1、西南交通大学硕士材料科学基础真题 2008年及答案解析(总分：118.00，做题时间：90 分钟)一、B概念题/B(总题数：5，分数：25.00)1.弥散强化(或沉淀强化)（分数：5.00）_2.再结晶退火（分数：5.00）_3.上坡扩散（分数：5.00）_晶体_5.一级相变（分数：5.00）_二、B画图题/B(总题数：2，分数：18.00)6.在立方晶胞内画出晶面，以及110、010、晶向。（分数：9.00）_7.画出下列合金及其热处理后的室温组织： (1) 共析钢的平衡组织 (2) 共晶白口铸铁 (3) T12 钢完全奥氏体化后的淬火组织 (4) 45 钢的平衡组织 (5) 铝硅共晶组织
2、(6) 45 钢调质处理的组织（分数：9.00）_三、B公式题/B(总题数：1，分数：10.00)给出下列各公式，说明公式中各物理量的含义及单位：（分数：10.00）(1).Hall-Petch公式（分数：2.50）_(2).一维形式的菲克第二定律（分数：2.50）_四、B简答题/B(总题数：4，分数：45.00)8.以低碳钢的拉伸曲线为例，运用位错理论说明屈服现象及加工硬化现象。（分数：15.00）_9.请简单说明层错能高低对螺型位错交滑移的影响，及其对金属加工硬化速率的影响。（分数：10.00）_10.请以 Al-4.5%Cu合金为例，说明 130时效过程(组织转变)及其性能(硬度)变化。
3、（分数：10.00）_11.说明马氏体相变的主要特征。（分数：10.00）_五、B综合分析题/B(总题数：1，分数：20.00)根据 Fe-Fe3C相图，完成下列工作：（分数：20.00）(1).画出 Fe-Fe3C相图(可以忽略高温铁素体相变及包晶转变)。（分数：4.00）_(2).画出 35钢(w C=0.35%，下同)从高温液态到室温的平衡冷却曲线(不考虑铁素体的溶解度变化)，并标明相的变化过程。（分数：4.00）_(3).示意画出高温液态到室温的组织转变过程图。（分数：4.00）_(4).说明 35钢在室温下的平衡组织，给出每一种组织的成分，计算各组织的相对重量。（分数：4.00）_西
4、南交通大学硕士材料科学基础真题 2008年答案解析(总分：118.00，做题时间：90 分钟)一、B概念题/B(总题数：5，分数：25.00)1.弥散强化(或沉淀强化)（分数：5.00）_正确答案：()解析：过饱和固溶体随温度下降或在长时间保温过程中(时效)发生脱溶分解。时效过程往往是很复杂的，如铝合金在时效过程中先产生 GP区，继而析出过渡相(“及 )，最后形成热力学稳定的平衡相()。细小的沉淀物分散于基体之中，阻碍着位错运动而产生强化作用，这就是“沉淀强化”或“时效强化”。为了提高金属，特别是粉末冶金材料的强度，往往人为地加入一些坚硬的细质点，弥散于基体中，称为弥散强化。2.再结晶退火（分
5、数：5.00）_正确答案：()解析：经过塑性变形的金属，在重新加热过程中，当温度高于再结晶温度后，形成低缺陷密度的新晶粒，使其强度等性能恢复到变形前的水平，但其相结构不变的过程。3.上坡扩散（分数：5.00）_正确答案：()解析：原子从低浓度向高浓度处的扩散，扩散的驱动力是化学位梯度。晶体_正确答案：()解析：原子、分子或离子按照一定的规律周期性排列组成的固体。5.一级相变（分数：5.00）_正确答案：()解析：相变前后新旧两相的自由焓相等，但其一阶偏导数不等的相变。二、B画图题/B(总题数：2，分数：18.00)6.在立方晶胞内画出晶面，以及110、010、晶向。（分数：9.00）_正确答案
6、：()解析：如图 5-3所示。7.画出下列合金及其热处理后的室温组织： (1) 共析钢的平衡组织 (2) 共晶白口铸铁 (3) T12 钢完全奥氏体化后的淬火组织 (4) 45 钢的平衡组织 (5) 铝硅共晶组织 (6) 45 钢调质处理的组织（分数：9.00）_正确答案：()解析：如图 5-4所示。三、B公式题/B(总题数：1，分数：10.00)给出下列各公式，说明公式中各物理量的含义及单位：（分数：10.00）(1).Hall-Petch公式（分数：2.50）_正确答案：()解析：表示屈服强度与晶粒尺寸之间的关系。 式中，为常数；d 为晶粒直径(m)， s为屈服强度(MPa)。(2).一维
