1、(西安交通大学)材料科学基础真题 2002 年及答案解析(总分：120.00，做题时间：90 分钟)一、论述题(总题数：6，分数：120.00)1.1在同一个立方晶胞内画出 晶面和 晶向，在同一个六方晶胞内画出 晶面和 晶向。2写出面心立方结构晶体中所有可能的滑移系。3在铜(面心立方结构)单晶体的123晶向上对其进行拉伸，写出首先开动的滑移系。4写出面心立方结构晶体中滑移系(111) （分数：20.00）_2.Ti-Al 二元合金相图如图所示。（分数：20.00）_3.1铁-碳合金中可能存在的渗碳体有哪几种？2这些渗碳体各在什么温度或温度范围通过什么反应生成？并写出反应式。3这些渗碳体在形态、
2、大小和分布上有何不同？4这些不同种类的渗碳体对铁一碳合金的力学性能将产生怎样的影响？（分数：20.00）_4.1什么是金属的加工硬化现象？2用位错理论解释纯金属单晶体产生加工硬化的原因。3金属的加工硬化特性对金属材料的使用带来哪些利弊？（分数：20.00）_5.1示意画出 n 型半导体电导率随温度的变化曲线。2用能带理论定性解释上述曲线。（分数：20.00）_6.Al-Cu-Ni 三元合金相图的 500等温截面如图所示。（分数：20.00）_(西安交通大学)材料科学基础真题 2002 年答案解析(总分：120.00，做题时间：90 分钟)一、论述题(总题数：6，分数：120.00)1.1在同一
3、个立方晶胞内画出 晶面和 晶向，在同一个六方晶胞内画出 晶面和 晶向。2写出面心立方结构晶体中所有可能的滑移系。3在铜(面心立方结构)单晶体的123晶向上对其进行拉伸，写出首先开动的滑移系。4写出面心立方结构晶体中滑移系(111) （分数：20.00）_正确答案：(1分别如图 a 和图 b 所示。2共 12 个：(111) ，(111) ，(111) ， 110， 101， ， 110， 011， ， 101， 011。3 101。4 。 )解析：2.Ti-Al 二元合金相图如图所示。（分数：20.00）_正确答案：(11285：包析转变， 。1125：共析转变， 。665：包晶转变， 。88
4、2：同素异构转变， 。2如图所示，合金成分线与相图中的相区分界线分别交于 1 点、2 点、3 点、1285、4 点、5 点、1125。在 T1温度以上，是液相的简单冷却。温度降至稍低于 T1，开始发生匀晶转变，从液相中结晶出(T1)相，至 T2时，全部为(Ti)相。T 1T 3，是(Ti)相的简单冷却。温度降至稍低于 T3，开始发生二次析出转变，(Ti)TiAl，从(Ti)中析出 TiAl 相。温度降至 12850C 时，发生包析转变，(Ti)+TiAl(Ti)，但(Ti)有剩余。1285T 4，剩余的(Ti)发生同素异构转变，(Ti)(Ti)，温度降至 T4时，全部为(Ti)相。T 4T 5
5、，是(Ti)相的简单冷却。温度降至稍低于 T5，开始发生二次析出转变，(Ti)TiAl ，从(Ti)中析出二次 TiAl。温度降至 1125时，剩余的(Ti)发生共析转变，(Ti)(Ti 3Al+TiAl)共析 。温度继续下降，(Ti 3Al+TiAl)共析 中的 Ti3Al 相发生二次析出转变，Ti 3AlTiAl，但所析出的 TiAl 仍属于(Ti 3Al+TiAl)共析 中的一部分。至 500时，合金中的相组成物为 Ti3Al+TiAl，组织组成物为 TiAl +(Ti3Al+TiAl)共析 。相组成物：Ti 3Al+TiAl，其中WTiAl=1-wTi3Al58.3%组织组成物：(Ti
6、 3Al+TiAl)共析 +TiAl ，其中)解析：3.1铁-碳合金中可能存在的渗碳体有哪几种？2这些渗碳体各在什么温度或温度范围通过什么反应生成？并写出反应式。3这些渗碳体在形态、大小和分布上有何不同？4这些不同种类的渗碳体对铁一碳合金的力学性能将产生怎样的影响？（分数：20.00）_正确答案：(1一次渗碳体，共晶渗碳体，二次渗碳体，共析渗碳体，三次渗碳体。2(1)一次渗碳体：1148，匀晶反应，LFe 3C 。(2)共晶渗碳体：1148，共晶反应，L(+Fe 3C)共晶 。(3)二次渗碳体：1148727，二次析出反应，-Fe 3C 。(4)共析渗碳体：727，共析反应，(+Fe 3C)共
7、析 。(5)三次渗碳体：727，二次析出反应，Fe 3C 。3(1)一次渗碳体：规则条状，粗大，分布在莱氏体基体上。(2)共晶渗碳体：作为莱氏体的连续基体。(3)二次渗碳体：分布在转变为珠光体的原奥氏体晶界处，量较少时为不连续的颗粒状，量较多时为连续的网状。(4)共析渗碳体：规则层片状，较小，与层片状铁素体交替分布构成珠光体。(5)三次渗碳体：不连续的颗粒状，少量，分布在铁素体晶界处。4(1)一次渗碳体：提高硬度但降低韧性。(2)共晶渗碳体：提高硬度但降低韧性。(3)二次渗碳体：提高硬度但降低韧性；不连续的颗粒状提高强度，而连续的网状降低强度。(4)共析渗碳体：提高硬度和强度但降低韧性。(5)
8、三次渗碳体：提高硬度和强度但降低韧性。)解析：4.1什么是金属的加工硬化现象？2用位错理论解释纯金属单晶体产生加工硬化的原因。3金属的加工硬化特性对金属材料的使用带来哪些利弊？（分数：20.00）_正确答案：(1金属材料在塑性变形过程中，所施加的流变应力随应变量的增大而不断增大的现象，称为加工硬化。或金属材料经冷塑性变形后，其强度、硬度升高，塑性、韧性下降的现象，称为加工硬化。2位错间发生交截，产生的割阶阻碍位错运动；位错间发生反应，形成固定位错阻碍位错运动；位错发生增殖，位错密度的增加使位错运动阻力进一步增大。3有利方面：作为提高金属材料强度的一种手段；便于金属材料塑性成形；使金属零件得以抵抗偶然过载。不利方面：使金属难以进一步冷塑性变形。)解析：5.1示意画出 n 型半导体电导率随温度的变化曲线。2用能带理论定性解释上述曲线。（分数：20.00）_正确答案：(1如图所示。)解析：6.Al-Cu-Ni 三元合金相图的 500等温截面如图所示。（分数：20.00）_正确答案：(1如图所示。2合金 A：平衡相 +， 的成分为 a 点， 的成分为 b 点；合金 B；平衡相 +(Al)+， 的成分为 c 点，(Al)的成分为 d 点； 的成分为 e 点。3合金 A：合金 B： )解析：
