2004年西北工業(yè)大學(xué)碩士研究生入學(xué)試一、簡(jiǎn)答題：(共40分，每小題8分)1、請(qǐng)簡(jiǎn)述間隙固溶體、間隙相、間隙化合物的異同點(diǎn)？2、請(qǐng)簡(jiǎn)述影響擴(kuò)散的主要因素有哪些。3、臨界晶核的物理意義是什么？形成臨界晶核的充分條件是什么？4、有哪些因素影響形成非晶態(tài)金屬？為什么？5、合金強(qiáng)化途徑有哪些？各有什么特點(diǎn)？二、計(jì)算、作圖題：(共60分，每小題12分)1、求［111］和［201］兩晶向所決定的晶面，并繪圖表示出來(lái)。2、氧化鎂(MgO)具有NaCl型結(jié)構(gòu)，即具有02-離子的面心立方結(jié)構(gòu)。問(wèn)：若其離子半徑‘Mg2+=0.066nm,'。一=0.140nm，則其原子堆積密度為多少？如果Mg2+/Z一=0.41，則原子堆積密度是否改變？3、已知液態(tài)純鎳在1.013X105Pa(1大氣壓)，過(guò)冷度為319K時(shí)發(fā)生均勻形核，設(shè)臨界晶核半徑為1nm，純鎳熔點(diǎn)為1726K，熔化熱AHm=18075J/mol，摩爾體積V=6.6cm3/mol，試計(jì)算純鎳的液一固界面能和臨界形核功。S4、圖示為Pb-Sn-Bi相圖投影圖。問(wèn)：寫(xiě)出合金Q(w=0.7,w=0.2)凝固過(guò)程及室溫組織；計(jì)算合金室溫下組織組成物的相對(duì)含量。%/io

5、有一鋼絲(直徑為1mm)包復(fù)一層銅(總直徑為2mm)。若已知鋼的屈服強(qiáng)度Ot=280MPa,彈性模量Et=205GPa,銅的氣=140MPa,彈性模量ECu=116GPa。問(wèn)：stCuCU(1)如果該復(fù)合材料受到拉力，何種材料先屈服？在不發(fā)生塑性變形的情況下，該材料能承受的最大拉伸載荷是多少？該復(fù)合材料的彈性模量為多少？三、綜合分析題：(共50分，每小題25分)1、某面心立方晶體的可動(dòng)滑移系為(HD、】110］。請(qǐng)指出引起滑移的單位位錯(cuò)的柏氏矢量；若滑移由刃位錯(cuò)引起，試指出位錯(cuò)線的方向；請(qǐng)指出在(2)的情況下，位錯(cuò)線的運(yùn)動(dòng)方向；假設(shè)在該滑移系上作用一大小為0.7MPa的切應(yīng)力，試計(jì)算單位刃位錯(cuò)線受力的大小和方向(取點(diǎn)陣常數(shù)為a=0.2nm)。2、若有，某一Cu-Ag合金(w=0.075,w=0.925)1Kg，請(qǐng)?zhí)岢鲆环N方案從該合金中提煉出100g的CAg，且要求提煉得到的Ag中的Cu含量w低于0.02。(假設(shè)液相線和固相線固相線均為直線)。CuIO85*C9605L.E..8.8128.1Lt92vAJ036jo9605L.E..8.8128.1Lt92vAJ2005年西北工業(yè)大學(xué)碩士研究生入學(xué)試題一、簡(jiǎn)答題(每題8分，共40分)請(qǐng)簡(jiǎn)述二元合金結(jié)晶的基本條件有哪些。同素異晶轉(zhuǎn)變和再結(jié)晶轉(zhuǎn)變都是以形核長(zhǎng)大方式進(jìn)行的，請(qǐng)問(wèn)兩者之間有何差別？?jī)晌诲e(cuò)發(fā)生交割時(shí)產(chǎn)生的扭折和割階有何區(qū)別？請(qǐng)簡(jiǎn)述擴(kuò)散的微觀機(jī)制有哪些？影響擴(kuò)散的因素又有哪些？請(qǐng)簡(jiǎn)述回復(fù)的機(jī)制及其驅(qū)動(dòng)力。

二、計(jì)算、作圖題：（共60分，每小題12分）在面心立方晶體中，分別畫(huà)出（101），［1°T］、［ilB］和、（ill）、［Ml］，指出哪些是滑移面、滑移方向，并就圖中情況分析它們能否構(gòu)成滑移系？若外力方向?yàn)椋?01］，請(qǐng)問(wèn)哪些滑移系可以開(kāi)動(dòng)？請(qǐng)判定下列位錯(cuò)反應(yīng)能否進(jìn)行，若能夠進(jìn)行，請(qǐng)?jiān)诰О麍D上做出矢量圖。|[TTi]+|[in]-^4001]（2）|[110W^[lgT]+^[211]（2）|[110W^[lgT]+^[211]假設(shè)某面心立方晶體可以開(kāi)動(dòng)的滑移系為，請(qǐng)回答：（1）給出滑移位錯(cuò)的單位位錯(cuò)柏氏矢量；（2）若滑移位錯(cuò)為純?nèi)形诲e(cuò)，請(qǐng)指出其位錯(cuò)線方向；若滑移位錯(cuò)為純螺位錯(cuò)，其位錯(cuò)線方向又如何？