西北工业大学05-09年材料科学基础真题答案
05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。
答：热力学条件ΔG < 0
结构条件：r > r*
能量条件：A > ΔG max
成分条件
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？
答：同素异晶转变是相变过程，该过程的某一热力学量的倒数出现不连续；再结晶转变只是晶粒的重新形成，不是相变过程。
3. 两位错发生交割时产生的扭折和割阶有何区别？
答：位错的交割属于位错与位错之间的交互作用，其结果是在对方位错线上产生一个大小和方向等于其柏氏矢量的弯折，此弯折即被称为扭折或割阶。扭折是指交割后产生的弯折在原滑移面上，对位错的运动不产生影响，容易消失；割阶是不在原滑移面上的弯折，对位错的滑移有影响。
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？
答：置换机制：包括空位机制和直接换位与环形换位机制，其中空位机制是主要机制，直接换位与环形换位机制需要的激活能很高，只有在高温时才能出现。
间隙机制：包括间隙机制和填隙机制，其中间隙机制是主要机制。
影响扩散的主要因素有：温度（温度约高，扩散速度约快）；晶体结构与类型（包括致密度、固溶度、各向异性等）；晶体缺陷；化学成分（包括浓度、第三组元等）
5. 请简述回复的机制及其驱动力。
答：低温机制：空位的消失
中温机制：对应位错的滑移（重排、消失）
高温机制：对应多边化（位错的滑移＋攀移）
驱动力：冷变形过程中的存储能（主要是点阵畸变能）
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、和、，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。
（ 1 ）
几何条件：
，满足几何条件
能量条件：
满足能量条件，反应可以进行。
（ 2 ）
几何条件：
，满足几何条件
能量条件：
满足能量条件，反应可以进行。
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？
答：（1 ）单位位错的柏氏矢量；
（2 ）纯刃位错的位错线方向与 b 垂直，且位于滑移面上，为；纯螺
位错的位错线与b 平行，为[011]。
4. 若将一块铁由室温20 ℃加热至850 ℃，然后非常快地冷却到20 ℃，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 ）。
答：
5. 已知三元简单共晶的投影图，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T A >T D ）；
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。
答：
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。
答：加工硬化：是随变形使位错增殖而导致的硬化；
细晶强化：是由于晶粒减小，晶粒数量增多，尺寸减小，增大了位错连续滑移的阻力导致的强化；同时由于滑移分散，也使塑性增大。该强化机制是唯一的同时增大强度和塑性的机制。
弥散强化：又称时效强化。是由于细小弥散的第二相阻碍位错运动产生的强化。包括切过机制和绕过机制。
复相强化：由于第二相的相对含量与基体处于同数量级是产生的强化机制。其强化程度取决于第二相的数量、尺寸、分布、形态等，且如果第二相强度低于基体则不一定能够起到强化作用。
固溶强化：由于溶质原子对位错运动产生阻碍。包括弹性交互作用（柯氏气团）、电交互作用（玲木气团）和化学交互作用。
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）如果希望得到室温组织为共晶组织和5% 的β 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。
答：（1 ）
（2 ）I ：α 初＋β II
