1、(西安交通大学)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)填空1.材料的结合键决定其弹性模量的高低。氧化物陶瓷材料以 1 键为主，结合键 2 故其弹性模量 3；金属材料以 4 键为主，结合键 5 故其弹性模量 6；高分子材料的分子链上是 7 键，分子链之间是 8 键，故其弹性模量 9。（分数：9.00）填空项 1:_填空项 1:_填空项 1:_填空项 1:_填空项 1:_填空项 1:_填空项 1:_填空项 1:_填空项 1:_2.面心立方晶体的最密排面是 1，最密排方向是 2；体心立方晶体的最密排面是 3，最密排方向是 4；密排六方晶体的最密排面是 5，
2、最密排方向是 6。（分数：6.00）填空项 1:_填空项 1:_填空项 1:_填空项 1:_填空项 1:_填空项 1:_3.晶粒较细的金属比晶粒较粗的同种金属有 1 的强度和硬度及 2 塑性和韧性，这种现象称为 3 强化；铸造工艺中细化晶粒的常用方法是 4、 5 和 6。（分数：6.00）填空项 1:_填空项 1:_填空项 1:_填空项 1:_填空项 1:_填空项 1:_4.铁碳合金中可能存在的渗碳体有五种，按照形成温度由高到低，依次是： 1 渗碳体、 2 渗碳体、 3 渗碳体、 4 渗碳体和 5 渗碳体。（分数：5.00）填空项 1:_填空项 1:_填空项 1:_填空项 1:_填空项 1:_
3、5.铁素体是碳是在 1-Fe 中的 2 固溶体，与纯铁相比，其强度和硬度 3，塑性和韧性 4，这是由于 5 强化的结果。（分数：5.00）填空项 1:_填空项 1:_填空项 1:_填空项 1:_填空项 1:_6.对于刃型位错线，其柏氏矢量 1 于位错线，其滑移运动方向 2 于柏氏矢量其攀移运动方向 3 于柏氏矢量；对于螺型位错线，其柏氏矢量 4 于位错线，其滑移运动方向 5 于柏氏矢量，其交滑移运动方向 6于柏氏矢量；对于混合型位错线，其柏氏矢量 7 于位错线，其滑移运动方向 8 于位错线。（分数：8.00）填空项 1:_填空项 1:_填空项 1:_填空项 1:_填空项 1:_填空项 1:_填
4、空项 1:_填空项 1:_7.金属经冷塑性变形后，其强度和硬度 1，塑性和韧性 2，这种现象称为 3 强化或 4；对于经过预先冷塑性变形的金属，在进一步冷塑性变形前应进行 5 退火，以提高其 6，退火温度为 7；而对于冷加工成形的零构件，成形后应及时进行 8 退火，以去除 9，防止零构件在使用中 10 或 11。（分数：11.00）填空项 1:_二、论述题(总题数：6，分数：100.00)8.1在立方晶胞内画出 、 晶面，以及 、110、 晶向。2写出如图所示六方晶胞内 ABCDA晶面的密勒-布拉菲晶面指数，以及 晶向的密勒-布拉菲晶向指数。（分数：20.00）_9.Fe-Ti二元合金相图如图
5、所示。1填出图中两相区中存在的相。2写出 595、1085、1289、1317的三相恒温反应的名称和反应式。（分数：20.00）_10.A-B二元合金相图如图所示。在固相不扩散、液相完全混合条件下，水平放置的质量分数 wB=40%的 A-B二元合金熔液从左至右定向凝固成长为 L的横截面均匀的合金棒。1计算棒中单相 固溶体段占棒长的分数。提示：正常凝固方程为（分数：20.00）_11.1Cu-Cd-Ag 三元合金液相面投影图如图所示。写出图中 O点合金的成分，并估计它的熔点；分别写出图中 a、b、c 点成分的液相所参与的四相恒温反应的名称及反应式；写出该三元系中铸造性能最好的合金的成分及熔点。（
6、分数：20.00）_12.第二相粒子对合金塑性形变会产生何种影响？试用位错理论说明其机理。（分数：10.00）_13.示意画出 n型半导体电导率随温度的变化曲线，并用能带理论解释之。（分数：10.00）_(西安交通大学)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)填空1.材料的结合键决定其弹性模量的高低。氧化物陶瓷材料以 1 键为主，结合键 2 故其弹性模量 3；金属材料以 4 键为主，结合键 5 故其弹性模量 6；高分子材料的分子链上是 7 键，分子链之间是 8 键，故其弹性模量 9。（分数：9.00）填空项 1:_ （正确答案：离子）填空项 1:_ （正
