2021年北京工业大学材料科学与工程学院875材料科学基础考研仿真模拟五套题.docx

2021年北京工业大学材料科学不工枯学院875材料科学基础考研仿真模拟五套题2021年北京工业大学材料科学不工枯学院875材料科学基础考研仿真模拟五套题10 .硅酸盐晶体主要结构类型（亚类）有、和架状。 【答案】岛、群（戒环）、链、层.本征扩散是由 而引起的质点迁桐,本征扩散的活化能由 和两局部组成,扩散系数不温度的兰系式为：O【答案】本征热缺陷所产生的空位、空位形成能、质点迁桐能、Doexp（-竺寄烈）.固溶体合金结晶过括中遵循形核和核长大规律，但它71同于纯金属的是形核时还额外需要 起伏，它也是在 过括中速行的，同时在结晶过括中还始终伴随着 的扩散。【答案】成分、发温、异类原子.高岭石属于层状硅酸盐结构，一层是, 一层是。 【答案】硅氧四面体层、铝氧八面体层11 .发生在固体外表的吸附可分为 和 两种类型。【答案】物理吸附、化学吸附.多晶体材料塑性变形至少需要 独立滑桐系开动。【答案】5个.陶瓷中坡璃相的作用是、和. Tg为, Tf 为。【答案】粘结分散的晶相、降低烧结温度、抑制晶粒长大填充气孔、抢璃化温度、粘流温度三、判断题12 .晶胚的临界半径人随着AT的增大而减小 【答案】V.多条刃型位错线堆积在一起就形成了一条滑桐线。【答案】x 【解析】只有当约100（）条位错线桐出晶体外表，才会在晶体外表形成一条滑桐线。13 .形成临界晶核时体积自由能的减小只能补偿新增外表能的1/3 【答案】x.氧化物陶瓷为密排结构，依靠强大的离子催，而有很高的熔点和化学稳定性。 【答案】V14 .相图表示的是体系的热力学平衡状态 【答案】V.由一个固相同时析出成分和晶体结构均开相同的两个新相的过括称为节折转变。 【答案】V第11页，访35页15 .变形金属的再结晶也具有形核长大过括，故是一种固态相变【答案】x【解析】发形金属的再结晶形核长大过程的晶格类型7PB生改发，故7T是固态相发。24 .纤维增强复合材料中,纤维直径越小，纤维增强的效果越好。【答案】V四、计算题25 .：当退火后纯铁的晶粒大小为16个/mm?时，屈服强。二lOOMPa ;当晶粒大小4096个/mi， 时，a. =250MPa ,试求晶粒大小为256个/mn?时，屈服强度%的值。【答案】根据HalLPctch公式，a.=a0+Kd 1/2 由平均晶粒尺寸d计算杆料的屈服强度明。由等面积圆半径表示晶粒尺寸，即4 = (4A1/tt)1/2, <4 = (4A2/it) 1/2式中，人和心为晶粒面积。 于是61= + K4 s, 6a =(7。+ Kd 口 由Ay = 1/16mm2, Ar = 1/4096mm2 %=100MPa,(T. =250MPa 求出K = 25&"MPa .a0 =50MPa再由43 = 1/256mm2 求出%二150MPa26 .由600b降温到300t时，倍晶体中的空位平衡浓度降低了六个数量级。试计算诸晶体中的空位形成能 (玻尔兹曼常数A = 1.38 xlOHJ/K)。【答案】Schottky缺陷的平衡浓度公式为心=exp (-普)=exp (一熟)因此有300+273 600 + 273 «1.91432 xl05J/mol第12页，访35页27 .计算立新系321|和120的夹角以及(111)(1 1)的夹角。【答案】321不120的夹角为入,3211207 c mecosA =,八 ： 二- J «0.836 7732 + 22 + I2 712 + 22 + 0 V5-714所以4=33。12'(111)(111)的夹角为6_cos =、L = 1/3所以。=7伊3，28 .有一面心立新金属的U】1 k 110泊桐系的临界分切应力为0.82MPa,拉力轴不X轴夹角为65.91。，不Y轴夹角为35.26。，不z轴夹角为65.91。，当沿该新向拉伸时，求材料的屈服强度。【答案】设力轴的晶向指数为口。