西工大材料考研試題

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西北工業(yè)大學(xué)2011年碩士研究生入學(xué)考試試題試題名稱：材料科學(xué)基礎(chǔ)（A卷）試題編號(hào)：832說(shuō)明：所有答題一律寫在答題紙上第1頁(yè)共2頁(yè)一、簡(jiǎn)答題（每題10分，共50分）1.請(qǐng)從原子排列、彈性應(yīng)力場(chǎng)、滑移性質(zhì)、柏氏矢量等方面對(duì)比刃位錯(cuò)、螺位錯(cuò)的主要特征。2.何謂金屬材料的加工硬化？如何解決加工硬化對(duì)后續(xù)冷加工帶來(lái)的困難？3.什么是離異共晶？如何形成的？4.形成無(wú)限固溶體的條件是什么？簡(jiǎn)述原因。5.兩個(gè)尺寸相同、形狀相同的銅像合金鑄件，一個(gè)含90%Ni,另一個(gè)含50%Ni,鑄造后自然冷卻，問(wèn)哪個(gè)鑄件的偏析嚴(yán)重？為什么？二、作圖計(jì)算題（每題15分，共60分）1、寫出｛112｝晶面族的等價(jià)晶面。2、請(qǐng)判定下列反應(yīng)能否進(jìn)行：^[T11]+^[111]^4001]3、已知某晶體在500C時(shí)，每10"個(gè)原子中可以形成有1個(gè)空位，請(qǐng)問(wèn)該晶體的空位形成能是多少？（已知該晶體的常數(shù)a=0.0539,波耳滋曼常數(shù)K=1.381xIO、j/k）4,單晶銅拉伸，已知拉力軸的方向?yàn)閇001],o=106Pa,求（111）面上柏氏矢量b=在[01]的螺位錯(cuò)線上所受的力（?=036nm）

1綜合分析題（共40分）1.經(jīng)冷加工的金屬微觀組織變化如圖a所示，隨溫度升高，并在某一溫度下保溫足夠長(zhǎng)的時(shí)間，會(huì)發(fā)生圖b-d的變化，請(qǐng)分析四個(gè)階段微觀組織、體系能量和宏觀性能變化的機(jī)理和原因。2.根據(jù)Ag-Cd二元相圖：1）當(dāng)溫度為736℃、590C、440℃和230c時(shí)分別會(huì)發(fā)生什么樣的三相平衡反應(yīng)？寫出反應(yīng)式。2）分析Ag-56%Cd合金的平衡凝固過(guò)程，繪出冷卻曲線，標(biāo)明各階段的相變反應(yīng)。3）分析Ag-95%Cd合金的平衡凝固與較快速冷卻時(shí)，室溫組織會(huì)有什么差別，并討論其原因。

2西北工業(yè)大學(xué)2010年碩士研究生入學(xué)考試試題（A）簡(jiǎn)答題（每題10分，共50分）1.請(qǐng)解釋y-Fe與a-Fe溶解碳原子能力差異的原因。2.請(qǐng)簡(jiǎn)述位向差與晶界能的關(guān)系，并解釋原因？3.請(qǐng)簡(jiǎn)述在固態(tài)條件下，晶體缺陷、固溶體類型對(duì)溶質(zhì)原子擴(kuò)散的影響。4.請(qǐng)分析、解釋在正溫度梯度下凝固，為什么純金屬以平面狀生長(zhǎng)，而固溶體合金卻往往以樹(shù)枝狀長(zhǎng)大？5.鐵碳合金中可能出現(xiàn)的滲碳體有哪兒種？它們的成分有何不同？平衡結(jié)晶后是什么樣的形態(tài)？作圖計(jì)算題（每題15分，共60分）1.寫出附圖的簡(jiǎn)單立方晶體中ED、CT的晶向指數(shù)和ACH、FGD，的晶面指數(shù)，并求ACH晶面的晶面間距，以及FGD，與兩晶面之間的夾角。（注：G、H點(diǎn)為二等分點(diǎn)，F(xiàn)點(diǎn)為三等分點(diǎn)）2.請(qǐng)判斷圖示中瓦和區(qū)兩位錯(cuò)各段的類型，以及兩位錯(cuò)所含拐折（be、de和hi、jk）的性質(zhì)？若圖示滑移面為fee晶體的（111）面，在切應(yīng)力r的作用下，兩位錯(cuò)將如何運(yùn)動(dòng)？（繪圖表示）

3a1.某合金的再結(jié)晶激活能為250KJ/mol,該合金在400C完成再結(jié)晶需要1小時(shí)，請(qǐng)問(wèn)在390C下完成再結(jié)晶需要多長(zhǎng)時(shí)間。（氣體常數(shù)/?=8.314L/mol-K）2.請(qǐng)分別繪出fee和bee晶體中的最短單位位錯(cuò)，并比較二者哪一個(gè)引起的畸變較大。三、綜合分析題（共40分）1、請(qǐng)分析對(duì)工業(yè)純鋁、Fe-0.2%C合金、Al-5%Cu合金可以采用的強(qiáng)化機(jī)制，并闡述機(jī)理。（15分）2、請(qǐng)根據(jù)Cu-Zn相圖回答下列問(wèn)題：（25分）1）若在500C下，將一純銅試樣長(zhǎng)期置于鋅液中，請(qǐng)繪出擴(kuò)散后從表面至內(nèi)部沿深度方向的相分布和對(duì)應(yīng)的濃度分布曲線。2）請(qǐng)分析902C、834℃、700℃、598C、558c各水平線的相變反應(yīng)類型，及其反應(yīng)式。3）請(qǐng)繪出Cu-75%Zn合金的平衡結(jié)晶的冷卻曲線，并標(biāo)明各階段的相變反應(yīng)或相組成。4）請(qǐng)計(jì)算Cu-75%Zn合金平衡結(jié)晶至200℃時(shí)的相組成含量。

4西北工業(yè)大學(xué)2009年碩士研究生入學(xué)考試試題（B）一、簡(jiǎn)答題（每題10分，共60分）1.在位錯(cuò)發(fā)生滑移時(shí)，請(qǐng)分析刃位錯(cuò)、螺位錯(cuò)和混合位錯(cuò)的位錯(cuò)線/與柏氏矢量b、外加切應(yīng)力r與柏氏矢量6、外加切應(yīng)力r與位錯(cuò)線/之間的夾角關(guān)系，及位錯(cuò)線運(yùn)動(dòng)方向。（請(qǐng)繪表格作答，答案務(wù)必寫在答題冊(cè)上）類型■與】富與，r與，位借線運(yùn)動(dòng)方向刃位借2.什么是置換固溶體？影響置換固溶體溶解度的因素有哪些？形成無(wú)限固溶體的條件是什么？3.置換擴(kuò)散與間隙擴(kuò)散的擴(kuò)散系數(shù)有何不同？在擴(kuò)散偶中，如果是間隙擴(kuò)散，是否會(huì)發(fā)生柯肯達(dá)爾效應(yīng)？為什么？4.在室溫下對(duì)鐵板（其熔點(diǎn)為1538℃）和錫板（其熔點(diǎn)為232℃）,分別進(jìn)行來(lái)回彎折，隨著彎折的進(jìn)行，各會(huì)發(fā)生什么現(xiàn)象？為什么？5.何為固溶強(qiáng)化？請(qǐng)簡(jiǎn)述其強(qiáng)化機(jī)制。6.請(qǐng)比較二元共晶轉(zhuǎn)變與包晶轉(zhuǎn)變的異同。二、作圖計(jì)算題（每題10分，共40分）1.請(qǐng)比較FCC晶體中/?1=|［111］和4=。［100］兩位錯(cuò)的畸變能哪個(gè)較大。2?面心立方晶體沿［001］方向拉伸，可能有幾個(gè)滑移系開(kāi)動(dòng)？請(qǐng)寫出各滑移系指數(shù)，并分別繪圖示之。

53.在Al單晶中，（111）面上有一位錯(cuò)仇,（ui）面上另一位錯(cuò)。2=][011]。若兩位錯(cuò)發(fā)生反應(yīng)，請(qǐng)繪出新位錯(cuò)，并判斷其性質(zhì)。4.請(qǐng)分別寫出立方晶系中｛110｝和｛100｝晶面族包括的晶面。三、綜合分析題（每題25分，共50分）1.請(qǐng)分析影響回復(fù)和再結(jié)晶的因素各有哪些，以及影響因素的異同，并請(qǐng)分析其原因。2.附圖為Ti-Al二元合金相圖：1）請(qǐng)分析并分別寫出1285℃、1125℃和665℃三個(gè)恒溫轉(zhuǎn)變的類型和反應(yīng)式,以及882c時(shí)發(fā)生兩相恒溫轉(zhuǎn)變的類型和反應(yīng)式。2）請(qǐng)繪出卬=31%合金平衡結(jié)晶的冷卻曲線，并注明各階段的主要相變反應(yīng)。3）請(qǐng)分析500c時(shí)，卬=31%的合金平衡結(jié)晶的相組成物和組織組成物，并計(jì)算其質(zhì)量分?jǐn)?shù)。（注：1125c時(shí)，WaTi=27%,WTi3Al=26%,WTiAI=35%；500c時(shí)，VVTi3Al=23%,wTiAi=35%）

6綜合模擬試題一一、簡(jiǎn)答題（每題6分，共30分）1.原子的結(jié)合鍵有哪幾種？各有什么特點(diǎn)？2.面心立方晶體和體心立方晶體的晶胞原子數(shù)、配位數(shù)和致密度各是多少？3.立方晶系中，若位錯(cuò)線方向?yàn)椋?01］,S=a［110］,試說(shuō)明該位錯(cuò)屬于什么類型。4.請(qǐng)說(shuō)明間隙化合物與間隙固溶體的異同。5.試從擴(kuò)散系數(shù)公式O=O°exp卜母）說(shuō)明影響擴(kuò)散的因素。6.何為過(guò)冷度？它對(duì)形核率有什么影響？二、作圖計(jì)算題（每題10分，共40分）1.在面心立方晶體中，分別畫出（101）、［iio］和（iii）、［lio］,指出哪些是滑移面、滑移方向，并就圖中情況分析它們能否構(gòu)成滑移系？2.已知A1為面心立方晶體，原子半徑為〃。若在A1晶體的八面體間隙中能溶入最大的小原子半徑為打，請(qǐng)計(jì)算外與，的比值是多少。3.A-B二元合金中具有共晶反應(yīng)如下：自。（叼-0」5）+4%,-0.95）若共晶反應(yīng)剛結(jié)束時(shí)，。和￡相的相對(duì)含量各占50%,試求該合金的成分。4.已知銅的臨界分切應(yīng)力為IMpa,問(wèn)要使（ill）面上產(chǎn)生［101］方向的滑移，應(yīng)在［001］方向上施加多大的力？三、綜合分析題（每題15分，共30分）1.按下列條件繪出A-B二元相圖：（1）A組元（熔點(diǎn)600C）與B組元（熔點(diǎn)500C）在液態(tài)時(shí)無(wú)限互溶；（2）固態(tài)時(shí)，A在B中的最大固溶度為療0.30,室溫時(shí)為*0.10；而B(niǎo)在固態(tài)下不溶于A；（3）300c時(shí)發(fā)生共晶反應(yīng)。%。硼oA+Aw.w。）。在A-B二元相圖中，分析斷0.6的合金平衡凝固后，在室溫下的相組成物及組織組成物，并計(jì)算各相組成物的相對(duì)含量。2.請(qǐng)繪出下列Fe-C合金極緩慢冷卻到室溫后的金相組織示意圖，并標(biāo)注各組織。（腐蝕劑均為3%硝酸酒精）