7、确答案：较强）填空项 1:_ （正确答案：较高）填空项 1:_ （正确答案：金属）填空项 1:_ （正确答案：较弱）填空项 1:_ （正确答案：较低）填空项 1:_ （正确答案：共价）填空项 1:_ （正确答案：分子）填空项 1:_ （正确答案：最低）解析：2.面心立方晶体的最密排面是 1，最密排方向是 2；体心立方晶体的最密排面是 3，最密排方向是 4；密排六方晶体的最密排面是 5，最密排方向是 6。（分数：6.00）填空项 1:_ （正确答案：111）填空项 1:_ （正确答案：*）填空项 1:_ （正确答案：110）填空项 1:_ （正确答案：*）填空项 1:_ （正确答案：(0001)
8、）填空项 1:_ （正确答案：*）解析：3.晶粒较细的金属比晶粒较粗的同种金属有 1 的强度和硬度及 2 塑性和韧性，这种现象称为 3 强化；铸造工艺中细化晶粒的常用方法是 4、 5 和 6。（分数：6.00）填空项 1:_ （正确答案：更高）填空项 1:_ （正确答案：更好）填空项 1:_ （正确答案：细晶）填空项 1:_ （正确答案：增大冷却速度）填空项 1:_ （正确答案：加形核剂）填空项 1:_ （正确答案：搅拌或振动）解析：4.铁碳合金中可能存在的渗碳体有五种，按照形成温度由高到低，依次是： 1 渗碳体、 2 渗碳体、 3 渗碳体、 4 渗碳体和 5 渗碳体。（分数：5.00）填空项
9、 1:_ （正确答案：一次）填空项 1:_ （正确答案：共晶）填空项 1:_ （正确答案：二次）填空项 1:_ （正确答案：共析）填空项 1:_ （正确答案：三次）解析：5.铁素体是碳是在 1-Fe 中的 2 固溶体，与纯铁相比，其强度和硬度 3，塑性和韧性 4，这是由于 5 强化的结果。（分数：5.00）填空项 1:_ （正确答案：）填空项 1:_ （正确答案：间隙）填空项 1:_ （正确答案：更高）填空项 1:_ （正确答案：更低）填空项 1:_ （正确答案：固溶）解析：6.对于刃型位错线，其柏氏矢量 1 于位错线，其滑移运动方向 2 于柏氏矢量其攀移运动方向 3 于柏氏矢量；对于螺型位错
10、线，其柏氏矢量 4 于位错线，其滑移运动方向 5 于柏氏矢量，其交滑移运动方向 6于柏氏矢量；对于混合型位错线，其柏氏矢量 7 于位错线，其滑移运动方向 8 于位错线。（分数：8.00）填空项 1:_ （正确答案：垂直）填空项 1:_ （正确答案：平行）填空项 1:_ （正确答案：垂直）填空项 1:_ （正确答案：平行）填空项 1:_ （正确答案：垂直）填空项 1:_ （正确答案：垂直）填空项 1:_ （正确答案：既不垂直也不平行）填空项 1:_ （正确答案：垂直）解析：7.金属经冷塑性变形后，其强度和硬度 1，塑性和韧性 2，这种现象称为 3 强化或 4；对于经过预先冷塑性变形的金属，在进一
11、步冷塑性变形前应进行 5 退火，以提高其 6，退火温度为 7；而对于冷加工成形的零构件，成形后应及时进行 8 退火，以去除 9，防止零构件在使用中 10 或 11。（分数：11.00）填空项 1:_ （正确答案：升高；下降；形变；加工硬化；再结晶；塑性和韧性；0.4Tm；去应力；残余内应力；变形；开裂。）解析：二、论述题(总题数：6，分数：100.00)8.1在立方晶胞内画出 、 晶面，以及 、110、 晶向。2写出如图所示六方晶胞内 ABCDA晶面的密勒-布拉菲晶面指数，以及 晶向的密勒-布拉菲晶向指数。（分数：20.00）_正确答案：(1见下图。2ABCDA： ； ： ； ： ； ： 。3