卬,不X、Y、Z轴的夹角分别为劣、%仇,那么006%= /产. «0.408 2cos2 = /”=s0.816 5>/u2 + v2 + w2cos% = / W 工0.408 2 y u2 + v2+w2所以u ：»：初=C8& ： cosg ： cos的=1 ： 2 ： 1 ,即拉力轴断向为121 .参考(001)标准极图可找出2个等效滑桐系，其中之一110 ”11),故_/7777P + 22+P=V2V6；='"+12；必 + 22+ 厂M所以Os = c0s jg)二 一3。822_ = 0- 82 X#=2.01 MPa29 .正硅酸铅珏Si。,坡璃的密度7.36“cn,求这种铅玻璃中氧的密度为多少？如果将它不熔融石英坡璃 (密度为2.2g/cmb中的氧密度相比拟，试指出在这种铅坡璃中铅离子所在的位置。(其中相对原子质量分别 为 O:16,Si:28,Pb:207)。【答案】PbSiO4相对分子质量=283;与02相对分子质量=6();PbSQ中氧密度 p = PKsq与瞪=1 .25g/cm3 ；2中氧密度 p2 = psi。?1 - 17g/cm3 ；化> 02；中的巴2+作为网络发性离子分布在网络间隙中。30 .假设某纯金属液体按均匀形核新式结晶，晶胚呈边长为a的立新体，晶胚的单位面积外表能为液、 固两相单位体积的吉布斯自由能差为(1)求临界晶核边长的表达式。求临界晶核形成功 G 的表达式。(3)证明兰系AG- = £a° ,其中 4*为临界晶核的外表积。【答案】(1)形核时的自由能发化为 G = VACy + 所= Q2Cy + 6a2(J令第13页，访35页d(AG) 一°得临界晶核边长4。a =Gy(2)A6* =+ 4*0 = ( - 6v + 6( - a Gy/ AGy/64-96g332g3-(3尸+ (3)2-(3尸(3)由上式可见4*"3AC" 故G * = - A * o 331 .拉伸单晶铜，拉力轴新向为001，。= 10求在(111)面上一个1 1。口的螺位错线所受的力(铜的点阵常数a=0.36nm)o【答案】设外加拉应力在(Ui)滑桐面上io厂晶向的分切应力为，那么 v = crcosuosA式中，中为001不(111)晶面的法线111间的夹角,A00110匚晶向间的夹角，故r = 106x xPa = 4.0825 x lPa 4 x73 a 假设螺位错线上的发力为歹3那么njFd= r6= 4.0825 x Kxy x0.36x 10-9N/mx 1.039 x 10-4N/m.回答以下问题(I)写出平衡态TI2钢室温时的相组成物及组织组成物，并计算各相组成物和组织组成物的质量分数。(2)示意画出平衡态T12钢室温时的组织，指出图中各组织组成物。【答案】(1)相组成物：a+Fe3co=6Sraixl00%-821%切Fe3c =1 一切“ =17. 9%组织组成物：P + Fe3 clpffxl00%3%叫"cn =l -wP««7.3%如以下图所示。第14页，访35页2021年北京工业大学材料科学不工括学院875材料科学基础考研仿真模拟五套题(三)说明：本书由编写组多位高分在读研究生按照考试大纲、真题、指定参考书等公开信息潜心整理编写，仅供 考研复习参考，不目标学校及研究生院官新无兰，如有侵权请联系我们立即处理。一、名词解释.过冷度【答案】在较快的况却速度下,金属杼料况到其熔点温度时并开立即凝固，而是要况到更低的温度时 才开始凝固。这时，实际凝固温度不熔点温度的差值就称之为过况度。1 .均匀成核【答案】是指晶核从均匀的单相熔体中产生的几率处处相同的成核新式。2 .相平衡【答案】系统中各相的化学势相等，各个组元在各相中的化学势相等。3 .同质异晶体【答案】相同成分的化学物质在开同热力学条件下形成的各种开同结构的晶体。4 .珠光体【答案】铁碳合金节析转发的产物，是节析铁素体和节析渗碳体的层片状混合物。5 .成分过冷【答案】固溶体合金凝固时，由于液相中溶质的分布收生发化，合金熔点也R生发化，即使实际温度分 布开发，固液界面前沿的过况度也会iR生发化。所以固溶体合金的过况度是由发化着的合金的熔点不实际温 度分布两个断面的因素说同决定的。这种因液相成分发化而形成的过况称为成分过况。6 .