7工業(yè)純鐵20鋼45鋼綜合槿擬施二一、簡(jiǎn)答題（每題6分，共30分）1.工程材料分為哪幾類？它們的結(jié)合鍵如何？2.根據(jù)凝固理論，請(qǐng)分析細(xì)化鑄錠晶粒的途徑及原理3.固溶體非平衡凝固時(shí)，形成微觀偏析和宏觀偏析的原因有何區(qū)別？4.請(qǐng)為置換固溶體、間隙固溶體、間隙化合物、正常價(jià)化合物、電子化合物和間隙化合物各舉一具體例子。5.為什么細(xì)晶強(qiáng)化可以同時(shí)提高合金強(qiáng)度、硬度、塑性和韌性？二、作圖計(jì)算題（每題10分，共40分）1.鈦的晶胞（密排六方）體積在20c時(shí)為〃./〃6/次‘，其c/a=1.59,求：（1）c、a的值；（2）鈦原子半徑。2.已知鑰為體心立方結(jié)構(gòu)，請(qǐng)回答：（1）畫出其晶胞示意圖；（2）在圖中畫出一個(gè)可能的滑移系，并標(biāo)明滑移面和滑移方向的指數(shù)。3.?碳鋼在平衡冷卻條件下，室溫組織為珠光體+二次滲碳體，其中珠光體含量為90%。請(qǐng)確定該碳鋼的含碳量，并畫出組織示意圖。4.假設(shè)某面心立方晶體可以開(kāi)動(dòng)的滑移系為（111）、[011],請(qǐng)回答：

8（1）給出滑移位錯(cuò)的單位位錯(cuò)柏氏矢量；（2）若滑移位錯(cuò)為純?nèi)形诲e(cuò)，請(qǐng)指出其位錯(cuò)線方向；若滑移位錯(cuò)為純螺位錯(cuò)，其位錯(cuò)線方向又如何？三、綜合分析題（每題15分，共30分）1.根據(jù)下列已知條件繪出A-B二元共晶相圖：1.tA>tB（tA^tB為A、B的熔點(diǎn)）；ii.共口目反成為入他-0.60）0。他_0.10）+^（WB-0.95）5iii.B在A中的固溶度隨溫度的下降而減小，室溫時(shí)為%=0.03；A在B中的固溶度不隨溫度變化，并請(qǐng)回答：（1）分析％=0.85的合金平衡結(jié)晶過(guò)程；（2）計(jì)算該合金室溫下的相組成物及組織組成物。（忽略二次相）8.一楔型純銅鑄錠，經(jīng)間距恒定的軋輻軋制（如圖）；（1）請(qǐng)畫出軋制后，錠子的晶粒示意圖。（2）畫出將該錠子進(jìn)行再結(jié)晶退火后，晶粒示意圖。并分析原因。綜合樟似抽三一、簡(jiǎn)答題（每題5分，共30分）1.何為空間點(diǎn)陣？它與晶體結(jié)構(gòu)有何異、同？2.請(qǐng)簡(jiǎn)述晶界有哪些特征？

91.何為固溶強(qiáng)化？置換固溶體與間隙固溶體相比，哪個(gè)的固溶強(qiáng)化效果強(qiáng)？請(qǐng)簡(jiǎn)述影響固溶度的因素。2.請(qǐng)簡(jiǎn)述二元合金結(jié)晶的基本條件有哪些。3.什么是反應(yīng)擴(kuò)散？請(qǐng)簡(jiǎn)述其特點(diǎn)。4.簡(jiǎn)述在什么情況下會(huì)發(fā)生單滑移、多滑移和交滑移，它們的滑移線形貌特征是什么。二、作圖計(jì)算題（每題10分，共40分）1.請(qǐng)計(jì)算簡(jiǎn)單立方和體心立方晶體的（100）、（110）和（111）晶面的面間距（假設(shè)兩種點(diǎn)陣的點(diǎn)陣常數(shù)都是a）。2.在面心立方晶體中，分別畫出（loi）、[loi]（市）、[iio]和（Ui）、[oil],指出哪些是滑移面、滑移方向，并就圖中情況分析它們能否構(gòu)成滑移系？若外力方向?yàn)?001>,請(qǐng)問(wèn)哪些滑移系可以開(kāi)動(dòng)？3.請(qǐng)判定下列反應(yīng)能否進(jìn)行，若能夠進(jìn)行，則在簡(jiǎn)單立方晶胞內(nèi)繪出參加反應(yīng)位錯(cuò)的柏氏矢量。^[110]->^[12T]+^[211]1）266削2]+凱2）3624.已知三元簡(jiǎn)單共晶的投影圖，見(jiàn)附圖，1）請(qǐng)畫出AD代表的垂直截面圖及各區(qū)的相組成；2）請(qǐng)畫出X合金平衡冷卻時(shí)的冷區(qū)曲線，及各階段相變反應(yīng)。

10三、綜合分析題（每題15分，共30分）1.已知Mg-Ni合金系中一個(gè)共晶反應(yīng)：^23.5%JV

11西北工業(yè)大學(xué)2008年碩士研究生入學(xué)考試試題（A）一、簡(jiǎn)答題（每題10分，共60分）1.固態(tài)下，無(wú)相變的金屬，如果不重熔，能否細(xì)化晶粒？如何實(shí)現(xiàn)？2.固體中有哪些常見(jiàn)的相結(jié)構(gòu)？3.何謂平衡結(jié)晶？何謂非平衡結(jié)晶？4.擴(kuò)散第一定律的應(yīng)用條件是什么？對(duì)于濃度梯度隨時(shí)間變化的情況，能否應(yīng)用擴(kuò)散第一定律？5.何為織構(gòu)？包括哪兒類？6.什么是成分過(guò)冷？如何影響固溶體生長(zhǎng)形態(tài)？二、作圖計(jì)算題（每題15分，共60分）1.請(qǐng)分別寫出FCC、BCC和HCP晶體的密排面、密排方向，并計(jì)算密排面間距和密排方向上原子間距。2.請(qǐng)繪出面心立方點(diǎn)陣晶胞，并在晶胞中繪出（110）晶面；再以（110）晶面平行于紙面，繪出（110）晶面原子剖面圖，并在其上標(biāo)出[001],[112],口1￡]晶向。3.已知H70黃銅在400C時(shí)完成再結(jié)晶需要1小時(shí)，而在390℃下完成再結(jié)晶需2小時(shí)，請(qǐng)計(jì)算由420C下完成再結(jié)晶需要多長(zhǎng)時(shí)間？4.?個(gè)FCC晶體在口23]方向在2MPa正應(yīng)力下屈服，已測(cè)得開(kāi)動(dòng)的滑移系是（lll）[T01],請(qǐng)確定使該滑移系開(kāi)動(dòng)的分切應(yīng)力r0三、綜合分析題（30分）1.請(qǐng)根據(jù)Fe-Fe3c相圖分析回答下列問(wèn)題：（17分）1）請(qǐng)分析2.0wt.%C合金平衡狀態(tài)下的結(jié)晶過(guò)程，并說(shuō)明室溫下的相組成和組織組成。2）請(qǐng)分析2.0wt.%C合金在較快冷卻，即不平衡狀態(tài)下，可能發(fā)生的結(jié)晶過(guò)程，并說(shuō)明室溫下組織會(huì)發(fā)生什么變化。3）假設(shè)將-無(wú)限長(zhǎng)純鐵棒置于930℃滲碳?xì)夥障麻L(zhǎng)期保溫，碳原子僅由棒頂端滲入（如圖所示），試分析并標(biāo)出930c和緩冷至室溫時(shí)的組織分布情況。（繪制在答題紙上）C原子93CTC防護(hù)室溫

121.圖示Cu-Cd二元相圖全圖及其400c?600C范圍的局部放大：（13分）1054S7y（%）c，cd二元相同的局部收大1）請(qǐng)根據(jù)相圖寫出549℃、547℃>544℃、397℃和314c五條水平線的三相平衡反應(yīng)類型及其反應(yīng)式；2）已知0相成分為w”=46.5%,400c時(shí)y相的成分為wcd=57%,請(qǐng)計(jì)算400℃時(shí)Wcd=50%合金的相組成。一、簡(jiǎn)答題（每題10分，共50分）

