2023年大学材料学院 材料科学与工程试卷及超详细解析超详细解析答案.pdf

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1、大学材料学院 材料科学与工程试卷及答案 福州大学材料学院 材料科学与工程 专业(班)2 年级 材料科学基础 课程 2005 2006 学年 第 2 学期(A)卷 期末考试题(120 分钟)考生姓名 学 号 考试时间 2006 年 7 月 5 日 题 号 得 分 分 数 主考教师:阅卷教师:一、名词解释(18 分,每个 3 分)1晶体缺陷 2反应扩散 3非均匀形核 4伪共晶 5成分过冷 6再结晶 二、填空(22 分,第 10 题每个 2 分,其余每个 1 分)1.空位平衡浓度的数学表达式就是 。温度越高,空位浓度 越 。2.位错可以滑移与攀移,位错可以交滑移。3.扩散的驱动力就是 。4.相律的数

2、学表达式为 。5.金属凝固的驱动力就是 ,阻力就是 。6.写出 HallPatch 公式:。7.面心立方晶体的滑移面为 ,滑移方向为 ,孪生面为 ,孪生方向为 。8.FeC 合金中从奥氏体中析出的渗碳体称为 ,从铁素体中析出的渗碳体称为 。第一页,共 3 页 大学材料学院 材料科学与工程试卷及答案 9.下图为 A-B-C 三元共晶投影图,合金 n1,n2,n3的室温组织分别为:,。10.位错反应的条件就是:1),2)。三、问答题(60 分)(6、7 两题任选一题)1分析实际晶体强度低于理论强度的原因。提高晶体强度的原则就是什么？具体 的方法有哪些？其中哪些方法可以提高纯金属的强度？2.10 钢

3、(含碳 0、1%)在 930渗碳,渗层厚度定义为从表面测量至碳含量为 0、3%的位置,求渗层厚度与时间的关系式。表面碳浓度达到碳在奥氏体中的饱与值 Cs=1、3%,此时hmmDc/106.322,86.0)(erf 3.根据下图所示的二元合金相图,指出:1)各水平线的反应类型。2)分析合金 I、II 的冷却过程,画出冷却曲线,指出室温时组织组成物与相组成物。第二页,共 3 页 反应扩散非均匀形核伪共晶成分过冷再结晶二填空分第题每个分其余每个分空位平衡浓度的数学表达式就是越位错可力就是写出公式面心立方晶体的滑移面为滑移方向为孪生面为孪生方向为合金中从奥氏体中出的渗碳体称为从铁素体别为位错反应的条

4、件就是三问答题分两题任选一题分析实际晶体强度低于理论强度的原因提高晶体强度的原则就是什大学材料学院 材料科学与工程试卷及答案 4.AB合金相图如下所示。某课题组有很多含 B40的 AB合金。因研究急需少量纯共晶合金(含 B60),请设计一种实验方案,利用现有的合金制备这种纯共晶合金。5.有一70MPa应力作用在fcc 晶体的001方向上,求作用在011)111(与101)111(滑移系上的分切应力。(以下两题,任选一题)6.塑性变形对金属组织结构与性能有何影响？如何消除这些影响？7.将一契型铜片置于间距恒定的两轧辊间轧制,如下图所示。1)画出此铜片经完全再结晶后沿片长度方向晶粒大小变化的示意图

5、。并说明原因。2)如果在较低温度退火,何处先发生再结晶？为什么？第三页,共 3 页 反应扩散非均匀形核伪共晶成分过冷再结晶二填空分第题每个分其余每个分空位平衡浓度的数学表达式就是越位错可力就是写出公式面心立方晶体的滑移面为滑移方向为孪生面为孪生方向为合金中从奥氏体中出的渗碳体称为从铁素体别为位错反应的条件就是三问答题分两题任选一题分析实际晶体强度低于理论强度的原因提高晶体强度的原则就是什大学材料学院 材料科学与工程试卷及答案 标准答案及评分标准(A 卷)一、名词解释(每个 3 分)1晶体中微区原子排列不规则或不完整。2伴随有新相形成的扩散。3晶胚依附在其它基体表面形成核心。4共晶点附近非共晶成

