1、2009年西安工业大学材料科学基础真题试卷及答案与解析 一、名词解释 1 晶带轴定律 2 非均匀形核 3 柯氏气团 4 多系滑移 5 动态再结晶 二、判断题 6 形变织构是金属材料塑性变形过程中产生的，它对金属材料有着明显的强化作用。 7 置换固溶体和间隙固溶体都有可能形成无限固溶体。 8 密排六方结构是纯金属的基本晶体结构之一，也是布拉菲点阵中的一种。 9 位错线的滑移和攀移都可以使金属晶体在滑移面产生塑性变形。 10 高温莱氏体和室温莱氏体都是铸铁中主要组成相 ，且其组织形貌完全相同。 三、计算题 11 一个简单立方晶系的双晶，它们的滑移系原为 100 100，双晶的取向及力轴的取向如图
2、21-1所示 (提示：晶界两侧的取向不同 )，试确定哪一个晶体首先开始滑移，所开动的具体滑移系是什么。四、简答题 11 设一长为 200mm、横截面积为 400mm2的金属棒，上端固定，下端加以一个与长度方向平行且指向下方、大小为 98kN的力，如图 21-2所示。12 试求出与力轴方向分别成 0、 30、 45以及 的各截面上的正应力和切应力。 13 画出切应力与 的关系曲线，并求出切应力为最大时的 为多少。 五、画图题 14 画出 Fe-Fe3C的平衡相图，并填写相区。 15 说明相图中各水平线上下的相区分布，并用相区接触法则予以解释。 16 计算 wC=0.20%的铁 -碳合金平衡冷却到
3、室温时的相和组织的相对含量。 17 若上述合金要进行渗碳处理，请确定合适的渗碳温度，并予以解释。 六、综合分析题 18 试分析在具有面心立方结构的金属晶体中，下列位错反应能否进行，说明反应前后的位错各属于什么类型。能否在滑移面上运动。 19 图 21-3为 V-Cr-C三元系液相图投影图 (示意图 )的一部分，请列出所有四相平衡反应的反应式，并说明属于什么反应。2009年西安工业大学材料科学基础真题试卷答案与解析 一、名词解释 1 【正确答案】 所有平行于同一方向的晶面 (hkl)构成一个晶带，该方向 uvw就称为晶带轴，则有 hu+kv+lw=0，这就是晶带轴定律。 2 【正确答案】 如果金
4、属熔体中存在着高熔点的固相夹杂物，晶胚有可能依附这些固相夹杂物的现成界面形核，这种现象就称为非均匀形核。 3 【正确答案】 间隙原子与位错线进行弹性交互作用时，间隙原 子将在位错线附近聚集，形成小原子集团，称为柯氏气团。 4 【正确答案】 金属晶体在一定方向受力时，可以使多个等同滑移系同时开动，这称为多系滑移。 5 【正确答案】 金属材料在一定温度下变形加工时，同时也发生再结晶，这种与形变同时发生的再结晶就称为动态再结晶。 二、判断题 6 【正确答案】 B 【试题解析】 形变织构是金属材料塑性变形过程中产生的，但会引起金属材料力学性能和物理性能的明显各向异性，且对金属材料没有明显的强化作用。
5、7 【正确答案】 B 【试题解析】 只有置换固溶 体才有可能形成无限固溶体，而间隙固溶体只能形成固溶度很小的有限固溶体。 8 【正确答案】 B 【试题解析】 密排六方结构是纯金属的基本晶体结构之一，但不是布拉菲点阵中的一种，它属于布拉菲点阵中的简单六方结构。 9 【正确答案】 B 【试题解析】 位于滑移面上的位错线在切应力的作用下可以滑移，从而使金属晶体在滑移面产生塑性变形；刃型位错在一定条件下可以沿垂直于滑移面的方向运动，刃型位错的这种运动就称为攀移。刃型位错的攀移将导致多余半原子面的扩大或缩小，与滑移面产生塑性变形无关。 10 【正确答案】 B 【试题解析】 莱氏体不是组成相，而是由几个相