131、請(qǐng)說(shuō)明什么是全位錯(cuò)和不全位錯(cuò)，并請(qǐng)寫出FCC、BCC和HCP晶體中的最短單位位錯(cuò)的柏氏矢量。2、已知原子半徑與晶體結(jié)構(gòu)有關(guān)，請(qǐng)問(wèn)當(dāng)配位數(shù)降低時(shí)，原子半徑如何變化？為什么？3、均勻形核與非均勻形核具有相同的臨界晶核半徑，非均勻形核的臨界形核功也等于三分之?表面能，為什么非均勻形核比均勻形核容易？4、原子的熱運(yùn)動(dòng)如何影響擴(kuò)散？5、如何區(qū)分金屬的熱變形和冷變形？一、作圖計(jì)算題（每題15分，共60分）1.已知某晶體在500C時(shí)，每10'°個(gè)原子中可以形成有1個(gè)空位，請(qǐng)問(wèn)該晶體的空位形成能是多少？（已知該晶體的常數(shù)A=0.0539,波耳滋曼常數(shù)K=l.381X102J/K）2.請(qǐng)計(jì)算簡(jiǎn)單立方晶體中，（111）和（山）的夾角。3.請(qǐng)判定在FCC晶體中下列位錯(cuò)反應(yīng)能否進(jìn)行：a（1—-[101]+-[121]->-[111]2634.試畫出立方晶體中的（123）晶面和[3謳]晶向。二、綜合分析題（共40分）1.如附圖所示，請(qǐng)分析：（24分）1）兩水平線的反應(yīng)類型，并寫出反應(yīng)式；2）分析Ab、bg，、g，d，、d，、d'h'、力'e、七個(gè)區(qū)域室溫下的組織組成物（J.點(diǎn)成分小于g點(diǎn)成分）；3）分析I、□合金的平衡冷卻過(guò)程，并注明主要的相變反應(yīng)；4）寫出合金I平衡冷卻到室溫后相組成物相對(duì)含量的表達(dá)式及合金II平衡冷卻到室溫后組織組成物相對(duì)含量的表達(dá)式。2.請(qǐng)對(duì)比分析回復(fù)、再結(jié)晶、正常長(zhǎng)大、異常長(zhǎng)大的驅(qū)動(dòng)力及力學(xué)性能變化,并解釋其機(jī)理。（16分）

142006年西北工業(yè)大學(xué)碩士研究生入學(xué)試題一、簡(jiǎn)答題（每題10分，共50分）1.試從結(jié)合鍵的角度，分析工程材料的分類及其特點(diǎn)。2.位錯(cuò)密度有哪幾種表征方式？3.陶瓷晶體相可分為哪兩大類？有何共同特點(diǎn)？4.冷軋純銅板，如果要求保持較高強(qiáng)度，應(yīng)進(jìn)行何種熱處理？若需要繼續(xù)冷軋變薄時(shí)，又應(yīng)進(jìn)行何種熱處理？5.擴(kuò)散激活能的物理意義為何？試比較置換擴(kuò)散和間隙擴(kuò)散的激活能的大小。二、作圖計(jì)算題（每題15分,共60分）1.已知碳在V-Fe中擴(kuò)散時(shí)，D0=2.0x10-5m2/s,Q=1.4x105J/molo當(dāng)溫度由927℃上升到1027C時(shí)，擴(kuò)散系數(shù)變化了多少倍？（氣體常數(shù)R=8.314J/（mol.K））2.已知某低碳鋼oO=64KPa,K=393.7,若晶粒直徑為50tlm,該低碳鋼的屈服強(qiáng)度是多少？3.試計(jì)算BCC晶體最密排面的堆積密度。4.［01T］和［112］均位于Fee鋁的（111）晶面上，因此理論上和。1譏112］的滑移均是可能的。（1）畫出（ill）晶面及單位滑移矢量〔⑺1】和〔"Wo（2）比較具有此二滑移矢量的位錯(cuò)的能量。三、綜合分析題（每題20分，共40分）1.試從晶界的結(jié)構(gòu)特征和能量特征分析晶界的特點(diǎn)。2.試分析冷塑性變形對(duì)合金組織結(jié)構(gòu)、力學(xué)性能、物理化學(xué)性能、體系能量的影響。

152005年西北工業(yè)大學(xué)碩士研究生入學(xué)試題一、簡(jiǎn)答題（每題8分，共40分）i.請(qǐng)簡(jiǎn)述二元合金結(jié)晶的基本條件有哪些。2.同素異晶轉(zhuǎn)變和再結(jié)晶轉(zhuǎn)變都是以形核長(zhǎng)大方式進(jìn)行的，請(qǐng)問(wèn)兩者之間有何差別？3.兩位錯(cuò)發(fā)生交割時(shí)產(chǎn)生的扭折和割階有何區(qū)別？4.請(qǐng)簡(jiǎn)述擴(kuò)散的微觀機(jī)制有哪些？影響擴(kuò)散的因素乂有哪些?5.請(qǐng)簡(jiǎn)述回復(fù)的機(jī)制及其驅(qū)動(dòng)力。二、計(jì)算、作圖題：（共60分，每小題12分）1.在面心立方晶體中，分別畫出（1°1）、"°1］、和、（“O'〔oh）,指出哪些是滑移面、滑移方向，并就圖中情況分析它們能否構(gòu)成滑移系？若外力方向?yàn)椋?01］，請(qǐng)問(wèn)哪些滑移系可以開(kāi)動(dòng)？2.請(qǐng)判定下列位錯(cuò)反應(yīng)能否進(jìn)行，若能夠進(jìn)行，請(qǐng)?jiān)诰О麍D上做出矢量圖。-[TTl]+-[lll]-^a[001](1)22^[110]-?^[12T]+^[211](2)2663.假設(shè)某面心立方晶體可以開(kāi)動(dòng)的滑移系為請(qǐng)回答：（1）給出滑移位錯(cuò)的單位位錯(cuò)柏氏矢量；（2）若滑移位錯(cuò)為純?nèi)形诲e(cuò)，請(qǐng)指出其位錯(cuò)線方向；若滑移位錯(cuò)為純螺位錯(cuò),其位錯(cuò)線方向又如何？5.若將一塊鐵由室溫20℃加熱至850C,然后非常快地冷卻到20C,請(qǐng)計(jì)算處理前后空位數(shù)變化（設(shè)鐵中形成Imol空位所需的能量為104675J,氣體常數(shù)為8.314J/molK）.5.已知三元簡(jiǎn)單共晶的投影圖，見(jiàn)附圖，（1）請(qǐng)畫出AD代表的垂直截面圖及各區(qū)的相組成（已知TA>TD）；（2）請(qǐng)畫出X合金平衡冷卻時(shí)的冷區(qū)曲線，及各階段相變反應(yīng)。

16二、綜合分析題：（共50分，每小題25分）1.請(qǐng)對(duì)比分析加工硬化、細(xì)晶強(qiáng)化、彌散強(qiáng)化、復(fù)相強(qiáng)化和固溶強(qiáng)化的特點(diǎn)和機(jī)理。2.請(qǐng)根據(jù)所附二元共晶相圖分析解答下列問(wèn)題：（1）分析合金I、H的平衡結(jié)晶過(guò)程，并繪出冷卻曲線；（2）說(shuō)明室溫下I、II的相和組織是什么？并計(jì)算出相和組織的相對(duì)含量；（3）如果希望得到共晶組織和5%的。初的合金，求該合金的成分；（4）分析在快速冷卻條件下，I、II兩合金獲得的組織有何不同。往年真題參考一、簡(jiǎn)答題（每題6分，共30分）1.原子的結(jié)合鍵有哪幾種？各有什么特點(diǎn)？2.面心立方晶體和體心立方晶體的晶胞原子數(shù)、配位數(shù)和致密度各是多少？3.立方晶系中，若位錯(cuò)線方向?yàn)閇001],,試說(shuō)明該位錯(cuò)屬于什么類型。4.請(qǐng)說(shuō)明間隙化合物與間隙固溶體的異同。5.試從擴(kuò)散系數(shù)公式說(shuō)明影響擴(kuò)散的因素。6.何為過(guò)冷度？它對(duì)形核率有什么影響？二、作圖計(jì)算題（每題10分，共40分）

171.在面心立方晶體中，分別畫出（101）、［110］和、［,指出哪些是滑移面、滑移方向，并就圖中情況分析它們能否構(gòu)成滑移系？2.已知A1為面心立方晶體，原子半徑為rAo若在A1晶體的八面體間隙中能溶入最大的小原子半徑為rB,請(qǐng)計(jì)算rB與rA的比值是多少。3.A-B二元合金中具有共晶反應(yīng)如下：若共晶反應(yīng)剛結(jié)束時(shí)，a和B相的相對(duì)含量各占50%,試求該合金的成分。4.已知銅的臨界分切應(yīng)力為IMpa,問(wèn)要使面上產(chǎn)生［101］方向的滑移，應(yīng)在［001］方向上施加多大的力？三、綜合分析題（每題15分，共30分）1.按下列條件繪出A-B二元相圖：（1）A組元（熔點(diǎn)600C）與B組元（熔點(diǎn)500C）在液態(tài)時(shí)無(wú)限互溶；（2）固態(tài)時(shí)，A在B中的最大固溶度為wA=0.30,室溫時(shí)為wA=0.10；而B(niǎo)在固態(tài)下不溶于A；（3）300C時(shí)發(fā)生共晶反應(yīng)。在A-B二元相圖中，分析wB=0.6的合金平衡凝固后，在室溫下的相組成物及組織組成物，并計(jì)算各相組成物的相對(duì)含量。2.請(qǐng)繪出下列Fe-C合金極緩慢冷卻到室溫后的金相組織示意圖，并標(biāo)注各組織。（腐蝕劑均為3%硝酸酒精）一、簡(jiǎn)答題（每題6分，共30分）1.工程材料分為哪幾類？它們的結(jié)合鍵如何？2.根據(jù)凝固理論，請(qǐng)分析細(xì)化鑄錠晶粒的途徑及原理3.固溶體非平衡凝固時(shí)，形成微觀偏析和宏觀偏析的原因有何區(qū)別？4.請(qǐng)為置換固溶體、間隙固溶體、間隙化合物、正常價(jià)化合物、電子化合物和間隙化合物各舉一具體例子。5.為什么細(xì)晶強(qiáng)化可以同時(shí)提高合金強(qiáng)度、硬度、塑性和韌性？二、作圖計(jì)算題（每題10分，共40分）1.鈦的晶胞（密排六方）體積在20℃時(shí)為0.106nm3,其c/a=1.59,求：11）c、a的值；（2）鈦原子半徑。2.已知鋁為體心立方結(jié)構(gòu)，請(qǐng)回答：（1）畫出其晶胞示意圖；（2）在圖中畫出一個(gè)可能的滑移系，并標(biāo)明滑移面和滑移方向的指數(shù)。3.?碳鋼在平衡冷卻條件下，室溫組織為珠光體+二次滲碳體，其中珠光體含量為90機(jī)請(qǐng)確定該碳鋼的含碳量，并畫出組織示意圖。4.假設(shè)某面心立方晶體可以開(kāi)動(dòng)的滑移系為，請(qǐng)回答：（1）給出滑移位錯(cuò)的單位位錯(cuò)柏氏矢量；（2）若滑移位錯(cuò)為純?nèi)形诲e(cuò)，請(qǐng)指出其位錯(cuò)線方向；若滑移位錯(cuò)為純螺位錯(cuò)，其位錯(cuò)線方向又如何？三、綜合分析題（每題15分，共30分）1.根據(jù)下列已知條件繪出A-B二元共晶相圖：i.tA>tB（tA、tB為A、B的熔點(diǎn)）；ii.共晶反應(yīng)為：iii.B在A中的固溶度隨溫度的下降而減小，室溫時(shí)為wB=0.03；A在B中的固溶度不隨溫度化，并請(qǐng)回答：