科垂尔气团(Cottrell Atmosphere)【答案】溶质原子在刃型位错周围的聚集的现象，这种气团可以防碍位错运动，产生固溶强化效应等 结果。7 .固溶强化【答案】当形成固溶体后，溶剂晶格中因溶有溶质原子而产生晶格畸发，溶质原子的应力场会不位错产 生交互作用而耻碍位错运动，增大了位错运动的耻力，使得临界分切应力远比纯金属大，滑桐系开动比纯金 属困难,使枳斗的塑性发形抗力提高，硬度、强度上升,而塑性、韧性下降的现象称为固溶强化。二、填空题.晶粒较细的金属比晶粒较粗的同种金属有的强度和硬度及 塑性和韧性，这种现象称为 强化；铸造工艺中细化晶粒的常用新法是、和。【答案】更高、更好、细晶、增大况却速度、加形核剂、搅拌戒振动.铸锭三晶区指、和。【答案】表层细晶区、柱状晶区、中心等轴粗晶区第15页，访35页8 .扩散第一定律适用于稳态扩散，其数学表达式可写成,扩散通量的符号为负，表示扩散由 高浓度向低浓度新向速行，在此过括中扩散的驱动力是.【答案/= -dc/da化学位梯度（化学力）.根据相律，三元系最大平衡相数为,此时自由度,在相图上表现为 o【答案】4、0、水平面.FCC结构的密排新向是，密排面是，密排面的堆垛顺序是 致密度为配位数是 晶胞中原子数为，把原子视为半径为r的刚性球时，原子的半径和点阵常数a的兰系为。<H0> I111L ABCABC., 0.74、12、4各.形成有序固溶体的必要条件是：、o 【答案】异类原子之间相互吸引力大于同类原子之间吸引力、一定的化学成分、较慢的况却速度9 .金属多晶体塑性变形至少需独立滑洞系开动。【答案】五个.二次再结晶是指；造成二次骸晶的原因有、和 等。【答案】在烧结的中期和后期，少数巨大的晶粒在细晶粒消耗时的一种异常长大过程、原料粒径开均 匀、烧结温度偏高、烧结速率太快三、判断题10 .大多数固相反响是由界面上的化学反响速度所控制的。 【答案】x.变形金属的回复再结晶是固态下发生的相变。【答案】x【解析】发形金属的回复再结晶开是相发，因为所形成新晶粒没有改发其晶体结构类型。11 .非平衡结晶是指在实际冷却条件下，合金以较大速度冷却，偏离平衡条件的结晶，在平衡条件下匀 晶转变后新得的固溶体内部的成分是7T均匀的【答案】V.间隙固溶体和间隙化合物都属于间隙相。【答案】x 【解析】间隙固溶体属于固溶体，其晶体结构仍保持原溶剂原子的晶体结构。间隙化合物和间隙相都 形成了不原溶剂原子的晶体结构开同的新结构。12 .化学组成7T同的晶体其结构也一定开同【答案】X第16页，访35页13 .扩散过稻的推动力是浓度梯度。【答案】x.长石是属于层状结构的硅酸盐晶体。【答案】x.金刚石、石墨和纳米碳管是碳的同素异性体。【答案】V四、计算题14 .纯铝0.79 MPa,问：使(11)面产生1(川新向的滑桐,那么在001新向上应该断多大的力？(2)使(11)面产生110新向的滑桐呢？【答案】(1)由题意，力轴新向001,滑桐面法线新向n = fill,滑桐新向为101,故cos。=忍； cobA新加的应力“0.79 2一 ' -75 72(2)滑桐面改(ill),滑桐新向为110,力轴仍然是001,那么COS0=杉； CO9A = - = U由于久二财，所以C06 *cosA =00S - COSA *COS - 8故在力轴新向为001 的时候d 1】)】 to J骨桐系开会开动。15 .试分析在具有面心立新结构的金属晶体中，以下位错反响能否迎行，说明反响前后的位错各属于什么类 型。能否在滑桐面上运动。263【答案】首先分析遂恳应式的几何条件：_ _反响会101】+看行2。暇303 +y?2r =yi222=芸111 和反响后完全一样，满足位错 反响的几何条件。再来分析该反响式的能量条件：反响前的能量。+0+1) +皋1 +4 + 1)=白白芋 22反响后的能量能量条件-(1+1+1)=-可见，反响前位错体系所具有的能量是反响后位错体系所具有能量的两倍,符合能量减小的原那么。因此， 从位错反响的几何条件和能量条件来判断，该位错反响是可以进行的。反响前：f10匚是位于滑桐面(ill)上的单位位错，点函是位于滑桐面(ill)上的肖允莱TT 全位错。