为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划XX西北工业大学材料科学基础考研真题XX年西北工业大学材料科学基础考研试题一、简答题1、位错能不能终止于晶体内部，为什么？2、从结合键角度分析金属塑性优于陶瓷的原因？3、处于同一直线上两个长度为x的位错，相隔距离为3x,两位错b的方向相同均垂直位错线，分析施加于同向切应力后位错运动情况？并求此切应力？分析两个b反向的情况？4、科肯道尔界面运动方向？分析此效应意义？二、分析作图题1、分析划痕、单滑移、多滑移、交滑移、变形孪晶、退火孪晶的显微组织图，并作图。2、计算立方晶体形核的临界边长、临界形核功、临界形核功与表面能关系。3、简单立方晶体中面上a001方向一螺位错1）、分析晶面a010的刃位错与其交割后分别形成割阶还是扭折，为错性质，是否可动？2）、按以上情况分析面a100方向螺位错与之交割情况。4、画金钒相图。三、综合分析题目1、相图分析，写出各相区相组成。，分析40%合金和95%合金冷却曲线。，分析以上两点合金非平衡结晶组织与平衡结晶区别。2、分析层片状共晶形核和长大机理与过程。西北工业大学XX年硕士研究生入学考试试题答案试题名称：材料科学基础试题编号：832说明：所有答题一律写在答题纸上第页共页一、简答题1.请简述滑移和孪生变形的特点？答：滑移变形特点：1）平移滑动：相对滑动的两部分位向关系不变2）滑移线与应力轴呈一定角度3）滑移不均匀性：滑移集中在某些晶面上4）滑移线先于滑移带出现：由滑移线构成滑移带5）特定晶面，特定晶向孪生变形特点：1)部分晶体发生均匀切变2)变形与未变形部分呈镜面对称关系，晶体位向发生变化3)临界切分应力大4)孪生对塑变贡献小于滑移5)产生表面浮凸2.什么是上坡扩散？哪些情况下会发生上坡扩散？答：由低浓度处向高浓度处扩散的现象称为上坡扩散。应力场作用、电场磁场作用、晶界内吸附作用和调幅分解反应等情况下可能发生上坡扩散。扩散驱动力来自自由能下降，即化学位降低。3.在室温下，一般情况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。答：金属材料的塑性比陶瓷材料好很多的原因：从键合角度考虑，金属材料主要是金属键合，无方向性，塑性好；陶瓷材料主要是离子键、共价键，共价键有方向性，塑性差。离子键产生的静电作用力，限制了滑移进行，不利于变形。铜为面心立方结构，铁为体心立方结构，两者滑移系均为12个，但面心立方的滑移系分布取向较体心立方匀衡，容易满足临界分切应力。且面心立方滑移面的原子堆积密度比较大，因此滑移阻力较小。因而铜的塑性好于铁。4.请总结并简要回答二元合金平衡结晶过程中，单相区、双相区和三相区中，相成分的变化规律。答：单相区：相成分为合金平均成分，不随温度变化；双相区：两相成分分别位于该相区的边界，并随温度沿相区边界变化；三相区：三相具有确定成分，不随结晶过程变化。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完成变形成型，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？答：合金进行冷塑性变形时，位错大量増殖，位错运动发生交割、缠结等，使得位错运动受阻，同时溶质原子、各类界面与位错的交互作用也阻碍位错的运动。因此发生应变硬化，使强度、硬度升高。较大的塑性变形产生加工硬化，如果需要继续变形就要进行中间热处理，即再结晶退火，使塑性恢复到变形前的状态，零件可继续进行塑性变形。如果产品需要保持高的强度、硬度，可在最终热处理时采用去应力退火，去除残余应力，保持零件较高的强度、硬度。二、作图计算题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。答：渗碳体包括：初生渗碳体、二次渗碳体、三次渗碳体、共晶渗碳体、共析渗碳体，共五种。初生渗碳体：含碳量大于%的Fe-C合金在平衡凝固时从液相结晶出来的渗碳体，形貌为板条状。二次渗碳体：含碳量%的Fe-C合金，在1148冷却到727过程中，从相中脱溶的渗碳体。三次渗碳体：含碳量小于%时，低于727，从相脱溶析出的渗碳体。共晶渗碳体：含碳量%的Fe-C合金，在1148发生共晶反应时形成的渗碳体。共析渗碳体：含碳量%的Fe-C合金，在727发生共析反应时生成的渗碳体。各渗碳体形貌见教材相关部分。2、在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所示，试问交割后两位错线的形状有何变化？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？