江苏大学材料科学基础考研课程试题集

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1、2004年西北工业大学硕士研究生入学试题一、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晶态金属？为什么？5、合金强化途径有哪些？各有什么特点？、计算、作图题：(共60分，每小题12分)1、求111和201两晶向所决定的晶面，并绘图表示出来。2、氧化镁(MgO具有NaCI型结构，即具有(O离子的面心立方结构。问：(1) 若其离子半径Mg2 =0.066nm, r。2 = 0.140nm,则其原子堆积密度 为多少？(2) 如果Mg2 / r

2、。2 = 0.41，则原子堆积密度是否改变？3、 已知液态纯镍在1.013 X105Pa( 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AHmM 18075J/mol，摩尔体积VS = 6.6cm3/mol，试计算纯镍的液固界面能和临 界形核功。4、图示为Pb-Sn-Bi相图投影图。问：(1) 写出合金Q( wBi M 0.7，wSn= 0.2 )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1mrh包复一层铜（总直径为2mrh。若已知钢的屈服 强度（T st = 280MPa弹性模量 巳=205GP

3、a铜的（T cu= 140MPa弹性模量 氐=110GPa 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（111）、110（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a= 0.2 nm）。2、若有，某一 Cu-Ag合金（畑

4、=0.075，%= 0.925） 1Kg，请提出一种方案Ag中的Cu含量wCu低从该合金中提炼出100g的Ag,且要求提炼得到的于0.02。（假设液相线和固相线固相线均为直线）2005年西北工业大学硕士研究生入学试题一、简答题（每题8分，共40分）1请简述二元合金结晶的基本条件有哪些。2. 同素异晶转变和再结晶转变都是以形核长大方式进行的，请问两者之间有何 差别？3. 两位错发生交割时产生的扭折和割阶有何区别？4. 请简述扩散的微观机制有哪些？影响扩散的因素又有哪些？5. 请简述回复的机制及其驱动力。二、计算、作图题：（共60分，每小题12分）1. 在面心立方晶体中，分别画出（101）、丄 1

5、0、0了0、盯和、（1、0门1 , 指出哪些是滑移面、滑移方向，并就图中情况分析它们能否构成滑移系？若外力 方向为001，请问哪些滑移系可以开动？2请判定下列位错反应能否进行，若能够进行，请在晶胞图上做出矢量图。3假设某面心立方晶体可以开动的滑移系为，请回答：（1）给出滑移位错的单位位错柏氏矢量；（2）若滑移位错为纯刃位错，请指出其位错线方向；若滑移位错为纯螺位错, 其位错线方向又如何？4. 若将一块铁由室温20r加热至850C，然后非常快地冷却到20r，请计算处 理前后空位数变化（设铁中形成1mol空位所需的能量为104675 J,气体常数为 8.314J/molK）。5. 已知三元简单共晶

6、的投影图，见附图，（1）请画出AD代表的垂直截面图及各区的相组成（已知 TATD ）;（2）请画出X合金平衡冷却时的冷区曲线，及各阶段相变反应。三、综合分析题：（共50分，每小题25分1. 请对比分析加工硬化、细晶强化、弥散强化、复相强化和固溶强化的特点和 机理。2请根据所附二元共晶相图分析解答下列问题：（1）分析合金I、II的平衡结晶过程，并绘出冷却曲线；（2）说明室温下I、II的相和组织是什么？并计算出相和组织的相对含量；（3）如果希望得到共晶组织和5%的B初的合金，求该合金的成分；（4）分析在快速冷却条件下，I、II两合金获得的组织有何不同。A5030?0 B2006年西北工业大学硕士研

