材料科学基础考试试卷（第一套）课程号6706601060考试时间120分钟适用专业年级（方向）：材 料 科 学 与 工 程 专 业 2006 级考试方式及要求：闭 卷 考 试题号一二三四五六总分得分阅卷人一、 名词解释（简短解释，每题2分，共20分）空间点阵线缺陷吸附渗碳体组织固态相变稳态扩散形核率调幅分解霍尔-配奇方程平衡凝固二、选择题（只有一个正确答案，每题1分，共10分）1、弯曲表面的附加压力P 总是( ) 曲面的曲率中心。A.指向 B.背向 C.平行 D.垂直2、润湿的过程是体系吉布斯自由能( )的过程。A.升高 B.降低 C.不变D.变化无规律3、一级相变的特点是，相变发生时，两平衡相的( )相等，但其一阶偏微分不相等。A.熵 B.体积 C.化学势 D.热容4、固溶体合金的凝固是在变温下完成的，形成于一定温度区间，所以在平衡凝固条件下所得到的固溶体晶粒( )A.成分外不均匀 B.不同温度下形成的各晶粒成分是不同的C.晶粒外，晶粒形成不分先后，同母液成分是一致的5、强化金属材料的各种手段，考虑的出发点都在于( )A.制造无缺陷的晶体或设置位错运动的障碍B.使位错增殖 C.使位错适当的减少6、既能提高金属的强度，又能降低其脆性的手段是( )A.加工硬化 B. 固溶强化 C. 晶粒细化7、根据显微观察，固液界面有两种形式，即粗糙界面与光滑界面，区分两种界面的依据是值大小( )A. =1为光滑界面 C. =5为光滑界面8、渗碳处理常常在钢的奥氏体区域进行，这是因为( )A. 碳在奥氏体中的扩散系数比在铁素体B. 碳在奥氏体中的浓度梯度比在铁素体C. 碳在奥氏体中的扩散激活能比在铁素体中小9、界面能最低的相界面是( )A. 共格界面 B. 孪晶界 C. 小角度晶界10、铁碳合金组织中的三次渗碳体来自于( ) A奥氏体； B铁素体； C二次渗碳体三、简述题（每题4分，共20分）1、固-固相变与液-固相变有什么区别。2、为什么非均匀形核比均匀形核更容易？3、解释回复的定义，回复阶段具有哪些特点？4、分析影响晶界迁移率的主要因素。5、写出立方晶系的321晶面族和112晶向族中的全部等价晶面和晶向的具体指数。四、请画出片状马氏体显微组织示意图。（5分）五、请写出面心立方、体心立方、密排六方金属晶体中密排面上单位位错的柏氏矢量。（5分）六、综合题（40分）1、试从晶界的结构特征和能量特征分析晶界的特点。（10分）2、请分别计算面心立方晶体（fcc）中（100）、（110）、（111）晶面的面密度。假设晶胞点阵常数为a。（10分） (在一个晶胞计算，面密度指面上所含原子个数与该面面积比值) 3、有一70MPa应力作用在fcc晶体的001方向上，求作用在（111）10和（111）10滑移系上的分切应力。（10分）4、假定均匀形核时形成边长为a的立方体形晶核，单位体积吉布斯自由能为Gv，单位面积界面能为。（10分）求临界晶核边长。求临界晶核形成功。求临界晶核形成功与界面能的关系。材料科学基础试题六A卷1. 画出面心立方中的最密排晶面、晶向，并在晶胞图中画出最密排晶面、晶向（必须标明坐标系） （5分）2. 解释什么是组织组成与相组成，根据Pb-Bi相图回答下列问题：（15分）设X合金平衡凝固完毕时的相组成物为b和(Bi)，其中b相占80%，则X合金中Bi组元的含量是多少？Pb-42%Bi合金非平衡凝固后得到何种非平衡组织？3. 如图所示的三元相图的投影图：（10分）写出这个三元系的四相平衡反应式；指出这个三元系中1合金的成分并分析其结晶过程；4. 固溶体合金的性能与纯金属比较有何变化？（5分）5. 位错对材料性能有何影响。（10分）6. 解释大角晶界，晶界非平衡偏聚。晶界能对材料性能有何影响？（10分）7. 解释滑移与孪生，写出FCC单晶体的一个滑移系，如何解释多相固溶体合金中弥散第二相对材料的强化？变形后金属组织与性能变化如何？（15分）9. 什么是再结晶织构与再结晶全图，冷变形金属在加热时进行回复与再结晶后晶粒长大的驱动力是什么 ，铜的熔点为1083，在冷变形后的工业纯铜板上取三个试样，第一个试样加热到200，第二个试样加热到500，第三个试样加热到800，各保温一小时，然后空冷。试画出各试样热处理后的显微组织示意图，说明它们在强度和塑性方面的区别及原因。（20分）10. 固体材料中原子扩散驱动力是什么，温度、晶体结构、晶体缺陷对扩散有何影响？（10分）B卷1. 画出体心立方中的最密排晶面、晶向，并在晶胞图中画出最密排晶面、晶向（必须标明坐标系） （5分）2. 解释什么是伪共晶和离异共晶，根据Pb-Bi相图回答下列问题：（15分）设X合金平衡凝固完毕时的组织为(Bi)初晶+b+（Bi）共晶，且初晶与共晶的百分含量相等，则此合金中Pb组元的含量是多少？Pb-30%Bi合金非平衡凝固后得到何种组织？ 3. 分析如图所示的三元相图：（10分）写出这个三元系的四相平衡反应式；指出这个三元系中2合金的成分并分析其结晶过程；4. 比较金属间化合物与纯金属性能有什么区别？（5分）5. 位错对材料性能有何影响？（10分）6. 解释小角晶界，晶界平衡偏聚。晶界能对材料性能有何影响？（10分）7. 解释多晶体在冷塑性变形中的相对单晶体的变形特点，写出BCC单晶体的一个滑移系，如何解释多相固溶体合金中弥散第二相对材料的强化？变形后金属组织与性能变化，（15分）8. 解释再结晶全图与热加工，冷变形金属在加热时进行回复与再结晶后晶粒长大的驱动力是什么？铜的熔点为1083，在冷变形后的工业纯铜板上取三个试样，第一个试样加热到200e ，第二个试样加热到500，第三个试样加热到800，各保温一小时，然后空冷。试画出各试样热处理后的显微组织示意图，说明它们在强度和塑性方面的区别及原因。（20分）9. 固体材料中原子反应扩散是什么，温度、晶体结构、晶体缺陷对扩散有何影响？（10分）