18（1）分析wB=O.85的合金平衡結(jié)晶過(guò)程；（2）計(jì)算該合金室溫下的相組成物及組織組成物。（忽略二次相）8.一楔型純銅鑄錠，經(jīng)間距恒定的軋輻軋制（如圖）；（1）請(qǐng)畫出軋制后，錠子的晶粒示意圖。（2）畫出將該錠子進(jìn)行再結(jié)晶退火后，晶粒示意圖。并分析原因。一、簡(jiǎn)答題（每題5分，共30分）1.何為空間點(diǎn)陣？它與晶體結(jié)構(gòu)有何異、同？2.請(qǐng)簡(jiǎn)述晶界有哪些特征？3.何為固溶強(qiáng)化？置換固溶體與間隙固溶體相比，哪個(gè)的固溶強(qiáng)化效果強(qiáng)？請(qǐng)簡(jiǎn)述影響固溶度的因素。4.請(qǐng)簡(jiǎn)述二元合金結(jié)晶的基本條件有哪些。5.什么是反應(yīng)擴(kuò)散？請(qǐng)簡(jiǎn)述其特點(diǎn)。6.簡(jiǎn)述在什么情況下會(huì)發(fā)生單滑移、多滑移和交滑移，它們的滑移線形貌特征是什么。二、作圖計(jì)算題（每題10分，共40分）1.請(qǐng)計(jì)算簡(jiǎn)單立方和體心立方晶體的（100）、（110）和（111）晶面的面間距（假設(shè)兩種點(diǎn)陣的點(diǎn)陣常數(shù)都是a）o2.在面心立方晶體中，分別畫出、和、，指出哪些是滑移面、滑移方向，并就圖中情況分析它們能否構(gòu)成滑移系？若外力方向?yàn)?001>,請(qǐng)問(wèn)哪些滑移系可以開(kāi)動(dòng)？3.請(qǐng)判定下列反應(yīng)能否進(jìn)行，若能夠進(jìn)行，則在簡(jiǎn)單立方晶胞內(nèi)繪出參加反應(yīng)位錯(cuò)的柏氏矢量。1）2）4.已知三元簡(jiǎn)單共晶的投影圖，見(jiàn)附圖，1）請(qǐng)畫出AD代表的垂直截面圖及各區(qū)的相組成；2）請(qǐng)畫出X合金平衡冷卻時(shí)的冷區(qū)曲線，及各階段相變反應(yīng)。三、綜合分析題（每題15分，共30分）1.已知Mg-Ni合金系中一個(gè)共晶反應(yīng)：L23.5%Nioa純Mg+Mg2Ni54.6%Ni設(shè)有Cl和C2兩種合金，C1為亞共晶，C2為過(guò)共晶。這兩種合金的初生相質(zhì)量分?jǐn)?shù)相等，但室溫時(shí)C1中a（即Mg）的總量是C2中a總量的2.5倍，請(qǐng)確定C1和C2的成分。2.某工廠對(duì)一大型零件進(jìn)行淬火處理，經(jīng)過(guò)1100C加熱后，用冷拉鋼絲繩吊掛，由起重吊車送往淬火水槽，行至途中鋼絲突然發(fā)生斷裂。該鋼絲是新的，且沒(méi)有瑕疵，是分析該鋼絲繩斷裂的原因。2011年碩士研究生入學(xué)考試試題參考答案一、簡(jiǎn)答題(每題10分，共50分)1.請(qǐng)從原子排列、彈性應(yīng)力場(chǎng)、滑移性質(zhì)、柏氏矢量等方面對(duì)比刃位錯(cuò)、螺位錯(cuò)的主要特征。答：刃型位錯(cuò)：1)1晶體中有一個(gè)額外原子面，形如刀刃插入晶體2)2刃位錯(cuò)引起的應(yīng)力場(chǎng)既有正應(yīng)力又有切應(yīng)力。3)3位錯(cuò)線可以是折線或曲線，但位錯(cuò)線必與滑移(矢量)方向垂直4)4滑移面惟一5)5位錯(cuò)線的移動(dòng)方向與晶體滑移方向平行(一致)6)6位錯(cuò)線與柏氏矢量垂直

19螺型位錯(cuò)：1)1上下兩層原子發(fā)生錯(cuò)排，錯(cuò)排區(qū)原子依次連接呈螺旋狀2)2螺位錯(cuò)應(yīng)力場(chǎng)為純切應(yīng)力場(chǎng)3)3螺型位錯(cuò)與晶體滑移方向平行，故位錯(cuò)線一定是直線4)4螺型位錯(cuò)的滑移面是不惟-；5)5位錯(cuò)線的移動(dòng)方向與晶體滑移方向相互垂直。6)6位錯(cuò)線與柏氏矢量平行2.何謂金屬材料的加工硬化？如何解決加工硬化對(duì)后續(xù)冷加工帶來(lái)的困難？答：隨變形量增大，強(qiáng)度硬度升高，塑形下降的現(xiàn)象。軟化方法是再結(jié)晶退火。3.什么是離異共晶？如何形成的？答：在共晶水平線的兩個(gè)端部附近，由于共晶量少，領(lǐng)先相相依附在初生相上，另一相獨(dú)立存在于晶界，在組織學(xué)上失去共晶體特點(diǎn)，稱為離異共晶。有時(shí)，也將端部以外附近的合金，在非平衡凝固時(shí)得到的少量共晶，稱為離異共晶。4.形成無(wú)限固溶體的條件是什么？簡(jiǎn)述原因。答：只有置換固溶體才可能形成無(wú)限固溶體。旦兩組元需具有相同的晶體結(jié)構(gòu)、相近的原子半徑、相近的電負(fù)性、較低的電子濃度。原因：溶質(zhì)原子取代了溶劑原子的位置，晶格畸變較小，晶格畸變?cè)叫?，能量越低。電?fù)性相近不易形成化合物。電子濃度低有利于溶質(zhì)原子溶入。5.兩個(gè)尺寸相同、形狀相同的銅鍥合金鑄件，一個(gè)含90%Ni,另一個(gè)含50%Ni,鑄造后自然冷卻，問(wèn)哪個(gè)鑄件的偏析嚴(yán)重？為什么？答：50%Ni的偏析嚴(yán)重，因?yàn)橐汗滔嗑€差別大，說(shuō)明液固相成分差別大，冷速較快不容易達(dá)到成分均勻化。四、作圖計(jì)算題(每題15分，共60分)1.寫出｛112｝晶面族的等價(jià)晶面。答｛112｝=(112)+(712)+(112)+(112)+(121)+(721)+(121)+(127)+(211)+(211)+(211)+(21T)2請(qǐng)判定下列反應(yīng)能否進(jìn)行：^[111]+^[111]^?[001]答：幾何條件：-[111]+-[111]=-[002]=fl[001],滿足幾何條件能量條件:by={a>Jo2+02+12)-=a2不滿足能量條件，反應(yīng)不能進(jìn)行。3已知某晶體在500℃時(shí)，每IOI。個(gè)原子中可以形成有1個(gè)空位，請(qǐng)問(wèn)該晶體的空位形成能是多少？(已知該晶體的常數(shù)A=0.0539,波耳滋曼常數(shù)K=1.381x10-23"k).,AEV.c=Aexp(_-^)K1cin-10答：AE；=-^Tln-^=-[1.381x1023x(500+273)]In——=1.068xl0-2°x17.8=1.9xlO-19J4.單晶銅拉伸，己知拉力軸的方向?yàn)閇001],o=106Pa,求(111)面上柏氏矢量b=§區(qū)01]的

20螺位錯(cuò)線上所受的力(ag=036nm)答：外力在上的分切應(yīng)力為：11cqs

21Cd/%6np3）Ag-95%Cd合金的平衡凝固到室溫：CcU+印較快速冷卻到室溫：^初+Cd包+山，且HI相數(shù)量相對(duì)較少，尺寸相對(duì)細(xì)小。原因：快速冷卻時(shí)，山于固態(tài)中擴(kuò)散較慢，使本應(yīng)該在包晶反應(yīng)中消失的￡初有剩余，既產(chǎn)生包晶轉(zhuǎn)變不完全。另外，由于冷速快，使得￡11相變得細(xì)小，析出數(shù)量減少。2010年碩士研究生入學(xué)考試試題參考答案一、簡(jiǎn)答題（每題10分，共50分）1.請(qǐng)解釋y-Fe與a-Fe溶解碳原子能力差異的原因。答：a-Fe為體心立方晶體，其八面體間隙為扁八面體，相比而言四面體間隙較大；「Fe為面心立方，其八面體間隙大。體心立方的四面體間隙比面心立方的八面體間隙小很多,因此溶解小原子的能力小很多。2.請(qǐng)簡(jiǎn)述位向差與晶界能的關(guān)系，并解釋原因？