，相组成与组织组成比例相同
II ：β 初＋（α ＋β ）共＋β II （忽略）
（3 ）设所求合金成分为x
（4 ）I 合金在快冷条件下可能得到少量的共晶组织，且呈现离异共晶的形态，合金中的β II 量会减少，甚至不出现；
II 合金在快冷条件下β 初呈树枝状，且数量减少。共晶体组织变细小，相对量增加。
06年西北工业大学硕士研究生入学试题
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。
答：金属材料：主要以金属键为主，大多数金属强度和硬度较高，塑性较好。
陶瓷材料：以共价键和离子键为主，硬、脆，不易变形，熔点高。
高分子材料：分子内部以共价键为主，分子间为分子键和氢键为主。
复合材料：是以上三中基本材料的人工复合物，结合键种类繁多。性能差异很大。
2. 位错密度有哪几种表征方式？
答：有两种方式：体密度，即单位体积内的位错线长度；面密度，即垂直穿过单位面积的位错线根数。
3. 陶瓷晶体相可分为哪两大类？有何共同特点？
答：氧化物陶瓷和硅酸盐陶瓷。特点：1. 结合键主要是离子键，含有一定比例的共价键；2. 有确定的成分，可以用准确的分子式表达； 3. 具有典型的非金属性质。
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？
答：保持较高强度则应进行低温退火，使其只发生回复，去除残余应力；要继续冷变形则应进行高温退火，使其发生再结晶，以软化组织。
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。
答：扩散激活能的物理意义是原子跃迁过程中必须克服周围原子对其的阻碍，即必须克服势垒。相比而言，间隙扩散的激活能较小。
二、作图计算题（每题15 分，共60 分）
1. 已知碳在γ －Fe 中扩散时，D 0 ＝
2.0 × 10 －5 m 2 /s ，Q ＝1.4 ×10 5 J/mol 。当温度由927 ℃上升到1027 ℃时，扩散系数变化了多少倍？（R ＝8.314 J/(mol.K) ）
答：
2. 已知某低碳钢σ 0 =64KPa ，K=39
3.7 ，若晶粒直径为50μm ，该低碳钢的屈服强度是多少？
答：由霍尔－配奇公式得：
3. 试计算BCC 晶体最密排面的堆积密度。
答：BCC 密排面为｛110 ｝面，其面积为：
｛110 ｝面上被原子占据的面积为（两个原子）：
堆积密度：
4. 和均位于Fcc 铝的(111) 晶面上，因此理论上和
的滑移均是可能的。
（1 ）画出(111) 晶面及单位滑移矢量和。
（2 ）比较具有此二滑移矢量的位错的能量。
答：（1 ）
（2 ）
两位错位于同一滑移面，因此G 相同，故：
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。
答：晶界结构特征：原子排列比较混乱，含有大量缺陷。
晶界能量特征：原子的能量较晶粒内部高，活动能量强。
晶界特征：
?晶界——畸变——晶界能——向低能量状态转化——晶粒长大、晶界变直——晶界面积减小
?阻碍位错运动——σ b ↑ ——细晶强化
?位错、空位等缺陷多——晶界扩散速度高
?晶界能量高、结构复杂——容易满足固态相变的条件——固态相变首先发生地?化学稳定性差——晶界容易受腐蚀
?微量元素、杂质富集
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。
答：
?组织结构：（1 ）形成纤维组织：晶粒沿变形方向被拉长；（2 ）形成位错胞；（3 ）晶粒转动形成变形织构。
?力学性能：位错密度增大，位错相互缠绕，运动阻力增大，造成加工硬化。?物理化学性能：其变化复杂，主要对导电，导热，化学活性，化学电位等有影响。
?体系能量：包括两部分：（1 ）因冷变形产生大量缺陷引起点阵畸变，使畸变能增大；（2 ）因晶粒间变形不均匀和工件各部分变形不均匀引起的微观内应力和宏观内应力。这两部分统称为存储能，其中前者为主要的。
冷变形后引起的组织性能变化为合金随后的回复、再结晶作了组织和能量上的准备。
07年西北工业大学硕士研究生入学试题
