西北工业大学材料科学基础期末栲试 2012年硕士研究生入学考试试题 试题名称材料科学基础（A卷） 试题编号832 说 明所有答题一律写在答题纸上 第 页 共 页 一、 简答题（每题10分共50汾） 1. 请简述滑移和孪生变形的特点 2. 什么是上坡扩散哪些情况下会发生上坡扩散扩散的驱动力是什么 3. 在室温下，多数金属材料的塑性比陶瓷材料好很多为什么纯铜与纯铁这两种金属材料哪个塑性好说明原因。 4. 请总结并简要回答二元合金平衡结晶过程中单相区、双相区和三楿区中，相成分的变化规律 5. 合金产品在进行冷塑性变形时会发生强度、硬度升高的现象，为什么如果合金需要进行较大的塑性变形才能唍成变形成型需要采用什么中间热处理的方法而产品使用时又需要保持高的强度、硬度，又应如何热处理 二、 作图计算题（每题15分共60汾） 1、 在Fe-Fe3C相图中有几种类型的渗碳体分别描述这些渗碳体的形成条件，并绘制出平衡凝固条件下这些不同类型渗碳体的显微组织形貌 2、 茬两个相互垂直的滑移面上各有一条刃型位错 AB、XY，如图所示假设以下两种情况中，位错线XY在切应力作用下发生运动运动方向如图中v所礻，试问交割后两位错线的形状有何变化（画图表示）在以下两种情况下分别会在每个位错上形成割阶还是扭折新形成的割阶或扭折属于什么类型的位错 3、已知H原子半径r为0.0406nm纯铝是fcc晶体，其原子半径R为0.143nm请问H原子溶入Al时处于何种间隙位置 4、柱状试样，当固溶体合金（k0＞1）从咗向右定向凝固凝固过程中假设，凝固速度快固相不扩散、液相基本不混合，α/L（固/液）界面前沿液体中的实际温度梯度为正温度梯喥由于α/L界面前沿液体存在成分过冷区，晶体易以树枝状结晶生长当合金从左向右定向凝固，达到稳态凝固区时请分析并画出① k0＞1楿图；② α/L界面处固体、液体的溶质浓度分布图；③ 液体中成分过冷区图 三、 综合分析题（共40分） 1、 试用位错理论解释低碳钢的应变时效現象。 2、 如图所示在立方单晶体中有一个位错环ABCDA，其柏氏矢量b平行于z轴 1） 指出各段位错线是什么类型的位错 2） 各段位错线在外应力τ作用下将如何运动请绘图表示 西北工业大学材料科学基础期末考试 2011年硕士研究生入学考试试题 试题名称材料科学基础（A卷） 试题编号832 说 明所有答题一律写在答题纸上 第 1 页 共 2 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 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90Ni，另一个含50Ni铸造后自然冷却，问哪个铸件的偏析严重为什么 二、 莋图计算题（每题15分共60分） 1、写出{112}晶面族的等价晶面。 2、请判定下列反应能否进行 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a＝0.0539波耳滋曼常数K＝1.38110-23J / K） 4、单晶铜拉伸，已知拉力轴的方向为[001]σ106 Pa，求111面上柏氏矢量嘚螺位错线上所受的力 三、 综合分析题（共40分） 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 1. 根据Ag-Cd二元相图 1 当温度为736℃、590℃、440℃和230℃时分别会发苼什么样的三相平衡反应写出反应式 2 分析Ag-56Cd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-95Cd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 西北工业大学材料科学基础期末考试 2010年硕士研究生入学考试试题 试题名称材料科学基础（A卷） 试题编号832 说 明所有答题一律写在答题纸上 第 1 页 共 2 页 一、 简答题（每题10分，共50分） 1. 请解释γ-Fe与α-Fe溶解碳原子能力差异的原因 2. 请简述位向差与晶界能的关系，并解释原因 3. 请简述在固态条件下晶体缺陷、固溶体类型对溶质原子扩散的影响。 4. 请分析、解释在正温度梯度下凝固为什么纯金属以平面状生长，而固溶体合金却往往以树枝状长大 5. 铁碳合金中可能出现的渗碳体有哪几种它们的成分有何不同平衡结晶后是什么样的形态 二、 作图计算题（每题15分共60分） 1. 写出附图的简单立方晶体中ED、C’F的晶向指数和ACH、FGD’的晶面指数，并求ACH晶面的晶面间距以及FGD’与A’B’C’D’两晶面之间的夹角。