1、(北京科技大学)材料科学基础真题 2002 年及答案解析(总分：130.00，做题时间：90 分钟)一、名词解释(总题数：8，分数：20.00)1.点阵畸变（分数：2.50）_2.柏氏矢量（分数：2.50）_3.相图（分数：2.50）_4.过冷度（分数：2.50）_5.形变织构（分数：2.50）_6.二次再结晶（分数：2.50）_7.滑移系（分数：2.50）_8.孪生（分数：2.50）_二、论述题(总题数：11，分数：110.00)9.画出立方晶系中(111)面、(435)面。写出立方晶系空间点阵特征。（分数：10.00）_10.铸锭的一般组织可分为哪几个区域？写出其名称。并简述影响铸锭结晶组
2、织的因素。（分数：10.00）_11.画图并叙述形变过程中位错增殖的机制。（分数：10.00）_12.写出菲克第一定律的数学表达式，并说明其意义。简述影响扩散的因素。（分数：10.00）_13.简述形变金属在退火过程中显微组织、储存能及其力学性能和物理性能的变化。（分数：10.00）_14.简述固态相变与液态相变的相同点与不同点。（分数：10.00）_15.画出铁碳相图，标明相图中各特征点的温度与成分，写出相图中包晶反应、共晶反应与共析反应的表达式。（分数：10.00）_16.分析再结晶过程中形核和长大与凝固过程中的形核和长大有何不同点。（分数：10.00）_17.12%的铁碳合金的结晶过程(
3、单考生做)。（分数：10.00）_18.简述铸锭的宏观偏析(单考生做)。（分数：10.00）_19.简述金属晶体中缺陷的类型(单考生做)。（分数：10.00）_(北京科技大学)材料科学基础真题 2002 年答案解析(总分：130.00，做题时间：90 分钟)一、名词解释(总题数：8，分数：20.00)1.点阵畸变（分数：2.50）_正确答案：(在局部范围，原子偏离其正常的点阵平衡位置，造成点阵畸变。)解析：2.柏氏矢量（分数：2.50）_正确答案：(描述位错特征的一个重要矢量，它集中反映了位错区域内畸变总量的大小和方向；也是位错扫过后晶体相对滑动的量。)解析：3.相图（分数：2.50）_正确答
4、案：(描述各相平衡存在条件或共存关系的图解；也可称为平衡时热力学参量的几何轨迹。)解析：4.过冷度（分数：2.50）_正确答案：(相变过程中冷却到相变点以下某个温度后发生转变，平衡相变温度与该实际转变温度之差称过冷度。)解析：5.形变织构（分数：2.50）_正确答案：(多晶形变过程中出现的晶体学取向择优的现象叫形变织构。)解析：6.二次再结晶（分数：2.50）_正确答案：(再结晶结束后正常长大被抑制而发生的少数晶粒异常长大的现象。)解析：7.滑移系（分数：2.50）_正确答案：(晶体中一个滑移面及该面上一个滑移方向的组合称一个滑移系。)解析：8.孪生（分数：2.50）_正确答案：(晶体受力后，
5、以产生孪晶的方式进行的切变过程叫孪生。)解析：二、论述题(总题数：11，分数：110.00)9.画出立方晶系中(111)面、(435)面。写出立方晶系空间点阵特征。（分数：10.00）_正确答案：(立方晶系中(111)面、(435)面如图所示。立方晶系空间点阵特征是点阵参数有如下关系：a=b=c，=90。也可用具有哪类对称元素表示，若有四个三次转轴，则对应立方点阵。)解析：10.铸锭的一般组织可分为哪几个区域？写出其名称。并简述影响铸锭结晶组织的因素。（分数：10.00）_正确答案：(分为三晶区：激冷区、柱状晶区、中心等轴晶区。影响铸锭结晶组织的因素：液体过热度，越小越好；凝固温度范围，越大越
