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2005—2011年西北工业大学材料科学基础考研真题及答案(2)

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2.请判断图示中和两位错各段的类型,以及两位错所含拐折(bc、de和hi、jk)的性质?若图示滑移面为fcc晶体的(111)面,在切应力的作用下,两位错将如何运动?(绘图表示)

3.某合金的再结晶激活能为250KJ/mol,该合金在400℃完成再结晶需要1小时,请问在390℃下完成再结晶需要多长时间。(气体常数R=8.314L/mol·K)

4.请分别绘出fcc和bcc晶体中的最短单位位错,并比较二者哪一个引起的畸变较大。 三、综合分析题(共40分)

1、请分析对工业纯铝、Fe-0.2%C合金、Al-5%Cu合金可以采用的强化机制,并阐述机理。(15分) 2、请根据Cu-Zn相图回答下列问题:(25分)

1) 若在500℃下,将一纯铜试样长期置于锌液中,请绘出扩散后从表面至内部沿深度方向的相分布和对应的浓度分布曲线。

2) 请分析902℃、834℃、700℃、598℃、558℃各水平线的相变反应类型,及其反应式。 3) 请绘出Cu-75%Zn合金的平衡结晶的冷却曲线,并标明各阶段的相变反应或相组成。 4) 请计算Cu-75%Zn合金平衡结晶至200℃时的相组成含量。

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2011年硕士研究生入学考试试题

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。 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? 3. 什么是离异共晶?如何形成的?

4. 形成无限固溶体的条件是什么?简述原因。

5. 两个尺寸相同、形状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

个铸件的偏析严重?为什么?

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。

aa[111]?[111]?a[001]22、 请判定下列反应能否进行:2

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a=0.0539,波耳滋曼常数K=1.381×10-23 J / K)

4、 单晶铜拉伸,已知拉力轴的方向为[001],σ=106 Pa,求(111)面上柏氏矢量

上所受的力(

三、 综合分析题(共40分)

的螺位错线

1. 经冷加工的金属微观组织变化如图a所示,随温度升高,并在某一温度下保温足够长的时间,会发

生图b-d的变化,请分析四个阶段微观组织、体系能量和宏观性能变化的机理和原因。

2. 根据Ag-Cd二元相图:

1) 当温度为736℃、590℃、440℃和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-56í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-95í合金的平衡凝固与较快速冷却时,室温组织会有什么差别,并讨论其原因。

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2005年西北工业大学硕士研究生入学试题 参考答案

一、简答题(每题 8 分,共 40 分) 1. 请简述二元合金结晶的基本条件有哪些。

答:热力学条件 ΔG < 0 结构条件: r > r* 能量条件: A > ΔG max 成分条件 2. 同素异晶转变和再结晶转变都是以形核长大方式进行的,请问两者之间有何差别?

答:同素异晶转变是相变过程,该过程的某一热力学量的倒数出现不连续;再结晶转变只是晶粒的重新形成,不是相变过程。

3. 两位错发生交割时产生的扭折和割阶有何区别?

答:位错的交割属于位错与位错之间的交互作用,其结果是在对方位错线上产生一个大小和方向等于其柏氏矢量的弯折,此弯折即被称为扭折或割阶。扭折是指交割后产生的弯折在原滑移面上,对位错的运动不产生影响,容易消失;割阶是不在原滑移面上的弯折,对位错的滑移有影响。 4. 请简述扩散的微观机制有哪些?影响扩散的因素又有哪些?

答:置换机制:包括空位机制和直接换位与环形换位机制,其中空位机制是主要机制,直接换位与环形换位机制需要的激活能很高,只有在高温时才能出现。

间隙机制:包括间隙机制和填隙机制,其中间隙机制是主要机制。

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影响扩散的主要因素有:温度(温度约高,扩散速度约快);晶体结构与类型(包括致密度、固溶度、各向异性等);晶体缺陷;化学成分(包括浓度、第三组元等) 5. 请简述回复的机制及其驱动力。

答:低温机制:空位的消失 中温机制:对应位错的滑移(重排、消失) 高温机制:对应多边化(位错的滑移+攀移) 驱动力:冷变形过程中的存储能(主要是点阵畸变能) 二、计算、作图题:(共 60 分,每小题 12 分) 1. 在面心立方晶体中,分别画出

和、

,指出哪些是滑移面、滑

移方向,并就图中情况分析它们能否构成滑移系?若外力方向为 [001] ,请问哪些滑移系可以开动?

2. 请判定下列位错反应能否进行,若能够进行,请在晶胞图上做出矢量图。

( 1 )

几何条件:

满足几何条件

能量条件:

满足能量条件,反应可以进行。

( 2 )

几何条件: ,满足几何条件 。

能量条件:

满足能量条件,反应可以进行。

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3. 假设某面心立方晶体可以开动的滑移系为 1) 给出滑移位错的单位位错柏氏矢量;

,请回答:

2)若滑移位错为纯刃位错,请指出其位错线方向;若滑移位错为纯螺位错,其位错线方向又如何?

答:( 1 )单位位错的柏氏矢量 ;

;纯螺位错的位错线与 b 平行,

( 2 )纯刃位错的位错线方向与 b 垂直,且位于滑移面上, 为

为 [011]。

4. 若将一块铁由室温 20 ℃ 加热至 850 ℃ ,然后非常快地冷却到 20 ℃ ,请计算处理前后空位数变化(设铁中形成 1mol 空位所需的能量为 104675 J )。

答:

5. 已知三元简单共晶的投影图,见附图,

1) 请画出 AD 代表的垂直截面图及各区的相组成(已知 T A >T D ); 2) 请画出 X 合金平衡冷却时的冷区曲线,及各阶段相变反应。

答:

三、综合分析题:(共 50 分,每小题 25 分)

1. 请对比分析加工硬化、细晶强化、弥散强化、复相强化和固溶强化的特点和机理。

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