22答：位向差越大晶界能越高；隨位向差增大，晶界能先快速增大，后逐漸趨于穩(wěn)定。原因：位向差越大，缺陷越多（小角晶界位錯(cuò)密度越大），畸變?cè)絿?yán)重，因此能量越高。1.請(qǐng)簡(jiǎn)述在固態(tài)條件下，晶體缺陷、固溶體類型對(duì)溶質(zhì)原子擴(kuò)散的影響。答：晶體缺陷處的原子具有較高能量，且原子排列比較雜亂，有利于擴(kuò)散。間隙原子擴(kuò)散激活能比置換原子擴(kuò)散激活能低，因此間隙原子擴(kuò)散速度高。2.請(qǐng)分析解釋在正溫度梯度下凝固，為什么純金屬以平面狀方式生長(zhǎng)，而固溶體合金卻往往以樹(shù)枝晶方式長(zhǎng)大？答：正溫度梯度下，純金屬的液固界面是等溫的，小突起處的過(guò)冷度小，生長(zhǎng)受到抑制，因此液固界面保持平直，以平面狀生長(zhǎng)。固溶體合金由于溶質(zhì)原子再分配，產(chǎn)生成分過(guò)冷，液固界面處的小突起將獲得更大過(guò)冷度，因此以樹(shù)枝狀生長(zhǎng)。3.鐵碳合金中可能出現(xiàn)的滲碳體有哪兒種？它們的成分有何不同？平衡結(jié)晶后是什么樣的形態(tài)？答：一次滲碳體（規(guī)則的、粗大條狀）、共晶滲碳體（萊氏體的連續(xù)基體）、二次滲碳體（沿奧氏體晶界分布，量多時(shí)為連續(xù)網(wǎng)狀，量少時(shí)是不連續(xù)網(wǎng)狀）、共析滲碳體（層片狀）、三次滲碳體（鐵素體晶界處）。它們成分沒(méi)有區(qū)別。二、作圖計(jì)算題（每題15分，共60分）1.寫出附圖的簡(jiǎn)單立方晶體中ED、CF的晶向指數(shù)和ACH、FGD，的晶面指數(shù)，并求ACH晶面的晶面間距，以及FGD，與ABCD兩晶面之間的夾角。（注：G、H點(diǎn)為二等分點(diǎn)，F(xiàn)點(diǎn)為三等分點(diǎn)）答：ED：國(guó)引，CF：口如ACH：口道＞,FGd：的3）ACH的晶面間距:FGD"jABCD之間的夾角:皇?崢?以工屆訴年審不反2.請(qǐng)判斷圖示中片和片兩位錯(cuò)各段的類型，以及兩位錯(cuò)所含拐折（be,de和hi、jk）的性質(zhì)？若圖示滑移面為fbc晶體的（111）面，在切應(yīng)力亍的作用下，兩位錯(cuò)將如何運(yùn)動(dòng)？（繪圖表示）答：ab：螺位錯(cuò)；be：刃位錯(cuò)：cd：螺位錯(cuò)：de：刃位錯(cuò)：ef：螺位錯(cuò)gh：螺位錯(cuò)：hi：刃位錯(cuò)；ij：螺位錯(cuò)；jk：刃位錯(cuò)；kl：螺位錯(cuò)be、de'扭折，hi、jk為割階運(yùn)動(dòng)后:恢復(fù)為直線，扇上的人3人k為固定點(diǎn)，形成位錯(cuò)源3.某合金的再結(jié)晶激活能為250KJ/mol,該合金在400℃完成再結(jié)晶需要1小時(shí)，請(qǐng)問(wèn)在390℃下完成再結(jié)晶需要多長(zhǎng)時(shí)間。（氣體常數(shù)R=8.314L/mol?K）答：k所以”=L96小時(shí)

234.請(qǐng)分別繪出fee和bee晶體中的最短單位位錯(cuò)，并比較二者哪一個(gè)引起的畸變較大。^="[1111^=*[110]答：BCC晶體中為：（1分），F(xiàn)CC晶體中為：

241611=1vl+l+l=4a1%I=p1i+l+O=、a故：FCC中的b2引起的畸變較小。c??bcc：fee：三、綜合分析題（共40分）1、請(qǐng)分析對(duì)工業(yè)純鋁、Fe-0.2%C合金、Al-5%Cu合金可以采用的強(qiáng)化機(jī)制，并解釋機(jī)理。（15分）答：工業(yè)純鋁：細(xì)晶強(qiáng)化——利用晶界和位向差對(duì)位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的阻礙作用進(jìn)行強(qiáng)化；加工硬化——利用冷變形后纏結(jié)位錯(cuò)之間的相互作用進(jìn)行強(qiáng)化。Fe-0.2%C：固溶強(qiáng)化——利用碳原子引起鐵的晶格畸變對(duì)位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的阻礙作用進(jìn)行強(qiáng)化。加工硬化同上細(xì)晶強(qiáng)化——同上沉淀強(qiáng)化——利用碳化物對(duì)位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的阻礙作用進(jìn)行強(qiáng)化。Al-5%Cu：沉淀強(qiáng)化（時(shí)效強(qiáng)化）——利用沉淀相對(duì)位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的阻礙作用進(jìn)行強(qiáng)化。加工硬化——同上細(xì)晶強(qiáng)化同上2、請(qǐng)根據(jù)Cu-Zn相圖回答下列問(wèn)題：（25分）1）若在500C下，將一純銅試樣長(zhǎng)期置于鋅液中，請(qǐng)繪出擴(kuò)散后從銅棒表面至內(nèi)部沿深度方向的相分布和對(duì)應(yīng)的濃度分布曲線。2）請(qǐng)分析902℃、834℃、700℃,598℃、558℃的相變反應(yīng)類型，并寫出反應(yīng)式。3）請(qǐng)繪出Cu-75%Zn合金的平衡結(jié)晶的冷卻曲線，并標(biāo)明各階段的相變反應(yīng)或相組成。4）請(qǐng)計(jì)算Cu-75%Zn合金平衡結(jié)晶至200℃時(shí)的相組成含量。

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26700℃：包晶——L+7-3598℃：包晶——L+5-eY%=7。-X100%=2a6%T—032009年西北工業(yè)大學(xué)碩士研究生入學(xué)試題參考答案一、簡(jiǎn)答題（每題10分，共60分）1.在位錯(cuò)發(fā)生滑移時(shí)，請(qǐng)分析刃位錯(cuò)、螺位錯(cuò)和混合位錯(cuò)的位錯(cuò)線1與柏氏矢量反外加切應(yīng)力T與柏氏矢量6、外加切應(yīng)力T與位錯(cuò)線/之間的夾角關(guān)系，及位錯(cuò)線運(yùn)動(dòng)方向。（請(qǐng)繪表格作答，答案務(wù)必寫在答題冊(cè)上）b與/t與bT與1位錯(cuò)線運(yùn)動(dòng)方向±//1法線//////法線?定角度//一定角度法線2.什么是置換周溶體？影響置換固溶體溶解度的因素有哪些？形成無(wú)限固溶體的條件是什么？答：溶質(zhì)原子取代溶劑原子，并保持溶劑結(jié)構(gòu)的合金相稱為置換固溶體。影響因素有：1）原子尺寸：2）晶體結(jié)構(gòu)；3）電負(fù)性；4）電子濃度兩組元晶體結(jié)構(gòu)相同是形成無(wú)限固溶體的必要條件。

271.置換擴(kuò)散與間隙擴(kuò)散的擴(kuò)散系數(shù)有何不同？在擴(kuò)散偶中，如果是間隙擴(kuò)散，是否會(huì)發(fā)生柯肯達(dá)爾效應(yīng)？為什么？答：間隙擴(kuò)散系數(shù)與空位濃度無(wú)關(guān)，而置換擴(kuò)散系數(shù)與空位濃度有關(guān)（可用公式表示）。-般地，間隙擴(kuò)散系數(shù)大于置換擴(kuò)散系數(shù)。不會(huì)發(fā)生。因?yàn)殚g隙擴(kuò)散中考慮間隙原子定向流動(dòng)，未考慮置換互溶式擴(kuò)散。2.在室溫下對(duì)鐵板（其熔點(diǎn)為1538℃）和錫板（其熔點(diǎn)為232℃）,分別進(jìn)行來(lái)回彎折，隨著彎折的進(jìn)行，各會(huì)發(fā)生什么現(xiàn)象？為什么？答:根據(jù)T.=（0.35?0.45）T.可知Fe在室溫下加工為冷加工，Sn在室溫下加工為熱加工因此隨著彎曲的進(jìn)行，鐵板發(fā)生加工硬化，繼續(xù)變形，導(dǎo)致鐵板斷裂Sn板屬于熱加工，產(chǎn)生動(dòng)態(tài)再結(jié)晶，彎曲可不斷進(jìn)行下去3.何為固溶強(qiáng)化？請(qǐng)簡(jiǎn)述其強(qiáng)化機(jī)制。答：固溶強(qiáng)化就是溶質(zhì)原子阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)，從而使合金強(qiáng)度提高的現(xiàn)象。主要機(jī)制包括：1）柯氏氣團(tuán)，即溶質(zhì)原子的彈性應(yīng)力場(chǎng)阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)；2）玲木氣團(tuán)，即溶質(zhì)原子降低基體層錯(cuò)能，使位錯(cuò)分解為擴(kuò)展位錯(cuò)，阻礙位錯(cuò)交滑移或攀移；3）電交互作用，即帶電溶質(zhì)原子與位錯(cuò)形成靜電交互作用，阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)。4.請(qǐng)比較二元共晶轉(zhuǎn)變與包晶轉(zhuǎn)變的異同。答：相同點(diǎn)：恒溫、恒成分轉(zhuǎn)變；相圖上均為水平線。不同點(diǎn)：共晶為分解型反應(yīng)，包晶為合成型反應(yīng)；共晶線全是固相線，包晶線只有部分是固相線；共晶三角在水平線上，包晶三角在水平線下。二、作圖計(jì)算題（每題10分，共40分）=-[111]5.請(qǐng)比較FCC晶體中用用2和與=a[100]%=a[100]兩位錯(cuò)的畸變能哪個(gè)較大。j歷/=i+1+i=~a答：IM=久1+1+1=21224?風(fēng)|=aV1+0+0=a|fr2|=av1+0+0=a'故：》的畸變能較小。6.面心立方晶體沿[001]方向拉伸，可能有幾個(gè)滑移系開(kāi)動(dòng)？請(qǐng)寫出各滑移系指數(shù)，并分別繪圖示之。答：共12個(gè)滑移系，其中可能開(kāi)動(dòng)的有8個(gè)。分別是：（111）[Oil],（111）[101]（Ill）[Oil],（Ill）[101]

