相成分到达共晶点 C，于恒温(1148)下发生共晶转变，即 ，形成莱氏体。当温度冷却到 23点温度区间时，从初晶奥氏体和共晶奥氏体中析出二次渗碳体。随着二次渗碳体的析出，奥氏体的成分沿着 ES线不断降低，当温度到达 3点(727)时

14、，奥氏体的成分也到达了S点，于恒温下发生共析转变，即 ，所有的奥氏体都转变为珠光体。所以最终的组织为：P+Fe3C +Ld。根据杠杆定律计算，该合金的组织组成物中，各占比例为：P%= E%- Fe3C %=59.4%-13.4%=46%该合金的相组成由(F+ Fe 3C)组成，其各占的比例为：)解析：18.下图为固态时相互完全不溶解的三元共晶相图的投影图。1绘出图上 cd变温截面；2分析合金 x的结晶过程，写出室温组织，并计算组织组成物和相组成物的相对含量。(根据需要自己作辅助线)（分数：15.00）_正确答案：(1见下图。2作辅助线：如图所示，延长 AX，交 EE1线于 O点，交 BC线于 P点；延长 EO与 AB交于 F点，连接B、X 与 AC交于 M点，连接 C、X 与 AB交于 N点。)解析：