材料科学基础试题及答案考研专用

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1、一、名词： 相图：表示合金系中的合金状态与温度、成分之间关系的图解 匀晶转变 ：从液相结晶出单相固溶体的结晶过程。平衡结晶 ：合金在极缓慢冷却条件下进行结晶的过程。成分起伏 ：液相中成分、大小和位置不断变化着的微小体积。异分结晶 ：结晶出的晶体与母相化学成分不同的结晶。枝晶偏析 ：固溶体树枝状晶体枝干和枝间化学成分不同的现象。共晶转变 ：在一定温度下，由 定成分的液相同时结晶出两个成分一定的固相 的转变过程。脱溶：由固溶体中析出另一个固相的过程，也称之为二次结晶包晶转变 ：在一定温度下，由一定成分的固相与一定成分的液相作用，形成另一个一定成分的固相的转变过程。成分过冷 ：成分过冷：由液相成分变

2、化而引起的过冷度。二、简答：1. 固溶体合金结晶特点？ 答：异分结晶；需要一定的温度范围。2. 晶内偏析程度与哪些因素有关？答：溶质平衡分配系数ko；溶质原子扩散能力；冷却速度。3. 影响成分过冷的因素？ 答：合金成分；液相内温度梯度；凝固速度。二、书后习题1何谓相图？有何用途？答：相图：表示合金系中的合金状态与温度、成分之间关系的图解。相图的作用：由相图可以知道各种成分的合金在不同温度下存在哪些相、各个相的成分及其相对含量。2、什么是异分结晶？什么是分配系数？答：异分结晶：结晶出的晶体与母相化学成分不同的结晶。分配系数：在一定温度下，固液两平衡相中溶质浓度之比值。3、何谓晶内偏析？是如何形成

3、的？影响因素有哪些？对金属性能有何影响，女口何消除？答：晶内偏析：一个晶粒内部化学成分不均匀的现象形成过程：固溶体合金平衡结晶使前后从液相中结晶出的固相成分不同，实 际生产中，液态合金冷却速度较大，在一定温度下扩散过程尚未进行完全时 温度就继续下降，使每个晶粒内部的化学成分布均匀，先结晶的含高熔点组 元较多，后结晶的含低熔点组元较多，在晶粒内部存在着浓度差。影响因素：1）分配系数k0：当k0 : 1时，k0值越小，则偏析越大；当k0 1 时，k0越大，偏析也越大。2）溶质原子扩散能力，溶质原子扩散能力大， 则偏析程度较小；反之，则偏析程度较大。3）冷却速度，冷却速度越大，晶 内偏析程度越严重。

4、对金属性能的影响：使合金的机械性能下降，特别是使塑性和韧性显著降低，甚至使合金不容易压力加工。也使合金的抗蚀性能降低消除办法：扩散退火或均勺化退火4、何谓共晶反应和包晶反应？写出反应式。答：共晶反应：在一定温度下，由 一定成分的液相同时结晶出两个成分一定的 固相的转变过程。Le Et a M + P N包晶反应：在一定温度下，由一定成分的固相与一定成分的液相作用，形成 另一个一定成分的固相的转变过程。Lc V5、什么是成分过冷？答：成分过冷：由液相成分变化而引起的过冷度。6、试述纯金属与固溶体合金结晶过程中形核、长大的条件及方式有何异同？答：纯金属结晶过程中的形核、长大的条件：要满足结构起伏、

5、能量起伏。固溶体合金结晶过程中的形核、长大的条件：要满足结构起伏、能量起伏 和成分起伏。固溶体合金结晶是在一定的温度范围的异分结晶，纯金属结晶是在一定温 度下的同分结晶。7、何谓共析转变？与共晶转变比较有何异同？答：共析转变：一定成分的固相在一定温度下分解为另外两个一定成分的固相 的转变过程。相同点：都是由一个相分解为两个相的三相恒温转变，三相成分点在相图上的分布是一样的不同点：共析反应的反应相是固相，而共晶反应的反应相是液相。共析组织比共晶组织致密第一章原子排列与晶体结构1. fee结构的密排方向是 ，密排面是 ，密排面的堆垛顺序是 ，致密度为，配位数是_,晶胞中原子数为 _，把原子视为刚性