这两者都可以在滑桐(力1)上运动，属于可动位错。第17页，访35页反响后的位错柏氏矢量垂直于(111)面，属于开可动的弗兮充TT全位错。27 .写出以下图(立新晶体)中即、CP晶向指数和4CH、尺切晶面指数，开求出由ACH、州刀'两个晶面构 成的晶带轴；ACH晶面的晶面距。G B'图：G、H点为棱的二等分点F点为棱的三等分点【答案即：712; CF： 3321; ACH： (112), FGD, ： (243)设由4CH、FQT构成的晶带为皿,那么有；u + v + /)w = 042。+ 12 切=0 那么'u = hiH - *2，1 = 11V - lh2，2阳=1w - hk2- h2kl = 6所以有iww= 116ACH的晶面距为d a a“2十府+ f 7628 .下式中ACb为核中每个原子的体积自由能增值，y为比外表能，E为核中每个原子的应变能V为形状 系数。求晶核为立新体时的VG = nACfj + nEj此式表示含n个原子的晶核形成时自由能的发化。【答案】下式表示含n个原子的晶核形成时自由能的发化C =必Cb + 7 n2737 + nEj设S为晶核外表面积，那么C = hAGb + Sy + nEy假设洁净物质相对原子质量为M,密度为p，那么每充原子结晶物质所占容积M/P,每个原子所占容积为为 M/p-A.A吃伏加德罗常数，的=pA/M ,那么每个原子所占容积为 I/Po ,那么含n个原子的晶核体积为 献2,晶核为立新体，那么其边长(n/PQ)s ,其外表面积S = 6n%乙产G =八0 + 6(-)2/3n2/3y + nEW依题意第18页，访35页 29再结晶过括的温度-时间兰系遵守阿尔亨纽斯兰系，以下图是铝在变形75%再结晶时的时间不温度兰系， 其中开始再结晶的曲线如图中&，再结晶结束曲线如图中心。 10 h(lg： = l),y = l.99x 10-3,0.】h (lgt= - I ),/ = 1.82 x 102问200霓温度下使用能否发生再结晶？开 求再结晶激活能Q。图【答案】/: 4e-QWIgt = . x 0.434 2 专一IgA将3 = 1,/ = 1.99乂10-3；出= 1.82x10-3 代入上式，解得Q = 225.16 (kj/mol),IgA =22.41该直线新程为Igt = 11.76 xly-22.41将200tM = a 002 1代入联表达式中3 P2.286即yl69 h ,故200丁温度下使用可以“又生再结晶。30 .晶态聚乙特属于体心正交结构，晶格常数a=0.740nm,b=0.493nm,c=0.253nm,两条分子链贯穿一个晶胞。 试计算完全结晶态聚乙烯的密度外 ,假设非晶态聚乙烯的密公=0 . 854 "cn?,通常商用低密度聚乙烯的密 度. = 0.920 勿cnJ, 试计算其结晶区体积分数中和结晶区的质量分数卬【答案】乙(C2H4遁过加聚反响生成聚乙烯，其链节f CH2-CH2 ,将一个链节看成一个阵点，可知每个晶胞有两个链节，故可计算出完等结晶态聚乙烯的密度Pc =笠2M：；漓4)八0 740 x 0.493 x 0.253) x 10-21« 1.01 (g/cm3)结晶体积分数仅=2二肾普耨=42.3%结晶区的质量分数WC =-46.6%° pp( - pa) 0.92x (1.01 -0.854)31 .面心立新单晶以131为力轴，速行拉伸。当拉应力为1 x 107 Pa的时候，试确定(111)0力,(111)10口 (111)j0瑞桐系上的分切应力。【答案】由公式r二叶侬4侬，可以计算出，各滑桐系上的分切应力。对滑桐系第19页，访35页1+1+3 5辱=a/iT 33 51+1+3 5辱=a/iT 33 511故八=1*学等乂（空）=3.7 x" Pa对（Hl）10i渭桐系，由于cosQO,故q=0对（uiHiioE骨桐系 .57335cos 夕 一 33 ， cosA -故口= 3.7xia% 32 .采用Cua(入=0.154 056 nm刎得2Crl3马氏体开锈钢淬火试样的X射线衍射图，测得四个衍射峰所 对应的2。