1、材料科学基础-9 及答案解析(总分：97.00，做题时间：90 分钟)一、B论述题/B(总题数：8，分数：97.00)1.不用极射投影图，利用解析几何方法，如何确定立方品系中两晶向间的夹角 ；两晶面的夹角；两晶面交线的晶向指数；两晶向所决定的晶面指数。（分数：10.00）_2.在 3个平行的滑移面上有 3根平行的刃型位错线 A，B，C(图 3-31)，其伯氏矢量大小相等，AB 被钉扎不能动，若无其他外力，仅在 A，B 应力场作用下，位错 C向哪个方向运动?指出位错向上述方向运动时，最终在何处停下? （分数：10.00）_3.已知 Fe的 Tm=1538，Cu 的 Tm=1083，试估算 Fe和
2、 Cu的最低再结晶温度。（分数：10.00）_4.按下列 5条汇总 FCC晶体中的主要位错： 位错名称；柏式矢量；位错性质(刃型、螺型、混合位错等)；位错形成方式；运动状态(滑移、攀移、还是不动等)。（分数：12.00）_5.工业纯铜的熔点为 1083，在剧烈冷变形后的工业纯铜板上取三个试样，第一个试样加热到 200，第二个试样加热到 500，第三个试样加热到 800，各保温一小时，然后空冷。试画出各试样热处理后的显微组织示意图，说明它们在强度和塑性方面的区别及原因。（分数：15.00）_6.试计算面心立方晶体的(100)，(110)，(111)等晶面的面间距和面致密度，并指出面间距最大的面。
3、（分数：10.00）_7.简述铸锭的宏观偏析(单考生做)。（分数：10.00）_8.分析三元共晶投影图的绘制方法，试利用三元共晶投影图，以任意一亚共晶成分的三元系合金为例分析其结晶过程，并说明每一阶段所得结晶组织含量的计算方法。（分数：20.00）_材料科学基础-9 答案解析(总分：97.00，做题时间：90 分钟)一、B论述题/B(总题数：8，分数：97.00)1.不用极射投影图，利用解析几何方法，如何确定立方品系中两晶向间的夹角 ；两晶面的夹角；两晶面交线的晶向指数；两晶向所决定的晶面指数。（分数：10.00）_正确答案：( 设立方晶系中的两个晶向为u 1v1w1和u 2v2w2，由矢量数
4、性积得知：u 1v1w1u2v2w2=|u1v1w1|u2v2w2|cos故此两晶向间夹角 就可从其余弦值求得：* 设立方晶系中有两个晶面(h 1k1l1)和(h 2k2l2)，它们之间的夹角 即为它们各自法线h 1k1l1和h 2k2l2之间的夹角，故可得*两晶面的夹角=arccos(cos) 设立方晶系中有两个不平行晶面(h 1k1l1)和(h 2k2l2)，它们的交线为uvw，按几何关系得知，这个晶向应同时位于这两个晶面上，故可得*解上述方程组可得*或* 设晶体中有两个不平行的晶向u 1v1w1和u 2v2w2，它们所决定的晶面的晶面指数为(hkl)，按晶带定律有*解上述方程可得*或*)
5、解析：2.在 3个平行的滑移面上有 3根平行的刃型位错线 A，B，C(图 3-31)，其伯氏矢量大小相等，AB 被钉扎不能动，若无其他外力，仅在 A，B 应力场作用下，位错 C向哪个方向运动?指出位错向上述方向运动时，最终在何处停下? （分数：10.00）_正确答案：(位错 A，B 的应力场作用于位错 C，使其在滑移面上发生滑移的力*位错 C受到 x正方向的力，所以向右运动。f x=0，位错 C位置即为最终停住的位置，设停住时此位错 C与位错 A在 x方向的距离为 x1，由于*解此方程得 xt=0.76m，即位错 C向右运动至 x方向，在距位错 A为 0.76m 时停止。)解析：3.已知 Fe
6、的 Tm=1538，Cu 的 Tm=1083，试估算 Fe和 Cu的最低再结晶温度。（分数：10.00）_正确答案：(根据经验公式，再结晶温度 T 再 0.4T m故 Fe的最低再结晶温度 T 再 =0.4(1538+273)=724.4K=451.4Cu的最低再结晶温度 T 再 =0.4(1083+273)=542.4K=269.4生产中为了提高生产效率，工厂中实际再结晶退火温度通常选定为 T 再 +(1.0200)。)解析：4.按下列 5条汇总 FCC晶体中的主要位错： 位错名称；柏式矢量；位错性质(刃型、螺型、混合位错等)；位错形成方式；运动状态(滑移、攀移、还是不动等)。（分数：12.