6、好，有利于枝晶的破碎；温度梯度，越小越有利于等轴晶；合金熔点低，温度梯度小；搅拌或加孕育剂。)解析：11.画图并叙述形变过程中位错增殖的机制。（分数：10.00）_正确答案：(Frank-Read 源机制，如图所示。滑移面上一个在 A、B 两点被钉扎的位错 AB，在应力 作用下弓出(状态 2)，弓出到 3 状态时，下方相邻部分反号相吸，并局部合并，完成一次增殖过程放出一位错环(状态 4)。在应力 作用下，继续重复前面 1-4 过程。)解析：12.写出菲克第一定律的数学表达式，并说明其意义。简述影响扩散的因素。（分数：10.00）_正确答案：(一维下， ；J：扩散流量，单位时间通过单位面积扩散的
7、物质量，g/sm 2；D：扩散系数，m 2/s； )解析：13.简述形变金属在退火过程中显微组织、储存能及其力学性能和物理性能的变化。（分数：10.00）_正确答案：(随退火温度的升高或时间延长，出现亚晶合并长大，再结晶形核及长大，无位错的等轴再结晶晶粒取代长条状高位错密度的形变晶粒，然后是晶粒正常长大。储存能逐渐被释放；硬度及强度下降，伸长率上升；电阻降低，密度提高。再结晶时各种性能变化都比回复时强烈得多。)解析：14.简述固态相变与液态相变的相同点与不同点。（分数：10.00）_正确答案：(相同点：都是相变，由形核、长大组成。临界半径，临界形核功形式相同。转变动力学也相同。不同之处：形核阻
8、力中多了应变能一项，造成固态相变的临界半径及形核功增大；新相可以亚稳方式出现，存在共格、半共格界面，特定的取向关系，非均匀形核。)解析：15.画出铁碳相图，标明相图中各特征点的温度与成分，写出相图中包晶反应、共晶反应与共析反应的表达式。（分数：10.00）_正确答案：(铁碳相图略。包晶反应：L(0.53%C)+-Fe(0.09%C)-Fe(0.17%C)共晶反应：L(4.3%C)-Fe(2.11%C)+Fe 3C(6.69%C)共析反应：-Fe(0.77%C)-Fe(0.02%C)+Fe 3C(6.69%C)解析：16.分析再结晶过程中形核和长大与凝固过程中的形核和长大有何不同点。（分数：10
9、.00）_正确答案：(凝固时形核的驱动力，是新、旧相化学位差，再结晶驱动力只是形变储存能。凝固常是均匀形核；再结晶形核在现有的形变不均匀区，如晶界附近、切变带、形变带、第二相粒子周围。凝固长大时与母相不会有取向关系，再结晶长大时可有特定的取向关系。)解析：17.12%的铁碳合金的结晶过程(单考生做)。（分数：10.00）_正确答案：(12%的钢，由液相冷却时，先形成 铁素体，固液相分别按相图上的固、液相线成分变化，到 1495包晶温度，部分进行包晶反应；新相 奥氏体在已生成的 铁素体上形核并向 铁素体和液相中生长。反应后是两相组织 铁素体+ 奥氏体，见下图。 铁素体相对量为：(0.17-0.1
10、2)/(0.17-0.09)=62.5%。继续冷却得到单相奥氏体。)解析：18.简述铸锭的宏观偏析(单考生做)。（分数：10.00）_正确答案：(宏观偏析分：正常偏析、反常偏析和比重偏析。正常偏析：指按合金的分配系数(设 ko1)先析出的含溶质低，后凝固的含溶质多。因铸锭尺寸大，由表面到中心成分不均匀，偏析出现在宏观尺度上，称宏观偏析。反常偏析：仍遵守分配系数关系，只是形成大量枝晶后，富集溶质的液相会沿枝晶间的通道逆向反流到先凝固的铸锭表面附近，造成由表面到中心成分分布的反常。比重偏析：是凝固时，固相与液相比重不同，而沉积或漂浮，从而造成铸锭下端与上端成分的不均匀，也是宏观尺度。)解析：19.简述金属晶体中缺陷的类型(单考生做)。（分数：10.00）_正确答案：(按尺寸可分为：点缺陷，如溶质、杂质原子、空位；线缺陷，如位错；面缺陷，如各种晶界、相界、表面等；体缺陷，如孑 L 洞、气泡等。体缺陷对材料性能是绝对有害的。)解析：