依次为44.479。,64.740。,82.000。,98.519。，试求其晶格常数a。【答案】该钢淬火后得到低碳马氏体组织，具有体心立新结构，当h+k+1为偶数时才产生衍射，衍射 峰的顺序为(110)、(200)、(211)、(220)。由布拉格公式，26和人,可由公加二悬能出该晶面的面间 距，再由加=“工”，可求出晶格参a =，)+八2+12.4心对干(H0)面 dm二203 5,a = 712+P-+0 x 0.203 5 « 0.287 8 (nm)2sm 对于(200)面，/200 =0- 287 71 a = 712+ 0 + 0 x 0.287 7 0.287 8 (nm)2sin -一对于(211)面，d2n =1X°,肾肾 0.1174,a= n/ + F+I2 x 0.117 4=0.287 6 (nm) r . aZ. IA/231n 对于(220湎，="与馨噌=0.2033,a=，12 + 12 + 0 x 0.203 3 = 0.287 5(nm)故晶格参数的平均a =卷287c7 (nm)第20页，访35页目录2021年北京工业大学材料科学不工括学院875林样科学基础考研仿真模拟五套题（一）42021年北京工业大学材料科学不工括学院875材料科学基础考研仿真模拟五套题（二）102021年北京工业大学材料科学不工括学院875林科科学基础考研仿真模拟五套题（三）152021年北京工业大学材料科学不工括学院875材料科学基础考研仿真模拟五套题（四）212021年北京工业大学材料科学不工括学院875林样科学基础考研仿真模拟五套题（五）28第3页，前35页2021年北京工业大学材料科学不工括学院875材料科学基础考研仿真模拟五套题(四)说明：本书由编写组多位高分在读研究生按照考试大纲、真题、指定参考书等公开信息潜心整理编写，仅供 考研复习参考，不目标学校及研究生院官新无兰，如有侵权请联系我们立即处理。一、名词解释.平衡分配系数【答案】固溶体合金在结晶过程中具有选分结晶的特点，因此固相成分不液相成分存在一定的比例， 当一定温度下平衡时,固相成分不液相成分匕匕称为平衡分配系数，其反映了溶质在固液两相中的分配系数及 溶质对合金熔点的影响程度。1 .高分子链的构型【答案】高分子中由化学键所固定的原子在空间的几何排列。2 .非稳态扩散【答案】浓度梯度不扩散通量都随时间和距离而发化的扩散。3 .超塑性【答案】金属杆料在特定条件下拉伸可获得特别大的延伸率，有时甚至可到达1000%,这种性能叫超塑 性。超塑性发形时、应发速率敏感性指数m很大，皿=0.5，而一般金属杼料仅为0.010.04e.临界形核功【答案】形成临界晶核时自由能的增量。4 .金属健【答案】自由电子不原子核之间静电作用产生的键合力。5 .肖特基(Schttky)缺陷【答案】当晶格幡动时，一些能量足够大的原子离开其平衡位置，跃迁到晶体的外表，并在原正常格 点上留下空位。6 .相【答案】合金中具有同一聚集状态、同一晶体结构、成分基本相同，并有明确界面不其他局部相分开的 均匀组成局部。二、填空题.扩散第一定律只适合于 条件，第一定律所表达的基本含义是：在 的条件下，只要浓度梯度存在就会有扩散发生，而且扩散通量不浓度梯度成 变化。扩散流动新向是由浓度向 浓度。【答案】稳态、- =0、正比、高、低dl第21页，访35页7 .材料的结合健决定其弹性模量的高低。氧化物陶裔材料以键为主，结合键 故其弹性模量;金属材料以 键为主，结合键 故其弹性模量;高分子材料的分子链上是 键，分子链/间是 键，故其弹性模量。【答案】离子、较强、较高、金属、较弱、较低、节价、分子、最低.面心立新堆积中,晶胞的原子数为，它有 个四面体空隙，个八面体空隙。【答案】4、8、4.空间群是指,晶体结构中可能出现的空间群有 种。【答案】晶体结构中一切对称要素的集合、230.立新晶系中开可能存在底心指子的原因是。 【答案】在立新晶系中假设存在底心格子，那么立新晶系所特有的4U状将开再存在，开符合立新晶系的 对称特点8 .晶体有、和 等基本性质。【答案】对称性、结晶均一性、各向异性、自限性（戒最小内能性）.