若將一塊鐵由室溫20°C加熱至850°C，然后非?？斓乩鋮s到20°C，請(qǐng)計(jì)算處理前后空位數(shù)變化（設(shè)鐵中形成1mol空位所需的能量為J，氣體常數(shù)為8.314J/mol?K）。已知三元簡(jiǎn)單共晶的投影圖，見(jiàn)附圖，（1）請(qǐng)畫(huà)出AD代表的垂直截面圖及各區(qū)的相組成（已知TA>TD）；（2）請(qǐng)畫(huà)出X合金平衡冷卻時(shí)的冷區(qū)曲線，及各階段相變反應(yīng)。三、綜合分析題：（共50分，每小題25分）請(qǐng)對(duì)比分析加工硬化、細(xì)晶強(qiáng)化、彌散強(qiáng)化、復(fù)相強(qiáng)化和固溶強(qiáng)化的特點(diǎn)和機(jī)理。請(qǐng)根據(jù)所附二元共晶相圖分析解答下列問(wèn)題：（1）分析合金I、II的平衡結(jié)晶過(guò)程，并繪出冷卻曲線；（2）說(shuō)明室溫下I、II的相和組織是什么？并計(jì)算出相和組織的相對(duì)含量；（3）如果希望得到共晶組織和5%的。初的合金，求該合金的成分；（4）分析在快速冷卻條件下，I、II兩合金獲得的組織有何不同。2006年西北工業(yè)大學(xué)碩士研究生入學(xué)試一、簡(jiǎn)答題（每題10分，共50分）試從結(jié)合鍵的角度，分析工程材料的分類及其特點(diǎn)。位錯(cuò)密度有哪幾種表征方式？陶瓷晶體相可分為哪兩大類？有何共同特點(diǎn)？冷軋純銅板，如果要求保持較高強(qiáng)度，應(yīng)進(jìn)行何種熱處理？若需要繼續(xù)冷軋變薄時(shí)，又應(yīng)進(jìn)行何種熱處理？擴(kuò)散激活能的物理意義為何？試比較置換擴(kuò)散和間隙擴(kuò)散的激活能的大小。二、作圖計(jì)算題（每題15分，共60分）已知碳在y-Fe中擴(kuò)散時(shí)，D0=2.0x10-5m2/s，Q=1.4x105J/mol。當(dāng)溫度由927°C上升到1027°C時(shí)，擴(kuò)散系數(shù)變化了多少倍？（氣體常數(shù)R=8.314J/（mol.K））已知某低碳鋼o0=64KPa，K=393.7，若晶粒直徑為50pm，該低碳鋼的屈服強(qiáng)度是多少？試計(jì)算BCC晶體最密排面的堆積密度。］和［1技］均位于Fcc鋁的（111）晶面上，因此理論上（111.H01門和（111.W112］的滑移均是可能的。（1）畫(huà)出（111）晶面及單位滑移矢量皿1】】和［1技］。（2）比較具有此二滑移矢量的位錯(cuò)的能量。三、綜合分析題（每題20分，共40分）試從晶界的結(jié)構(gòu)特征和能量特征分析晶界的特點(diǎn)。試分析冷塑性變形對(duì)合金組織結(jié)構(gòu)、力學(xué)性能、物理化學(xué)性能、體系能量的影響。2004年西北工業(yè)大學(xué)碩士研究生入學(xué)試題參考答案一、簡(jiǎn)答題：（共40分，每小題8分）1、請(qǐng)簡(jiǎn)述間隙固溶體、間隙相、間隙化合物的異同點(diǎn)？答：相同點(diǎn)：小原子溶入。不同點(diǎn)：間隙固溶體保持溶劑（大原子）點(diǎn)陣；間隙相、間隙化合物改變了大原子點(diǎn)陣，形成新點(diǎn)陣。間隙相結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；間隙化合物結(jié)構(gòu)復(fù)雜。2、請(qǐng)簡(jiǎn)述影響擴(kuò)散的主要因素有哪些。答：影響擴(kuò)散的主要因素：（1）溫度；（2）晶體結(jié)構(gòu)與類型；（3）晶體缺陷；（4）化學(xué)成分。3、臨界晶核的物理意義是什么？形成臨界晶核的充分條件是什么？答：臨界晶核的物理意義：可以自發(fā)長(zhǎng)大的最小晶胚（或，半徑等于二的晶核）"形成臨界晶核的充分條件：（1）形成rNrk的晶胚；（2）獲得ANA*（臨界形核功）的形核功。4、有哪些因素影響形成非晶態(tài)金屬？為什么？答：液態(tài)金屬的粘度：粘度越大原子擴(kuò)散越困難，易于保留液態(tài)金屬結(jié)構(gòu)。冷卻速度；冷卻速度越快，原子重新排列時(shí)間越斷，越容易保留液態(tài)金屬結(jié)構(gòu)。5、合金強(qiáng)化途徑有哪些？各有什么特點(diǎn)？答：細(xì)晶強(qiáng)化、固溶強(qiáng)化、復(fù)相強(qiáng)化、彌散強(qiáng)化（時(shí)效強(qiáng)化）加工硬化。