《(2020年)行业分析报告某大学年度研究生材料科学基础专业考试试题》由会员分享，可在线阅读，更多相关《(2020年)行业分析报告某大学年度研究生材料科学基础专业考试试题（12页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、一、简答题：（共40分，每小题8分）1、简单立方晶体中，若位错线方向为11，b=a，试判断此位错的类型？若为刃型位错，试求出半原子面的晶面指数及插入方向的晶向指数。2、根据溶质原子在点阵中的位置，举例说明固溶体相可分为几类？固溶体在材料中有何意义？3、固溶体合金非平衡凝固时，有时会形成微观偏析，有时会形成宏观偏析，原因何在？4、应变硬化在生产中有何意义？作为一种强化方法，它有什么局限性？5、一种合金能够产生析出硬化的必要条件是什么？二、计算、作图题：（共60分，每小题12分）1、绘出面心立方点阵中（110）晶面的原子平面图。在该图中标出晶向和（）晶面（指晶面在（110）晶面上的垂直投影线）。2
2、、在图22所示浓度三角形中，确定P、R、S三点的成分。若有2kg P 4kg R7kg S混合，求混合后该合金的成分？3、已知碳在-Fe中扩散时，D0 =2.010-5m2/s，Q=1.4105J/mol。当温度在927时，求其扩散系数为多少？（已知摩尔气体常数R=8.314J/molK）4、纯锆在553和627等温退火至完成再结晶分别需要40h和1h。试求此材料的再结晶激活能。（已知摩尔气体常数R=8.314J/molK）5、画出40钢经退火后室温下的显微组织示意图，并注明组织、放大倍数、腐蚀剂等。三、综合分析题：（共50分，每小题25分）1、图31是铜-铝合金相图的近铜部分。（1）、写出A
3、l=0.08的Al-Cu合金，平衡凝固后的室温组织，并述其形成过程？（2）、若该合金在铸造条件下，将会是什么组织？（3）、若该合金中Al含量改变时（当Al0.08时），其机械性能将如何变化？2、已知位错环ABCD的柏氏矢量为b，外应力为和，如图32所示。（1）、位错环的各边分别是什么类型的位错？（2）、在足够大切应力作用下，位错环将如何运动？（3）、在足够大的拉应力作用下，位错环将如何运动？一、简答题：（共40分，每小题8分）1、请简述间隙固溶体、间隙相、间隙化合物的异同点？2、请简述影响扩散的主要因素有哪些。3、临界晶核的物理意义是什么？形成临界晶核的充分条件是什么？4、有哪些因素影响形成非
4、晶态金属？为什么？5、合金强化途径有哪些？各有什么特点？二、计算、作图题：（共60分，每小题12分）1、求和两晶向所决定的晶面，并绘图表示出来。2、氧化镁（MgO）具有NaCl型结构，即具有O2-离子的面心立方结构。问：（1） 若其离子半径=0.066nm，0.140nm，则其原子堆积密度为多少？（2） 如果/0.41，则原子堆积密度是否改变？3、已知液态纯镍在1.013105 Pa（1大气压），过冷度为319 K时发生均匀形核，设临界晶核半径为1nm，纯镍熔点为1726 K，熔化热Hm18075J/mol，摩尔体积Vs6.6cm3/mol，试计算纯镍的液固界面能和临界形核功。4、图示为Pb-
5、Sn-Bi相图投影图。问：（1）写出合金Q（wBi0.7，wSn0.2）凝固过程及室温组织；（2）计算合金室温下组织组成物的相对含量。5、有一钢丝（直径为1mm）包复一层铜（总直径为2mm）。若已知钢的屈服强度st280MPa，弹性模量Est205GPa，铜的Cu140MPa，弹性模量ECu110GPa。问：（1）如果该复合材料受到拉力，何种材料先屈服？（2）在不发生塑性变形的情况下，该材料能承受的最大拉伸载荷是多少？（3）该复合材料的弹性模量为多少？三、综合分析题：（共50分，每小题25分）1、某面心立方晶体的可动滑移系为。（1） 请指出引起滑移的单位位错的柏氏矢量；（2） 若滑移由刃位错引
