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1、（西安理工大学）材料科学根底真题2023年-1（总分：100.00,做题时间:90分钟）一、名词解释（总题数:7,分数：14.00）1 .致密度（分数：2.00） 正确答案：（表示晶胞中原子所占的体积与晶胞体积的比值，是衡量原子排列严密程度的参数，致密度越大，晶体 中原子排列越严密，晶体构造越致密。）解析：2 .相（分数：2. 00）正确答案：（合金中具有同一聚拢状态、同一晶体构造、成分根本一样，并有明确界面与其他局部相分开的 均匀组成局部。）解析：3 .固溶体（分数：2. 00）正确答案：（指以合金某一组元为溶剂，在其晶格中溶入其他组元原子（溶质）后所形成的一种合金相，其特 征是仍保持溶剂晶
2、格类型，结点上或间隙中含有其他组元原子。）解析：4 .离异共晶（分数：2.00） 正确答案：（成分点靠近共晶转变线两端的亚共晶和过共晶合金，结晶后组织中初晶量多，共晶体数量少， 而且共晶体中与初晶一样的一相与初晶结合在一起，将共晶体中另一相推至晶界，造成的共晶体两相分别 的非平衡组织。）解析：5 .平衡安排系数（分数：2.00） 正确答案：（固溶体合金在结晶过程中具有选分结晶的特点。因此在肯定温度下平衡时，固相成分与液相成 分之比称为平衡安排系数。该参数反映r溶质在固液两相中的安排系数及溶质对合金熔点的影响程度。） 解析：6 .反响集中（分数：2.00） 正确答案：（在固态集中的过程中，假设渗
3、入元素在金属中溶解度有限，随着集中原子增多，当渗入原子的 浓度超过饱和溶解度时则形成不同于原相的固溶体或中间相，从而使金属表层分为消火相和不消灭相的两 层，这种通过集中而形成相的过程称为反响集中。）解析：7 .固溶强化。（分数：2.00） 正确答案：（当形成固溶体后，溶剂晶格中因溶有溶质原子而产生晶格畸变，溶质原子的应力场会与位错产 生交互作用而阻碍位错运动，增大了位错运动的阻力，使得临界分切应力远比纯金属大，滑移系开动比纯 金属困难，使材料的型性变形抗力提高，硬度、强度上升，而理性、韧性下降的现象称为固溶强化。） 解析：二、填空（总题数:7,分数:25. 00）8 .典型金属的晶体构造类型有
4、1、 2和3,其配位数相应为4、 5和6。(分数:6. 00)解析：填空项1: （正确答案：fee)填空项1: （正确答案：bee)填空项1: （正确答案：hep)填空项1: （正确答案：12)填空项1: （正确答案：8)填空项1: （正确答案：12)9.置换固溶体的溶解度与原子尺寸因素、1、电子浓度因素和2有关。（分数：2. 00）填空项1： （正确答案：电负性）填空项1： （正确答案：晶体构造）解析：10 .当过冷液体中消灭一个晶胚时，总的自由能变化AG可写为1,当dAG/dr=0时，所得的r值称为2, 其大小打算于3和4, r变小意味着形核数目5。（分数：5. 00）填空项1： （正确答
5、案：*）填空项1： （正确答案：临界晶核半径）填空项1： （正确答案：过冷度）填空项1： （正确答案：比外表能）填空项1: （正确答案：增多）解析：11 .依据相律三元系最大平衡相数为1,此时自由度为2,在相图上表现为3。（分数：3.00）填空项1： （正确答案：4）填空项1： （正确答案：零）填空项1： （正确答案：平面）解析：12 .位错在滑移面上的运动称为1,作垂直滑移面的运动称为2。螺位错不能进展3。（分数：3.00）填空项1： （正确答案：滑移） 填空项1： （正确答案：攀移） 填空项1： （正确答案：攀移） 解13.面心立方金属的滑移面是1,滑移方向是2,可组成3个滑移系。（分数：
6、3.00）填空项1： （正确答案：111）填空项1： （正确答案：填空项1： （正确答案：12）解析：M.集中第肯定律适用于稳态集中，其数学表达式可写成1。集中通量的单位是2,符号为3,表示集中由 高浓度向低浓度方向进展。（分数：3. 00）填空项1： （正确答案：J=-Ddc/dx： l/cm2.s：负号）解析：三、简答题（总题数:5,分数：25. 00）15 .结晶、市结晶和再结晶三者在概念上有何区分？（分数:5.00） 正确答案：（结晶一一金属由液态转变为固态的过程称为凝固，由于固态金属是晶体故又把凝固称为结晶。 重结晶一一指在固态状态下，物质由一种构造转变成另一种构造，这是一种固态相变
7、过程。再结晶一一将冷压力加工以后的金属加热到肯定温度后，在变形的组织中重产牛.的无畸变的等轴晶粒、性能 恢复到冷压力加工前的软化状态的过程。在此过程中，仍旧属于固态过程。三者的区分与联系：结晶、重结晶发生相变过程，再结晶没有：结晶、重结晶和再结晶都是形核与长大的 过程。发生结晶与重结晶的驱动力为反响相与生成相的自由能差，再结晶为储存能。再结晶后强度、硬度 下降而塑韧性提高，而重结晶则属于同素异构转变。）解析：16 .何谓成分过冷？成分过冷对晶体生长形态有何影响？（分数：5. 00）正确答案：（固溶体合金凝固时.，由于液相中溶质的分布发生变化，合金熔点也发生变化，即使实际温度分 布不变，固液界面