一、简答题（每题10分，共50分）
1、请说明什么是全位错和不全位错，并请写出FCC、BCC和HCP晶体中的
最短单位位错的柏氏矢量。
答：全位错：柏氏矢量等于点阵矢量的整数倍；
不全位错：柏氏矢量不等于点阵矢量的整数倍。
Fcc：
>
<110
2
a
； bcc：
>
<111
2
a
； hcp：
>
<02
11
3
a
2、已知原子半径与晶体结构有关，请问当配位数降低时，原子半径如何变化？为什么？
答：半径收缩。若半径不变，则当配位数降低时，会引起晶体体积增大。
为了减小体积变化，原子半径将收缩。
3、均匀形核与非均匀形核具有相同的临界晶核半径，非均匀形核的临界形核功也等于三分之一表面能，为什么非均匀形核比均匀形核容易？
答：因为非均匀形核时，用杂质或型腔充当了一部分晶核。也就是说，需要调动的原子数少。
4、原子的热运动如何影响扩散？
答：热运动增强将使原子的跃迁距离、跃迁几率和跃迁频率均增大，即增大扩散系数。
5、如何区分金属的热变形和冷变形？
答：变形温度与再结晶温度的高低关系。高于再结晶温度的为热变形，反之为冷变形。
二、作图计算题（每题15分，共60分）
1.已知某晶体在500℃时，每1010个原子中可以形成有1个空位，请问该
晶体的空位形成能是多少？（已知该晶体的常数A＝0.0539，波耳滋曼
常数K＝1.381×10-23 J / K）
解： J A c kT E kT E A c V V
19
201023
109.18.1710068.10539.010ln
)]273500(10381.1[ln )exp(----?=??=+??-=-=??-
=
2. 请计算简单立方晶体中，(111)和 )111(的夹角。
解：
3
1
3
3111cos 2
2
22222
1
2
12
12
12121=
+-=
++++++=l k h l k h l l k k h h α
α＝70°32'
3. 请判定在fcc 中下列位错反应能否进行： ]
111[3]211[6]110[2a
a a →+
解：几何条件：
()
1113313131612162612121a c b a c b a b b =-+=???
??+-++??? ??-=+（6分）
能量条件：
33262
662222222
2
a a a a a
a >=???? ??+=+（6分） 满足几何条件和能量条件，反应可以进行。（3分）
4.试画出面心立方晶体中的 (123) 晶面和
晶向
解：
三、 综合分析题（共40分）
1. 如附图所示，请分析：（24分）
1) 两水平线的反应类型，并写出反应式；
2) 分析Ab 、bg′、g′d′、d′、 d′h′、 h′e、eB 七个区域室温下的组织组成物（ j 点成分小于g 点成分）； 3) 分析I 、II 合金的平衡冷却过程，并注明主要的相变反应； 4) 写出合金I 平衡冷却到室温后相组成物相对含量的表达式及合金II 平衡冷却到室温后组织组成物相对含量的表达式。
解：1） 水平线kj 为包晶反应：
n
k j L αδ→+（2分）
水平线gh 为共晶反应：
h
g d L βα+→（2分）
2） Ab ： α （1分） bg′： α+βII （1分） g′d： α+(α+β)共+βII （1分） d '： (α+β)共 （1分）
d′h′： β+(α+β)共+αII （1分） h′e： β+αII （1分） eB ： β （1分）
3） 合金I （5分） 合金II （3分）
t/℃
k n j
g i d h
A b c 1 g ' c 2 d ' h ' e B
δ α
β
I II L L→α α→βII L→α+β L
L→δ
L→α
α L+δ→α
α→βII
4） 合金I 相组成：
%100 %10011?=?=
be bc w be ec w βα；（2分）
合金II 组织组成：
II
II w gd id
w be g b gd id w gd
ig
w βαββαβαβα-?-=?'??=?=
+%100 %100 %100II II )(析出量＝共晶前析出量；析出比例＝共晶前析出量；初初初
共（3分）