7、究生入学试题一、简答题（每题10分，共50分）1试从结合键的角度，分析工程材料的分类及其特点。2. 位错密度有哪几种表征方式？3. 陶瓷晶体相可分为哪两大类？有何共同特点？4. 冷轧纯铜板，如果要求保持较高强度，应进行何种热处理？若需要继续冷轧 变薄时，又应进行何种热处理？5. 扩散激活能的物理意义为何？试比较置换扩散和间隙扩散的激活能的大小。二、作图计算题（每题15分，共60分）1. 已知碳在 丫一 Fe 中扩散时，D 0 = 2.0 X0 - 5 m 2 /s，Q = 1.4 X05 J/mol。当温度由927 C上升到1027 C时，扩散系数变化了多少倍？（气 体常数 R=8.314 J

8、/（mol.K）2. 已知某低碳钢（T 0 =64KPa, K=393.7，若晶粒直径为50卩m,该低碳钢 的屈服强度是多少？3. 试计算BCC晶体最密排面的堆积密度。4. 【址1和112均位于Fcc铝的（111）晶面上，因此理论上和 丄丄丄的滑移均是可能的（1 ）画出（111）晶面及单位滑移矢量-和-O（2 ）比较具有此二滑移矢量的位错的能量。三、综合分析题（每题 20分，共40分）1. 试从晶界的结构特征和能量特征分析晶界的特点。2. 试分析冷塑性变形对合金组织结构、力学性能、物理化学性能、体系能量的 影响。2004年西北工业大学硕士研究生入学试题参考答案一、简答题：（共40分，每小题8分

9、）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r rk的晶胚；（2）获得A A* （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

10、？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）加工硬化计算、作图题：_（共60分，每小题12分）1、求111和201两晶向所决定的晶面，并绘图表示出来 答：设所求的晶面指数为（h k l ）2、氧化镁（MgO具有NaCl型结构，即具有8离子的面心立方结构。问:111 若其离子半径曲=0.066nm, r。2 = 0.140nm,则其原子堆积密度为多少?r 2 r:1 1011 2:2 0h: k:l则(112)

11、答:a（1）点阵常数2(rMg2rO2 ) .412nm堆积密度Pf30.734 (rMg 如果Mg / r。2 = 0.41，则原子堆积密度是否改变?rO2 ) 43a（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1.013 xiO5Pa( 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 18075J/mol,摩尔体积VS = 6.6cm3/mol，试计算纯镍的液固界面能和临 界形核功。2L HHTrGb答：因为GbTmTmnr GB rHT522.5310J / cm所以22Tm 16 3163Tm2V1A

12、Gv22 21.610 9J3 Gb3H2 T24、图示为Pb-Sn-Bi相图投影图。问:(1) 写出合金Q( WBi M 0.7 , WSnM 0.2 )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: L Bi初，随温度降低Bi增多，液相成 分延Bi-Q的延长线向EE移动；液相成分达到EbE后发生共晶反应，L (Sn+ Bi)共，液相成分延 吕E 向E移动；液相成分达到E后，发生三元共晶反应L(Sn+ Bi + B)共，随后冷却不再变化。室温组织为：Bi初+( Sn+ Bi)共+(Sn+ Bi +B)共(2) wi 初=2.88 ; w(Sn

13、+ Bi)共=0.407 ; w(sn+Bi + B“= 0.3055、有一钢丝(直径为1mr)包复一层铜(总直径为2mr)。若已知钢的屈 服强度(T st = 280MPa弹性模量Est = 205GPa铜的c cu= 140MPa弹性 模量氐=110GPa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：(/ E)stst Cu (/ E)custCu2050001100001.86 Cu(1)Cu先屈服；F总=FCu + 乓=140 106 2.4 1

14、0 6 +280 1060.8 106560N(3) E ( E)st ( E)cu 130000MPa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(111)、11。(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 a= 0.2 nm）。a 一b -1 10答：（1）柏氏矢量：2;（2）位错线方向：112;（3）位错线运动方向平行于柏氏矢量；（4）F b 9.899 10 11 MN /m2、若有，某一 Cu-Ag合金（wt尸0.075 , %= 0.925） 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900E以上熔化，缓慢冷却至850C,倒去剩余液 体，所得固体a1约780g, wCu= 0.055 ;2. 将a1熔化，缓慢冷却至900C,倒去剩余液体