6、组成的组织组成物。高温莱氏体和室温莱氏体的组织形貌是不同的，高温莱氏体由奥氏体和渗碳体组成，而室温莱氏体中没有奥氏体，由铁素体，渗碳体和二次、三次渗碳体组成。 三、计算题 11 【正确答案】 这是一个双晶体，不是单晶体。左边晶体的取向可由方向 100和0 所确定。含有这两个方向的晶面为 (011)，即施加在左边晶体作用力的方向与 (011)面垂直，其方向为 011。而施加在右边晶体作用力的方向与 (010)面垂直，其方向为 010。 简单立方晶系中， (011)面和滑移面 (010)、 (001)以及滑移方向010、 001的夹角均为 45。左边晶体作用力 在滑移系上分力为sin45cos45
7、，而右边晶体作用力 在滑移系上分力为 0。因此，左边晶体首先开始滑移，所开动的滑移系分别为： (001)010和 (010)001。 四、简答题 12 【正 确答案】 与力轴方向分别成 0、 30、 45以及 各截面上的正应力和切应力求解如下： 设试样的原始截面积为 A。，与力轴方向分别成 0、 30、 45以及 后，试样的截面积分别为 A1、 A2、 A3、 A4，而力 F在这些截面的垂直分量分别为F1、 F2、 F3、 F4，水平分量分别为 P1、 P2、 P3、 P4。则： 与力轴方向成 0时与力轴方向成 30时 与力轴方向成 45时平与力轴方向成角时13 【正确答案】 由上面的计算结果
8、可见，切应力与 角的关系为 2的正弦函数。显然，当 为 45时，切应力达到最大值 。根据这个关系式，很容易作出切应力与 的关系曲线。 (关系曲线省略 ) 五、画图题 14 【正确答案】 Fe-Fe3C平衡相图略。该相图由 5个单相区 (铁素体 F、奥氏体A、渗碳体 Fe3C、液相 L及高温铁素体 )、 7个两相区 (L+、 L+A、 L+Fe3C、 A+、A+F、 A+Fe3C和 F+Fe3C)和三个等温反应区 (L+A 、 LA+Fe 3C、 AF+Fe 3C)组成。 15 【正确答案】 Fe-Fe3C的平衡相图中有三条水平线，分别代表三个三相等温反应区。表面上看，三条水平线的两侧都是和两相
9、区以线接触的方式相 邻，好像不符合 “相邻相区的相数差为 1”的相区接触法则。然而，三条水平线实际上是三个等温反应区，是三相区。于是，这就完全符合相区接触法则了。 16 【正确答案】 wC=0.20%的铁 -碳合金平衡冷却到室温时的相为铁素体 F和渗碳体 Fe3C，其相对含量分别为wC=0.20%的铁 -碳合金平衡冷却到室温时的相为铁素体 F和珠光体 P，其相对含量分别为17 【正确答案】 若上述合金要进行渗碳处理，合适的渗碳温度应该是 950 左右。这是因为在这个温度范围内，该合金处于单相奥氏体区。奥氏体中碳的最大质量分数可达 2.11%，是铁素体中最大碳质量分数的 100倍左右。在这个温度
10、范围下，合金可以溶入更多的碳。而且，这时温度很高，也有利于碳原子的扩散，有利于渗碳过程的顺利进行。 六、综合分析题 18 【正确答案】 首先分析该反应式的几何条件：反应前反应后完全一样，满足位错反应的几何条件。再来分析该反应式的能量条件：反应前的能量 反应后的能量能量条件 可见，反应前位错体系所具有的能量是反应后位错体系所具有能量的两倍，符合能量减小的原则。因此，从位错反应的几何条件和能量条件来判断，该位错反应是可以进行的。反应前： 是位于滑 移面上的单位位错，而 是位于滑移面 上的肖克莱不全位错。这两者都可以在滑移面 上运动，属于可动位错。反应后的位错柏氏矢量垂直于(111)面，属于不可动的弗兰克不全位错。 19 【正确答案】 点 1是四相包晶反应点，其反应式为点 2是四相包晶反应点，其反应式为 点 3是四相共晶反应点，其反应式为 点 4是四相包共晶反应点，其反应式为 点 5是四相包共晶反应点，其反应式为 点 6是四相包共晶反应点，其反应式为 点 7是四相共晶反应点，其反应式为
