2022年材料科学基础期末考试试卷参考答案 .pdf

华 侨 大 学 材料科学基础试卷 A 参 考 答 案一、是非判断题（每题1 分，共 10 分）（1）F; （2）F; （3）F; （4）F; （5）T; （6）F; （7）T; （8）F; （9）F; （10）T. 二、单项选择题（每题1 分，共 10 分）1 A; 2 B; 3 A; 4 B; 5 C; 6 A; 7 B; 8 B; 9 C; 10 B.三、填空题（每空1 分，共 15 分）1 200% 2000%，超塑性。2 形变储存能。3 111 。4 缓慢冷却到室温。5 聚合型，弥散型。6 1 MPa，1/2 ，1/3 ，1/6，2.45 MPa。7 西山，M111 /110 ；M211/011。四、名词解释（每个3 分，共 15 分）配位数：它是表示晶体中原子排列紧密程度的方法之一，计算每个原子周围最近邻且等距离的原子数目。固熔体：固态下一种组元（熔质）熔解在另一种组元（熔剂）中而形成的新相，其特点是具有熔剂组元的点阵类型。动态过冷度： 晶核生长时液固界面要继续向液体中移动，就必须在液固界面前沿液体中有一定的过冷，这种过冷度称为动态过冷度。伪共晶：在不平衡凝固时， 成分在共晶点附近的合金也可能获得全部共晶组织，这种由非共晶成分的合金所得到的共晶组织称为伪共晶。自扩散：纯物质晶体中的扩散称为自扩散。由于不存在浓度梯度， 自扩散产生于晶体中原子的无规则随机运动。五、简答题（每题5 分，共 20 分）1 试述位错反应及其能否进行的条件。答： 由几个位错合成为一个新位错或由一个位错分解为几个新位错的过程精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 5 页称为位错反应。位错反应能否进行，取决于两个条件： 几何条件，即反应前各位错的柏氏矢量之和应等于反应后的柏氏矢量之和。 能量条件，即反应后各位错的总能量应小于反应前的总能量。由于位错的能量正比于柏氏矢量的平方，故此条件可写为22bb后前2 解释在固熔强化效果上间隙机制优于置换机制的原因。答：间隙式熔质原子的强化效果一般要比置换式熔质原子更显著。这是因为间隙式熔质原子往往择优分布在位错线上，形成间隙原子“气团”，将位错牢牢钉扎住，从而造成强化。相反，置换式熔质原子往往均匀分布，虽然由于熔质和熔剂原子尺寸不同， 造成点阵畸变， 从而增加位错运动的阻力， 但这种阻力比间隙原子气团的钉扎力小得多，因而强化作用也小得多。3 简述纯金属晶体长大的机制及其与固液界面结构的关系。答：晶体长大机制是指晶体微观长大方式，它与液固界面结构有关。具有粗糙界面得物质，因界面上约有50的原子位置空着，这些空位都可接受原子，故液体原子可以单个进入空位与晶体相连接，界面沿其法线方向垂直推移，呈连续式长大。具有光滑界面的晶体长大，不是单个原子的附着，而是以均匀形核的方式，在晶体学小平面上形成一个原子层厚的二维晶核与原界面形成台阶，单个原子可以在台阶上填充， 使二维晶核侧向长大， 当该层填满后， 则在新的界面上形成新的二维晶核，继续填满，如此反复进行。若晶体的光滑界面存在有螺型位错的露头，则该界面称为螺旋面， 并形成永不消失的台阶，原子附着到台阶上使晶体长大。4 脱熔分解与调幅分解在形成析出相时最主要的区别是什么？答：两者在形成析出相时最主要的区别在于形核驱动力和新相的成分变化。脱熔分解时，形成新相要有较大的浓度起伏，新相与母相的成分相比较有突变，因而产生界面能， 这也就需要较大的形核驱动力以克服界面能，亦即需要较大的过冷度。而对调幅（ Spinodal ）分解，没有形核过程，没有成分的突变，任意小精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 5 页的浓度起伏都能形成新相而长大。六、作图、计算题（共3 道，30 分 = 8 + 7 + 15）1 在简单立方晶胞中绘出（011） 、 （123）晶面及 011、346 晶向。解各晶面、晶向详见图61。图 61 晶面、晶向示意图2 画图解释科肯道尔 ( Kirkendall ) 效应。解由可以置换方式互熔的纯铜和纯镍对焊成扩散偶，并在焊接面上事先嵌入惰性标记 （如钨丝、 氧化物颗粒或焊接气孔等） ，将扩散偶加热并长时间保温，则会产生铜和镍原子越过界面向对方中扩散，如图62(a) 所示。由于两种原子的尺寸相近， 扩散以置换互熔方式进行。 实验中可以观察到事先嵌入的惰性标记向扩散偶的镍一侧移动了一段距离，如图62(b) 所示。这一现象必然是扩散过程中界面的铜一侧伸长， 镍一侧缩短所致。 如果两种原子的扩散速度相同，则两种原子尺寸上的差异不可能产生与实验观察值可比较的体积变化。因此可能的解释只能是镍原子比铜原子具有更快的扩散速度（即扩散系数更大），使扩散偶的精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 5 页镍一侧向铜一侧发生了物质净输送。上述重要现象是科肯道尔于1947 年首先报道，故称科肯道尔效应。科肯道尔效应后来被证明广泛存在于置换型扩散中。3 A-B 二元系合金。已知A 和 B 的熔点分别为ABAB,()tttt；B 熔入 A 的固熔体为相，室温时的熔解度为B0.05w，而 A 熔入 B 的固熔体为相，室温时的熔解度为A0.1w；合金系中只存在一个共晶反应：EBBBL(0.5)(0.2)(0.8)twww试完成：（1）画出此 A-B 二元系合金相图。（2）用组织组成物填充相图。（3）说明室温下B0.7w合金的相及组织是什么，并计算出相和组织组成物的相对量。解（1）该二元系合金相图见图63 所示。（2）组织组成物填充相图后的结果详见图63。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 5 页图 63 A-B 二元合金共晶相图（3） 室温下B0.7w的合金相组成物为 ， 组织组成物为II ( ) 。各组成物的相对量依次计算如下：9070100%23.5%,905705100% 76.5%;905mmII(+)(+)(+)8070100%33.3%,805090801100%7.8%,9058051100% 58.9%.905mmmmm精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 5 页