二、計(jì)算、作圖題：（共60分，每小題12分）1、求［11口和［201］兩晶向所決定的晶面，并繪圖表示出來(lái)。答：設(shè)所求的晶面指數(shù)為（hkl）-1111--1111-1220=(112)問(wèn):2、氧化鎂（MgO）具有NaCl型結(jié)構(gòu)，即具有02高子的面心立方結(jié)構(gòu)。問(wèn):（1）若其離子半徑%2+=0.066nm，、一=0.140nm，則其原子堆積密度為多少？（2）如果rMg2+/農(nóng)-=0.41，則原子堆積密度是否改變？答：（1）點(diǎn)陣常數(shù)"=2、+泉）=°.4M3/、，P=4%g2*+疽*4=073堆積密度亍a3（2）堆積密度會(huì)改變，因?yàn)镻與兩異號(hào)離子半徑的比值有關(guān)。f

3、已知液態(tài)純鎳在1.013X105Pa(1大氣壓)，過(guò)冷度為319K時(shí)發(fā)生均勻形核，設(shè)臨界晶核半徑為1nm,純鎳熔點(diǎn)為1726K,熔化熱△H=18075J/mol,3、已知液態(tài)純鎳在1.013X105Pa(1大氣壓)，過(guò)冷度為319K時(shí)發(fā)生均勻形核，設(shè)臨界晶核半徑為1nm,純鎳熔點(diǎn)為1726K,熔化熱△H=18075J/mol,摩爾體積V=6.6cm3/mol,試計(jì)算純鎳的液一固界面能和臨界形核功。S2b

r=答：因?yàn)锳Gb…LAHahaAG==BTTmmb所以rAGB2rAHAT=2.53x10-5J/cm22T4、16兀b316兀b3T2VA=AG==m-v3AG23AH2.AT2圖示為Pb-Sn-BBi相圖投影圖。=1.6x10-19J問(wèn)：寫(xiě)出合金Q(w=0.7,w=0.2)凝固過(guò)程及室溫組織；計(jì)算合金室溫下組織組戒物的相對(duì)含量。答：(1)冷卻至液相面析出Bi：L—Bi初，隨溫度降低Bi增多，液相成分延Bi-Q的延長(zhǎng)線向EE移動(dòng)；初3液相成分達(dá)到E3E后發(fā)生共晶反應(yīng)，L—(Sn+Bi)共，液相成分延E3E向E移動(dòng)；3共3液相成分達(dá)到E后，發(fā)生三元共晶反應(yīng)L—(Sn+Bi+P)廿，隨后冷卻不再變化。共室溫組織為：Bi初+(Sn+Bi)共+(Sn+Bi+p)共(2)W-■=2.88；wb.丑=0：407;wsb.世=0.3055、有一鋼絲(直徑為(mmr雹復(fù)一層銅(總直崔男2mb。若已知鋼的屈服強(qiáng)度O=280MPa,彈性模量E=205GPa，銅的o=140MPa,彈性模量EC=110GPa。問(wèn)：StCU如果該復(fù)合材料受到拉力，何種材料先屈服？在不發(fā)生塑性變形的情況下，該材料能承受的最大拉伸載荷是多少？該復(fù)合材料的彈性模量為多少？答；兩金屬的彈性應(yīng)變相等，即：(1)(2)(b/E)=￡=￡=(b/E)前205000…C氣t—"CuX110000=.^CuCu先屈服；F^=F+F=140x106x2.4x10-6+280x106x0.8x10-6=560NCustE=(甲E)+(甲E)=130000"。stCu(3)三、綜合分析題：(共50分，每小題25分)1、某面心立方晶體的可動(dòng)滑移系為(111)、［110］。請(qǐng)指出引起滑移的單位位錯(cuò)的柏氏矢量；若滑移由刃位錯(cuò)引起，試指出位錯(cuò)線的方向；請(qǐng)指出在(2)的情況下，位錯(cuò)線的運(yùn)動(dòng)方向;

（4）假設(shè)在該滑移系上作用一大小為0.7MPa的切應(yīng)力，試計(jì)算單位刃位錯(cuò)線受力的大小和方向（取點(diǎn)陣常數(shù)為a=0.2nm）。a—b=-[110]答：（1）柏氏矢量：2；（2）位錯(cuò)線方向：[112]；（3）位錯(cuò)線運(yùn)動(dòng)方向平行于柏氏矢量；（4）F=仍=9.899x10-11MN/m2、若有，某一Cu-Ag合金（w=0.075,w=0.925）1Kg,請(qǐng)?zhí)岢鲆环N方案從該合金中提煉出100g的CAg,且要求提煉得到的Ag中的Cu含量w低于0.02。（假設(shè)液相線和固相線固相線均為直線）。CU答：1.將1Kg合金加熱至900°C以上熔化，緩慢冷卻至850°C,倒去剩余液體，所得固體a約780g,w=0.055；將a1熔化，緩慢冷卻至900CC，倒去剩余液體，得a2約380g，w=0.03；將a：熔化，緩慢冷卻至920C，倒去剩余液體，得a：約260g，w：=0.02；即可。