285.在Al單晶中，（111）面上有一位錯(cuò)電=氣101］,（111）面上另一位錯(cuò)。工=融。11］。it▲若兩位錯(cuò)發(fā)生反應(yīng)，請(qǐng)繪出新位錯(cuò)，并判斷其性質(zhì)。答：新位錯(cuò)為％=在110］。位錯(cuò)線為（111）面與（11M）面的交線［110］。兩者垂直，因此是刃型位錯(cuò)。4.請(qǐng)分別寫出立方晶系中（110｝和｛100｝晶面族包括的晶面。答：(110)：(110)(101)(011)(110)(101)(011)(100)：(100)(010)(001)(001)(010)(100)1）綜合分析題（每題25分，共50分）1.請(qǐng)分析影響回復(fù)和再結(jié)晶的因素各有哪些，以及影響因素的異同，并請(qǐng)分析其原因。回復(fù)再結(jié)晶原因溫度（升）促進(jìn)促進(jìn)促進(jìn)原子擴(kuò)散冷變形量（增）促進(jìn)促進(jìn)提供驅(qū)動(dòng)力溶質(zhì)原子阻礙阻礙阻礙位錯(cuò)和晶界的運(yùn)動(dòng)第二相粒子促進(jìn)促進(jìn)或阻礙即可能提高驅(qū)動(dòng)力，同時(shí)阻礙位錯(cuò)和晶界運(yùn)動(dòng)原始晶粒（細(xì)小）促進(jìn)促進(jìn)增大再結(jié)晶驅(qū)動(dòng)力晶粒位向無(wú)影響無(wú)影響熱蝕溝無(wú)影響一般無(wú)影響尚未形成熱蝕溝2.附圖為Ti-Al二元合金相圖：3）請(qǐng)分析并分別寫出1285C、1125c和665℃三個(gè)恒溫轉(zhuǎn)變的類型和反應(yīng)式，以及882℃時(shí)發(fā)生兩相恒溫轉(zhuǎn)變的類型和反應(yīng)式。4）請(qǐng)繪出「31%合金平衡結(jié)晶的冷卻曲線，并注明各階段的主要相變反應(yīng)。5）請(qǐng)分析500℃時(shí)，臚=31%的合金平衡結(jié)晶的相組成物和組織組成物，并計(jì)算其質(zhì)量分?jǐn)?shù)。（注：1125c時(shí)，%n=27%,抑i3Al=26%,用聞=35%；500℃時(shí)，所俐1=23%,%m=35%）答：1）1285℃：包析反應(yīng)，PTi+TiAl-*aTi1125℃：共析反應(yīng)，aTi-TiaAl+TiAl665℃：包晶反應(yīng)，L+TiA13fAi882℃：同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變，BTi-aTi

29相組成：Ti3AkTiAl,35-31TLAL%=X100%=33.3%a35-23T1A1物=1-T%A1驪=66.7%組織組成：TiAl、(TiaAl+TiAl)共T閭物=31~；7X的0%=50%：T13Al-*-T!Al?六如=1-T1A1%=50%35-27,綜合模擬一參考答案一、簡(jiǎn)答題（每題6分，共30分）1.原子的結(jié)合鍵有哪幾種？各有什么特點(diǎn)？離子鍵：正負(fù)離子相互吸引；鍵合很強(qiáng)，無(wú)方向性；熔點(diǎn)、硬度高，固態(tài)不導(dǎo)電，導(dǎo)熱性差。共價(jià)鍵：相鄰原子通過(guò)共用電子對(duì)結(jié)合；鍵合強(qiáng)，有方向性；熔點(diǎn)、硬度高，不導(dǎo)電，導(dǎo)熱性有好有差。金屬鍵：金屬正離子于自由電子相互吸引；鍵合較強(qiáng)，無(wú)方向性；熔點(diǎn)、硬度有高有低，導(dǎo)熱導(dǎo)電性好。分子鍵：分子或分子團(tuán)顯弱電性，相互吸引；鍵合很弱，無(wú)方向性；熔點(diǎn)、硬度低，不導(dǎo)電，導(dǎo)熱性差。氫鍵：類似分子鍵，但氫原子起關(guān)鍵作用XH-Y；鍵合弱，有方向性；熔點(diǎn)、硬度低，不導(dǎo)電，導(dǎo)熱性好。2.面心立方晶體和體心立方晶體的晶胞原子數(shù)、配位數(shù)和致密度各是多少？晶胞原子數(shù)配位數(shù)致密度面心立方41274%體心立方2868%3.立方晶系中，若位錯(cuò)線方向?yàn)椋?01］,苫=&110］，試說(shuō)明該位錯(cuò)屬于什么類型。因位錯(cuò)線方向垂直于柏氏矢量，所以是刃位錯(cuò)。

301.請(qǐng)說(shuō)明間隙化合物與間隙固溶體的異同。相同點(diǎn)：小原子溶入不同點(diǎn)：若小原子溶入后，大小原子數(shù)量成比例，在選取點(diǎn)陣時(shí)，大小原子點(diǎn)陣可以合并,這實(shí)際上改變了大原子的點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)，因此認(rèn)為形成新相，稱為間隙相（間隙化合物）；若小原子溶入后，分布隨機(jī)，大小原子點(diǎn)陣不能合并，仍然保留大原子點(diǎn)陣，稱為間隙固溶體。2.試從擴(kuò)散系數(shù)公式I切說(shuō)明影響擴(kuò)散的因素。從公式表達(dá)形式可以看出擴(kuò)散系數(shù)與擴(kuò)散激活能Q和溫度T有關(guān)。擴(kuò)散激活能越低擴(kuò)散系數(shù)越大，因此激活能低的擴(kuò)散方式的擴(kuò)散系數(shù)較大，如晶界和位錯(cuò)處的擴(kuò)散系數(shù)較大。溫度越高，原子活性越大，擴(kuò)散系數(shù)越大。3.何為過(guò)冷度？它對(duì)形核率有什么影響？過(guò)冷度：實(shí)際結(jié)晶溫度與理論結(jié)晶溫度的差值。隨過(guò)冷度增大，形核率先增后減。二、作圖計(jì)算題（每題10分，共40分）1.在面心立方晶體中，分別畫出（io。、口10］和a,D、［,T0L指出哪些是滑移面、滑移方向，并就圖中情況分析它們能否構(gòu)成滑移系？對(duì)面心立方晶體，（101）非密排面，因此它不是滑移面；［110］是密排方向，因此是滑移方向。但這二者不能構(gòu)成滑移系。（市）和［可是密排面和密排方向，因此可以構(gòu)成滑移系。2.已知A1為面心立方晶體，原子半徑為rA。若在A1晶體的八面體間隙中能溶入最大的小原子半徑為rB,請(qǐng)計(jì)算rB與rA的比值是多少。生=0.4143.A-B二元合金中具有共晶反應(yīng)如下：公卬）0%>"|十4》”曰若共晶反應(yīng)剛結(jié)束時(shí),a和P相的相對(duì)含量各占50%,試求該合金的成分。設(shè)合金成分為c%,由題知：a】。得：c%=0.55%面上產(chǎn)生［101］方向的滑移，應(yīng)在［001］方4.已知銅的臨界切分應(yīng)力為IMpa,問(wèn)要使向上施加多大的力？

31對(duì)立方晶系，兩晶向［hlklll］和［h2k212］夾角公式為：舊―收+RW收田田故滑移面的法線［11”與拉力軸方向［001］的夾角為：_-bcQ+lxO+lxl10.一?-展+-+3布+0'+1"K,1cosa=/—同理，滑移方向［101］與拉力軸方向［001］的夾角為：.由分切應(yīng)力公式得：=245MPa三、綜合分析題（每題15分，共30分）1.按下列條件繪出A-B二元相圖：1）A組元（熔點(diǎn)600℃）與B組元（熔點(diǎn)500℃）在液態(tài)時(shí)無(wú)限互溶；2）固態(tài)時(shí)，A在B中的最大固溶度為wA=0.30,室溫時(shí)為wA=0.10；而B(niǎo)在固態(tài)下不溶于A；3）300c時(shí)發(fā)生共晶反應(yīng)41?）0A+An5,在A-B二元相圖中，分析wB=0.6的合金平衡凝固后，在室溫下的相組成物及組織組成物,并計(jì)算各相組成物的相對(duì)含量。相組成：A+B"京『必=33*組織組成：A+B+AH儂=1-33.3%=66.7%2.請(qǐng)繪出下列Fe-C合金極緩慢冷卻到室溫后的金相組織示意圖，并標(biāo)注各組織。（腐蝕劑均為3%硝酸酒精）工業(yè)純鐵：F；20鋼：F+P；；45鋼：F+P；T8鋼：PT12鋼：P+Fe3c網(wǎng)狀亞共晶白□鑄鐵：P+Ld'2008年西北工業(yè)大學(xué)碩士研究生入學(xué)試題參考答案六、簡(jiǎn)答題（每題10分，共60分）1.固態(tài)下，無(wú)相變的金屬，如果不重熔，能否細(xì)化晶粒？如何實(shí)現(xiàn)？

32答：可以。.通過(guò)進(jìn)行適當(dāng)冷變形，而后在適當(dāng)溫度再結(jié)晶的方法獲得細(xì)晶（應(yīng)主意避開(kāi)臨界變形度和避免異常長(zhǎng)大）。或進(jìn)行熱加工，使之發(fā)生動(dòng)態(tài)再結(jié)晶。1.固體中有哪些常見(jiàn)的相結(jié)構(gòu)？答：固體中常見(jiàn)的相結(jié)構(gòu)有：固溶體（單質(zhì)）、化合物、陶瓷晶體相、非晶相、分子相。2.何謂平衡結(jié)晶？何謂非平衡結(jié)晶？答：平衡結(jié)晶是指結(jié)晶速度非常緩慢，液相和固相中擴(kuò)散均很充分的情況下的結(jié)晶。非平衡結(jié)晶是指結(jié)晶速度比較快，擴(kuò)散不充分的情況下的結(jié)晶。3.擴(kuò)散第一定律的應(yīng)用條件是什么？對(duì)于濃度梯度隨時(shí)間變化的情況，能否應(yīng)用擴(kuò)散第一定律？答：擴(kuò)散第一定律的應(yīng)用條件是穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散，即與時(shí)間無(wú)關(guān)的擴(kuò)散。對(duì)于非穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散的情況也可以應(yīng)用擴(kuò)散第一定律，但必須對(duì)其進(jìn)行修正。4.何為織構(gòu)？包括哪幾類？答：織構(gòu)是晶體中晶面、晶向趨于一致現(xiàn)象?？棙?gòu)包括再結(jié)晶織構(gòu)和變形織構(gòu)。其中變形織構(gòu)又包括絲織構(gòu)和板織構(gòu)。5.什么是成分過(guò)冷？如何影響固溶體生長(zhǎng)形態(tài)？答：凝固過(guò)程中，隨液固界面的推進(jìn)，液固界面附近液相一側(cè)產(chǎn)生溶質(zhì)原子富集，導(dǎo)致液相的熔點(diǎn)發(fā)生變化，由此產(chǎn)生的過(guò)冷現(xiàn)象稱為成分過(guò)冷。無(wú)成分過(guò)冷時(shí)，固溶體以平面狀生長(zhǎng)，形成等軸晶；有較小過(guò)冷度時(shí)，形成胞狀組織；有較大成分過(guò)冷時(shí)，形成樹(shù)枝晶。二、作圖計(jì)算題（每題15分，共60分）8.請(qǐng)分別寫出FCC、BCC和HCP晶體的密排面、密排方向，并計(jì)算密排面間距和密排方向上原子間距。答：晶體結(jié)構(gòu)密排面密排方向密排面間距密排方向原子間距FCC{111}<110>TaTaBCC{110}<111>.二TaTaHCP{0001}<1120>12Ca9.請(qǐng)繪出面心立方點(diǎn)陣晶胞，并在晶胞中繪出（110）晶面；再以（110）晶面平行于紙面,繪出（110）晶面原子剖面圖，并在其上標(biāo)出[001],[112],可晶向。答：10.已知H70黃銅在400c時(shí)完成再結(jié)晶需要1小時(shí)，而在390c下完成再結(jié)晶需2小時(shí),請(qǐng)計(jì)算在420℃下完成再結(jié)晶需要多長(zhǎng)時(shí)間？答：在兩個(gè)不同的恒定溫度產(chǎn)生相同程度的再結(jié)晶時(shí)，

