西北工大2011年材料科学基础考研真题与答案.docx

西北工业高校2011年硕士探讨生入学考试试题参考答案试题名称：材料科学基础（A卷） 试题编号：832说 明：全部答题一律写在答题纸上 第 1 页 共 7 页一、 简答题（每题10分，共50分）1. 请从原子排列, 弹性应力场, 滑移性质, 柏氏矢量等方面对比刃位错, 螺位错的主要特征。答：刃型位错：1) 1晶体中有一个额外原子面，形如刀刃插入晶体2) 2刃位错引起的应力场既有正应力又有切应力。3) 3位错线可以是折线或曲线, 但位错线必与滑移（矢量）方向垂直4) 4滑移面惟一5) 5位错线的移动方向与晶体滑移方向平行（一样）6) 6位错线与柏氏矢量垂直螺型位错：1) 1上下两层原子发生错排，错排区原子依次连接呈螺旋状2) 2螺位错应力场为纯切应力场3) 3螺型位错与晶体滑移方向平行，故位错线肯定是直线4) 4螺型位错的滑移面是不惟一；5) 5位错线的移动方向与晶体滑移方向相互垂直。6) 6位错线与柏氏矢量平行2. 何谓金属材料的加工硬化？如何解决加工硬化对后续冷加工带来的困难？答：随变形量增大，强度硬度上升，塑形下降的现象。软化方法是再结晶退火。3. 什么是离异共晶？如何形成的？答：在共晶水平线的两个端部旁边，由于共晶量少，领先相相依附在初生相上，另一相独立存在于晶界，在组织学上失去共晶体特点，称为离异共晶。有时，也将端部以外旁边的合金，在非平衡凝固时得到的少量共晶，称为离异共晶。4. 形成无限固溶体的条件是什么？简述缘由。答：只有置换固溶体才可能形成无限固溶体。且两组元需具有相同的晶体结构, 相近的原子半径, 相近的电负性, 较低的电子浓度。缘由：溶质原子取代了溶剂原子的位置，晶格畸变较小，晶格畸变越小，能量越低。电负性相近不易形成化合物。电子浓度低有利于溶质原子溶入。5. 两个尺寸相同, 形态相同的铜镍合金铸件，一个含90%Ni，另一个含50%Ni，铸造后自然冷却，问哪个铸件的偏析严峻？为什么？答：50%Ni的偏析严峻，因为液固相线差别大，说明液固相成分差别大，冷速较快不简单达到成分匀称化。二、 作图计算题（每题15分，共60分）1、 写出112晶面族的等价晶面。答：2、 请判定下列反应能否进行：答：几何条件： ，满意几何条件能量条件： 不满意能量条件，反应不能进行。3、 已知某晶体在500时，每1010个原子中可以形成有1个空位，请问该晶体的空位形成能是多少？（已知该晶体的常数A0.0539，波耳滋曼常数K1.381×10-23 J / K）答：4、 单晶铜拉伸，已知拉力轴的方向为001，=106 Pa，求(111)面上柏氏矢量的螺位错线上所受的力（）答：外力在(111)上的分切应力为：作用在位错线上的力为：三、 综合分析题（共40分）1. 经冷加工的金属微观组织改变如图a所示，随温度上升，并在某一温度下保温足够长的时间，会发生图b-d的改变，请分析四个阶段微观组织, 体系能量与宏观性能改变的机理与缘由。答：图a：晶粒拉长，缺陷数量增大形成位错亚结构，产生变形织构；存储能上升；位错缠结导致加工硬化，强度硬度上升，塑形下降，组织取向明显导致各向异性。图b：回复。晶粒基本不变，位错发生滑移, 攀移等，位错重排，数量略有削减，空位大量削减。内应力得到消退。加工硬化基本保留。图c：再结晶。形成新的无畸变新晶粒。存储能全部释放，变形产生的点阵畸变消退。加工硬化消退，力学性能基本复原到冷变形前的水平。图d：晶粒长大。晶粒粗化。体系能量因界面能的下降而下降。强度下降，塑形也下降。2. 依据Ag-Cd二元相图：1) 当温度为736, 590, 440与230时分别会发生什么样的三相平衡反应？写出反应式。2) 分析Ag-56%Cd合金的平衡凝固过程，绘出冷却曲线，标明各阶段的相变反应。3) 分析Ag-95%Cd合金的平衡凝固与较快速冷却时，室温下组织组成会有什么改变，并探讨其缘由。答：736：包晶反应，L+Ag 590：包晶反应，L+ 440：共析反应，Ag+ 230：共析反应， 2）LLL+3）Ag-95%Cd合金的平衡凝固到室温：Cd包II较快速冷却到室温：初Cd包II，且II相数量相对较少，尺寸相对细小。缘由：快速冷却时，由于固态中扩散较慢，使本应当在包晶反应中消逝的初有剩余，既产生包晶转变不完全。另外，由于冷速快，使得II相变得细小，析出数量削减。第 3 页