2005年西tis北工業(yè)大學(xué)碩士研究生入學(xué)試將a；熔化，緩慢冷卻至935C，倒去剩余液體，得氣約180g，w=0.013,題參考答案即可。2005年西tis北工業(yè)大學(xué)碩士研究生入學(xué)試一、簡(jiǎn)答題（每題8分，共40分）請(qǐng)簡(jiǎn)述二元合金結(jié)晶的基本條件有哪些。答：熱力學(xué)條件AG<0結(jié)構(gòu)條件：r>r*能量條件：A>AGmax成分條件同素異晶轉(zhuǎn)變和再結(jié)晶轉(zhuǎn)變都是以形核長(zhǎng)大方式進(jìn)行的，請(qǐng)問(wèn)兩者之間有何差別？答：同素異晶轉(zhuǎn)變是相變過(guò)程，該過(guò)程的某一熱力學(xué)量的倒數(shù)出現(xiàn)不連續(xù)；再結(jié)晶轉(zhuǎn)變只是晶粒的重新形成，不是相變過(guò)程。兩位錯(cuò)發(fā)生交割時(shí)產(chǎn)生的扭折和割階有何區(qū)別？答：位錯(cuò)的交割屬于位錯(cuò)與位錯(cuò)之間的交互作用，其結(jié)果是在對(duì)方位錯(cuò)線上產(chǎn)生一個(gè)大小和方向等于其柏氏矢量的彎折，此彎折即被稱為扭折或割階。扭折是指交割后產(chǎn)生的彎折在原滑移面上，對(duì)位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)不產(chǎn)生影響，容易消失；割階是不在原滑移面上的彎折，對(duì)位錯(cuò)的滑移有影響。請(qǐng)簡(jiǎn)述擴(kuò)散的微觀機(jī)制有哪些？影響擴(kuò)散的因素又有哪些？答：置換機(jī)制：包括空位機(jī)制和直接換位與環(huán)形換位機(jī)制，其中空位機(jī)制是主要機(jī)制，直接換位與環(huán)形換位機(jī)制需要的激活能很高，只有在高溫時(shí)才能出現(xiàn)。間隙機(jī)制：包括間隙機(jī)制和填隙機(jī)制，其中間隙機(jī)制是主要機(jī)制。影響擴(kuò)散的主要因素有：溫度（溫度約高，擴(kuò)散速度約快）；晶體結(jié)構(gòu)與類型（包括致密度、固溶度、各向異性等）；晶體缺陷；化學(xué)成分（包括濃度、第三組元等）請(qǐng)簡(jiǎn)述回復(fù)的機(jī)制及其驅(qū)動(dòng)力。答：低溫機(jī)制：空位的消失

中溫機(jī)制：對(duì)應(yīng)位錯(cuò)的滑移（重排、消失）高溫機(jī)制：對(duì)應(yīng)多邊化（位錯(cuò)的滑移+攀移）驅(qū)動(dòng)力：冷變形過(guò)程中的存儲(chǔ)能（主要是點(diǎn)陣畸變能）二、計(jì)算、作圖題：（共60分，每小題12分）1.在面心立方晶體中，分別畫(huà)出【1項(xiàng)、和、（in）、am指出哪些是滑移面、滑移方向，并就圖中情況分析它們能否構(gòu)成滑移系？若外力方向?yàn)閇001]，請(qǐng)問(wèn)哪些滑移系可以開(kāi)動(dòng)？（10[10T]不能何敢滑移系（ITT）.[T10]〔111）、[011]能構(gòu)成幽移系能利段四移系不能開(kāi)動(dòng)能開(kāi)劫請(qǐng)判定下列位錯(cuò)反應(yīng)能否進(jìn)行，若能夠進(jìn)行，請(qǐng)?jiān)诰О麍D上做出矢量圖。-[111]+-[111](（10[10T]不能何敢滑移系（ITT）.[T10]〔111）、[011]能構(gòu)成幽移系能利段四移系不能開(kāi)動(dòng)能開(kāi)劫請(qǐng)判定下列位錯(cuò)反應(yīng)能否進(jìn)行，若能夠進(jìn)行，請(qǐng)?jiān)诰О麍D上做出矢量圖。-[111]+-[111](1)22幾何條件:-[111]+-[111]=-[002]=4001]，滿足幾何條件能量條件:滿足能量條件，反應(yīng)可以進(jìn)行。加1?！闧1打]+￡⑵1](2)2幾何條件：知沮]+￡⑵i]=￡[匏。]=即10]&&朽的，滿足幾何條件能量條件:滿足能量條件，反應(yīng)可以進(jìn)行。假設(shè)某面心立方晶體可以開(kāi)動(dòng)的滑移系為，請(qǐng)回答：1）給出滑移位錯(cuò)的單位位錯(cuò)柏氏矢量；2）若滑移位錯(cuò)為純?nèi)形诲e(cuò)，請(qǐng)指出其位錯(cuò)線方向；若滑移位錯(cuò)為純螺位錯(cuò)，其位錯(cuò)線方向又如何？