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2004年西北工业大学硕士研究生入学试题一、简答题:(共40分,每小题8分)1、请简述间隙固溶体、间隙相、间隙化合物的异同点?2、请简述影响扩散的主要因素有哪些。3、临界晶核的物理意义是什么?形成临界晶核的充分条件是什么?4、有哪些因素影响形成非晶态金属?为什么?5、合金强化途径有哪些?各有什么特点?、计算、作图题:(共60分,每小题12分)1、求111和201两晶向所决定的晶面,并绘图表示出来。2、氧化镁(MgO具有NaCI型结构,即具有(O离子的面心立方结构。问:(1) 若其离子半径Mg2 =0.066nm, r。2 = 0.140nm,则其原子堆积密度 为多少?(2) 如果Mg2 / r。2 = 0.41,则原子堆积密度是否改变?3、 已知液态纯镍在1.013 X105Pa( 1大气压),过冷度为319 K时发生均 匀形核,设临界晶核半径为1nm纯镍熔点为1726 K,熔化热AHmM 18075J/mol,摩尔体积VS = 6.6cm3/mol,试计算纯镍的液固界面能和临 界形核功。4、图示为Pb-Sn-Bi相图投影图。问:(1) 写出合金Q( wBi M 0.7,wSn= 0.2 )凝固过程及室温组织;(2) 计算合金室温下组织组成物的相对含量。5、有一钢丝(直径为1mrh包复一层铜(总直径为2mrh。若已知钢的屈服 强度(T st = 280MPa弹性模量 巳=205GPa铜的(T cu= 140MPa弹性模量 氐=110GPa 问:(1)如果该复合材料受到拉力,何种材料先屈服?(2)在不发生塑性变形的情况下,该材料能承受的最大拉伸载荷是多 少?(3)该复合材料的弹性模量为多少?三、综合分析题:(共50分,每小题25分)1、某面心立方晶体的可动滑移系为(111)、110(1)请指出引起滑移的单位位错的柏氏矢量;(2)若滑移由刃位错引起,试指出位错线的方向;(3)请指出在(2)的情况下,位错线的运动方向;(4)假设在该滑移系上作用一大小为0.7MPa的切应力,试计算单位刃位错线受力的大小和方向(取点阵常数为a= 0.2 nm)。2、若有,某一 Cu-Ag合金(畑=0.075,%= 0.925) 1Kg,请提出一种方案Ag中的Cu含量wCu低从该合金中提炼出100g的Ag,且要求提炼得到的于0.02。(假设液相线和固相线固相线均为直线)2005年西北工业大学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. 两位错发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、作图题:(共60分,每小题12分)1. 在面心立方晶体中,分别画出(101)、丄 10、0了0、盯和、(1、0门1 , 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。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20r加热至850C,然后非常快地冷却到20r,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,气体常数为 8.314J/molK)。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、弥散强化、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B初的合金,求该合金的成分;(4)分析在快速冷却条件下,I、II两合金获得的组织有何不同。A5030?0 B2006年西北工业大学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,又应进行何种热处理?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 丫一 Fe 中扩散时,D 0 = 2.0 X0 - 5 m 2 /s,Q = 1.4 X05 J/mol。当温度由927 C上升到1027 C时,扩散系数变化了多少倍?(气 体常数 R=8.314 J/(mol.K)2. 已知某低碳钢(T 0 =64KPa, K=393.7,若晶粒直径为50卩m,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. 【址1和112均位于Fcc铝的(111)晶面上,因此理论上和 丄丄丄的滑移均是可能的(1 )画出(111)晶面及单位滑移矢量-和-O(2 )比较具有此二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组织结构、力学性能、物理化学性能、体系能量的 影响。