答：a图：XY向下运动与AB交割，产生PP小台阶，宽度为|b1|PP的柏氏矢量仍为b2PPb2为刃型位错PP不在原滑移面上，为割阶XY平行于b2，不形成台阶b图：AB位错线上出现PP平行于b2，宽度为|b1|PP的柏氏矢量仍为b2PPb2为螺型位错PP在原滑移面上，为扭折XY位错线上出现QQ平行于b1，宽度为|b2|QQ的柏氏矢量仍为b1QQb1为螺型位错QQ在原滑移面上，为扭折3、已知H原子半径r为，纯铝是fcc晶体，其原子半径R为，请问H原子溶入Al时处于何种间隙位置？答：fcc晶体的八面体间隙，四面体间隙。根据题意知，因此H原子应处于八面体间隙。4、柱状试样，当固溶体合金从左向右定向凝固，凝固过程中假设，凝固速度快，固相不扩散、液相基本不混合，/L界面前沿液体中的实际温度梯度为正温度梯度。由于/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：k01相图；/L界面处固体、液体的溶质浓度分布图；液体中成分过冷区图。答：柱状试样从左向右定向凝固，在固相不扩散、液相基本不混合、k01的条件下，在凝固达到稳态凝固区时，/L界面前沿液体溶质浓度分布CL如图a所示。由于/L界面前沿液体中溶质浓度从左向右逐渐升高，成分与相图对应如图b。/L界面前沿液体中从左向右熔点逐渐升高构成TL曲线，加之界面前沿液体中的实际温度梯度为正温度梯度Tn，即形成了由TL、TN两曲线组成的成分过冷区见图c，在凝固过程中晶体易以树枝状结晶生长。三、综合分析题1、试用位错理论解释低碳钢的应变时效现象。答：将退火低碳钢进行少量塑性变形后卸载，然后立即加载，屈服现象不再出现。如果卸载后在室温下放置较长时间或加热到一定温度保温，屈服现象再次出现，而且低碳钢的强度及硬度升高，这种现象称为应变时效或机械时效。机理：柯垂尔理论认为，卸载后立即重新加载，位错已经脱钉，因此不再出现屈服现象。放置或加热后再加载，位错被重新定扎，因此会再次出现屈服现象。位错増殖理论认为，卸载后立即重新加载，位错已经増殖，因此不再出现屈服现象。放置或加热后再加载，发生了回复，位错发生重排和抵消，因此会再次出现屈服现象。两种理论均有实验依据，目前一般同时采用两理论解释应变时效的产生原因。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作用下将如何运动？请绘图表示答：1）AB、BC、CD、DA段都是刃位错2）AB和CD不动；BC向上滑移，AD向下滑移，如图所示。西北工业大学XX年硕士研究生入学考试试题参考答案试题名称：材料科学基础试题编号：832说明：所有答题一律写在答题纸上第1页共7页一、简答题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。答：刃型位错：1)1晶体中有一个额外原子面，形如刀刃插入晶体2)2刃位错引起的应力场既有正应力又有切应力。3)3位错线可以是折线或曲线,但位错线必与滑移方向垂直西北工业大学XX年硕士研究生入学考试试题试题名称：材料科学基础试题编号：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1.什么是相？什么是相平衡？达到相平衡的条件是什么？2.简述点缺陷对晶体性能的影响。3.简述晶界位相差与晶界能的关系，为什么？4.简述包晶形核、长大过程中溶质原子扩散的特点。5.简述平衡条件下与非平衡条件下结晶的不同之处。二、作图计算题1、A-B二元系相图如图，对纯A无限长金属棒在加热到T1温度下，对其一端进行长时间的渗入B组元，画出成分分析图和浓度分析图。2、在面心立方晶体中，有位错位于滑移面，滑移方向为110a(1)其柏氏矢量为110，在晶胞图中画出柏氏矢量，并计算其大小；2(2)若造成该滑移的是刃型位错或螺型位错，画出其位错线，并写出位错线的晶向指数。3、碳原子在?-Fe中扩散，D0=?10-5m2/s，Q=?105J/mol，当温度从927上升到1027时，扩散系数变化了多少？4、若原子直径不变，Fe从fcc转变为bcc，体积膨胀百分比为多少？经试验测定，912时?-Fe的晶格常数为，?-Fe的晶格常数为，计算?-Fe转化为?-Fe时体积膨胀百分比，说明两种情况膨胀百分比不同的原因。三、综合分析题1.在不改变合金成分的条件下，怎样提高纯铝和40钢的强度，并解释其机理。2.在室温下对纯铅板反复弯折会越弯越硬。放置一段时间，发现铅板和弯折前一样软，分析解释这一现象的机理。目的-通过该培训员工可对保安行业有初步了解，并感受到安保行业的发展的巨大潜力，可提升其的专业水平，并确保其在这个行业的安全感。