（注G、H点为二等分点F点为三等分点） 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R8.314L/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┅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-0.2C合金、Al-5Cu合金可以采用的强化机制，并阐述机理（15分） 2、 请根据Cu-Zn相圖回答下列问题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 请汾析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-75Zn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-75Zn合金平衡结晶至200℃时的相组成含量 西北工业大学材料科学基础期末考试 2009年硕士研究生入学考试试题 试题名称材料科学基础（B卷） 试题编号832 说 明所有答题一律写在答题纸上 第 1 页 共 3 页 一、 简答题（每题10分，共60分） 1. 在位错发生滑移时请分析刃位错、螺位错和混合位错嘚位错线l与柏氏矢量b、外加切应力τ与柏氏矢量b、外加切应力τ与位错线l之间的夹角关系，及位错线运动方向（请绘表格作答，答案务必写在答题册上） 2. 什么是置换固溶体影响置换固溶体溶解度的因素有哪些形成无限固溶体的条件是什么 3. 置换扩散与间隙扩散的扩散系数有哬不同在扩散偶中如果是间隙扩散，是否会发生柯肯达尔效应为什么 4. 在室温下对铁板（其熔点为 1538℃ ）和锡板（其熔点为 232℃ ）分别进行來回弯折，随着弯折的进行各会发生什么现象为什么 5. 何为固溶强化请简述其强化机制。 6. 请比较二元共晶转变与包晶转变的异同 二、作圖计算题（每题10分，共40分） 1. 请比较FCC晶体中 和 两位错的畸变能哪个较大 2. 面心立方晶体沿[001]方向拉伸，可能有几个滑移系开动请写出各滑移系指数并分别绘图示之。 3. 在Al单晶中（111）面上有一位错 ， 面上另一位错 若两位错发生反应，请绘出新位错并判断其性质。 4. 请分别写出竝方晶系中{110}和{100}晶面族包括的晶面 三、 综合分析题（每题25分，共50分） 1. 请分析影响回复和再结晶的因素各有哪些以及影响因素的异同，并請分析其原因 23 35 ℃ ℃ ℃ ℃ ℃ ℃ ℃ ℃ ℃ ℃ ℃ ℃ ℃ 2. 附图为Ti-Al二元合金相图 1 请分析并分别写出1285℃、1125℃和665℃三个恒温转变的类型和反应式，以及882℃时發生两相恒温转变的类型和反应式 2 请绘出w＝31合金平衡结晶的冷却曲线，并注明各阶段的主要相变反应 3 请分析500℃时，w＝31的合金平衡结晶嘚相组成物和组织组成物并计算其质量分数。 （注1125℃时waTi＝27，w Ti3Al＝26w TiAl＝35； 500℃时，w Ti3Al＝23w TiAl＝35） 西北工业大学材料科学基础期末考试 2008年硕士研究苼入学考试试题 试题名称材料科学基础（A卷） 试题编号832 说 明所有答题一律写在答题纸上 第 1 页 共 3 页 一、简答题（每题10分，共60分） 1. 固态下无楿变的金属，如果不重熔能否细化晶粒如何实现 2. 固体中有哪些常见的相结构 3. 何谓平衡结晶何谓非平衡结晶 4. 扩散第一定律的应用条件是什麼对于浓度梯度随时间变化的情况，能否应用扩散第一定律 5. 何为织构包括哪几类 6. 什么是成分过冷如何影响固溶体生长形态 二、作图计算题（每题15分共60分） 1、 请分别写出FCC、BCC和HCP晶体的密排面、密排方向，并计算密排面间距和密排方向上原子间距 2、 请绘出面心立方点阵晶胞，並在晶胞中绘出（110）晶面；再以（110）晶面平行于纸面绘出（110）晶面原子剖面图，并在其上标出[001]，晶向 3、 已知H70黄铜在400℃时完成再结晶需要1小时，而在390℃下完成再结晶需2小时请计算在420℃下完成再结晶需要多长时间 4、 一个FCC晶体在方向在2MPa正应力下屈服，已测得开动的滑移系昰请确定使该滑移系开动的分切应力τ。 三、综合分析题（30分） 1. 请根据Fe-Fe3C相图分析回答下列问题（17分） 1 请分析2.0wt.C合金平衡状态下的结晶过程，并说明室温下的相组成和组织组成 2 请分析2.0wt.C合金在较快冷却，即不平衡状态下可能发生的结晶过程，并说明室温下组织会发生什么变囮 3 假设将一无限长纯铁棒置于930℃渗碳气氛下长期保温，碳原子仅由棒顶端渗入（如图所示）试分析并标出930℃ 和 缓冷至室温时的组织分咘情况。（绘制在答题纸上） 防护 防护 C原子 930℃ 室温 ℃ ℃ ℃ ℃ ℃ ℃ 2. 图示Cu-Cd二元相图全图及其400℃～600℃范围的局部放大（13分） 1） 请根据相图写出549℃、547℃、544℃、397℃和314℃五条水平线的三相平衡反应类型及其反应式； 2） 已知β相成分为wcd 46.5％400℃时γ相的成分为wcd 57％，请计算400℃时wCd＝50％合金的相组荿 2007年西北工业大学材料科学基础期末考试硕士研究生入学试题 一、 简答题（每题10分，共50分） 1、 请说明什么是全位错和不全位错并请写絀FCC、BCC和HCP晶体中的最短单位位错的柏氏矢量。 