6、分的合金非平衡凝固后得到的共晶组织。5合金凝固时在液固界面前沿,由溶质重新分布引起的过冷。6在塑性变形组织加热过程中,形成新的等轴晶粒取代变形组织的过程。二、填空(22 分,第 10 题每个 2 分,其余每个 1 分)1.KTQeCC/0 ,高 2.刃型位错,螺型位错 3.化学位梯度 4.2pcf,1pcf(恒压)5.液相与固相体积自有能差,固相与液相界面能 6.2/10Kd 7.111,8、(111),112,9、二次渗碳体,三次渗碳体 10.A+(A+B+C),B+(B+C)+(A+B+C),(A+B+C)11、1)几何条件:反应后各位错柏氏矢量之与后b 等于反应前各位错柏氏矢量之与前b

7、2)能量条件:反应后各位错的总能量后2b 应小于反应前各位错能量之与前2b 三、问答题(每体 10 分)1.1)实际晶体存在位错,位错在晶体中逐步运动所需的应力比整体刚性滑移低得多。(2 分)2)阻碍位错的萌生与运动,或制备不含位错的晶体(2 分)3)固溶强化,细晶强化,弥散相强化(沉淀相强化),加工硬化(应变强化)(每个 1 分)4)加工硬化,细晶强化 (2分)2.)2()(0DtxerfCCCCSS 将有关数据代入得 (5分)反应扩散非均匀形核伪共晶成分过冷再结晶二填空分第题每个分其余每个分空位平衡浓度的数学表达式就是越位错可力就是写出公式面心立方晶体的滑移面为滑移方向为孪生面为孪生方向为

8、合金中从奥氏体中出的渗碳体称为从铁素体别为位错反应的条件就是三问答题分两题任选一题分析实际晶体强度低于理论强度的原因提高晶体强度的原则就是什大学材料学院 材料科学与工程试卷及答案)2()1.03.1(3.13.0Dtxerf (3分)DtxDtxerf286.083.0)2(1分)tx37.0(mm)(1分)3.1)包晶转变 L (1分)共晶转变 L (1分)2)冷却过程:I 合金:12 L,2 L,3 4 L,4 5 ,5 6 (1 分)室温组织:2,(1分)组成相 (1分)II 合金:2 3 L,3)(L,3以下 不变 (1分)室温组织:)(1分)组成相 (1分)冷却曲线:(各 1 分)4

9、.合金的小于 1,合金熔化后在瓷舟中从一端开始凝固,先凝固为固溶体,剩余液体溶质浓度不断升高,使溶质完全混合,当剩余液体溶质浓度达到共晶成分 60时,剩余液体同时发生共晶转变,瓷舟后面的固体即为()共晶,将固溶体切除,即得()共晶。5.coscos (2分)1)对011)111(22cos,33cos 57.28MPa (4分)反应扩散非均匀形核伪共晶成分过冷再结晶二填空分第题每个分其余每个分空位平衡浓度的数学表达式就是越位错可力就是写出公式面心立方晶体的滑移面为滑移方向为孪生面为孪生方向为合金中从奥氏体中出的渗碳体称为从铁素体别为位错反应的条件就是三问答题分两题任选一题分析实际晶体强度低于理

10、论强度的原因提高晶体强度的原则就是什大学材料学院 材料科学与工程试卷及答案 2)对101)111(0cos,33cos 0 (4分)6.1)晶粒内部出现大量的滑移带或孪晶带 (2分)晶粒沿变形方向伸长 位错密度升高,不均匀分布缠结逐渐形成胞状亚结构 2)加工硬化 (6分)电阻率增高 形变织构 残余应力 3)回复再结晶 (2分)7.1)最左端 a 未变形,晶粒不变,从 b 开始变形,临界变形量,再结晶后晶粒特别粗大,再往右,变形量增大,再结晶后晶粒越细。(图 3 分,说明 3 分)2)最右端先发生,因为变形量最大。(4 分)反应扩散非均匀形核伪共晶成分过冷再结晶二填空分第题每个分其余每个分空位平衡浓度的数学表达式就是越位错可力就是写出公式面心立方晶体的滑移面为滑移方向为孪生面为孪生方向为合金中从奥氏体中出的渗碳体称为从铁素体别为位错反应的条件就是三问答题分两题任选一题分析实际晶体强度低于理论强度的原因提高晶体强度的原则就是什