6、起，试指出位错线的方向；（3） 请指出在（2）的情况下，位错线的运动方向；（4） 假设在该滑移系上作用一大小为0.7MPa的切应力，试计算单位刃位错线受力的大小和方向（取点阵常数为a0.2nm）。2、若有，某一Cu-Ag合金（wCu0.075，wAg0.925）1Kg，请提出一种方案从该合金中提炼出100g的Ag，且要求提炼得到的Ag中的Cu含量wCu低于0.02。（假设液相线和固相线固相线均为直线）。一、简答题：（共40分，每小题8分）1、请简述间隙固溶体、间隙相、间隙化合物的异同点？答：相同点：小原子溶入。不同点：间隙固溶体保持溶剂（大原子）点阵；间隙相、间隙化合物改变了大原子点阵，形成新
7、点阵。间隙相结构简单；间隙化合物结构复杂。2、请简述影响扩散的主要因素有哪些。答：影响扩散的主要因素：（1）温度；（2）晶体结构与类型；（3）晶体缺陷；（4）化学成分。3、临界晶核的物理意义是什么？形成临界晶核的充分条件是什么？答：临界晶核的物理意义：可以自发长大的最小晶胚（或，半径等于rk的晶核）形成临界晶核的充分条件：（1）形成rrk的晶胚；（2）获得AA*（临界形核功）的形核功。4、有哪些因素影响形成非晶态金属？为什么？答：液态金属的粘度：粘度越大原子扩散越困难，易于保留液态金属结构。冷却速度；冷却速度越快，原子重新排列时间越断，越容易保留液态金属结构。5、合金强化途径有哪些？各有什么特
8、点？答：细晶强化、固溶强化、复相强化、弥散强化（时效强化）加工硬化。二、计算、作图题：（共60分，每小题12分）1、求和两晶向所决定的晶面，并绘图表示出来。答：设所求的晶面指数为（h k l）则2、氧化镁（MgO）具有NaCl型结构，即具有O2-离子的面心立方结构。问：（1） 若其离子半径=0.066nm，0.140nm，则其原子堆积密度为多少？（2） 如果/0.41，则原子堆积密度是否改变？答：（1）点阵常数堆积密度（2）堆积密度会改变，因为Pf与两异号离子半径的比值有关。3、已知液态纯镍在1.013105 Pa（1大气压），过冷度为319 K时发生均匀形核，设临界晶核半径为1nm，纯镍熔点
9、为1726 K，熔化热Hm18075J/mol，摩尔体积Vs6.6cm3/mol，试计算纯镍的液固界面能和临界形核功。答：因为，所以4、图示为Pb-Sn-Bi相图投影图。问：（1）写出合金Q（wBi0.7，wSn0.2）凝固过程及室温组织；（2）计算合金室温下组织组成物的相对含量。答：（1）冷却至液相面析出Bi：LBi初，随温度降低Bi增多，液相成分延Bi-Q的延长线向E3E移动；液相成分达到E3E后发生共晶反应，L（SnBi）共，液相成分延E3E向E移动；液相成分达到E后，发生三元共晶反应L（SnBi）共，随后冷却不再变化。室温组织为：Bi初（SnBi）共（SnBi）共（2）wBi初2.88
10、；w（SnBi）共0.407；w（SnBi）共0.3055、有一钢丝（直径为1mm）包复一层铜（总直径为2mm）。若已知钢的屈服强度st280MPa，弹性模量Est205GPa，铜的Cu140MPa，弹性模量ECu110GPa。问：（1）如果该复合材料受到拉力，何种材料先屈服？（2）在不发生塑性变形的情况下，该材料能承受的最大拉伸载荷是多少？（3）该复合材料的弹性模量为多少？答；两金属的弹性应变相等，即：（1） Cu先屈服；（2） （3） 三、综合分析题：（共50分，每小题25分）1、某面心立方晶体的可动滑移系为。（1） 请指出引起滑移的单位位错的柏氏矢量；（2） 若滑移由刃位错引起，试指出位
11、错线的方向；（3） 请指出在（2）的情况下，位错线的运动方向；（4） 假设在该滑移系上作用一大小为0.7MPa的切应力，试计算单位刃位错线受力的大小和方向（取点阵常数为a0.2nm）。答：（1）柏氏矢量：；（2） 位错线方向：112；（3） 位错线运动方向平行于柏氏矢量；（4） 2、若有，某一Cu-Ag合金（wCu0.075，wAg0.925）1Kg，请提出一种方案从该合金中提炼出100g的Ag，且要求提炼得到的Ag中的Cu含量wCu低于0.02。（假设液相线和固相线固相线均为直线）。答：1. 将1Kg合金加热至900以上熔化，缓慢冷却至850，倒去剩余液体，所得固体a1约780g，wCu0.