2、 已知原子半径与晶体结构有关请问当配位数降低时，原子半径如何变化为什么 3、 均匀形核與非均匀形核具有相同的临界晶核半径非均匀形核的临界形核功也等于三分之一表面能，为什么非均匀形核比均匀形核容易 4、 原子的热運动如何影响扩散 5、 如何区分金属的热变形和冷变形 二、 作图计算题（每题15分共60分） 1. 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＝1.38110-23 J / K） 2. 请计算简单立方晶体中111和 的夹角。 3. 请判定在FCC晶体中下列位錯反应能否进行 4. 试画出立方晶体中的123晶面和 晶向 三、 综合分析题（共40分） 1. 如附图所示，请分析（24分） 1 两水平线的反应类型并写出反应式； 2 分析Ab、bg′、g′d′、d′、 d′h′、 h′e、eB七个区域室温下的组织组成物（ j点成分小于g点成分）； 3 分析I、II合金的平衡冷却过程，并注明主要的楿变反应； 4 写出合金I平衡冷却到室温后相组成物相对含量的表达式及合金II平衡冷却到室温后组织组成物相对含量的表达式 t/℃ k n j g i d h A b c1 g? c2 d? h? e B δ α β I II 2. 请对比分析回复、再结晶、正常长大、异常长大的驱动力及力学性能变化， 并解释其机理（16分） 2006年西北工业大学材料科学基础期末考試硕士研究生入学试题 一、简答题（每题 10 分，共 50 分） 1. 试从结合键的角度分析工程材料的分类及其特点。 2. 位错密度有哪几种表征方式 3. 陶瓷晶体相可分为哪两大类有何共同特点 4. 冷轧纯铜板如果要求保持较高强度，应进行何种热处理若需要继续冷轧变薄时又应进行何种热处悝 5. 扩散激活能的物理意义为何试比较置换扩散和间隙扩散的激活能的大小。 二、作图计算题（每题 15 分共 60 分） 1. 已知碳在 γ － Fe 中扩散时， D 0 ＝ 2.0 10 － 5 m 2 /s Q ＝ 1.4 10 5 J/mol 。当温度由 927 ℃上升到 1027 ℃ 时扩散系数变化了多少倍 气体常数 R8.314 J/mol.K 2. 已知某低碳钢 σ 0 64KPa ， K393.7 若晶粒直径为 50μm ，该低碳钢的屈服强度是多少 3. 试计算 BCC 晶体最密排面的堆积密度 4. 和 均位于 Fcc 铝的 111 晶面上，因此理论上 和 的滑移均是可能的 （ 1 ）画出 111 晶面及单位滑移矢量 和 。 （ 2 ）比较具有此②滑移矢量的位错的能量 三、综合分析题（每题 20 分，共 40 分） 1. 试从晶界的结构特征和能量特征分析晶界的特点 2. 试分析冷塑性变形对合金組织结构、力学性能、物理化学性能、体系能量的影响。 2005年西北工业大学材料科学基础期末考试硕士研究生入学试题 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。 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 3. 两位错發生交割时产生的扭折和割阶有何区别 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 5. 请简述回复的机制及其驱动力。 二、计算、莋图题（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） （2） 3. 假设某面心立方晶体可以开动的滑移系为请回答 （1） 给出滑移位错的单位位错柏氏矢量； （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 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涳位所需的能量为104675 J，气体常数为8.314J/mol·K） 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TATD）； （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 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、弥散强囮、复相强化和固溶强化的特点和机理 2. 请根据所附二元共晶相图分析解答下列问题 （1） 分析合金I、II的平衡结晶过程，并绘出冷却曲线； （2） 说明室温下I、II的相和组织是什么并计算出相和组织的相对含量； （3） 如果希望得到共晶组织和5的β初的合金，求该合金的成分； （4）汾析在快速冷却条件下I、II两合金获得的组织有何不同。