6、球时，原子的半径r与点阵常数a的关系是；bee结构的密排方向是 ，密排面是 致密度为 配位数是晶胞中原子数为 ，原子的半径r与点阵常数a的关系是； hep结构的密排方向是 ，密排面是 ，密排面的堆垛顺序是，致密度为 ，配位数是 ,，晶胞中原子数丁_ ,原子的半径r与点阵常数a的关系是。2. Al的点阵常数为0.4049nm，其结构原子体积是 ，每个晶胞中八面体间隙数为 ，四面体间隙数为。3. 纯铁冷却时在912 ;发生同素异晶转变是从 结构转变为结构，配位数 ，致密度降低，晶体体积，原子半径发生 。4. 在面心立方晶胞中画出（112）晶面和112晶向，指出 110 中位于（111）平面上的方向

7、。在 hep 晶胞的（ 0001 ）面上标出（1210）晶面和彳21。晶向。5. 求111和201两晶向所决定的晶面。6在铅的（100）平面上，1mm2有多少原子？已知铅为 fee面心立方结构，其原子半径R=0.175X10-6mm。第二章合金相结构一、 填空1）随着溶质浓度的增大，单相固溶体合金的强度，塑性，导电性，形成间隙固溶体时，固溶体的点阵常数。2）影响置换固溶体溶解度大小的主要因素是（1） ; （2） ; （ 3） ;（4） 和环境因素。3）置换式固溶体的不均匀性主要表现为 和。4）按照溶质原子进入溶剂点阵的位置区分，固溶体可分为 和。5） 无序固溶体转变为有序固溶体时，合金性能变化

8、的一般规律是强度和硬度，塑性，导电性。6 ）间隙固溶体是,间隙化合物7）简述形成有序固溶体的必要条件。第三章纯金属的凝固1.填空1. 在液态纯金属中进行均质形核时，需要 起伏和起伏。2液态金属均质形核时，体系自由能的变化包括两部分，其中自由能是形核的阻力， 是形核的动力；临界晶核半径吐与过冷度 T关系为，临界形核功 Gk等于。3动态过冷度是指。4在工厂生产条件下，过冷度增大，则临界晶核半径 ，金属结晶冷却速度越快，N/G比值,晶粒越。5. 获得非晶合金的基本方法是 。二、问答1根据凝固理论，试述细化晶粒的基本途径。2试根据凝固理论，分析通常铸锭组织的特点。3简述液态金属结晶时，过冷度与临界晶核

9、半径，形核功及形核率的关系。2-74 铜的熔点 Tm=1356K，熔化热 Hm=1628J/cm , c =177 x 10 j/cm,点阵常数 a=0.3615nm。求铜 T=100 ； 时均匀形核的临界核心半径。5何谓过冷，过冷度，动态过冷度，它们对结晶过程有何影响？6 根据冷却速度对金属凝固后组织的影响，现要获得微晶，非晶，亚稳相，请指出其凝固时如何控制。7、 简述纯金属凝固时润湿角0、杂质颗粒的晶体结构和表面形态对异质形核的影响。第四章 二元合金相图与合金凝固一、填空1. 固溶体合金凝固时，除了需要结构起伏和能量起伏外，还要有 起伏。2. 按液固界面微观结构，界面可分为 和。3. 液态

10、金属凝固时，粗糙界面晶体的长大机制是,光滑界面晶体的长大机制是和。4在一般铸造条件下固溶体合金容易产生 偏析，用 热处理方法可以消除。5液态金属凝固时，若温度梯度dT/dX0 (正温度梯度下)，其固、液界面呈状，dT/dX0时(负温度梯度下)，则固、液界面为 状。6. 靠近共晶点的亚共晶或过共晶合金，快冷时可能得到全部共晶组织，这称为。7固溶体合金凝固时，溶质分布的有效分配系数ke=，当凝固速率很大时 ke趋于。8. 在二元相图中，LL :+L2叫反应，I L+ ：称为转变，而反应 ：一2 + 1称为反应，：+1 称为反应。9 Fe-Fe3C相图中含碳量小于为钢，大于为铸铁；铁碳合金室温平衡组

