《考卷A-答案-评分细则》由会员分享，可在线阅读，更多相关《考卷A-答案-评分细则（6页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1中南大学考试试卷 2011 学年 上 学期 时间 110 分钟材料科学基础 课程 96 学时 6 学分 考试形式： 闭卷 卷 专业年级： 粉冶工程试验 0901 总分 100 分，占总评成绩 70%注：此页不作答题纸，请将答案写在答题纸上一、名词解释（24 分,每个 3 分）1. 晶带轴：答： 所有平行或相交于同一直 线的晶面构成一个晶带。此直线称晶带轴。2. 伪共晶组织：答：由非共晶合金所获得的全部共晶组织称为“伪非晶组织。3. 定向凝固：答：控制金属或合金熔体的结晶生长方向，获得单一的柱状晶或单晶组织的凝固方法。4. 包共晶反应：答：反应 LAMC， 为四相平衡，其反 应物似二元包晶反应
2、，生成物似二元共晶反应，故称包共晶反应。5. 再结晶：答：冷变形后的金属加热到一定温度之后，在原变形组织中重新产生了无畸变的新晶粒，而性能也发生了明显的变化并恢复到变形前的状况。6. 柯肯达尔（Kirkendall）效应：答：对于置换式固溶体中溶质原子的扩散，由于溶质和溶剂原子半径相差不大，原子扩散时和空位交换几率不相等，导致两者扩散速率不同。能观察到这种实验结果的实验现象称为Kirkendall 效应。27. 滑移系：答：一个滑移面和此面上的一个滑移方向，一般而言，滑移面和滑移方向往往是金属晶体中原子排列最密的晶面和晶向。8. 机械合金化：答：纯组元按比例混和后直接进行高能球磨形成非晶合金。
3、二、请在立方晶系中写出面 OBC、ODDO的晶面指数和 OB、OD晶向指数（AD=1/2AB ）（8 分）答： 1 OBC的晶面指数为： 或 ；（2 分）(1)()ODDO的晶面指数为： 或 （2 分）012 OB 晶向指数为：110；（2 分）OD 晶向指数：210。 （2 分）三、请从原子排列、滑移性质、柏氏矢量等方面对比刃位错、螺位错的主要特征（16 分）答（要点）：刃型位错：（8 分）晶体中有一个额外原子面，形如刀刃插入晶体位错线可以是折线或曲线, 但位错线必与滑移（矢量）方向垂直滑移面惟一位错线的移动方向与晶体滑移方向平行（一致）位错线与柏氏矢量垂直3螺型位错：（8 分）上下两层原子
4、发生错排，错排区原子依次连接呈螺旋状螺型位错与晶体滑移方向平行，故位错线一定是直线螺型位错的滑移面是不惟一；位错线的移动方向与晶体滑移方向相互垂直。位错线与柏氏矢量平行四、对于晶界扩散和体内扩散，假定扩散激活能 Q 晶界 1/2Q 体积 ，试画出其 lnD 与温度倒数 1/T 的曲线，并指出约在哪个温度范围内晶界扩散起主导作用（10 分）答（要点）：因晶界扩散激活能 Q 晶界小于体内扩散激活能，所以前者的 lnD-1/T 直线的斜率小于后者，两直线必交于一点。如图所示：该点的温度就是两者扩散系数相等的温度，即 DB=DL，由D=D0exp（-Q/RT），得 QB/TB=QL/TL（B：晶界，L
5、：体内扩散）。因为 QB=0.5QL，所以 1/2TB=1/TL，TB=TL/2。若取 TL为固体中最高的扩散温度，即该材料熔点温度，则在约为熔点一半的较低温度下，由于原子在体内扩散较为困难，晶界扩散的作用突现出来，所以起主导作用。4五、请简述回复的机制及其驱动力。 （12 分）答（要点）：1 低温机制：主要与点缺陷的迁移有关，点缺陷运动所需的热激活能较低，因而可在较低温度就可进行，它们可迁移至晶界（或金属表面），并通过空位与位错的交互作用，空位与间隙原子的重新结合，以及空位聚合起来形成空位对、空位群和空位片，从而使点缺陷密度明显下降。(3 分)2 中温机制：发生位错运动和重新分布，同一滑移面
6、上异号相互吸引而抵消；位错偶极子的两根位错线相消等等。 （3 分）3 高温机制：刃型位错获得足够能量产生攀移，产生了两个后果：1）使滑移面上不规则的位错重新分布，刃型位错垂直排列呈墙，显著降低弹性畸变能；2）沿垂直于滑移面方向排列并具有一定取向差的位错墙，以及由此所产生的亚晶，即多边形化结构。 （3 分）4 驱动力：冷变形过程中的存储能（主要是点阵畸变能）（3 分）六、根据 Fe-C 合金相 图回答下列问题。 （15 分）（1（ 说明 相、 相和 相的晶体结构类型；（2（ 写出图中各实线水平线的平衡反应式（注明反应时的温度）；（3（ 说明 Fe-0.35%C 合金平衡凝固凝固过程，并说明室温时
7、的组织组成物与相组成物。5答（要点）：1 相、 相和 相的晶体结构类型分别为体心立方结构（或 BCC结构）、面心立方结构（或 FCC 结构）、体心立方结构（或 BCC 结构）。（3 分）2 包晶反应：L 0.53+0.09=A0.16 (1495) ，或者 L0.53+0.09=0.16 (1495)共晶反应： L4.2=A2.1+Fe3C (1148)，或者 L4.2=2.1+Fe3C (1148)共析反应： A0.65=F0.021+Fe3C （727），或者0.65=0.021+Fe3C （727）（5 分）3 凝固出 相；包晶转变：L 0.53+0.09=A0.17 (1495)；过剩
8、的液体析出奥氏体；全部奥氏体晶粒；从奥氏体晶界析出先共析铁素体；奥氏体发生共析转变，A 0.77=F0.022+Fe3C （727），形成珠光体；从铁素体中析出(Fe 3C) (析出数量很少，不改变组织形态) 。最后组织组成物为先共析铁素体加珠光体，而相组成物为 相和 Fe3C 相。（7 分）七. 分析如图所示的三元相图：（1）写出这个三元系中四相平衡反应式；(2) 指出 这个三元系中 50%Pb，15%Sn，35%Bi 的合金的成分点；（3）分析 2 合金结晶过程（15 分）答：6要点：(1) 两个四相平衡：包共晶反应和三元共晶反应P 点(包共晶反 应)： L1 1 1E 点 (三元共晶)： L22 （4 分）(2) 通过顺时针方向做 浓度三角形的三边的平行线交于一点，如图中A 点 （3 分）(3) 2 点的凝固 过程为：L1 （均晶反应）, 12（晶型转变）, L 22（共晶反 应），L22 （包晶反应） （8 分）P 点( 包共晶反应) ： L1 1 1E 点 (三元共晶)： L22 （4 分）