2004年西北工业大学硕士研究生入学试题参考答案一、简答题:(共40分,每小题8分)1、请简述间隙固溶体、间隙相、间隙化合物的异同点? 答:相同点:小原子溶入。不同点:间隙固溶体保持溶剂(大原子)点阵; 间隙相、间隙化合物改变了大原子点阵,形成新点阵。间隙 相结构简单;间隙化合物结构复杂。2、请简述影响扩散的主要因素有哪些。答:影响扩散的主要因素:(1)温度;(2)晶体结构与类型;(3)晶体缺陷;(4)化学成分。3、临界晶核的物理意义是什么?形成临界晶核的充分条件是什么?答:临界晶核的物理意义:可以自发长大的最小晶胚(或,半径等于rk的晶核)形成临界晶核的充分条件:(1)形成r rk的晶胚;(2)获得A A* (临界形核功)的形核功。4、有哪些因素影响形成非晶态金属?为什么?答:液态金属的粘度:粘度越大原子扩散越困难,易于保留液态金属结构。冷却速度;冷却速度越快,原子重新排列时间越断,越容易保留液态金 属结构。5、合金强化途径有哪些?各有什么特点?答:细晶强化、固溶强化、复相强化、弥散强化(时效强化)加工硬化计算、作图题:_(共60分,每小题12分)1、求111和201两晶向所决定的晶面,并绘图表示出来 答:设所求的晶面指数为(h k l )2、氧化镁(MgO具有NaCl型结构,即具有8离子的面心立方结构。问:111 若其离子半径曲=0.066nm, r。2 = 0.140nm,则其原子堆积密度为多少?r 2 r:1 1011 2:2 0h: k:l则(112)答:a(1)点阵常数2(rMg2rO2 ) .412nm堆积密度Pf30.734 (rMg 如果Mg / r。2 = 0.41,则原子堆积密度是否改变?rO2 ) 43a(2)堆积密度会改变,因为Pf与两异号离子半径的比值有关。3、已知液态纯镍在1.013 xiO5Pa( 1大气压),过冷度为319 K时发生均 匀形核,设临界晶核半径为1nm纯镍熔点为1726 K,熔化热 18075J/mol,摩尔体积VS = 6.6cm3/mol,试计算纯镍的液固界面能和临 界形核功。2L HHTrGb答:因为GbTmTmnr GB rHT522.5310J / cm所以22Tm 16 3163Tm2V1AGv22 21.610 9J3 Gb3H2 T24、图示为Pb-Sn-Bi相图投影图。问:(1) 写出合金Q( WBi M 0.7 , WSnM 0.2 )凝固过程及室温组织;(2) 计算合金室温下组织组成物的相对含量。答:(1)冷却至液相面析出Bi: L Bi初,随温度降低Bi增多,液相成 分延Bi-Q的延长线向EE移动;液相成分达到EbE后发生共晶反应,L (Sn+ Bi)共,液相成分延 吕E 向E移动;液相成分达到E后,发生三元共晶反应L(Sn+ Bi + B)共,随后冷却不再变化。室温组织为:Bi初+( Sn+ Bi)共+(Sn+ Bi +B)共(2) wi 初=2.88 ; w(Sn+ Bi)共=0.407 ; w(sn+Bi + B“= 0.3055、有一钢丝(直径为1mr)包复一层铜(总直径为2mr)。若已知钢的屈 服强度(T st = 280MPa弹性模量Est = 205GPa铜的c cu= 140MPa弹性 模量氐=110GPa问:(1) 如果该复合材料受到拉力,何种材料先屈服?(2) 在不发生塑性变形的情况下,该材料能承受的最大拉伸载荷是多 少?(3) 该复合材料的弹性模量为多少?答;两金属的弹性应变相等,即:(/ E)stst Cu (/ E)custCu2050001100001.86 Cu(1)Cu先屈服;F总=FCu + 乓=140 106 2.4 10 6 +280 1060.8 106560N(3) E ( E)st ( E)cu 130000MPa三、综合分析题:(共50分,每小题25分)1、某面心立方晶体的可动滑移系为(111)、11。(1) 请指出引起滑移的单位位错的柏氏矢量;(2) 若滑移由刃位错引起,试指出位错线的方向;(3) 请指出在(2)的情况下,位错线的运动方向;(4)假设在该滑移系上作用一大小为0.7MPa的切应力,试计算单位刃位错线受力的大小和方向(取点阵常数为 a= 0.2 nm)。a 一b -1 10答:(1)柏氏矢量:2;(2)位错线方向:112;(3)位错线运动方向平行于柏氏矢量;(4)F b 9.899 10 11 MN /m2、若有,某一 Cu-Ag合金(wt尸0.075 , %= 0.925) 1Kg,请提出一种方案 从该合金中提炼出100g的Ag,且要求提炼得到的Ag中的Cu含量wCu低 于0.02。(假设液相线和固相线固相线均为直线)。答:1.将1Kg合金加热至900E以上熔化,缓慢冷却至850C,倒去剩余液 体,所得固体a1约780g, wCu= 0.055 ;2. 将a1熔化,缓慢冷却至900C,倒去剩余液体
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