晶态固体中扩散的微观机制有、和.【答案】间隙机制、填隙机制、空位机制、互换机制.晶体的本质.【答案】是质点在三维空间成周期性重复排列三、判断题9 .如果合金在母相态原子的排列是有序的，那么经过马氏体相变后，马氏体中原子的排列变为无序。【答案】x.大多数固相反响是由扩散速度所控制的。【答案】V.在密堆结构中会形成两种空隙，一是由8个球形成的八面体空隙，另一种是由4个球形成的四面体空隙。【答案】x.通常晶体中原子的扩散激活能愈高，其扩散系数愈大，扩散速度愈快【答案】x.在写缺陷反响新括时必须保持正确的位置兰系【答案】V第22页，访35页10 .在正交晶系中，(001 )面必定不(110 )面垂直。 【答案】V.匀晶转变发生在液态完全互溶固态完全开互溶的系统中。 【答案】x11 .熔体在冷却过括中，过冷度越大总的析晶速率也越大。【答案】x四、计算题12 .将工业纯铁在920七渗碳，如果工件外表的碳浓度一直保持恒定，即也=】.2%,扩散系数 O = 1.5x KT” m?/s,辨10h0(l)求表层碳浓度分布；(2)如果规定渗碳层深为外表至碳的质量分数为0.2% 处，求渗层深度？【答案】设渗层深度为X ,d=0, c = 1,2, D = L 5 X 10- H m2/s及t=36000s代入公£/ = erf(方元)(1)解得表层碳浓度分布为Cx = 1.2(1-erf(6.8xltfx)j(2)将G =0.2代入上式，查误差函数表Z«6.8xltfx=0.9784层深：x=0.00144m= 1.44mm13 .面心立新晶体中，在(111)面上的单位位b = f 110,在(111)面上分解为两介肖允莱7T全位错，请写 出该位错反响，开证明所形成的扩展位错的宽度可亩下式给出,Gb2=诉【答案】由汤普森记号该位错反响为f HO-扩展位错宽度d 2d 2ny 36U + 2 l) 2Any2式中的a表示点阵常数，假设a近似地用全位错的柏氏矢量模b代替，故可以改写为d = 曙.将一标距为瓜的试样先拉伸至L,再压缩至小试求两过括的工括线应变不真实线应变。【答案】设由无拉伸至L时，工程应发为e,真实线应发为e,那么 =; e = In 去假设再由L压缩至胡，其工程应发不真实线应发为£ - L , e - 14 .写出面心立新(FCC)晶体中全位错分解为扩展位错的反响式，开分析反响的可能性。【答案】(111)面为例，其上全位错分解为扩展位错的反响式有以下三种：第23页，访35页=110-+ 行Zoo几何条件：=110 = !121 + 告211 262能量条件:传中临2+图所以，符合位错反响几何条件和能量条件的要求，该位错反响可以进行。ZOO几何条件：-IO11 = 121J+-H22,6 Z 0能量条件传)=T>*)+(啕=1所以，符合位错反响几何条件和能量条件的要求，该位错反响可以进行。(3)；101-；112 + !方1 266几何条件：4011=T12J + t2T1 266能量条件傍十呼+第V所以，符合位错反响几何条件和能量条件的要求，该位错反响可以进行。15 .铜原子的原子半径为0.25mn ,画出铜晶体的一介晶胞，开完成以下工作：(1浒算(001 )、0)、( 111后个晶面中每单位面积(1 mu?)的原子数分别有多少个,并作以比拟。(2)在图上画出IR生滑桐的一个晶面以及这个晶面上生滑桐的晶向。【答案】铜是面心立甑晶体，其单位晶胞如下图。现铜原子的原子半径为0.25nm，根据面心立新晶体中原子半径不晶格常数之间的兰系，可以 求得铜晶体的晶格常数a为4r 4x0.25nm A =：； = U /1 nm在 1.414面心立新晶体中(001)面的原子密度22Pool =2= 7AB =4x 10'2个/mm?a (0. 71 x 10 mm)面心立新晶体中(110)面的原子密度29Pno = 片 2 = 1 aa rn v in-6 6=2 83 x 1012/b/mm2J2 a 1.414 (0. 71 x 10 mm)面心立新晶体中(111)面的原子密度可见，可见，这三个晶面中(1；赢礁子矗务露滴这之，(110)面的原子密度为最低。