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：