答：（1）單位位錯(cuò)的柏氏矢量&或011]（答：（1）單位位錯(cuò)的柏氏矢量&或011]（2）純?nèi)形诲e(cuò)的位錯(cuò)線方向與b垂直，且位于滑移面上，為；純螺位錯(cuò)的位錯(cuò)線與b平行，為［011］。4.若將一塊鐵由室溫20°C加熱至850°C，然后非?？斓乩鋮s到20°C，請(qǐng)計(jì)算處理前后空位數(shù)變化（設(shè)鐵中形成1mol空位所需的能量為J）。104675104675/頁(yè)曷i土商^=&把，燈瀘答京也幣E已知三元簡(jiǎn)單共晶的投影圖，見(jiàn)附圖，1）請(qǐng)畫(huà)出AD代表的垂直截面圖及各區(qū)的相組成（已知TA>TD）；2）請(qǐng)畫(huà)出X合金平衡冷卻時(shí)的冷區(qū)曲線，及各階段相變反應(yīng)。答:三、綜合分析題：（共50分，每小題25分）請(qǐng)對(duì)比分析加工硬化、細(xì)晶強(qiáng)化、彌散強(qiáng)化、復(fù)相強(qiáng)化和固溶強(qiáng)化的特點(diǎn)和機(jī)理。答：加工硬化：是隨變形使位錯(cuò)增殖而導(dǎo)致的硬化；細(xì)晶強(qiáng)化：是由于晶粒減小，晶粒數(shù)量增多，尺寸減小，增大了位錯(cuò)連續(xù)滑移的阻力導(dǎo)致的強(qiáng)化；同時(shí)由于滑移分散，也使塑性增大。該強(qiáng)化機(jī)制是唯一的同時(shí)增大強(qiáng)度和塑性的機(jī)制。彌散強(qiáng)化：又稱時(shí)效強(qiáng)化。是由于細(xì)小彌散的第二相阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的強(qiáng)化。包括切過(guò)機(jī)制和繞過(guò)機(jī)制。復(fù)相強(qiáng)化：由于第二相的相對(duì)含量與基體處于同數(shù)量級(jí)是產(chǎn)生的強(qiáng)化機(jī)制。其強(qiáng)化程度取決于第二相的數(shù)量、尺寸、分布、形態(tài)等，且如果第二相強(qiáng)度低于基體則不一定能夠起到強(qiáng)化作用。固溶強(qiáng)化：由于溶質(zhì)原子對(duì)位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生阻礙。包括彈性交互作用（柯氏氣團(tuán)）、電交互作用（玲木氣團(tuán)）和化學(xué)交互作用。請(qǐng)根據(jù)所附二元共晶相圖分析解答下列問(wèn)題：1）分析合金I、II的平衡結(jié)晶過(guò)程，并繪出冷卻曲線；2）說(shuō)明室溫下I、II的相和組織是什么？并計(jì)算出相和組織的相對(duì)含量；3）如果希望得到室溫組織為共晶組織和5%的B初的合金，求該合金的成分；4）分析在快速冷卻條件下，I、II兩合金獲得的組織有何不同。答：（1）(2)I:a初+PIIW=陟=竺2二些婦(2)I:a初+PII略尸:二三二、三歡IQ0.%=17.65%090-005，相組成與組織組成比例相同II:P初+(a+P)共+PIIII:0-90-°S0x100%=25%0.90-0.50心供10.90-0.50W...=此￡=二:￥.區(qū)100%=75%-'W=°90~°S0X1od%.=11.心供10.90-0.50090-0.05注"二三三婦00%=匏,24%0.90-0.05）設(shè)所求合金成分為xx=0.05x(0.90-0.50).+0.50=52%（4）I合金在快冷條件下可能得到少量的共晶組織，且呈現(xiàn)離異共晶的形態(tài)，合金中的PII量會(huì)減少，甚至不出現(xiàn)；II合金在快冷條件下P初呈樹(shù)枝狀，且數(shù)量減少。共晶體組織變細(xì)小，相對(duì)量增加。2006年西北工業(yè)大學(xué)碩士研究生入學(xué)試題參考答案一、簡(jiǎn)答題（每題10分，共50分）試從結(jié)合鍵的角度，分析工程材料的分類及其特點(diǎn)。答：金屬材料：主要以金屬鍵為主，大多數(shù)金屬?gòu)?qiáng)度和硬度較高，塑性較好。陶瓷材料：以共價(jià)鍵和離子鍵為主，硬、脆，不易變形，熔點(diǎn)高。高分子材料：分子內(nèi)部以共價(jià)鍵為主，分子間為分子鍵和氫鍵為主。