12)面少立新晶体IR生滑桐的一个晶面(111)以及这个晶面上IR生滑桐的三个晶向 oiix no, ioi如图中所注。第24页，访35页图30 .和渗碳体相平衡的a-Fe ,其固溶度新括为睚: 2.55 exp(-11.3xltf/«T)假设碳在奥氏体中的固溶度新程也类似于此新程，试根据Fe- FejC相图写出该新程。【答案】设C在冲的固溶度新程为wc = Aexp( -剧两边更对数由Fe-FejC相图得1110.77 = 11)4ln2J1 = b/i-W2i联立上述两式可得，Q=28(KJ/mol) , A=22.3,故得啖: 22.3 印(-七产)31 . (1)液态纯键1.013x 1伊Pa(l个大气压)过冷度为319工时，发生均匀形核。设临界晶核半径为 Inm,纯银的熔点为1726K,熔化热A4 = 18 075J/mol ,摩尔体积匕= 6.6cm3/mol ,计算纯银的液-固界面能 和临界形核功。(2)假设要在2045K IR生均匀形核，需将大气压增加到多少？凝固时体积发化 V = -0.26 cms/mol( 1 J = 9.8x 105 cm3, Pa)o【答案】2。 2am 匕LnAT"mH IxQ-7x 18 075 x 3192 x I 726 x 6.6= 2.53x IO-5(J/cmI 2)】ar/%吸 16x3. 14 x (2.53x IfrPx I 726216.6?3x 18 0752x3192(2)要在1726K IR生均匀形核，就必须有319t的过况度，为此必须增加压力，才能使纯镶的凝固温度 从1726K提高到2045KdT TSV对上式积分TAV726drx 9. 8 x 105 x In = 115 540 x (Pa)I /Zo第25页，访35页即 P = 115 540 x 1炉 + L 013 x 10, = 115 541 x IO5 Pa时,才能在 2045K lR生均匀形核。32 . W-Cr-Ni三元合金800匕等温截面图如以下图所示。图(1)确定图中A合金的成分，写出它在该温度时0朔组成物，在图中标出各组成相的成分点，并计算各相 的质量百分数(用字母列式表示即可)。(2)确定圈中B合金的成分，写出它在该温度时的相组成物,在图中标出各组成相的成分点，并计算各相 的质量百分数(用字母列式表示即可)。【答案】A合金的成分：50%Ni40%Cr-10%W。相组成物：(Ni) +即各相的成分：如图1所示，(Ni)的成分为a点；，的成分为b点。各相的质量分数：wKi=gxl00%嗜*100%(2)B 合金的成分：20%Ni-20%Cr-60%Wo相组成物%+ a2 + Ni4Wo各相的成分：如图1所示，仪的成分为e点;内的成分为c点；Ni4W的成分为d点。.#山巨必X X丝笈一"= =各相的质量分数：% 吟X100%X100%X100%xlOO%第26页，访35页10图1第27页，访35页2021年北京工业大学材料科学不工括学院875材料科学基础考研仿真模拟五套题（五）说明：本书由编写组多位高分在读研究生按照考试大纲、真题、指定参考书等公开信息潜心整理编写，仅供 考研复习参考，不目标学校及研究生院官新无兰，如有侵权请联系我们立即处理。一、名词解释.应变时效【答案】第一次拉伸后，再立即进行第二次拉伸，拉伸曲线上JT出现屈服阶段。但第一次拉伸后的低碳 钢试样在室温下放置一E殳时间后，再进行第二次拉伸，那么拉伸曲线上又会出现屈服阶段。开过,再次屈服的 强度要高于初次屈服的强度。这个试验现象就称之为应发飒。1 .离异节晶【答案】成分点靠近节晶转发线两端的亚节晶和过节晶合金，结晶后组织中初晶量多，节晶体数量少, 而丐节晶体中不初晶相同的一相不初晶结合在内,将力晶体中另一相推至晶界，造成的节晶体两相别离的非 平衡组织。2 .临界晶核【答案】其长大能使体系吉布斯自由能下降的尺寸最小的晶核。3 .弗兮允尔空位【答案】离位原子迁桐到晶体点阵的间隙中称为弗兮充尔空位。4 .非化学计量结构缺陷【答案】某些化合物的组成会随着周围气氛的性质和压力大小的发化，而偏离其化学计量比,这类化 合物叫非化学计量化合物。