(西安交通大学)材料科学基础真题2005年.doc

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1、(西安交通大学)材料科学基础真题2005年(总分：145.00，做题时间：90分钟)一、论述题(总题数：7，分数：145.00)1.1．已知密排六方晶体的孪生面为，孪生方向为，在六方晶胞中画出其中的任意一个孪生系统。2．若在面心立方单晶体的方向施加拉伸应力。则：(1)写出晶体的始滑移系统，并表示在立方晶胞中；(2)写出晶体的交滑移系统，以及晶体的双滑移系统。（分数：15.00）__________________________________________________________________

2、________________________正确答案：(1．如图所示。2．(1)(111)，如图所示。(2)交滑移系：；双滑移系：(111)和[110]。)解析：2.三元合金的四相平衡平面如图所示。1．写出该四相反应的名称及反应式。2．写出o合金在稍高于四相平衡平面时的相组成物，并计算各相组成物的相对量。3．写出o合金在稍低于四相平衡平面时的相组成物，并计算各相组成物的相对量。4．合金o在四相反应中生成什么相？计算所生成相在合金中的相对量。（分数：25.00）______________________

3、____________________________________________________________________正确答案：(如图所示。1．四相共晶反应，。2．相组成物：γ+L+α，其中3．相组成物：γ+α+β，其中4．四相反应中的生成相：α+β+γ，其中，)解析：3.假设某纯金属液体按均匀形核方式结晶，晶胚呈边长为a的立方体，晶胚的单位面积表面能为σ，液、固两相单位体积的吉布斯自由能差为ΔGV。1．求临界晶核边长a*的表达式。2．求临界晶核形成功ΔG*的表达式。3．证明关系式，其中A

4、*为临界晶核的表面积。（分数：25.00）__________________________________________________________________________________________正确答案：(1．形核时的自由能变化为ΔG=VΔGV+Aσ=a3ΔGV+6a2σ令得临界晶核边长2．3．由上式可见A*σ=3ΔG*故)解析：4.何谓成分过冷？用成分过冷理论解释合金的铸造性能(流动性、缩孔的分布特征)与其相图中液/固相线间垂直距离的关系。（分数：20.00）_________

5、_________________________________________________________________________________正确答案：(在合金的凝固过程中，虽然实际温度分布一定，但由于液体中溶质分布发生变化，使液/固界面前沿的液体处于过冷状态，这种由液体成分变化与实际温度分布两个因素共同决定的过冷，称为成分过冷。合金的铸造性能(流动性、缩孔的分布特征)与其相图中液/固相线间垂直距离的大小有关。垂直距离越大，则合金的流动性越差，缩孑L越易呈分散分布。成分过冷的条件为：，其

6、中，G为液/固界面前沿液体中的实际温度梯度，R为液/固界面推移的速度，D为溶质原子在液相中的扩散系数，m为合金相图中液相线的斜率，C0为合金的成分，k0为合金的平衡分配系数。可以证明，上式中的就是C0合金在其相图中液/固相线间的垂直距离。显然，液/固相线间的垂直距离越大，合金的成分过冷倾向就越大，液/固界面越倾向于树枝状生长，这阻碍了合金熔液的流动性，也使树枝状晶的枝间处因得不到补缩而形成分散缩孔。)解析：5.Co-Sb平衡相图如图所示。1．写出图中1118℃、≈1065℃、936℃、874C、629℃、4

7、22℃、≈377cC水平线的名称。2．写出图中固态单相的相结构类型，并写出其中化合物的化学式。3．写出wSb=90%的合金在200℃时的平衡相，并计算相组成物的相对量。4．写出wSb=90%的合金在200℃时的平衡组织，并计算组织组成物的相对量。（分数：30.00）__________________________________________________________________________________________正确答案：(1．1118℃：共晶反应线。≈1065℃：磁性转变线。

8、936℃：包晶反应线。8740℃：包晶反应线。629℃：共晶反应线。422℃：同素异构(多晶型)转变线。≈377℃：有序一无序转变线。2．(εCo)、(αCo)、(Sb)皆为置换固溶体。β：CoSb。γ和γ′：CoSb2。δ：CoSb3。3．平衡相：δ+(Sb)，其中，4．平衡组织：δ先+(δ+(Sb))共晶，其中)解析：6.1．结合σ-ε曲线，说明退火态低碳钢的屈服现象和应变时效现象。2．用位错理论解释上述现象