復(fù)合材料：是以上三中基本材料的人工復(fù)合物，結(jié)合鍵種類繁多。性能差異很大。位錯(cuò)密度有哪幾種表征方式？答：有兩種方式：體密度，即單位體積內(nèi)的位錯(cuò)線長(zhǎng)度；面密度，即垂直穿過(guò)單位面積的位錯(cuò)線根數(shù)。陶瓷晶體相可分為哪兩大類？有何共同特點(diǎn)？答：氧化物陶瓷和硅酸鹽陶瓷。特點(diǎn)：1.結(jié)合鍵主要是離子鍵，含有一定比例的共價(jià)鍵；2.有確定的成分，可以用準(zhǔn)確的分子式表達(dá)；3.具有典型的非金屬性質(zhì)。冷軋純銅板，如果要求保持較高強(qiáng)度，應(yīng)進(jìn)行何種熱處理？若需要繼續(xù)冷軋變薄時(shí)，又應(yīng)進(jìn)行何種熱處理？答：保持較高強(qiáng)度則應(yīng)進(jìn)行低溫退火，使其只發(fā)生回復(fù)，去除殘余應(yīng)力；要繼續(xù)冷變形則應(yīng)進(jìn)行高溫退火，使其發(fā)生再結(jié)晶，以軟化組織。擴(kuò)散激活能的物理意義為何？試比較置換擴(kuò)散和間隙擴(kuò)散的激活能的大小。答：擴(kuò)散激活能的物理意義是原子躍遷過(guò)程中必須克服周圍原子對(duì)其的阻礙，即必須克服勢(shì)壘。相比而言，間隙擴(kuò)散的激活能較小。二、作圖計(jì)算題(每題15分，共60分)1.已知碳在Y一Fe中擴(kuò)散時(shí)，D0=2.0x10一5m2/s，Q=1.4x105J/mol。當(dāng)溫度由927°C上升到1027°C時(shí)，擴(kuò)散系數(shù)變化了多少倍？(R=8.314J/(mol.K))。=O就4司「加戒川(-14^10。=O就4司「加戒川(-14^10、'^^31x(927+273)^以七，-=Dexj—女)=2.CT由1CT^.31x(1027+273)z-1.4x10D_￡-1.4x10-1.4^10j-L4用。_-1.4x10PeXI\S.31x(1027+273)-S.31x..(927+273)尸以F10g0S2~9976g=exp(-12.953+14.033)=exp(1.0S)=2.94已知某低碳鋼。0=64KPa，K=393.7，若晶粒直徑為50呻，該低碳鋼的屈服強(qiáng)度是多少？答：由霍爾一配奇公式得：冬=任+電飛=64+393.7妃0三二64+55.68=119.7枝兒試計(jì)算BCC晶體最密排面的堆積密度。答：BCC密排面為｛110｝面，其面積為：招=容就，=沐己時(shí)就｛110｝面上被原子占據(jù)的面積為(兩個(gè)原子)：48^=—=—tt=0.588S堆積密度：日16

4.［〔時(shí)］和［1技］均位于Fcc鋁的（111）晶面上，因此理論上（111'心1門和（111.W112］的滑移均是可能的。畫(huà)出（111）晶面及單位滑移矢量［5】］和"I：（2）比較具有此二滑移矢量的位錯(cuò)的能量。答：1)（2）兩位錯(cuò)位于同一滑移面，因此G答：1)（2）兩位錯(cuò)位于同一滑移面，因此G相同，故：三、綜合分析題（每題20分，共40分）試從晶界的結(jié)構(gòu)特征和能量特征分析晶界的特點(diǎn)。答：晶界結(jié)構(gòu)特征：原子排列比較混亂，含有大量缺陷。晶界能量特征：原子的能量較晶粒內(nèi)部高，活動(dòng)能量強(qiáng)。晶界特征：?晶界畸變晶界能向低能量狀態(tài)轉(zhuǎn)化晶粒長(zhǎng)大、晶界變直晶界面積減小?阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)——。bf——細(xì)晶強(qiáng)化?位錯(cuò)、空位等缺陷多——晶界擴(kuò)散速度高?晶界能量高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜——容易滿足固態(tài)相變的條件——固態(tài)相變首先發(fā)生地?化學(xué)穩(wěn)定性差——晶界容易受腐蝕?微量元素、雜質(zhì)富集試分析冷塑性變形對(duì)合金組織結(jié)構(gòu)、力學(xué)性能、物理化學(xué)性能、體系能量的影響。答：?組織結(jié)構(gòu)：（1）形成纖維組織：晶粒沿變形方向被拉長(zhǎng)；（2）形成位錯(cuò)胞；（3）晶粒轉(zhuǎn)動(dòng)形成變形織構(gòu)。?力學(xué)性能：位錯(cuò)密度增大，位錯(cuò)相互纏繞，運(yùn)動(dòng)阻力增大，造成加工硬化。?物理化學(xué)性能：其變化復(fù)雜，主要對(duì)導(dǎo)電，導(dǎo)熱，化學(xué)活性，化學(xué)電位等有影響。?體系能量：包括兩部分：（1）因冷變形產(chǎn)生大量缺陷引起點(diǎn)陣畸變，使畸變能增大；（2）因晶粒間變形不均勻和工件各部分變形不均勻引起的微觀內(nèi)應(yīng)力和宏觀內(nèi)應(yīng)力。這兩部分統(tǒng)稱為存儲(chǔ)能，其中前者為主要的。