3311\Q11h.=eRGnII=J下不水’2h兩邊取對(duì)數(shù)，并比之得In—^―12In乙JL__L]”2Ti_400+27311~11-T,400+273]390+2731420+273t3=0.26h8.一個(gè)FCC晶體在［123］方向在2MPa正應(yīng)力下屈服，已測(cè)得開(kāi)動(dòng)的滑移系是（111）［101］,答:—1+2+3V14V3=0.617請(qǐng)確定使該滑移系開(kāi)動(dòng)的分切應(yīng)力r。cosgd嗎01]將2=0756|[123][101]|V14V2r=2x0.617x0.756=0.933MPa三、綜合分析題(30分)1:答：1)L-*YYfFe3GlY—a+Fe3CafFe3c川2)3)相組成：a+Fe3c組織組成：P+Fe3a（忽略Fe3G“根據(jù)冷速不同，可能出現(xiàn)共晶反應(yīng)，得到Ld；得到的P層片細(xì)??；Fe3C”的析出將收到抑制，甚至不析出。附圖如下防護(hù)C原子DDLZ">防護(hù)3.圖示Cu-Cd二元相圖全圖及其400℃?600C范圍的局部放大：（13分）6）請(qǐng)根據(jù)相圖寫出549℃、547℃、544℃、397℃和314℃五條水平線的三相平衡反應(yīng)類型及其反應(yīng)式；7）已知P相成分為wm=46.5%,400℃時(shí)丫相的成分為w“=57%,請(qǐng)計(jì)算400℃時(shí)wcd=50%合金的相組成。答：1）549℃：包晶反應(yīng)，（Cu）+L-P547℃：包晶反應(yīng)，P+L-Y544℃：共晶反應(yīng)，Lf丫+6397℃：包晶反應(yīng)，6+L-E314℃：共晶反應(yīng)，L-e+（Cd）57-5050-4652）B%=x100%=66.7%或7%=一2x100%=33.3%57-46.557-46.52007年西北工業(yè)大學(xué)碩士研究生入學(xué)試題參考答案

34一、簡(jiǎn)答題（每題10分，共50分）1、請(qǐng)說(shuō)明什么是全位錯(cuò)和不全位錯(cuò)，并請(qǐng)寫出FCC、BCC和HCP晶體中的最短單位位錯(cuò)的柏氏矢量。答：全位錯(cuò)：柏氏矢量等于點(diǎn)陣矢量的整數(shù)倍；不全位錯(cuò)：柏氏矢量不等于點(diǎn)陣矢量的整數(shù)倍?！?110>—<111>—<1120>Fee：2；bee：2；hep：32、已知原子半徑與晶體結(jié)構(gòu)有關(guān)，請(qǐng)問(wèn)當(dāng)配位數(shù)降低時(shí)，原子半徑如何變化？為什么？答：半徑收縮。若半徑不變，則當(dāng)配位數(shù)降低時(shí)，會(huì)引起晶體體積增大。為了減小體積變化，原子半徑將收縮。3、均勻形核與非均勻形核具有相同的臨界晶核半徑，非均勻形核的臨界形核功也等于三分之一表面能，為什么非均勻形核比均勻形核容易？答：因?yàn)榉蔷鶆蛐魏藭r(shí)，用雜質(zhì)或型腔充當(dāng)了一部分晶核。也就是說(shuō)，需要調(diào)動(dòng)的原子數(shù)少。4、原子的熱運(yùn)動(dòng)如何影響擴(kuò)散？答：熱運(yùn)動(dòng)增強(qiáng)將使原子的躍遷距離、躍遷幾率和躍遷頻率均增大，即增大擴(kuò)散系數(shù)。5,如何區(qū)分金屬的熱變形和冷變形？答：變形溫度與再結(jié)晶溫度的高低關(guān)系。高于再結(jié)晶溫度的為熱變形，反之為冷變形。二、作圖計(jì)算題（每題15分，共60分）1.已知某晶體在500c時(shí)，每10nl個(gè)原子中可以形成有1個(gè)空位，請(qǐng)問(wèn)該晶體的空位形成能是多少？（已知該晶體的常數(shù)A=0.0539,波耳滋曼常數(shù)K=l.381X10-3j/k）1Q-'00.0539c=Aexp（一空AEV=-kTIn—=-[1.381xIO-23x(500+273)]InA解.=1.068x10-20x17.8=1.9x1O-19J2.請(qǐng)計(jì)算簡(jiǎn)單立方晶體中，(in)和Qi1)的夾角。hyhy+k}k74-/i/71—1+11cosa=-/言—~=-礎(chǔ),ylh^+k^+l^h^+k^+l^7^/33/or?a=70-32r-[10T]+-[T21]-?-[llT]3.請(qǐng)判定在fee中下列位錯(cuò)反應(yīng)能否進(jìn)行：263解：幾何條件：,,riH2,r1n11,1b[+%=a+—6+——+—\c=-a-^-b——c=-(11L（6分）能量條件:（6分）（3分）~V26J6126j3滿足幾何條件和能量條件，反應(yīng)可以進(jìn)行。4.試畫出面心立方晶體中的（123）晶面和晶向

35三、綜合分析題（共40分）1.如附圖所示，請(qǐng)分析：（24分）1）兩水平線的反應(yīng)類型，并寫出反應(yīng)式；2）分析用、bg'、g'd'、d'、d'h'、h'e、eb七個(gè)區(qū)域室溫下的組織組成物（/占成分小于q點(diǎn)成分）?3）分/I、II合金的,平衡冷而過(guò)程，并注明主要的相變反應(yīng)；4）寫出合金I平衡冷卻到室溫后相組成物相對(duì)含量的表達(dá)式及合金II平衡冷卻到室溫后組織組成物相對(duì)含量的表達(dá)式。解：1）水平線外為包晶反應(yīng)：4+6*-%%分）水平線的為共晶反應(yīng)：卻-%+分（2分）2）Ab：a（1分）bg，：a+Pii（1分）g，d：a+（a+B）共+Bii（1分）d'：（a+B）犬（1分）d'h'：B+（a+B）共+Qn（1分）h'e：P+an（1分）eB：B（1分）3）合金I（5分）合金H（3分）%=上—100%；4）合金I相組成：be合金II組織組成:?+以=方、1°0%；w0=<7初共晶前析出量X為析出比例=史~X組■X100%；gdbe（3分）%=a初共晶前析出量-自析出量=區(qū)X100%-卬為gd2.請(qǐng)對(duì)比分析回復(fù)、再結(jié)晶、正常長(zhǎng)大、異常長(zhǎng)大的驅(qū)動(dòng)力及力學(xué)性能變化。

36（16分）回復(fù)再結(jié)晶正常長(zhǎng)大異常長(zhǎng)大驅(qū)動(dòng)力力學(xué)性能變化存儲(chǔ)能(主要是點(diǎn)陣畸變能)基本保持變形后性能存儲(chǔ)能(主要是點(diǎn)陣畸變能)恢復(fù)到冷變形前的水平總界面能基本保持再結(jié)晶后的水平總界面能和表面能性能惡化強(qiáng)度、塑性F降2006年西北工業(yè)大學(xué)碩士研究生入學(xué)試題參考答案一、簡(jiǎn)答題(每題10分，共50分)1.試從結(jié)合鍵的角度，分析工程材料的分類及其特點(diǎn)。答：金屬材料：主要以金屬鍵為主，大多數(shù)金屬?gòu)?qiáng)度和硬度較高，塑性較好。陶瓷材料：以共價(jià)鍵和離子鍵為主，硬、脆，不易變形，熔點(diǎn)高。高分子材料：分子內(nèi)部以共價(jià)鍵為主，分子間為分子鍵和氫鍵為主。復(fù)合材料：是以上三中基本材料的人工復(fù)合物，結(jié)合鍵種類繁多。性能差異很大。2.位錯(cuò)密度有哪幾種表征方式？答：有兩種方式：體密度，即單位體枳內(nèi)的位錯(cuò)線長(zhǎng)度；面密度，即垂直穿過(guò)單位面枳的位錯(cuò)線根數(shù)。3.陶瓷晶體相可分為哪兩大類？有何共同特點(diǎn)？答：氧化物陶瓷和硅酸鹽陶瓷。特點(diǎn)：1.結(jié)合鍵主要是離子鍵，含有一定比例的共價(jià)鍵;2.有確定的成分，可以用準(zhǔn)確的分子式表達(dá)；3.具有典型的非金屬性質(zhì)。4.冷軋純銅板，如果要求保持較高強(qiáng)度，應(yīng)進(jìn)行何種熱處理？若需要繼續(xù)冷軋變薄時(shí)，又應(yīng)進(jìn)行何種熱處理？答：保持較高強(qiáng)度則應(yīng)進(jìn)行低溫退火，使其只發(fā)生回復(fù)，去除殘余應(yīng)力；要繼續(xù)冷變形則應(yīng)進(jìn)行高溫退火，使其發(fā)生再結(jié)晶，以軟化組織。5.擴(kuò)散激活能的物理意義為何？試比較置換擴(kuò)散和間隙擴(kuò)散的激活能的大小。答：擴(kuò)散激活能的物理意義是原子躍遷過(guò)程中必須克服周圍原子對(duì)其的阻礙，即必須克服勢(shì)壘。相比而言，間隙擴(kuò)散的激活能較小。二、作圖計(jì)算題(每題15分，共60分)1.已知碳在v-Fe中擴(kuò)散時(shí)，D0=2.0x10—5m2/s,Q=1.4xl05J/mol.當(dāng)溫度由927C上升到1027C時(shí)，擴(kuò)散系數(shù)變化了多少倍？(R=8.314J/(mol.K))答：d=，脩＞2.0、lbexQp就邠)D=Dexj闔=20x10-ex工―衛(wèi)型——)丁RTj\831x(1027+273))D(-1.4x10-1.4x10f-1.4x10-1.4x10D-=eXI\8.31x(1027+273)-8.31x(927+273)廣訓(xùn)、10808.2-9976.8=exp(-12.953+14.033)=exp(l.08)=2.94