2. 请对比分析回复、再结晶、正常长大、异常长大的驱动力及力学性能变化。
（16分）
回复 再结晶 正常长大
异常长大 驱动力 存储能 （主要是点阵畸变能） 存储能 （主要是点阵畸变能）
总界面能
总界面能和表
面能
力学性能变化
基本保持变形
后性能
恢复到冷变形前的水平 基本保持再结
晶后的水平
性能恶化
强度、塑性下
降
08年西北工业大学硕士研究生入学试题
一、简答题（每题10分，共60分）
1. 固态下，无相变的金属，如果不重熔，能否细化晶粒？如何实现？
答：可以。.通过进行适当冷变形，而后在适当温度再结晶的方法获得细晶（应主意避开临界变形度和避免异常长大）。或进行热加工，使之发生动态再结晶。 2. 固体中有哪些常见的相结构？
答：固体中常见的相结构有：固溶体（单质）、化合物、陶瓷晶体相、非晶相、分子相。 3. 何谓平衡结晶？何谓非平衡结晶？
答：平衡结晶是指结晶速度非常缓慢，液相和固相中扩散均很充分的情况下的结晶。非平衡结晶是指结晶速度比较快，扩散不充分的情况下的结晶。
4. 扩散第一定律的应用条件是什么？对于浓度梯度随时间变化的情况，能否应用扩散第一
定律？
答：扩散第一定律的应用条件是稳态扩散，即与时间无关的扩散。对于非稳态扩散的情况也可以应用扩散第一定律，但必须对其进行修正。 5. 何为织构？包括哪几类？
答：织构是晶体中晶面、晶向趋于一致现象。织构包括再结晶织构和变形织构。其中变形织构又包括丝织构和板织构。
6. 什么是成分过冷？如何影响固溶体生长形态？
答：凝固过程中，随液固界面的推进，液固界面附近液相一侧产生溶质原子富集，导致液相的熔点发生变化，由此产生的过冷现象称为成分过冷。无成分过冷时，固溶体以平面状生长，形成等轴晶；有较小过冷度时，形成胞状组织；有较大成分过冷时，形成树枝晶。
二、作图计算题（每题15分，共60分）
1. 请分别写出FCC 、BCC 和HCP 晶体的密排面、密排方向，并计算密排面间距和密排方
向上原子间距。 答：
2. 请绘出面心立方点阵晶胞，并在晶胞中绘出（110）晶面；再以（110）晶面平行于纸面，
绘出（110）晶面原子剖面图，并在其上标出[001]，，晶向。 答：
D
3. 已知H70黄铜在400℃时完成再结晶需要1小时，而在390℃下完成再结晶需2小时，
请计算在420℃下完成再结晶需要多长时间？ 答：在两个不同的恒定温度产生相同程度的再结晶时，
)11(2
1
1
2T T R Q e t t --
=
)11(3
1
1
3T T R Q e t t --=
两边取对数，并比之得
273
4201
273400
12733901
2734001111
1ln ln
131
23121+-
++-
+=--
=T T T T t t t t
t 3 = 0.26 h
4. 一个FCC 晶体在]231[方向在2MPa 正应力下屈服，已测得开动的滑移系是
]011)[111(，请确定使该滑移系开动的分切应力τ。
答：617.03143
21]111[]231[]111[]231[cos =++-=??=
φ
756.02
143
01]011][231[]011][231[cos =++==
λ
M P a
933.0756.0617.02=??=τ 三、综合分析题（30分）
1. 请根据Fe-Fe 3C 相图分析回答下列问题：（17分）
1) 请分析2.0wt.%C 合金平衡状态下的结晶过程，并说明室温下的相组成和组织组成。 2) 请分析2.0wt.%C 合金在较快冷却，即不平衡状态下可能发生的结晶过程，并说明室温下组织会发生什么变化。 3) 假设将一无限长纯铁棒置于930℃渗碳气氛下长期保温，碳原子仅由棒顶端渗入（如
图所示），试分析并标出930℃ 和 缓冷至室温时的组织分布情况。
答：
1) L —— L →γ —— γ —— γ→Fe 3C II —— γ→α+Fe 3C —— α→Fe 3C III
相组成：α+ Fe 3C 组织组成：P+ Fe 3C II （忽略Fe 3C III ）
2) 根据冷速不同，可能出现共晶反应，得到Ld ；得到的P 层片细小；Fe 3C II 的析出将
收到抑制，甚至不析出。 3) 附图如下
