810材料科学基础(b卷答案)

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1、姓名：　　　　　　　报考专业：　　　　　　　　　　　准考证号码：　　　　　　　　　　　　　　　密封线内不要写题2014年攻读硕士学位研究生入学考试参考答案科目名称：材料科学基础（□A卷■B卷）科目代码：810考试时间：3小时满分150分可使用的常用工具：□无■计算器■直尺□圆规（请在使用工具前打√）注意：所有答题内容必须写在答题纸上，写在试题或草稿纸上的一律无效；考完后试题随答题纸交回。一、填空题（共8小题，每空1分，共26分）1、面心立方0.256nm0.2477nm2、恒定结晶潜热的释放液-固两相的自由能差小于零

2、表面能增高3、大小小大小大4、固溶体间隙相间隙化合物5、枝晶扩散退火6、再结晶降低冷加工热加工7、8、原子跳动激活能空位扩散激活能二、判断题（共８小题，每小题3分，共24分）1、对2、错3、错4、错5、错6、错7、对8、错三、（8分）第6页共6页四、相图题（080501材料物理与化学、080502材料学方向做1、2、3题，共41分；080503材料加工工程方向做1和2题，共36分）1、（080501材料物理与化学、080502材料学方向11分，080503材料加工工程16分）解：（1）包晶反应（2）包晶反应（3）包晶

3、反应（4）共析反应（5）共析反应（6）共析反应（7）共析反应（8）包析反应（9）包析反应（10）熔晶反应（11）共晶反应2、（20分）解：（1）（10分）第6页共6页按组织分区的铁碳合金相图（2）（4分）答：含碳量为1.2%的铁碳合金熔化后缓慢冷却，当与液相线相交时，发生匀晶转变，从液相中结晶出初晶奥氏体。随着温度降低，液相和奥氏体分别沿着BC和JE线变化，当合金达到JE线时液相结晶完了，全部转变为奥氏体。继续降低温度，合金进入奥氏体单相区，组织没有变化。当合金冷却到ES线时，奥氏体达到饱和，将析出二次渗碳体，随着温

4、度降低，奥氏体成分沿着ES线变化，当降温到PSK线时，奥氏体成分达到共析点S，在恒温下发生珠光体转变，形成珠光体组织。继续降低温度，在共析温度以下由铁素体析出微量的三次渗碳体略去不计。合金的室温组织为P+Fe3CII。（3）（4分）相组成物含量：组织组成物含量：（4）显微组织示意图（2分）第6页共6页3、（10分）解：（1）（4分）（2）（6分）1）O合金的凝固过程（3分）L→A；L→A+C；L→A+C+B2）室温组织（3分）A+（A+C）共+（A+C+B）共五、问答题（080501材料物理与化学、080502材料学

5、方向做1、2、3、4、5题，共51分；080503材料加工工程方向做1、4、5、6、7题，共56分）1、（8分）答：铸锭组织控制，主要是对柱状晶区和等轴晶区的分布范围和晶粒大小的控制。变更合金成分和浇铸条件可以改变各晶区分布范围的大小。对给定合金而言，有利于柱状晶区发展的因素有：较快的冷却速度，高的熔化温度和浇注温度，定向散热等；有利于等轴晶区发展的因素有：较慢的冷却速度，低的熔化温度和浇注温度，均匀散热等。为了获得细小的等轴晶粒，可采用变质处理、振动和搅拌等措施。2、（10分）第6页共6页解：根据菲克第二定律，脱碳

6、时，计算处的碳浓度可用下式来表示：设7小时后脱碳层厚度为则所以3、（10分）解：（1）所以，从能量条件来看，此位错反应可以向右进行。（2）新位错，是面心立方点阵的单位位错，其位错线为（111）面与两晶面的交线。故新位错为刃型位错，其滑移面为（001）。但面心立方点阵滑移面为（111），所以，这一新位错不能滑移，为固定位错。4、（080501材料物理与化学、080502材料学方向13分；080503材料加工工程方向18分）答：可以采用加工硬化、固溶强化、弥散强化和细晶强化。加工硬化是指金属晶体在塑性变形过程中，材料的强

7、度随着塑性形变量的增加而增加。加工硬化产生的主要机制有位错塞积、林位错阻力和形成割阶时产生对位错运动的阻力及产生割阶消耗外力所做的功，宏观表现出金属强度提高。固溶强化指金属中由于溶质原子的存在，使得其强度提高。固溶强化的根本原因在于溶质原子与位错的交互作用，这种交互作用又分为溶质沿位错聚集并钉扎位错的弹性交互作用和化学交互作用两类。弥散强化依靠弥散分布于金属基体中的细小第二相强化金属。其强化的原因在于细小第二相与位错的交互作用，主要有位错绕过颗粒的Orowan机制以及位错切过颗粒机制。细晶强化是指多晶体的屈服强度随晶

8、粒尺寸的减小而增加。可以用Hall-Petch关系表示：。式中σ0第6页共6页为常数，反映晶内变形阻力，相当于单晶体金属的屈服强度；K为常数，表征晶界对强度的影响，与晶界结构有关；d为多晶体中各晶粒的平均直径。细晶强化的原因是晶粒越细，晶界越多，位错运动的阻力越大。细晶强化有尺寸限制。这些强化方式的共同点也就是金属强化的实质，在于增加了位错运动