371.已知某低碳鋼。0=64KPa,K=393.7,若晶粒直徑為50Hm,該低碳鋼的屈服強(qiáng)度是多少？答：由霍爾一配奇公式得：1_15=5+履-5=64+393.7x50.=64+55.68=119.7狂a3.試計(jì)算BCC晶體最密排面的堆積密度。答：BCC密排面為｛110｝面，其面積為：H==4=2X成2=2tf（—a）2=-7B2｛no｝面上被原子占據(jù)的面積為（兩個(gè)原子）：48ft!3^=—=—7F=0.5888堆積密度：A16三、綜合分析題（每題20分，共40分）1.試從晶界的結(jié)構(gòu)特征和能量特征分析晶界的特點(diǎn)。答：晶界結(jié)構(gòu)特征：原子排列比較混亂，含有大量缺陷。晶界能量特征：原子的能量較晶粒內(nèi)部高，活動(dòng)能量強(qiáng)。晶界特征：,晶界畸變晶界能向低能量狀態(tài)轉(zhuǎn)化晶粒長(zhǎng)大、晶界變直晶界面積減小?阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)一一ob個(gè)一一細(xì)晶強(qiáng)化?位錯(cuò)、空位等缺陷多一一晶界擴(kuò)散速度高?晶界能量高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜一一容易滿足固態(tài)相變的條件一一固態(tài)相變首先發(fā)生地?化學(xué)穩(wěn)定性差一一晶界容易受腐蝕?微量元素、雜質(zhì)富集2.試分析冷塑性變形對(duì)合金組織結(jié)構(gòu)、力學(xué)性能、物理化學(xué)性能、體系能量的影響。答：?組織結(jié)構(gòu)：（1）形成纖維組織：晶粒沿變形方向被拉長(zhǎng)；（2）形成位錯(cuò)胞；（3）晶粒轉(zhuǎn)動(dòng)形成變形織構(gòu)。?力學(xué)性能：位錯(cuò)密度增大，位錯(cuò)相互纏繞，運(yùn)動(dòng)阻力增大，造成加工硬化。?物理化學(xué)性能：其變化復(fù)雜，主要對(duì)導(dǎo)電，導(dǎo)熱，化學(xué)活性，化學(xué)電位等有影響。?體系能量：包括兩部分：（1）因冷變形產(chǎn)生大量缺陷引起點(diǎn)陣畸變，使畸變能增大;

38（2）因晶粒間變形不均勻和工件各部分變形不均勻引起的微觀內(nèi)應(yīng)力和宏觀內(nèi)應(yīng)力。這兩部分統(tǒng)稱為存儲(chǔ)能，其中前者為主要的。冷變形后引起的組織性能變化為合金隨后的回復(fù)、再結(jié)晶作了組織和能量上的準(zhǔn)備。2005年西北工業(yè)大學(xué)碩士研究生入學(xué)試題參考答案一、簡(jiǎn)答題（每題8分，共40分）1.請(qǐng)簡(jiǎn)述二元合金結(jié)晶的基本條件有哪些。答：熱力學(xué)條件AGvO結(jié)構(gòu)條件：r>r*能量條件：A>AGmax成分條件2.同素異晶轉(zhuǎn)變和再結(jié)晶轉(zhuǎn)變都是以形核長(zhǎng)大方式進(jìn)行的，請(qǐng)問(wèn)兩者之間有何差別？答：同素異晶轉(zhuǎn)變是相變過(guò)程，該過(guò)程的某一熱力學(xué)量的倒數(shù)出現(xiàn)不連續(xù)；再結(jié)晶轉(zhuǎn)變只是晶粒的重新形成，不是相變過(guò)程。3.兩位錯(cuò)發(fā)生交割時(shí)產(chǎn)生的扭折和割階有何區(qū)別？答：位錯(cuò)的交割屬于位錯(cuò)與位錯(cuò)之間的交互作用，其結(jié)果是在對(duì)方位錯(cuò)線上產(chǎn)生一個(gè)大小和方向等于其柏氏矢量的彎折，此彎折即被稱為扭折或割階。扭折是指交割后產(chǎn)生的彎折在原滑移面匕對(duì)位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)不產(chǎn)生影響，容易消失；割階是不在原滑移面上的彎折，對(duì)位錯(cuò)的滑移有影響。4.請(qǐng)簡(jiǎn)述擴(kuò)散的微觀機(jī)制有哪些？影響擴(kuò)散的因素又有哪些？答：置換機(jī)制：包括空位機(jī)制和直接換位與環(huán)形換位機(jī)制，其中空位機(jī)制是主要機(jī)制，直接換位與環(huán)形換位機(jī)制需要的激活能很高，只有在高溫時(shí)才能出現(xiàn)。間隙機(jī)制：包括間隙機(jī)制和填隙機(jī)制，其中間隙機(jī)制是主要機(jī)制。影響擴(kuò)散的主要因素有：溫度（溫度約高，擴(kuò)散速度約快）；晶體結(jié)構(gòu)與類型（包括致密度、固溶度、各向異性等）；晶體缺陷；化學(xué)成分（包括濃度、第三組元等）5.請(qǐng)簡(jiǎn)述回復(fù)的機(jī)制及其驅(qū)動(dòng)力。答：低溫機(jī)制：空位的消失中溫機(jī)制：對(duì)應(yīng)位錯(cuò)的滑移（重排、消失）高溫機(jī)制：對(duì)應(yīng)多邊化（位錯(cuò)的滑移+攀移）驅(qū)動(dòng)力：冷變形過(guò)程中的存儲(chǔ)能（主要是點(diǎn)陣畸變能）二、計(jì)算、作圖題：（共60分，每小題12分）1.在面心立方晶體中，分別畫出"01］、"ID、Ui。】和、QU）、，指出哪些是滑移面、滑移方向，并就圖中情況分析它們能否構(gòu)成滑移系？若外力方向?yàn)椋?01］,請(qǐng)問(wèn)哪些滑移系可以開(kāi)動(dòng)？

39(TTT\[T10]能恂成滑移系不能開(kāi)動(dòng)(111).PI1]能構(gòu)成滑移系能開(kāi)動(dòng)(101).DOT]不能構(gòu)成滑移系1.請(qǐng)判定下列位錯(cuò)反應(yīng)能否進(jìn)行，若能夠進(jìn)行，請(qǐng)?jiān)诰О麍D上做出矢量圖。-[TTl]+-[lll]-?a[001](1)22幾何條件：-[TT1]+-[111]=-[002]=a[001]222,滿足幾何條件；能量條件：bl+^=(I"J(-l[+(-1尸+『)+4+?+?)+。2+埒=a2滿足能量條件，反應(yīng)可以進(jìn)行。(2)266幾何條件：-[121]+-[211]=-[330]=-[110]6662,滿足幾何條件;能量條件：.2+42=J]2+2?+(_])2)+(.J2?+尸+仔)=與a滿足能量條件，反應(yīng)可以進(jìn)行。2.答：6=-[011](1)單位位錯(cuò)的柏氏矢量2；

40HU；純螺位錯(cuò)的位錯(cuò)線（2）純?nèi)形诲e(cuò)的位錯(cuò)線方向與b垂直，且位于滑移面上，為與b平行，為[011]?4.答：

41三、綜合分析題：（共50分，每小題25分）1.請(qǐng)對(duì)比分析加工硬化、細(xì)晶強(qiáng)化、彌散強(qiáng)化、復(fù)相強(qiáng)化和固溶強(qiáng)化的特點(diǎn)和機(jī)理。答：加工硬化：是隨變形使位錯(cuò)增殖而導(dǎo)致的硬化：細(xì)晶強(qiáng)化：是由于晶粒減小，晶粒數(shù)量增多，尺寸減小，增大了位錯(cuò)連續(xù)滑移的阻力導(dǎo)致的強(qiáng)化：同時(shí)由于滑移分散,也使塑性增大。該強(qiáng)化機(jī)制是唯一的同時(shí)增大強(qiáng)度和塑性的機(jī)制。彌散強(qiáng)化：又稱時(shí)效強(qiáng)化。是由于細(xì)小彌散的第二相阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的強(qiáng)化。包括切過(guò)機(jī)制和繞過(guò)機(jī)制。復(fù)相強(qiáng)化：由于第二相的相對(duì)含量與基體處于同數(shù)量級(jí)是產(chǎn)生的強(qiáng)化機(jī)制。其強(qiáng)化程度取決于第二相的數(shù)量、尺寸、分布、形態(tài)等，且如果第二相強(qiáng)度低于基體則不一定能夠起到強(qiáng)化作用。固溶強(qiáng)化：由于溶質(zhì)原子對(duì)位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生阻礙。包括彈性交互作用（柯氏氣團(tuán)）、電交互作用（玲木氣團(tuán)）和化學(xué)交互作用。2.請(qǐng)根據(jù)所附二元共晶相圖分析解答下列問(wèn)題：1）分析合金I、II的平衡結(jié)晶過(guò)程，并繪出冷卻曲線；2）說(shuō)明室溫下I、II的相和組織是什么？并計(jì)算出相和組織的相對(duì)含量；3）如果希望得到室溫組織為共晶組織和5%的p初的合金，求該合金的成分：4）分析在快速冷卻條件下，I、II兩合金獲得的組織有何不同。

42(2)I：a初+pII叱.=%=090020x100%=82.35%0.90-0.050.20-0.05xl0Q%=1765%0.90-0.05相組成與組織組成比例相同II：B初+(a+B)共+PII(忽略)=x100%=25%川0.90-0.50W=%=08°-050xl00%=75%〈…講”0.90-0.50'l9'-''；-：l'xlOO%=11.76%0.90-0.05°8°一005xl00%=88.24%0.90-0.05(3)設(shè)所求合金成分為xx-0.500.90-0.50x100%=5%x=0.05x(0.90-0,50)+0.50=52%(4)1合金在快冷條件下可能得到少量的共晶組織，且呈現(xiàn)離異共晶的形態(tài)，合金中的pH量會(huì)減少，甚至不出現(xiàn)；II合金在快冷條件下p初呈樹(shù)枝狀，且數(shù)量減少。共晶體組織變細(xì)小，相對(duì)量增加。