12、055；2. 将a1熔化，缓慢冷却至900，倒去剩余液体，得a2约380g，wCu0.03；3. 将a2熔化，缓慢冷却至920，倒去剩余液体，得a3约260g，wCu0.02；4. 将a3熔化，缓慢冷却至935，倒去剩余液体，得a4约180g，wCu0.013，即可。1 对fcc结构的晶体(点阵常数为a)(1) 分别计算原子在100，110和111晶向上的原子密度，并说明哪个晶向是密排方向：(2) 计算原子在(100)，(110)和(111)晶面上的原子密度和三个面的面间距，并指出面间距最大的晶面。2 在fcc，晶体中存在两个位错d1和d2，若d1的位错线方向l1/，柏氏矢量b1=，d2的分别
13、为l2/111，b2=(1) 判断哪个位错为纯刃型位错，并求出其半原子面指数及滑移面指数；(2) 该刃型位错如果发生分解形成扩展位错，试写出可能的位错反应并图示；(3) 另外一个位错柏氏矢量的刃型和螺型分量模各为多少?3 对某简单立方单晶体，其拉伸应力方向如附图1.2所示。该晶体的滑移系为100。(1) 求出每个滑移系的分切应力；(2) 判定哪几组滑移系最容易开动。4 有一合金试样其晶界能为0.5 J/m2，在退火前原始晶粒直径为2.1610-3cm，屈服强度为108 MPa。对该合金在700退火2 h处理后其屈服强度降低为82 MPa。在退火过程中保温1 h时测得该合金放出热量为0.021
14、J/cm3，继续保温1 h测得该合金又放出热量0.014J/cm3。求如果该合金只在700保温1 h后的屈服强度。(已知合金单位体积内界面面积Sv与晶粒直径d之间的关系为Sv2/d，且放出的热量完全由于晶粒长大、晶界总面积减少所致。)5 Fe-Si合金(wsi0.03，bcc结构)的点阵常数d0.3 nm，经形变后研究其回复再结晶机制。回复退火时材料发生多边化过程，观察到三个亚晶交于点O(见附图1.3)。经蚀坑法测得三段亚晶界(OA，OB和OC，其长度均为0.2 nm)的刃型位错总数为1.198104，设它们均匀分布构成亚晶界(120，80)。(1) 求相邻亚晶间的位向差；(2) 若经再结晶后这些亚晶界在原来位置转变为大角度晶界，且测得OA的晶界能为0.8J/m2，求其他两个晶界的晶界能。6 渗碳可提高钢的表面硬度。若在1000对-Fe渗碳，已知在距表面12mm之间，碳浓度从5(摩尔分数)降到4。估算碳进入该区域的扩散通量J(摩尔m2s)。已知-Fe在1000时的密度为7.63 g/cm3，扩散常数D0210-5m2/s，激活能Q142 kJ/mol，Fe的相对原子质量为55.85。7
