1、2000年上海交通大学材料科学基础真题试卷及答案与解析 一、论述题 1 由图计算出单晶体银和多晶体银在低于 700 时的扩散激活能并说明两者扩散激活能差异的原因。想2 在如下左图所示的二元合金系中，写出在整个成分范围内反应扩散在 T1温度下进行时可能出现的相，并画出浓度 (B%)随扩散距离 x的变化曲线。3 画出如右上图所示混溶间隙相图中三个温度的自由能一成分曲线。 4 试求出 8%B二元合金在定向凝固中保持平面型液一固界面推移的凝固速度 R。已知温度梯度 G=225 /cm， B组元扩散系数 D=210-4cm2/s，平衡分配系数k0=0.3，二元合金液相斜率 m=0.142 /%B(即每增
2、加 1%B溶质浓度所降低的温度为 0.142 )。 5 在如图所示成分三角形中， 1)确定组元 C为 80%，而 A和 B组元浓度比等于 S成分的合金成分； 2)确定用 10kgP成分合金与 10kgS成分合金熔化混合后的合金成分，写出作图的步骤。 6 试求理想密排六方结构晶体的轴比 c/a，并指出其密排面和密排方向。 7 晶体滑移面上有一位错环，在其伯氏矢量方向加切应力 ，问位错环要在晶体中稳定，其最小半径是多少 ? 8 在铜 晶体中 (111)面上的 a/2 位错与 面上的 a/2011位错发生位错反应时： 1)写出位错反应方程并判明反应进行的方向； 2)说明新位错的性质。 9 什么是晶体
3、滑移的临界分切应力 ?试说明测定晶体临界分切应力的试验方法。 10 冷加工金属中的位错密度为 1010/cm2，设单位长度位错的能量为 10-10J/cm，晶界能为 510-5J/cm2，晶界二侧位错密度为 1010/cm2及 0。求金属在加热时再结晶的临界晶粒尺寸。 2000年上海交通大学材料科学基础真题试卷答案与解析 一、论述题 1 【正确答案 】 700 以下，多晶体银的扩散激活能：由式 得Q1=122.4kJ单晶体银的扩散激活能：由式得 Q2=194.5kJ在 700 以下，多晶体银比单晶体银的扩散激活能小，这是因为多晶体银晶界起着 “短路 ”扩散作用。 2 【正确答案】 可能出现 相
4、和 相，无 和 相混合区。 3 【正确答案】 4 【正确答案】 由 得即当凝固速度小于或等于 0.017cm/s时，才能保持液 /固界面为平直界面。 5 【正确答案】 1) 上图中 O点为所求的合金成分 (10%A， 10%B， 80%C)，它位于 CS线与 80%C浓度线的交点上。 2)由杠杆定律可得 O位于 P和 S连线的中点，成分为 (40%A， 30%B， 30%C) 6 【正确答案】 通过密排六方刚球模型可以证明： ；密排面为 0001；密排方向为 7 【正确答案】 ds弧段位错线所受的力： ?b?ds；同时位错线上线张力：T?G?b2，其中水平分力： 所以 上述两力达到平衡时二者相
5、等，即 所以 8 【正确答案】 1) ，反应向右进行 2)新位错 ，为面心立方的单位位错；位错线方向为 (111)和 二晶面的交线方向 ，故位 错是刃型的；滑移面为 (001)，不是密排面，故为固定位错。 9 【正确答案】 晶体中等滑移系交替滑移所需的最小切分应力，称为临界切分应力。实验方法： 1)选择单晶体中合适取向，使晶体的初始滑移为单滑移。 2)测定晶体的拉伸方向的取向来获得取向因子。 3)利用 c=scoscos和拉伸曲线上的 s，以及取向因子，计算出 c、晶体的类型、纯度、试验温度、应变速率等因素影响的分切应力 c值。 10 【正确答案】 界面弓出形核的能量条件： 2式中 Es为冷变形晶粒中单位体积的储存能； b为晶界的比表面能，故 按球冠来进行计算， 当核为半球状后，晶界将自发推移；核为半球状时， 2=180， =90故因此临界尺寸为 1m。
