西工大材料科学基础考研试题.doc

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1、一、简答题（每题10分，共50分）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晶体屮有一个额外原子面，形如刀刃插入晶体2刃位错引起的应力场既有正应力又有切应力。3位错线可以是折线或Illi线，但位错线必与滑移（矢量）方向垂直4滑移面惟一5位错线的移动方向与晶体滑移方向平行（一■致）6位错线与柏氏矢量垂直螺型位错：1上下两层原子发生错排，错排区原子依次连接呈螺旋状2螺位错应力场为纯切应力场3螺世位错与晶体滑移方向平行，故位错线一定是直线4螺型位错的滑移面是不惟一；5位错线的移动方向与晶体

2、滑移方向相互垂直。6位错线与柏氏矢量平行何谓金属材料的加工硬化？如何解决加工硬化对后续冷加工带来的困难？答：随变形量增大，强度破度升高，塑形下降的现象。软化方法是再结晶退火。什么是离异共晶？如何形成的？答：在共晶水平线的两个端部附近，山于共晶量少，领先相相依附在初生相上，另一相独立存在于晶界，在组织学上失去共晶体特点，称为离异共晶。有时，也将端部以外附近的合金，在非平衡凝固时得到的少最共晶，称为离异共晶。形成无限固溶体的条件是什么？简述原因。答：只有置换固溶体才可能形成无限固溶体。且两组元需具有相同的晶体结构、相近的原子半径、相近的电负

3、性、较低的电子浓度。原因：溶质原子取代了溶剂原子的位置，晶格崎变较小，晶格畸变越小，能量越低。电负性相近不易形成化合物。电子浓度低有利于溶质原子溶入。两个尺寸相同、形状相同的铜镖合金铸件，一个含90%Ni,另一个含50%Ni,铸造后自然冷却，问哪个铸件的偏析严重？为什么？答：50%Ni的偏析严巫，因为液固相线差别大，说明液固相成分差別大，冷速较快不容易达到成分均匀化。写出｛112｝晶面族的等价晶面。答：{112}=(112)+(112)+(112)+(112)+(121)+(12!)+(1TI)+(12T)+(211请判定下列反应能否进

4、行:)+(亍11)+(2厂1)+(21F)—[TT1]+—[in]->ti[ooi]22答:几何条件:—[111]H—[111]=—[002]=tz[001],满足几何条件222能最条件：方「+方2~=牛丁(一1)~+(-1)~+~Vi+1:+1~=-~a-彳、满足能帚条件,by2=(7Vo2+02+12y=a2反应不能进行。已知某晶体在500C时，每10"个原子中可以形成有1个空位，请问该晶体的空位形成能是多少？（已知该晶体的常数A=0-0539,波耳滋曼常数K=L381x1023J/K）Acxp(=一kTIn=1・068——=-[1

5、.381x10-23x(500Ax10-20x17.8=1.9x10-19+273J)]In_10_10.0539单晶铜拉伸，已知拉力轴的方向为1001］,0=106Pa,求（111）面上柏氏矢量=T［101］的螺位错线上所受的力（％□=）答：外力在（in）［101］上的分切应力为：F=ib«4.0025X10^^作用在位错线上的力为:X0.36X10-91.039X10~*N/m经冷加工的金属微观组织变化如图a所示，随温度升高，并在某一温度下保温足够长的时间，会发生图b-d的变化，请分析四个阶段微观组织、体系能量和宏观性能变化的机理和

6、原因。答：图a：晶粒拉长，缺陷数最增大形成位错亚结构，产生变形织构：存储能升高：位错缠结导致加丁破化，强度硬度升高，塑形下降，组织取向明显导致各向异性。图b：冋复。晶粒基木不变，位错发生滑移、攀移等，位错垂排，数最略有减少，空位大量减少。内应力得到消除。加工硬化基本保留。图c：再结晶。形成新的无畸变新晶粒。存储能全部释放，变形产生的点阵畸变消除。加工硬化消除,力学性能基本恢复到冷变形前的水平。图d：晶粒长大。晶粒粗化。体系能議因界面能的下降而下降。强度下降，塑形也下降。根据Ag-Cd-元相图：1）当温度为736059004409和230

7、9时分别会发生什么样的三相平衡反应？写出反应式。2）分析Ag-56%Cd合金的平衡凝固过程，绘出冷却曲线，标明各阶段的相变反应。3）分析Ag-95%Cd合金的平衡凝固与较快速冷却时，室温下组织组成会有什么变化，并讨论其原因。3）Ag-95%Cd合金的平衡凝固到家温：C

8、・Fe与a・Fe溶解碳原子能力差异的原因。答：a・Fc为体心立方晶体，其八面体间隙为扁八面体，相比而言四面体间隙较大；y・Fc为面心立方，其八面体间隙大。体心立方的四面体间隙比面心立方的八面体间隙小很多，因