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1、西南交通大学硕士材料科学基础真题2008年（总分:118.00,做题时间：90分钟）一、B概念题/B（总题数：5,分数：25.00）1. 弥散强化（或沉淀强化）（分数：5.00） 正确答案：（）解析：过饱和固溶体随温度下降或在长时间保温过程中（时效）发生脱溶分解。时效过程往往是很复杂的， 如铝合金在时效过程中先产生GP区，继而析出过渡相（B ”及0 ），最后形成热力学稳定的平衡相（B ）。 细小的沉淀物分散于基体之中，阻碍着位错运动而产生强化作用，这就是“沉淀强化”或“时效强化”。 为了提高金属，特别是粉末冶金材料的强度，往往人为地加入一些坚硬的细质点，弥散于基体中，称为弥 散强化。2. 再结
2、晶退火（分数：5.00） 正确答案：（）解析：经过塑性变形的金属，在重新加热过程中，当温度高于再结晶温度后，形成低缺陷密度的新晶粒， 使其强度等性能恢复到变形前的水平，但其相结构不变的过程。3. 上坡扩散（分数：5.00） 正确答案：（）解析：原子从低浓度向高浓度处的扩散，扩散的驱动力是化学位梯度。4. 晶体（分数：5.00） 正确答案：（）解析：原子、分子或离子按照一定的规律周期性排列组成的固体。5. 一级相变（分数：5.00） 正确答案：（）解析：相变前后新旧两相的自由焓相等，但其一阶偏导数不等的相变。二、B画图题/B（总题数：2,分数：18.00）6. 在立方晶胞内画出晶面，以及110、
3、010、晶向。（分数：9.00） 正确答案：（）解析：如图5-3所示。7. 画出下列合金及其热处理后的室温组织：（1）共析钢的平衡组织（2）共晶白口铸铁（3） T12钢完全奥 氏体化后的淬火组织（4） 45钢的平衡组织（5）铝硅共晶组织（6） 45钢调质处理的组织（分数：9.00） 正确答案：（）解析：如图5-4所示。三、B公式题/B（总题数：1，分数：10.00） 给出下列各公式，说明公式中各物理量的含义及单位:（分数：10.00）（1）.Hall-Petch 公式（分数：2.50） 正确答案：（）解析：表示屈服强度与晶粒尺寸之间的关系。式中，为常数；d为晶粒直径（m），o s为屈服强度（M
4、Pa）。（2）.一维形式的菲克第二定律（分数：2.50） 正确答案：（）解析：式中，C为浓度（g/cm3）； D为扩散系数（cm2/s）； t为时间（s） ； x为距离（cm）。解析： 解析：四、B简答题/B（总题数：4,分数：45.00）8. 以低碳钢的拉伸曲线为例，运用位错理论说明屈服现象及加工硬化现象。（分数：15.00） 正确答案：（）解析：低碳钢的屈服是由于低碳钢中的碳是间隙原子，它与铁素体中的位错交互作用形成溶质原子气团， 即所谓的柯氏气团。该气团对位错有钉扎作用，只有在较大的应力作用下，位错才能脱离溶质原子的钉扎， 表现为应力一应变曲线上的上屈服点。而一旦位错脱钉，继续滑移，就不
5、需要那么大应力了，表现为应力 一应变曲线上的下屈服点和水平台阶。当继续变形时，由于位错数量的大大增加，导致应力又出现升高的 现象，称为加工硬化现象。这是由于冷变形金属在塑性变形过程中形成大量位错，这些位错部分成为不可 动位错，从而导致其对可动位错的阻力增大，引起材料继续变形困难，形成加工硬化或形变强化。9. 请简单说明层错能高低对螺型位错交滑移的影响，及其对金属加工硬化速率的影响。（分数：10.00） 正确答案：（）解析：对层错能高的金属而言，在变形过程中，全位错不易分解，在遇到阻碍时，可以通过交滑移继续运 动，直到与其他位错相遇形成缠结；而层错能低的金属，由于其全位错易于分解为两个不全位错加
6、层错的 组态，难以交滑移，位错组态的运动性差。对于螺型位错，通过交滑移，当同一滑移面上的两个异号（左、 右）螺型位错相遇时，可以相互抵消，从而降低位错增殖速率。对于层错能低的金属，位错难以发生交滑移， 因此变形过程中位错增殖速率大，加工硬化速率增大。10. 请以Al-4.5%Cu合金为例，说明130C时效过程（组织转变）及其性能（硬度）变化。（分数：10.00） 正确答案：（）解析：铝合金淬火后得到过饱和固溶体，之后加热保温，固溶体内会依次析出GP区、e ”、B 、B相。GP区的形成会使材料的硬度增加（第一个时效峰），长时间时效，GP区溶解，硬度下降。e ”的形成使得硬 度继续增加（第二个时效
7、峰）。当e 全部溶解转化为e 和e 转化为e后，硬度开始下降。其中，a平衡、e为平衡相；gp区、e ”、e 为亚稳相。11. 说明马氏体相变的主要特征。（分数：10.00） 正确答案：（）解析：马氏体相变的基本特征表现为（主要为前两点）：（1）无扩散性。马氏体相变时无需原子的扩散，没有原子的混合与再混合过程。新相M与母相A的化学成 分完全相同。（2）切变性。具体体现为： 相变的协调一致性：AfM（FCCfBCC）。通过原子的整体协调运动（切变），晶体结构从FCC变成BCC。原 子的移动距离小于原子间距。 表面浮凸效应。在经过抛光的表面，若发生马氏体转变，在切变时，将产生表面浮凸效应。这是由于点
8、 阵形变在转变区域中产生形状改变。 惯习面。M总是在母相的特定晶面上析出，伴随着M相变的切变，一般与此晶面平行，此晶面为基体与M 相所共有，称为惯习面。 新相与母相之间存在确定晶体学位向关系。两种著名的取向关系（钢的M转变），即K-S关系和西山关系。实际材料的马氏体转变，一般与上述关系存在几度的偏差。（3）马氏体相变时伴随有点阵畸变。（4）马氏体转变存在开始温度M和终了温度M （或M）。五、B综合分析题/B（总题数：1，分数：20.00）根据Fe-FeC相图，完成下列工作：（分数：20.00）（1）.画出Fe-Fe3C相图（可以忽略高温铁素体相变及包晶转变）。（分数：4.00） 正确答案：（）
9、解析：如图5-5a所示。（2）.画出35钢（w=0.35%，下同）从高温液态到室温的平衡冷却曲线（不考虑铁素体的 溶解度变化）；并标明相的变化过程。（分数：4.00） 正确答案：（）解析：如图5-5b所示。（3）.示意画出高温液态到室温的组织转变过程图。（分数：4.00） 正确答案：（）解析：如图5-5c所示。LfL+AfAfA+FfA+F+PfF+P35钢在液态到室温的冷却过程中将发生以下转变：匀晶转变L-L+A，并全部转变为A，然后发生同素异晶 转变A-F+A，在727C发生共析转变A-P（F+C ）。m（4）.说明35钢在室温下的平衡组织，给出每一种组织的成分，计算各组织的相对重 量。(分数：4.00) 正确答案：()解析：室温下35钢的组织为：铁素体F(wc=0.0218%)+珠光体P(F+Fe3C)(Wc=0.77%)。根据杠杆定律计算可得3 解析：