2. 图示Cu-Cd 二元相图全图及其400℃～600℃范围的局部放大：（13分）
1） 请根据相图写出549℃、547℃、544℃、397℃和314℃五条水平线的三相平衡反应
类型及其反应式； 2） 已知β相成分为w cd =46.5％，400℃时γ相的成分为w cd =57％，请计算400℃时w Cd
＝50％合金的相组成。 答：
1）549℃：包晶反应，（Cu ）+ L →β 547℃：包晶反应，β + L →γ 544℃：共晶反应，L → γ + δ 397℃：包晶反应，δ + L → ε 314℃：共晶反应，L → ε +（Cd ） 2）%7.66%1005.46575057%=?--=
β 或 %3.33%1005
.46575
.4650%=?--=γ
09年西北工业大学硕士研究生入学试题
二、 简答题（每题10分，共60分）
1. 在位错发生滑移时，请分析刃位错、螺位错和混合位错的位错线l 与柏氏矢量b 、外加切应力τ与柏氏矢量b 、外加切应力τ与位错线l 之间的夹角关系，及位错线运动方向。（请绘表格作
答，答案务必写在答题册上） 答：
防护
防护
C
930℃
室温
Fe 3C
γ
Fe 3C
P+Fe 3C F
P
P+F
一定角度 // 法线
一定角度 // // 法线
// ⊥ // 法线 ⊥ 位错线运动方向 τ与 l τ 与 b b 与 l
2. 什么是置换固溶体？影响置换固溶体溶解度的因素有哪些？形成无限固溶体的条件是什么？答：溶质原子取代溶剂原子，并保持溶剂结构的合金相称为置换固溶体。
影响因素有：1）原子尺寸；2）晶体结构；3）电负性；4）电子浓度
两组元晶体结构相同是形成无限固溶体的必要条件。
3. 置换扩散与间隙扩散的扩散系数有何不同？在扩散偶中，如果是间隙扩散，是否会发生柯肯达尔效应？为什么？
答：间隙扩散系数与空位浓度无关，而置换扩散系数与空位浓度有关（可用公式表示）。一般地，间隙扩散系数大于置换扩散系数。
不会发生。因为间隙扩散中考虑间隙原子定向流动，未考虑置换互溶式扩散。
4. 在室温下对铁板（其熔点为1538℃）和锡板（其熔点为232℃），分别进行来回弯折，随着弯折的进行，各会发生什么现象？为什么？
答：根据T再＝（0.35～0.45）T m可知
Fe在室温下加工为冷加工，Sn在室温下加工为热加工
因此随着弯曲的进行，铁板发生加工硬化，继续变形，导致铁板断裂
Sn板属于热加工，产生动态再结晶，弯曲可不断进行下去
5. 何为固溶强化？请简述其强化机制。
答：固溶强化就是溶质原子阻碍位错运动，从而使合金强度提高的现象。
主要机制包括：1）柯氏气团，即溶质原子的弹性应力场阻碍位错运动；2）玲木气团，即溶质原子降低基体层错能，使位错分解为扩展位错，阻碍位错交滑移或攀移；3）电交互作用，即带电溶质原子与位错形成静电交互作用，阻碍位错运动。
6. 请比较二元共晶转变与包晶转变的异同。
答：相同点：恒温、恒成分转变；相图上均为水平线。
不同点：共晶为分解型反应，包晶为合成型反应；共晶线全是固相线，包晶线只有部分是固相线；共晶三角在水平线上，包晶三角在水平线下。
二、作图计算题（每题10分，共40分）
5.请比较FCC晶体中和两位错的畸
变能哪个较大。
答：
故：b1的畸变能较小。
6.面心立方晶体沿[001]方向拉伸，可能有几个滑移系开动？请写出各滑移系指数，并分别绘
图示之。
答：共12个滑移系，其中可能开动的有8个。分别是：
、、
、、
7. 在Al 单晶中，（111）面上有一位错
，
面上另一位错
。
若两位错发生反应，请绘出新位错，并判断其性质。 答：新位错为
。
位错线为（111）面与
面的交线
。 两者垂直，因此是刃型位错。
4. 请分别写出立方晶系中{110}和{100}晶面族包括的晶面。 答：
三、综合分析题（每题25分，共50分）
1. 请分析影响回复和再结晶的因素各有哪些，以及影响因素的异同，并请分析其原因。 回复 再结晶 原因 温度（升） 促进 促进 促进原子扩散 冷变形量（增） 促进 促进 提供驱动力 溶质原子 阻碍 阻碍 阻碍位错和晶界的运动 第二相粒子 促进 促进或阻碍 即可能提高驱动力，同时阻碍位
错和晶界运动
原始晶粒（细小）促进 促进 增大再结晶驱动力
