《材料科学基础》a卷参考答案及评分标准

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1、《材料科学基础》A卷参考答案及评分标准一、名词解释1.成分过冷：界面前沿液体中的实际温度低于由溶质分布所决定的凝固温度时产生的过冷。（3分）2.致密度：晶体结构中原子体积占总体积的百分数。（3分）3.上坡扩散：原子由低浓度处向高浓度处进行的扩散。（3分）4.加工硬化：金属材料经冷加工变形后，强度和硬度显著提高，而塑性和韧性很快下降的现象。（3分）5.全位错：实际晶体中，柏氏矢量等于点阵矢量或其整数倍的位错称为全位错。（3分）二、判断分析题1.此说法错误。（1分）空间点阵中的各阵点的周围环境必须相同（1分），而密排六方晶体结构中位于晶胞内的

2、原子与晶胞角上的原子具有不同的周围环境（1分），因此密排六方晶体结构不能视为一种空间点阵。2.此说法错误。（1分）碳钢只有共析转变而没有共晶转变（1分），而对于铸铁而言，它既有共晶转变也具有共析转变（1分）。3.此说法错误。（1分）因为三元相图的垂直截面不能反映相浓度随温度而变化的关系（1分），只能用于了解冷却过程中的相变温度。（1分）4.此说法错误。（1分）一个位错环不可能处处都是螺型位错，但可能处处都是刃型位错（2分）。三、问答题1、答：+=（1分）反应前的能量：（2分），反应后的能量：（1分）反应前的能量高于反应后的能量（1分），满

3、足位错反应的能量条件，因此位错反应可以进行。分别是全位错、肖克利不全位错、弗兰克不全位错（3分）2、得球形核胚的临界形核功：（4分）边长为a的立方形晶核的临界形核功：（4分）将两式比较可见球形晶核的临界形核功仅为形成立方形晶核的1/23、（2分）式中，x为渗碳层厚度；D为扩散系数；t为扩散时间；A为常数。因此，要得到4cm厚的渗碳层需要16小时。（2分）选择在面心立方晶体结构g-Fe中渗碳，而不在体心立方晶体a-Fe中渗碳的原因有：尽管碳在体心立方晶体a-Fe中的扩散速度快；但面心立方晶体结构g-Fe温度高，而面心立方晶体结构g-Fe中碳

4、的固溶度比体心立方晶体a-Fe中碳的固溶度高。综合各因素，应该选择在面心立方晶体结构g-Fe中渗碳。（6分）4、晶体滑移和孪生的比较（10分）1）相同点：①宏观上，都是切应力作用下发生的剪切变形；②微观上，都是晶体塑性变形的基本形式，是晶体的一部分沿一定晶面和晶向相对另一部分的移动过程；③两者都不会改变晶体结构；④从机制上看，都是位错运动结果。2）不同点：①滑移不改变晶体的位相，孪生改变了晶体位向；②表面形貌不同；③滑移是全位错运动的结果，原子的位移是滑移方向的原子间距的整数倍，而孪生是不全位错运动的结果，原子的位移小于孪生方向的原子间距

5、；④滑移是不均匀切变过程，而孪生是均匀切变过程；⑤滑移比较平缓，应力应变曲线较光滑、连续，孪生则呈锯齿状；⑥两者发生的条件不同，孪生所需临界分切应力值远大于滑移，因此只有在滑移受阻情况下晶体才以孪生方式形变；⑦而孪生对塑性变形的直接贡献没有滑移大，但由于孪生改变位向可能会进一步诱发滑移。5、绘图略（4分）。11.8%（1分）四、分析计算题β→αⅡ1、答：（1）由液相凝固，首先析出初晶β，当温度降到200℃时，剩余液相发生共晶转变，生成共晶组织（α+β），继续冷却会从初晶β中析出二次α相。（3分）图（3）分（2）相为a、ba％＝(90-65

6、)/(90-5)=29.4%（2分）b%=(65-5)/(90-5)=70.6%（1分）组织为(a+b)+b+aⅡ共晶反应后：(a+b)％＝(80-65)/(80－40)=37.5%（2分）b%=(65-40)/(80-40)=62.5%（1分）室温下aⅡ%=（90-80）/（90-5）*b%=7.4%（2分）则室温下b%=62.5--aⅡ%=55.1%（1分）2、（1）x:80%A、10%B、10%C(2分)y:30%A、10%B、60%C(2分)z:20%A、40%B、40%C(2分)（2）W点：当合金W冷却到与液相面相交的温度时，开

7、始结晶出初晶C（1分），随温度降低，晶体C不断增加，液相数量不断减少（1分）。C为纯组元，成分不变，当液相成分变化到与共晶转变线的交点时，开始发生L→C+B二元共晶转变（2分）。随温度继续降低，二元共晶体（C+B）↑，液相进一步减少，此时液相成分沿二元共晶线变化（1分）。当液相成分变为三元共晶点时，发生L→A+B+C三元共晶转变，直至液相全部凝固（2分）。随后温度降低，组织不再变化。合金W在室温的平衡组织为初晶C+二元共晶（C+B）+三元共晶（A+B+C）。（2分）