硕士研究生入学考试材料科学基础试题.docx
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硕士研究生入学考试材料科学基础试题
2009年硕士研究生入学考试材料科学基础试题...
西北工业大学
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
1.
[endif]>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、螺位错和混合位错的位错线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何不同?
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℃),分别进行来回弯折,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、作图计算题(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.请分别写出立方晶系中{110}和{100}晶面族包括的晶面。
1)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,并请分析其原因。
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℃时发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%的合金平衡结晶的相组成物和组织组成物,并计算其质量分数。
(注:
1125℃时,wαTi=27%,wTi3Al=26%,wTiAl=35%;
500℃时,wTi3Al=23%,wTiAl=35%)
2009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、螺位错和混合位错的位错线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)
答:
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?
答:
溶质原子取代溶剂原子,并保持溶剂结构的合金相称为置换固溶体。
影响因素有:
1)原子尺寸;2)晶体结构;3)电负性;4)电子浓度
两组元晶体结构相同是形成无限固溶体的必要条件。
3.置换扩散与间隙扩散的扩散系数有何不同?
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?
答:
间隙扩散系数与空位浓度无关,而置换扩散系数与空位浓度有关(可用公式表示)。
一般地,间隙扩散系数大于置换扩散系数。
不会发生。
因为间隙扩散中考虑间隙原子定向流动,未考虑置换互溶式扩散。
4.在室温下对铁板(其熔点为1538℃)和锡板(其熔点为232℃),分别进行来回弯折,随着弯折的进行,各会发生什么现象?
为什么?
答:
根据T再=(0.35~0.45)Tm可知
Fe在室温下加工为冷加工,Sn在室温下加工为热加工
因此随着弯曲的进行,铁板发生加工硬化,继续变形,导致铁板断裂
Sn板属于热加工,产生动态再结晶,弯曲可不断进行下去
5.何为固溶强化?
请简述其强化机制。
答:
固溶强化就是溶质原子阻碍位错运动,从而使合金强度提高的现象。
主要机制包括:
1)柯氏气团,即溶质原子的弹性应力场阻碍位错运动;2)玲木气团,即溶质原子降低基体层错能,使位错分解为扩展位错,阻碍位错交滑移或攀移;3)电交互作用,即带电溶质原子与位错形成静电交互作用,阻碍位错运动。
6.请比较二元共晶转变与包晶转变的异同。
答:
相同点:
恒温、恒成分转变;相图上均为水平线。
不同点:
共晶为分解型反应,包晶为合成型反应;共晶线全是固相线,包晶线只有部分是固相线;共晶三角在水平线上,包晶三角在水平线下。
二、作图计算题(每题10分,共40分)
4.请比较FCC晶体中
和
两位错的畸变能哪个较大。
答:
故:
b1的畸变能较小。
5.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。
答:
共12个滑移系,其中可能开动的有8个。
分别是:
、
、
、
、
6.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。
答:
新位错为
。
位错线为(111)面与
面的交线
。
两者垂直,因此是刃型位错。
4.请分别写出立方晶系中{110}和{100}晶面族包括的晶面。
答:
1)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,并请分析其原因。
回复
再结晶
原因
温度(升)
促进
促进
促进原子扩散
冷变形量(增)
促进
促进
提供驱动力
溶质原子
阻碍
阻碍
阻碍位错和晶界的运动
第二相粒子
促进
促进或阻碍
即可能提高驱动力,同时阻碍位错和晶界运动
原始晶粒(细小)
促进
促进
增大再结晶驱动力
晶粒位向
无影响
无影响
热蚀沟
无影响
一般无影响
尚未形成热蚀沟
2.附图为Ti-Al二元合金相图:
4)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℃时发生两相恒温转变的类型和反应式。
5)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。
6)请分析500℃时,w=31%的合金平衡结晶的相组成物和组织组成物,并计算其质量分数。
(注:
1125℃时,wαTi=27%,wTi3Al=26%,wTiAl=35%;500℃时,wTi3Al=23%,wTiAl=35%)
答:
1)1285℃:
包析反应,βTi+TiAl→αTi
1125℃:
共析反应,αTi→Ti3Al+TiAl
665℃:
包晶反应,L+TiAl3→Al
882℃:
同素异构转变,βTi→αTi
相组成:
Ti3Al、TiAl
组织组成:
TiAl、(Ti3Al+TiAl)共
二、
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