冷變形后引起的組織性能變化為合金隨后的回復(fù)、再結(jié)晶作了組織和能量上的準(zhǔn)備。一、簡(jiǎn)答題（每題6分，共30分）原子的結(jié)合鍵有哪幾種？各有什么特點(diǎn)？面心立方晶體和體心立方晶體的晶胞原子數(shù)、配位數(shù)和致密度各是多少？立方晶系中，若位錯(cuò)線方向?yàn)椋?01］,b=。［11°］，試說(shuō)明該位錯(cuò)屬于什么類型。請(qǐng)說(shuō)明間隙化合物與間隙固溶體的異同。試從擴(kuò)散系數(shù)公式D一°0舞「卜而1說(shuō)明影響擴(kuò)散的因素。何為過(guò)冷度？它對(duì)形核率有什么影響？二、作圖計(jì)算題（每題10分，共40分）在面心立方晶體中，分別畫(huà)出（101）、［110］和（111）、［110］，指出哪些是滑移面、滑移方向，并就圖中情況分析它們能否構(gòu)成滑移系？已知Al為面心立方晶體，原子半徑為r。若在Al晶體的八面體間隙中能溶入最大的小原子半徑為r，請(qǐng)計(jì)算r與r的比值是多少。BBAA-B二元合金中具有共晶反應(yīng)如下：/=0.75）芻以（w=0.15）+'（w=0.95）若共晶反應(yīng)BBB剛結(jié)束時(shí)，。和6相的相對(duì)含量各占50%，試求該合金的成分。已知銅的臨界分切應(yīng)力為1Mpa，問(wèn)要使（111）面上產(chǎn)生［101］方向的滑移，應(yīng)在［001］方向上施加多大的力？三、綜合分析題（每題15分，共30分）按下列條件繪出A-B二元相圖：（1）A組元（熔點(diǎn)600°C）與B組元（熔點(diǎn)500°C）在液態(tài)時(shí)無(wú)限互溶；（2）固態(tài)時(shí)，A在B中的最大固溶度為wA=0.30，室溫時(shí)為wA=0.10；而B(niǎo)在固態(tài)下不溶于A；''（3）300C時(shí)發(fā)生共晶反應(yīng)'（w=0.40）OA*'（w=0.70）。在A-B二元相圖中，分析BBw=0.6的合金平衡凝固后，在室溫下的相組成物及組織組成物，并計(jì)算各相組成物的相對(duì)含量。請(qǐng)繪出下列Fe-C合金極緩慢冷卻到室溫后的金相組織示意圖，并標(biāo)注各組織。（腐蝕劑均為3%硝酸酒精）

鑄鐵柴舍檀枇翅二鑄鐵一、簡(jiǎn)答題(每題6分，共30分)工程材料分為哪幾類？它們的結(jié)合鍵如何？根據(jù)凝固理論，請(qǐng)分析細(xì)化鑄錠晶粒的途徑及原理固溶體非平衡凝固時(shí)，形成微觀偏析和宏觀偏析的原因有何區(qū)別？請(qǐng)為置換固溶體、間隙固溶體、間隙化合物、正常價(jià)化合物、電子化合物和間隙化合物各舉一具體例子。為什么細(xì)晶強(qiáng)化可以同時(shí)提高合金強(qiáng)度、硬度、塑性和韌性？二、作圖計(jì)算題(每題10分，共40分)鈦的晶胞(密排六方)體積在20°C時(shí)為0.106nn3,其c/a=1.59,求：c、a的值；鈦原子半徑。已知鉬為體心立方結(jié)構(gòu)，請(qǐng)回答：畫(huà)出其晶胞示意圖；在圖中畫(huà)出一個(gè)可能的滑移系，并標(biāo)明滑移面和滑移方向的指數(shù)。一碳鋼在平衡冷卻條件下，室溫組織為珠光體+二次滲碳體，其中珠光體含量為90%。請(qǐng)確定該碳鋼的含碳量，并畫(huà)出組織示意圖。假設(shè)某面心立方晶體可以開(kāi)動(dòng)的滑移系為(111)、［011］，請(qǐng)回答：給出滑移位錯(cuò)的單位位錯(cuò)柏氏矢量；若滑移位錯(cuò)為純?nèi)形诲e(cuò)，請(qǐng)指出其位錯(cuò)線方向；若滑移位錯(cuò)為純螺位錯(cuò)，其位錯(cuò)線方向又如何？三、綜合分析題(每題15分，共30分)根據(jù)下列已知條件繪出A-B二元共晶相圖：tA>tB(tA、tB為A、B的熔點(diǎn))；