7、00）_正确答案：(见下表。 *)解析：5.工业纯铜的熔点为 1083，在剧烈冷变形后的工业纯铜板上取三个试样，第一个试样加热到 200，第二个试样加热到 500，第三个试样加热到 800，各保温一小时，然后空冷。试画出各试样热处理后的显微组织示意图，说明它们在强度和塑性方面的区别及原因。（分数：15.00）_正确答案：(试样热处理后的显微组织示意图(略，分别为纤维组织、再结晶组织和晶粒长大组织)；200加热试样强度高，塑性低，500加热试样强度低，塑性好，800加热试样强度更低，造成强度和塑性差别的主要原因是剧烈冷变形后的工业纯铜板在随后的加热中温度不同，分别经受回复、再结晶和晶粒长大的过程
8、。)解析：6.试计算面心立方晶体的(100)，(110)，(111)等晶面的面间距和面致密度，并指出面间距最大的面。（分数：10.00）_正确答案：(在面心立方晶体中，当(hkl)不为全奇数或全偶数时，有附加面。 * * 从上面计算结果得知，原子排列最密排的(111)晶面的面间距最大。)解析：7.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
9、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：8.分析三元共晶投影图的绘制方法，试利用三元共晶投影图，以任意一亚共晶成分的三元系合金为例分析其结晶过程，并说明每一阶段所得结晶组织含量的计算方法。（分数：20.00）_正确答案：(1)以固态下互不固溶三元合金为例，如图所示：*首先作出浓度三角形 ABC；选取空间图上各个特殊点：E、e 1、e 2、e 3，在成分三角形上作出投影；连接 e1E、e 2E、e 3E三条液相变温线，交
10、点 E则为三相共晶点；由此可确定出各个面的投影，即：液相面为 Ae1Ee3A、Be 1Ee2B、Ce 2Ee3C；三相共晶开始面分别为 AEe1A-BEe1B，AEe 3A-CEe3C，CEe 2C-BEe2B,ABC为四相平衡平面。由此作出了一个完整的投影图。(2)以合金成分 P为例分析：合金冷却到与液相面 Ae1Ee3A相交时，析出初晶 A，此时进入两相区，液相成分沿 AP延长线变化，随温度下降，液相不断减少，A 不断增加，当液相成分变到 e1E线上的 O点时，开始发生三相共晶 LA+B 反应。继续降温，液相成分沿 e1E线变到 E点，发生四相共晶反应：LEA+B+C，液相全部耗尽。室温组织最终为：A 初晶 +(A+B)共晶 +(A+B+C)共晶 。组织计算：在两相区时，液体与 A两相平衡，因此当液体成分到达 O点时，初晶的量达到最大，可得到A%=OP/OA100%，其余为剩余液相，也即三相共晶与二相共晶的总量。继续冷却时，起始液体成分为 O点，在三相区进行相变，当液体最终消失时，成分点为三相共晶点 E，那么，二相共晶成分点应在 OE线的延长线上，同时二相共晶为(A+B)，因此，该合金成分点又应在 AB线内，由此，确定出二相共晶点应为 OE与 AB的交点 M。所以(A+B)%=OE/ME(1-OP/OA)100%(A+B+C)%=OM/ME(1-OP/OA)100%)解析：