11、织均由和两个基本相组成；根据溶质原子的位置，奥氏体其晶体结构是，是固溶体，铁素体是 ，其晶体结构是 ，合金平衡结晶时，奥氏体的最大含量是 ;珠光体的含碳量是 ，它是由 和组成的两相混合物；莱氏体的含碳量是;在常温下，亚共析钢的平衡组织是 ，过共析钢的平衡组织是 ，亚共晶白口铸铁的平衡组织是 ，莱氏体的相组成物是 ，变态莱氏体的相组成物是 ,Fe3CI是从中析出的，Fe3Cn是从中析出的，FesC川是从中析出的，它们的含碳量为, Fe3C主要性能特点是 , A共析反应后的生成物称为 。10 如图4-3为Mg-Y 相图1) 填相区组成，写出相图上等温反应及Y=5%wt时的合金K在室温时的平衡组织。

12、2) 已知Mg为hcp结构，试计算 Mg晶胞的致密度；3) 指出提高合金 K强度的可能方法4) 简述图中Y=10%wt之合金可能的强化方法。11试说明纯Al和铝一铜单相固溶体结晶的异同。12根据4-4的铁碳亚稳平衡相图回答下列问题：1) 写出下列FqCii含量最多的合金；珠光体含量最多的合金；莱氏体含量最多的合金。2) 指出此二元系中比较适合做变形合金和铸造合金的成分范围。3) 如何提高压力加工合金的强度。4) 标注平衡反应的成分及温度，写出平衡反应式。5) 分析Fe-1%C合金的平衡凝固过程，并计算室温下其中相组成物和组织组成物的百分含量，6) 分析Fe-1%C合金在亚稳冷却转变和淬火冷却转

13、变后组织的差异。7) 根据Fe-Fe3C状态图确定下列三种钢在给定温度下的显微组织(填入表中 含碳量温度显微组织温度显微组织0.4770 C停留一段时间P+F900 CA+F0.77680 CP刚达到770 CA1.0700 CP+Fe3Cn刚达到770 CA+Fe3C8)画出1200 C时各相的自由能-成分曲线示意图。第六章 空位与位错名词解释空位平衡浓度，位错，柏氏回路，P-N力，扩展位错，堆垛层错，弗兰克-瑞德位错源，奥罗万机制，科垂耳气团，面角位错，铃木气团，多边形化二、问答1 fee晶体中，层错能的高低对层错的形成、扩展位错的宽度和扩展位错运动有何影响？层错能对金属材 料冷、热加工行

14、为的影响如何？4平衡空位浓度与温度有何关系？高温淬火对低温扩散速度有何影响？5已知Al的空位形成能为 0.76eV，问从27 ；升温到627 ；时空位浓度增加多少倍（取系数 A=1）7、位错对金属材料有何影响？第七章金属塑性变形一 名词解释固溶强化，应变时效，孪生，临界分切应力，变形织构二问答1单相合金的冷塑性变形与纯金属的室温塑性变形相比，有何特点。2金属晶体塑性变形时，滑移和孪生有何主要区别？4简述冷加工纤维组织、带状组织和变形织构的成因及对金属材料性能的影响。5为什么金属材料经热加工后机械性能较铸造态好。6何为加工硬化？列出产生加工硬化的各种可能机制。（不必说明），加工硬化现象在工业上有哪些作用?再 =H 7简要说明第二相在冷塑性变形过程中的作用。8讨论织构的利弊及控制方法。9叙述金属和合金在冷塑性变形过程中发生的组织性能的变化。10图7 1所示低碳钢的三条拉伸曲线，1塑性变形；2去载后立即再行 试回答下列问题：1）解释图示曲线2无屈服现象和曲线 3的屈服现象。2）屈服现象对金属变形制件表面质量有何影响，如何改善表面质量。211 退火纯Fe,其晶粒尺寸d=1/4mm时，其屈服点os=100MNm - ； d=1/64m时，根据霍尔一配奇公式求其os为多少？第八章回复与再结晶1名词变形织构