L?a+P共晶反應(yīng)為（w.=0.60）（w.=0.10）（w.=0.95）；BBBB在A中的固溶度隨溫度的下降而減小，室溫時(shí)為w=0.03；A在B中的固溶度不隨溫度變化，B并請(qǐng)回答：（1）分析Wb=0.85的合金平衡結(jié)晶過(guò)程；8.（2）計(jì)算該合金室溫下的相組成物及組織組成物。（忽略二次相）8.一楔型純銅鑄錠，經(jīng)間距恒定的軋輥軋制（如圖）；（1）請(qǐng)畫(huà)出軋制后，錠子的晶粒示意圖。（2）畫(huà)出將該錠子進(jìn)行再結(jié)晶退火后，晶粒示意圖。并分析原因。一、簡(jiǎn)答題（每題5分，共30分）何為空間點(diǎn)陣？它與晶體結(jié)構(gòu)有何異、同？請(qǐng)簡(jiǎn)述晶界有哪些特征？何為固溶強(qiáng)化？置換固溶體與間隙固溶體相比，哪個(gè)的固溶強(qiáng)化效果強(qiáng)？請(qǐng)簡(jiǎn)述影響固溶度的因素。請(qǐng)簡(jiǎn)述二元合金結(jié)晶的基本條件有哪些。什么是反應(yīng)擴(kuò)散？請(qǐng)簡(jiǎn)述其特點(diǎn)。簡(jiǎn)述在什么情況下會(huì)發(fā)生單滑移、多滑移和交滑移，它們的滑移線形貌特征是什么。二、作圖計(jì)算題（每題10分，共40分）請(qǐng)計(jì)算簡(jiǎn)單立方和體心立方晶體的（100）、（110）和（111）晶面的面間距（假設(shè)兩種點(diǎn)陣的點(diǎn)陣常數(shù)都是a）。在面心立方晶體中，分別畫(huà)出（101）、［101］、（口1）、［了10］和、（E、［011］，指出哪些是滑移面、滑移方向，并就圖中情況分析它們能否構(gòu)成滑移系？若外力方向?yàn)椋?01＞，請(qǐng)問(wèn)哪些滑移系可以開(kāi)動(dòng)？請(qǐng)判定下列反應(yīng)能否進(jìn)行，若能夠進(jìn)行，則在簡(jiǎn)單立方晶胞內(nèi)繪出參加反應(yīng)位錯(cuò)的柏氏矢量。

1)2[110~6[121]+6[211]aaar4-[112]+丁[111]七[1)2[110~6[121]+6[211]2）362已知三元簡(jiǎn)單共晶的投影圖，見(jiàn)附圖，1）請(qǐng)畫(huà)出AD代表的垂直截面圖及各區(qū)的相組成；2）請(qǐng)畫(huà)出X合金平衡冷卻時(shí)的冷區(qū)曲線，及各階段相變反應(yīng)。AB三、綜合分析題（每題15分，共30分）已知Mg-Ni合金系中一個(gè)共晶反應(yīng)：L23.5%Ni=a純Mg+Mg2Ni54.6%Ni設(shè)有C和C兩種合金，C為亞共晶，C為過(guò)共晶。這兩種合金的初生相質(zhì)量12.12分?jǐn)?shù)相等，但室溫時(shí)C1+a（即Mg）的總量是C2中a總量的2.5倍，請(qǐng)確定R和C2的成分。某工廠對(duì)一大型零件進(jìn)行淬火處理，經(jīng)過(guò)1100°C加熱后，用冷拉鋼絲繩吊掛，由起重吊車送往淬火水槽，行至途中鋼絲突然發(fā)生斷裂。該鋼絲是新的，且沒(méi)有瑕疵，是分析該鋼絲繩斷裂的原因。象舍糕鼠趣一皿譽(yù)索一、簡(jiǎn)答題（每題6分，共30分）原子的結(jié)合鍵有哪幾種？各有什么特點(diǎn)？離子鍵：正負(fù)離子相互吸引；鍵合很強(qiáng)，無(wú)方向性；熔點(diǎn)、硬度高，固態(tài)不導(dǎo)電，導(dǎo)熱性差。共價(jià)鍵：相鄰原子通過(guò)共用電子對(duì)結(jié)合；鍵合強(qiáng)，有方向性；熔點(diǎn)、硬度高，不導(dǎo)電，導(dǎo)熱性有好有差。金屬鍵：金屬正離子于自由電子相互吸引；鍵合較強(qiáng)，無(wú)方向性；熔點(diǎn)、硬度有高有低，導(dǎo)熱導(dǎo)電性好。分子鍵：分子或分子團(tuán)顯弱電性，相互吸引；鍵合很弱，無(wú)方向性；熔點(diǎn)、硬度低，不導(dǎo)電，導(dǎo)熱性差。氫鍵：類似分子鍵，但氫原子起關(guān)鍵作用XH-Y；鍵合弱，有方向性；熔點(diǎn)、硬度低，不導(dǎo)電，導(dǎo)熱性好。面心立方晶體和體心立方晶體的晶胞原子數(shù)、配位數(shù)和致密度各是多少？晶胞原子數(shù)配位數(shù)致密度面心立方41274%體心立方2868%立方晶系中，若位錯(cuò)線方向?yàn)椋?01］,b。［11°］，試說(shuō)明該位錯(cuò)屬于什么類型。因位錯(cuò)線方向垂直于柏氏矢量，所以是刃位錯(cuò)。請(qǐng)說(shuō)明間隙化合物與間隙固溶體的異同。相同點(diǎn)：小原子溶入

不同點(diǎn)：若小原子溶入后，大小原子數(shù)量成比例，在選取點(diǎn)陣時(shí)，大小原子點(diǎn)陣可以合并，這實(shí)際上改變了大原子的點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)，因此認(rèn)為形成新相，稱為間隙相（間隙化合物）。若小原子溶入后，分布隨機(jī)，大小原子點(diǎn)陣不能合并，仍然保留大原子點(diǎn)陣，稱為間隙固溶體。5.試從擴(kuò)散系數(shù)