8、前沿的过冷度也会发生变化。所以固溶体合金的过冷度是由变化着的合金熔点与实际温 度分布两方面的因素共同打算的。这种因液相成分变化而形成的过冷称为成分过冷。固溶体结晶时，由于消灭成分过冷对晶体生长的形态有很大影响，即使在正温度梯度下也会生成出胞状组 织甚至消灭树枝晶。即无成分过冷时，界面呈平直状向前推移；较小成分过冷时，界面呈胞状；较大成分 过冷时，界面呈树枝状。）解析：17 .试说明多晶体金属塑性变形时，晶粒越小强度越高、塑性越好的绿由。（分数：5. 00）正确答案：（多晶体金属塑性变形时，晶粒越小强度越高，塑性越好的缘由是：由于晶粒细小，各晶粒中可 供塞积位错的滑移面较短，塞积位错的数量n也少
9、，由位错塞积引起的应力集中小而分散，迫使相邻晶粒位 错源开动就较为困难，故屈服强度较高。晶粒细小而数目很多，在一样外力作用下，处于滑移有利方位的 晶粒数量也会增多，使众多的晶粒参与滑移，滑移量分散在各个晶粒中，应力集中小，这样在金属变形时 引起开裂的时机小，宜至断裂之前，能获得较大的塑性变形量。）解析：18 .简述固溶体合金与纯金属在结晶过程中的区分。（分数：5. 00）正确答案：（纯金属在结晶时其界面是粗糙的，在正温度梯度下进展长大。由于晶体长大时通过固相模壁散 热，固液界面是等温的，假设取得动态过冷度界面就向前移动。假设面局部有小的凸起伸向过热的液相中, 小凸起将被熔化，界面始终保持平宜，
10、晶体以平面状长大。固溶体结晶时会消灭成分过冷，在固液界面前消灭成分过冷区，此时界面如有任一小的凸起它将伸入成分 过冷区而获得过冷就能连续生长下去。界面不能保持平直稳定，会消灭树枝晶。）解析：19 .分析回复与再结晶阶段空位与位错的变化及其对性能的影响。（分数：5. 00）正确答案：（在低温回复阶段，主要表现为空位的消逝。冷变形后所产生的大量空位，通过空位迁移至外表 或晶界，空位与间隙原子重重合，空位与位错发生交互作用，空位聚拢成空位片等方式，使得空位数量急 剧削减。在中温回复阶段，温度上升，使位错简洁滑移，同一滑移面上的异号位错相遇会相互吸引而抵消，不但使 亚晶内部的位错数目削减，而且胞壁缠结
11、位错的削减更为显著，重调整排列规章，胞壁变得明晰，形成回 复亚晶。即该阶段上要表现为位错的滑移，导致位错重结合，异号位错的会聚而抵消以及亚晶的长大。在高温 回复阶段，位错运动的动力学条件更为充分，滑移同时也发生攀移，使得多层滑移面上的位错密度趋于一 样，各位错之间的作用力使得同一滑移面上的位错分布均匀，间距大体相等，形成规章排列的垂直于滑移面的位错墙，即多边形化的过程.。多边形化构成的位错墙即是小角度晶界，它将原晶粒分隔成假设 干个亚晶粒。）解析：四、论述题（总题数：3,分数：36. 00）.一个直径为1mm的阅柱形面心立方单晶体，拉伸轴的取向与晶体的001方向全都。1 .试确定其等效滑移系。
12、2 .假设屈服时的拉力为 0.5N,求滑移系的分切应力各是多少（分数：8. 00）正确答案：（1.当晶体为FCC时，力轴为001方向，那么12个滑移系晶向与力轴垂直，而其余与(111)011.101、dm 口口、门101力轴夹角相等，4个滑移系也与之相等。所以等效滑移系为8个。BIKlll）所以I）解析：21 .默画Fe-Fef相图，填写相区，并答复：1 .奥氏体、铁素体、渗碳体各为何种构造？2 .分别由亚共析钢和过共析钢制成的两个试样，经组织分析确认其珠光体量约为80乐 试确定两种钢含碳 量，并答复两种钢中共析渗碳体量是否相等，为什么？3 .分析共晶白口铁的结晶过程，并用杠杆定理计算变态莱氏
13、体中组织组成物的相对含量。（分数：20.00） 正确答案：（五、相图略。1 .奥氏体：碳在y-Fe中的间隙固溶体，为面心立方构造。渗碳体：铁和碳形成的间隙化合物，属于正交系。铁素体：碳在a-Fe中的间隙固溶体，为体心立方构造。2 .两种钢中共析渗碳体量相等。由于共析渗碳体只存在于珠光体中，而珠光体量相等，因此两种钢中共析 渗碳体量是相等的。设亚共析钢含碳量为斓，过共析钢含碳量为冷，则.结晶过程略。室温组织为P+FeC . +FeJ,其中IS III J II解析：22.以下图为固态下互不溶解简洁三元相图投影图，请完成以下各题。1 .分析P、M、N三个合金的结晶过程，写出平衡组织。2 .说明P合
14、金的组织相对含量及相的相对含量的算法，并写出其值。（所需的关心线自行补充标注）(分数：8. 00)正确答案：(1.结晶过程略。作关心线：如下图，延长AP,交液相线于0点，交BC线于Y点，延 长E0与AB交于X点。P点平衡组织为：A+(A+B) + (A+B+)N点平衡组织为：(A+C) + (A+B+C)M点平衡组织为：B+(A+B+C)2.组织相对含量：A %=0P/A0X 100%wa(A+B)%=0E/XEXAP/AOX100%(A+B+C)%=l-A %-(A+B) %利JA相的相对含量：A%=PY/AYX100%B%=(AP/AY)X(CY/CB)X100%C%=(AP/AY)X(BY/CB)X100%解析: