2006-2007学年第一学期材料科学基础1试题及答案.doc

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1、成绩西安交通大学考试题课程材料科学基础1学院材料科学与工程考试日期2007年01月17日专业班号材料41、42、43、材料（硕）41√姓名学号期中期末一、填空题（每空1分，共20分）1.对金刚石、金属铜和橡胶而言，金刚石为　（1）　　键，结合键　（2）　故其弹性模量　（3）　；金属铜为　（4）　键，结合键　（5）　故其弹性模量　（6）　；橡胶中分子链上是　（7）　键，分子链之间是　（8）　键，故其弹性模量　（9）　。2.液态金属结晶的驱动力是　(10)　；多晶体金属中晶粒长大的驱动力是　(11)　；合金中原子扩散的驱动力是　(12)　。3.对于

2、刃型位错线，其柏氏矢量　（13）　于位错线，其滑移运动方向　（14）　　于柏氏矢量，其攀移运动方向　（15）　于柏氏矢量；对于螺型位错线，其柏氏矢量　(16)　于位错线，其滑移运动方向　（17）　于柏氏矢量，其交滑移运动方向　（18）于柏氏矢量；对于混合型位错线，其柏氏矢量　（19）　于位错线，其滑移运动方向　　（20）　　于位错线。二、判断题（每小题1分，共10分）1.密排六方结构的晶体属于密排六方点阵。2.空位的存在，总是使晶体的自由能降低。3.位错的存在，总是使晶体的自由能升高。4.晶体中可以形成纯刃型位错环，也可以形成纯螺型位错环。5.

3、螺型位错线只能进行滑移运动，不能进行攀移运动。6.位错线在其滑移面内运动的方向与其所引起的晶体滑移的方向相同。7.合金中多相平衡的条件是各组元在各相中的化学位相等。8.一个二元合金相图中，液相线与固相线距离越大的合金，其结晶时的流动性越差。第1页9.在三元相图的垂直截面图中，不能利用重心法则求三个平衡相的质量分数。10.在固相不扩散、液相完全混合的条件下，固溶体凝固中不可能出现成分过冷。三、识图题（共18分）1.(4分)写出所示立方晶胞中ABCDA晶面及AC晶向的密勒指数。2.(5分)写出所示六方晶胞中MNPQM晶面、晶向、晶向、晶向、晶向的密

4、勒-布拉菲指数。XZOYABDCQOa1a2a3CPNM3.(9分)Fe-C-Mn三元合金的液相面投影图如下图所示。(1)（3分）写出图中O合金的成分、熔点及结晶时的初生晶；abco(2)（6分）写出图中a点、b点和c点成分的液相参与的四相平衡反应名称及反应式。ε第2页西安交通大学考试题四、证明题（8分）假设纯金属熔液按均匀形核方式形核，晶核形状为立方体。试证明：临界形核功等于临界晶核表面能的三分之一，即式中，为临界晶核表面积，为晶核的比表面能。五、计算题（共24分）图4第五题第1题图TαβLA3020B601.（8分）A-B二元合金相图如图4

5、所示。在固相不扩散、液相完全混合条件下，水平放置的B质量分数的A-B二元合金熔液从一端定向凝固成长为L的横截面均匀的合金棒。(1)（4分）计算棒中单相固溶体段占棒长的分数；(2)（4分）计算合金棒中单相AaB图5第五题第2题图固溶体段的平均B含量。第3页2.（8分）W-Cr-Ni三元合金800℃等温截面图示于图5。（1）（4分）写出图中A合金在该温度时的相组成物，在图中标出各组成相的成分点，并计算各相的质量百分数（用字母列式表示即可）；（2）（4分）写出图中B合金在该温度时的相组成物，在图中标出各组成相的成分点，并计算各相的质量百分数（用字母列

6、式表示即可）。3.（8分）立方形晶体中的位错环ABCDA如图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，。刃位错的应力场公式如下：（1）(4分)AB段对CD段单位长度的作用力是多大，在什么方向？图6第五题第3题图（2）(4分)在外应力作用下，单位长度各段位错所受的力是多大，在什么方向？六、综合题（共20分）针对碳钢回答下列问题：1.（5分）已知727℃时，碳在奥氏体中的溶解度为，而在铁素体中的极限溶解度仅为。请解释二者差别如此明显的原因。第4页2.（5分）已知低碳钢常在920℃左右进行气体渗碳。请解

7、释选择这一温度的原因。3.（5分）碳质量分数的低碳钢工件在920℃进行表面气体渗碳，工件表面碳浓度始终保持为，并将工件中碳浓度为处至表面的距离定义为渗碳层深度。已知渗碳1小时后，渗碳层深度为0.12mm，若要求渗碳层深度达到0.48mm，则共需渗碳多长时间。4.（5分）示意画出平衡态碳钢的强度随钢含碳量的变化曲线，并从成分—组织—性能的角度定性解释。第5页西安交通大学本科生课程考试试题标准答案与评分标准课程名称：材料科学基础1课时：64考试时间：2007年1月17日一、填空题（每空1分，共20分）1.（1）共价；（2）最强；（3）最高；（4）金

8、属；（5）较弱；（6）较低；（7）共价；（8）二次；（9）最低；2.（10）体积自由能的降低；（11）总晶界能的降低；（12）化学位的降低；3.（13