1、(西北工业大学)材料科学基础真题 2004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.请简述间隙固溶体、间隙相、间隙化合物的异同点？（分数：8.00）_2.请简述影响扩散的主要因素有哪些。（分数：8.00）_3.临界晶核的物理意义是什么？形成临界晶核的充分条件是什么？（分数：8.00）_4.有哪些因素影响形成非晶态金属？为什么？（分数：8.00）_5.合金强化途径有哪些？各有什么特点？（分数：8.00）_二、计算、作图题(总题数：5，分数：60.00)6.求 和 （分数：12.00）_7.氧化镁(MgO)具有 NaCl型结构，即具有 O
2、2-离子的面心立方结构。问：(1)若其离子半径 rMg2+=0.066nm，r O2-=0.140nm，则其原子堆积密度为多少？(2)如果 rMg2+/rO2-=0.41，则原子堆积密度是否改变？（分数：12.00）_8.已知液态纯镍在 1.013105Pa(1大气压)，过冷度为 319K时发生均匀形核，设临界晶核半径为 1nm，纯镍熔点为 1726K，熔化热 H m=18075J/mol，摩尔体积 VS=6.6cm3/mol，试计算纯镍的液固界面能和临界形核功。（分数：12.00）_9.下图所示为 Pb-Sn-Bi相图投影图。问：（分数：12.00）_10.有一钢丝(直径为 1mm)包覆一层
3、铜(总直径为 2mm)。若已知钢的屈服强度 st=280MPa，弹性模量Est=205GPa，铜的 Cu=140MPa，弹性模量 ECu=110GPa。问：(1)如果该复合材料受到拉力，何种材料先屈服？(2)在不发生塑性变形的情况下，该材料能承受的最大拉伸载荷是多少？(3)该复合材料的弹性模量为多少？（分数：12.00）_三、综合分析题(总题数：2，分数：50.00)11.某面心立方晶体的可动滑移系为 （分数：25.00）_12.Cu-Ag合金相图如图所示。若有一 Cu-Ag合金(w Cu=0.075，w Ag=0.925)1kg，请提出一种方案从该合金中提炼出 100g的 Ag，且要求提炼得
4、到的 Ag中的 Cu含量 wCu低于 0.02。(假设液相线和固相线均为直线)。（分数：25.00）_(西北工业大学)材料科学基础真题 2004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.请简述间隙固溶体、间隙相、间隙化合物的异同点？（分数：8.00）_正确答案：(相同点：小原子溶入。不同点：间隙固溶体保持溶剂(大原子)点阵；间隙相、间隙化合物改变了大原子点阵，形成新点阵。间隙相结构简单；间隙化合物结构复杂。)解析：2.请简述影响扩散的主要因素有哪些。（分数：8.00）_正确答案：(影响扩散的主要因素：(1)温度；(2)晶体结构与类型；(
5、3)晶体缺陷；(4)化学成分。)解析：3.临界晶核的物理意义是什么？形成临界晶核的充分条件是什么？（分数：8.00）_正确答案：(临界晶核的物理意义：可以自发长大的最小品胚(或，半径等于 rk的晶核)。形成临界晶核的充分条件：(1)形成 rr k的晶胚；(2)获得 AA *(临界形核功)的形核功。)解析：4.有哪些因素影响形成非晶态金属？为什么？（分数：8.00）_正确答案：(液态金属的粘度：粘度越大原子扩散越困难，易于保留液态金属结构。冷却速度：冷却速度越快，原子重新排列时间越短，越容易保留液态金属结构。)解析：5.合金强化途径有哪些？各有什么特点？（分数：8.00）_正确答案：(细晶强化、
6、固溶强化、复相强化、弥散强化(时效强化)和加工硬化。)解析：二、计算、作图题(总题数：5，分数：60.00)6.求 和 （分数：12.00）_正确答案：(设所求的晶面指数为(hkl)，则)解析：7.氧化镁(MgO)具有 NaCl型结构，即具有 O2-离子的面心立方结构。问：(1)若其离子半径 rMg2+=0.066nm，r O2-=0.140nm，则其原子堆积密度为多少？(2)如果 rMg2+/rO2-=0.41，则原子堆积密度是否改变？（分数：12.00）_正确答案：(1)点阵常数 a=2(rMg2+rO2-)=0.412nm堆积密度 )解析：8.已知液态纯镍在 1.013105Pa(1大气
7、压)，过冷度为 319K时发生均匀形核，设临界晶核半径为 1nm，纯镍熔点为 1726K，熔化热 H m=18075J/mol，摩尔体积 VS=6.6cm3/mol，试计算纯镍的液固界面能和临界形核功。（分数：12.00）_正确答案：(因为所以)解析：9.下图所示为 Pb-Sn-Bi相图投影图。问：（分数：12.00）_正确答案：(1)冷却至液相面析出 Bi：LBi 初 ，随温度降低 Bi增多，液相成分沿 BiQ的延长线向 E3E移动；液相成分达到 E3E后发生三相共晶反应，L(Sn+Bi)共，液相成分沿 E3E向 E移动；液相成分达到 E后，发生四相共晶反应 L(Sn+Bi+) 共 。此后冷
8、却，组织不再变化。室温组织为：Bi 初 +(Sn+Bi)共 +(Sn+Bi+) 共(2)wBi初 =0.288；w (Sn+Bi)共 =0.407；w (Sn+Bi+)共 =0.305)解析：10.有一钢丝(直径为 1mm)包覆一层铜(总直径为 2mm)。若已知钢的屈服强度 st=280MPa，弹性模量Est=205GPa，铜的 Cu=140MPa，弹性模量 ECu=110GPa。问：(1)如果该复合材料受到拉力，何种材料先屈服？(2)在不发生塑性变形的情况下，该材料能承受的最大拉伸载荷是多少？(3)该复合材料的弹性模量为多少？（分数：12.00）_正确答案：(两金属的弹性应变相等，即：(/E
9、) st= st=eCu=(/E) Cu(1)Cu先屈服。(2)F 总 =FCu+Fst=(1401062.410-6+2801060.810-6)N=560N(3) )解析：三、综合分析题(总题数：2，分数：50.00)11.某面心立方晶体的可动滑移系为 （分数：25.00）_正确答案：(1)柏氏矢量： )解析：12.Cu-Ag合金相图如图所示。若有一 Cu-Ag合金(w Cu=0.075，w Ag=0.925)1kg，请提出一种方案从该合金中提炼出 100g的 Ag，且要求提炼得到的 Ag中的 Cu含量 wCu低于 0.02。(假设液相线和固相线均为直线)。（分数：25.00）_正确答案：(1)将 1kg合金加热至 900以上熔化，缓慢冷却至 850，倒去剩余液体，所得固体 a1约780g，w Cu=0.055。(2)将 a1熔化，缓慢冷却至 900，倒去剩余液体，得 a2约 380g，w Cu=0.03。(3)将 a2熔化，缓慢冷却至 920，倒去剩余液体，得 a3约 260g，w Cu=0.02。(4)将 a3熔化，缓慢冷却至 935，倒去剩余液体，得 a4约 180g，w Cu=0.013，即可。)解析：
