西安交通大学硕士材料科学基础真题2007年

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1、一、根据图25-1所示回答下列问题。1．如图25-1a所示边长为a的立方晶胞中，ABCD晶面及AC晶向是晶体的一个滑移系。(1)写出ABCD晶面及AC晶向的密勒指数。(2)该晶体为何种立方结构?(3)写出ABCD晶面的面问距。(4)当分别在晶体的、、[123]方向拉伸时，其中哪一个方向的拉应力能使ABCD晶面及AC晶向组成的滑移系首先开动?(5)当ABCD晶面及AC晶向组成的滑移系首先开动后，下一个开动的滑移系是什么?(6)当ABCD晶面及AC晶向组成的滑移系首先开动后，若晶体发生交滑移，写出可能的交滑移系。2．写出图25-1b所示六方晶胞中MNPQM晶面、Q

2、M晶向、MN晶向、NP晶向的密勒-布拉菲指数。二、立方形晶体中的位错环ABCDA如图25-2所示。AB段和CD段平行于Z轴，AD段和BC段平行于X轴，位错环的柏氏矢量b平行于Y轴，AD=d。刃位错的应力场σe和螺位错的应力场σs公式如下：1．指出各段位错线是什么性质的位错(如为螺位错，指出其是左旋或右旋；如为刃位错，指出其半原子面)。2．AB段对CD段单位长度的作用力是多大，在什么方向?3．在外应力τxy作用下，单位长度各段位错所受的力各是多大，在什么方向?三、回答下列问题。1．写出平衡态T12钢在室温时的相组成物，并计算各相组成物的质量百分数。2．写出平衡态

3、T12钢在室温时的组织组成物，并计算各组织组成物的质量百分数。3．假设将T12钢工件在780℃进行长时间加热时发生严重脱碳，工件表面碳质量分数wC=0。试画出780℃时工件表面至心部的碳质量分数分布曲线示意图，并在图中标出不同区间的组成相。4．图25-3所示为四种不同碳含量的碳钢的室温平衡组织，试估计它们各自的碳质量百分数wC。四、A-B二元合金相图如图25-4所示。在固相不扩散、液相完全混合条件下，水平放置的质量分数wC=20%的A-B二元合金熔液从左至右定向凝固成长为L的横截面均匀的合金棒。1．计算棒中单相α固溶体段占棒长的分数。提示：正常凝固方程为2．画

4、出合金棒中组织沿棒长分布及合金棒中B组元浓度沿棒长分布曲线示意图。3．计算合金棒中单相α固溶体段的平均B含量。4．该棒单相α固溶体段是否会生长成树枝晶?为什么?六、从材料组织结构对性能影响的角度，定性分析比较金属材料、陶瓷材料、高分子材料在力学性能方面的差异。标准答案一、1．(1)ABCD晶面：(101)。AC晶向：。(2)体心立方结构。(3)。(4)解法一：在方向拉伸时，有6个滑移系首先同时开动；在方向拉伸时，有2个滑移系首先同时开动；在[123]方向拉伸时，只有1个滑移系首先开动。故在[123]方向的拉伸使ABCD晶面及AC晶向组成的滑移系首先开动。解法二

5、：根据作用在滑移系上的分切应力，当或λ=0时，τ=0，该滑移系上无分切应力，因而不能开动。在方向拉伸时，·[101]=0，故滑移系(101)不能开动；在方向拉伸时，，故滑移系(101)不能开动；在[123]方向拉伸时，[123]·[101]≠0，[123]≠0，故滑移系(101)首先开动。(5)单晶体拉伸时，在只有一个滑移系首先开动的情况下，力轴会向滑移方向转动，从而引起双滑移。在本题中，当力轴转动到[034]方向时，开始发生双滑移，因此，开动的下一个滑移系是。(6)始滑移系可能的交滑移系是所有12个滑移系中与始滑移系有相同滑移方向但不同滑移面的那些滑移系，由

6、此可以得出如下结果：和2．MNPQM晶面：。QM晶向：。MN晶向：。NP晶向：。二、1．AB、BC、CD、DA段均为刃位错，位错环外的平面为半原子面。2．方向。3．AB段：τb，-y方向。BC段：不受力。CD段：τb，y方向。DA段：不受力。二、1．相组成物：α+Fe3C。2．组织组成物：P+Fe3CⅡ。3．如图25-6所示。4．a)：wC≈0.2%b)：wC≈0.4%C)：wC≈0.77%d)：wC≈1.2%四、1．CS=30%CO=20%故2．如图25-7所示。3．解法一：解法二：得解法三：应用杠杆定理，可得如图25-8所示的杠杆。得解法四：根据溶质原子质

7、量守恒，可得如下方程式：得4．该棒单相α固溶体段不会生长成树枝晶。该棒为定向凝固，固液界面前沿不会造成负温度梯度。在正温度梯度下，当存在成分过冷时，固溶体才会长成树枝晶。但该固溶体棒是在固相不扩散、液相完全混合条件下定向凝固的，固液界面前沿液体的理论结晶温度是相同的，在正温度梯度下，不会产生成分过冷，故不会生长成树枝晶。六、在这三类材料中，金属材料的力学性能特点是：优异的塑性和韧性，较高的强度和硬度，较大的弹性和较高的弹性模量；陶瓷材料的力学性能特点是：塑性和韧性几乎为零，极高的硬度和较低的强度(特别是抗拉强度)，极小的弹性和极大的弹性模量；高分子材料的力学性

8、能特点是：较高的塑性和韧性，较低的硬度