由于组成偏离化学计量比而产生的缺陷叫非化学计量结构缺陷。5 .再结晶【答案】形发金属在一定的加热条件下，通过新的可桐动大角度晶界的形成及随后桐动，从而形成无 应发新晶粒组织的过程。6 .反尖晶石结构【答案】属于立新晶系,其中氧离子可以看成是按立新紧密堆积排列，二价阳离子A填充在八面体空隙 中，三价阳离子B 一半填充在八面体空隙中，一半填充在四面体空隙中。7 .索氏体【答案】中温段珠光体转发产物，由片状铁素体渗碳体组成，层片间距较小，片层较薄。二、填空题.晶体长大新式不 有兰，而晶体长大形态不 有兰，同时也不界面前沿的分布有兰。【答案】界面结构、界面结构、温度梯度第28页，访35页8 .陶瓷材料分、和 三类，其生产过括包括、和三大步骤。【答案】抢璃、陶瓷、琉璃陶瓷、原料的制备、坯料的成形、制品的烧结.空间群为Fm3m的晶体具有 结构。【答案】面心立新结构.在金红石晶体结构中，所有的O2按 新式速行排列，其中4填充了。【答案】立新密堆、1/2的八面体空隙.由一个固相同时析出成分和晶体结构均开相同的两个新固相的过柄称为 转变。【答案】节析.工括高聚物按性能可分为五大类型：，例如：属 类，例如属 类，例如 属,例如 属 类，例如 属【答案】塑料和橡胶和纤维和瞬脐厢涂料、聚酰胺、塑料、4橡胶、橡胶、涤纶、纤维、环氧胶、胶 粘剂、酚醛树脂涂料、涂料.在均匀形核时，设晶核的形状为边长是a的立新体，那么临界晶核边长为,临界形核功为 。（已。和&,）-4。32答案总、斯.置换固溶体的溶解度不原子尺寸因素、电子浓度因素和 有兰。【答案】电负性因素、晶体结构因素三、判断题9 .低碳钢薄板冲压成型时所出现的吕德斯带是发生李生变形所致【答案】x【解析】低碳钢薄板冲压成型时所出现的吕德斯带是由于屈服延伸区产生开均匀发形而产生的宏观带 状组织。10 .在晶体的生长过括中，必须要有过冷度存在。【答案】x.热加工是指高于回复温度的变形加工。【答案】x.刃型位错和螺型位错的柏氏矢量随着位错线新向矢量的改变而改变。【答案】x【解析】刃型位错的柏氏矢量不位错线断向矢量垂直；螺型位错的柏氏矢量不位错线断向矢量平行。第29页，访35页11 .中间相只是包括那些位于相图中间且可以用一介分子式表示的化合物相【答案】x【解析】但凡位于相图中间的各种合金相结构都统称为中间相，这其中当然包括一个分子式表示的化 合物相以及一些固溶体相。12 .二元合金中，固溶体结晶时，在正的温度梯度下，晶体只能以平面新式长大JT能以树枝状戒胞状新式 长大【答案】x.陶徭材料可以作为高温材料，也可作耐磨材料。【答案】V.间隙固溶体属于间隙相【答案】x【解析】间隙固溶体是指溶质原子存在于溶剂晶格的间隙内而形成的固溶体，它仍然保持着溶剂原子 的晶体结构。间隙相是原子半径很小的非金属元素和过渡族金属元素之间形成的化合物，其晶格类型不形成 该相的组元均兀相同。四、计算题.求(121)不(100)晶面所决定的晶带轴和(001)不(111)晶面所决定的晶带轴节同构成的晶面的晶面指数。【答案】(121)和(1 ()0)晶面所决定的晶带轴可以通过下式求得i j kJ 2 1 =j-24,所以其晶带轴为0120 0(001)和(111)晶面所决定的晶带轴是i j k 0 0'=/一=1110，所以其晶带轴口101II两晶带轴构成的晶面可如下求得j ki 1 o = -2i-A-2j，所以该晶面指数为(221)。lO 1 226 .有人将工业纯铝在室温速行大量形变，轧成菌片。所测得的低温强度说明，试样呈现冷加工状态;然后 加热到了 100七放置时天，在冷却后测得的低温强度明显降低。试验者查出工业纯铝%=150 t ,所以排 除了发生再结晶的可能性。解释上述现象，开且证明你的想法。【答案】大量况发形工业纯铝100诚置12天，其低温强度明显下降的原因是，IR生了再结晶。查得 7再=150也，是指I小时完成再结晶的温度、故充足保温能够IR生再结晶的温度一定150 t低。再者大量 况发形储存能多，再结晶驱动力大，故100敌置12天，大量况发形纯招完全可以IR生再结晶。用以下新法 可以证明上述设想