12、(111) ，(111) ，(111) ， 101， 110， ， ， 110，011， 101， ， 011。 )解析：9.Fe-Ti二元合金相图如图所示。1填出图中两相区中存在的相。2写出 595、1085、1289、1317的三相恒温反应的名称和反应式。（分数：20.00）_正确答案：(1见下图。2595：共析反应， (Ti)+TiFe；1085：共晶反应， (Ti)+TiFe；1289：共晶反应，；1317：包晶反应，L+ 。3结晶过程：T 1温度以上是液相的简单冷却。温度降至略低于 T1温度时，开始发生匀晶转变，从液相中结晶出(Ti) 初 。温度降至 1085时，剩余液相在恒温下发生
13、共晶转变，全部转变为(Ti)+TiFe) 共晶 。在 1085以下降温时，从(Ti) 初 二次析出 TiFe ，而共晶体中的(Ti)二次析出的 TiFe 仍属于共晶体的组成部分。温度降至 595，剩余的(Ti) 初 在恒温下发生共析转变，生成(Ti)+TiFe) 共析 ，而共晶体中的(Ti)也发生相同转变，但转变产物仍属于共晶体的组成部分。温度继续下降，基本不变。400下的相组成物是(Ti)+TiFe)，组织组成物是(Ti)+TiFe) 共析 +TiFe +(Ti)+TiFe) 共晶 。相组成物的质量百分数：组织组成物的质量百分数：)解析：10.A-B二元合金相图如图所示。在固相不扩散、液相完
14、全混合条件下，水平放置的质量分数 wB=40%的 A-B二元合金熔液从左至右定向凝固成长为 L的横截面均匀的合金棒。1计算棒中单相 固溶体段占棒长的分数。提示：正常凝固方程为（分数：20.00）_正确答案：(1设棒中单相 d固溶体段占棒长的分数为 z/。在正常凝固方程 CS(z)= 中，k0=30%/60%=0.5，C S=30%，C 0=40%，则2设棒中单相 固溶体段的平均 B原子浓度为 ，可有四种解法。解法一(积分法)：解法二(面积相等法)：由于平衡分配系数 k01，液体结晶为 固溶体时，其 B原子浓度下降，所排出的 B原子完全进入液体中并分布均匀，因此，下图中阴影区 1与阴影区 2的面
15、积相等，则得解法三(杠杆原理法)：根据杠杆原理， 固溶体的平均成分 、(+)共晶体的平均成分 60%，以及棒的平均成分 40%三点构成一个杠杆，而且已知 固溶体段占棒长的 5/9，共晶体段占棒长的 4/9，故根据杠杆定理可列方程式得解法四(质量守恒法)：根据溶质原子质量守恒原理，可列方程式得 )解析：11.1Cu-Cd-Ag 三元合金液相面投影图如图所示。写出图中 O点合金的成分，并估计它的熔点；分别写出图中 a、b、c 点成分的液相所参与的四相恒温反应的名称及反应式；写出该三元系中铸造性能最好的合金的成分及熔点。（分数：20.00）_正确答案：(1O 合金的成分：50%Cu-20%Cd-30
16、%Ag。O合金的熔点：840；a点：四相共晶反应， 。b点：包共晶反应， 。c点：包共晶反应， 。铸造性能最好的合金为 a点，其成分为：W Cd53%，w Cu25%，w Ag22%，其熔点为：530。2如图所示。F点：+，其中G点：L+，其中)解析：12.第二相粒子对合金塑性形变会产生何种影响？试用位错理论说明其机理。（分数：10.00）_正确答案：(要点：会提高合金的强度及塑性形变时的流变抗力。因为，位错切过可变形第二相粒子或绕过不可变形第二相粒子时阻力增大。)解析：13.示意画出 n型半导体电导率随温度的变化曲线，并用能带理论解释之。（分数：10.00）_正确答案：(n 型半导体电导率随温度的变化曲线如图所示。n 型半导体中的载流子包括掺杂的施主电子及本征半导体固有的电子和空穴，但施主电子跃迁所需克服的能垒 Ed小于本征电子和空穴跃迁所需克服的能垒 Eg/2。温度较低时本征电子和空穴的热激活跃迁几率很小，而施主电子跃迁几率较大且随温度升高而呈指数增大，此时电导率主要由掺杂的施主电子提供。当施主电子全部跃迁或称耗竭，而本征电子和空穴的热激活跃迁几率仍然很小，载流子浓度几乎不随温度升高而变化，电导率几乎为常数。温度进一步升高，本征电子和空穴的热激活跃迁几率明显呈指数增大，电导率也随之呈指数增大。)解析：