7、形式的菲克第二定律（分数：2.50）_正确答案：()解析：式中，C 为浓度(g/cm 3)；D 为扩散系数(cm 2/s)；t 为时间(s)；x 为距离(cm)。_解析：_解析：四、B简答题/B(总题数：4，分数：45.00)8.以低碳钢的拉伸曲线为例，运用位错理论说明屈服现象及加工硬化现象。（分数：15.00）_正确答案：()解析：低碳钢的屈服是由于低碳钢中的碳是间隙原子，它与铁素体中的位错交互作用形成溶质原子气团，即所谓的柯氏气团。该气团对位错有钉扎作用，只有在较大的应力作用下，位错才能脱离溶质原子的钉扎，表现为应力一应变曲线上的上屈服点。而一旦位错脱钉，继续滑移，就不需要那么大应力了，表
8、现为应力一应变曲线上的下屈服点和水平台阶。当继续变形时，由于位错数量的大大增加，导致应力又出现升高的现象，称为加工硬化现象。这是由于冷变形金属在塑性变形过程中形成大量位错，这些位错部分成为不可动位错，从而导致其对可动位错的阻力增大，引起材料继续变形困难，形成加工硬化或形变强化。9.请简单说明层错能高低对螺型位错交滑移的影响，及其对金属加工硬化速率的影响。（分数：10.00）_正确答案：()解析：对层错能高的金属而言，在变形过程中，全位错不易分解，在遇到阻碍时，可以通过交滑移继续运动，直到与其他位错相遇形成缠结；而层错能低的金属，由于其全位错易于分解为两个不全位错加层错的组态，难以交滑移，位错组
9、态的运动性差。 对于螺型位错，通过交滑移，当同一滑移面上的两个异号(左、右)螺型位错相遇时，可以相互抵消，从而降低位错增殖速率。对于层错能低的金属，位错难以发生交滑移，因此变形过程中位错增殖速率大，加工硬化速率增大。10.请以 Al-4.5%Cu合金为例，说明 130时效过程(组织转变)及其性能(硬度)变化。（分数：10.00）_正确答案：()解析：铝合金淬火后得到过饱和固溶体，之后加热保温，固溶体内会依次析出 GP区、“、 相。GP区的形成会使材料的硬度增加(第一个时效峰)，长时间时效，GP 区溶解，硬度下降。“的形成使得硬度继续增加(第二个时效峰)。当 “全部溶解转化为 和 转化为 后，硬
10、度开始下降。 其中， 平衡 、 为平衡相；GP 区、“、为亚稳相。11.说明马氏体相变的主要特征。（分数：10.00）_正确答案：()解析：马氏体相变的基本特征表现为(主要为前两点)： (1) 无扩散性。马氏体相变时无需原子的扩散，没有原子的混合与再混合过程。新相 M与母相 A的化学成分完全相同。 (2) 切变性。具体体现为： 相变的协调一致性：AM(FCCBCC)。通过原子的整体协调运动(切变)，晶体结构从 FCC变成 BCC。原子的移动距离小于原子间距。 表面浮凸效应。在经过抛光的表面，若发生马氏体转变，在切变时，将产生表面浮凸效应。这是由于点阵形变在转变区域中产生形状改变。 惯习面。M
11、总是在母相的特定晶面上析出，伴随着 M相变的切变，一般与此晶面平行，此晶面为基体与M相所共有，称为惯习面。 新相与母相之间存在确定晶体学位向关系。两种著名的取向关系(钢的 M转变)，即 K-S关系和西山关系。实际材料的马氏体转变，一般与上述关系存在几度的偏差。(3) 马氏体相变时伴随有点阵畸变。 (4) 马氏体转变存在开始温度 Ms和终了温度 Mf(或 Mz)。五、B综合分析题/B(总题数：1，分数：20.00)根据 Fe-Fe3C相图，完成下列工作：（分数：20.00）(1).画出 Fe-Fe3C相图(可以忽略高温铁素体相变及包晶转变)。（分数：4.00）_正确答案：()解析：如图 5-5a
12、所示。(2).画出 35钢(w C=0.35%，下同)从高温液态到室温的平衡冷却曲线(不考虑铁素体的溶解度变化)，并标明相的变化过程。（分数：4.00）_正确答案：()解析：如图 5-5b所示。(3).示意画出高温液态到室温的组织转变过程图。（分数：4.00）_正确答案：()解析：如图 5-5c所示。 LL+AAA+FA+F+PF+P 35钢在液态到室温的冷却过程中将发生以下转变：匀晶转变 LL+A，并全部转变为 A，然后发生同素异晶转变 AF+A，在 727发生共析转变 AP(F+C m)。(4).说明 35钢在室温下的平衡组织，给出每一种组织的成分，计算各组织的相对重量。（分数：4.00）_正确答案：()解析：室温下 35钢的组织为：铁素体 F(wC=0.0218%)+珠光体 P(F+Fe3C)(wC=0.77%)。 根据杠杆定律计算可得 _解析：