晶粒位向 无影响 无影响
热蚀沟 无影响 一般无影响 尚未形成热蚀沟 2. 附图为Ti-Al 二元合金相图：
3） 请分析并分别写出1285℃、1125℃和665℃三个恒温转变的类型和反应式，以及882℃
时发生两相恒温转变的类型和反应式。
4） 请绘出w ＝31%合金平衡结晶的冷却曲线，并注明各阶段的主要相变反应。 5） 请分析500℃时，w ＝31%的合金平衡结晶的相组成物和组织组成物，并计算其质量分数。
（注：1125℃时，w αTi ＝27%，w Ti3Al ＝26%，w TiAl ＝35%；500℃时，w Ti3Al ＝23%，w TiAl ＝35%）
答：1）1285℃：包析反应，βTi ＋TiAl →αTi 1125℃：共析反应，αTi →Ti 3Al ＋TiAl 665℃： 包晶反应，L+TiAl 3→Al 882℃： 同素异构转变，βTi →αTi
b 1
b 2
b'2
b 3
相组成：
Ti 3Al 、TiAl
组织组成：TiAl 、（Ti 3Al ＋TiAl ）共
L L→βTi βTi βTi→TiAl βTi ＋TiAl →αTi βTi →αTi
αTi
αTi→TiAl
αTi →Ti 3Al ＋TiAl
Ti 3Al →TiAl
23
35
℃
℃
℃
℃
℃
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西北工业大学材料科学基础考研真题及答案
2005年西北工业大学硕士研究生入学试题 ------------------------------------------------------------------------------------------- ---------------------- 试题名称：材料科学基础（A卷）试题编号：832 说明：所有答题一律写在答题纸上第 1 页共 3页 一、简答题（每题8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、和、，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。 （1） （2） 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20℃加热至850℃，然后非常快地冷却到20℃，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/mol·K）。 5. 已知三元简单共晶的投影图，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TA>TD）； （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β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。 2006年西北工业大学硕士研究生入学试题 一、简答题（每题10 分，共50 分）
西北工业大学材料科学基础历年真题与答案解析(1)
西北工业大学 2012年硕士研究生入学考试试题答案 试题名称：材料科学基础试题编号：832说明：所有答题一律写在答题纸上第页共页 一、简答题（每题10分，共50分） 1.请简述滑移和孪生变形的特点？ 答： 滑移变形特点： 1）平移滑动：相对滑动的两部分位向关系不变 2）滑移线与应力轴呈一定角度 3）滑移不均匀性：滑移集中在某些晶面上 4）滑移线先于滑移带出现：由滑移线构成滑移带 5）特定晶面，特定晶向 孪生变形特点： 1) 部分晶体发生均匀切变 2) 变形与未变形部分呈镜面对称关系，晶体位向发生变化 3) 临界切分应力大 4) 孪生对塑变贡献小于滑移 5) 产生表面浮凸 2.什么是上坡扩散？哪些情况下会发生上坡扩散？ 答：由低浓度处向高浓度处扩散的现象称为上坡扩散。应力场作用、电场磁场作用、晶界内吸附作用和调幅分解反应等情况下可能发生上坡扩散。扩散驱动力来自自由能下降，即化学位降低。 3.在室温下，一般情况金属材料的塑性比陶瓷材料好很多，为什么？纯 铜与纯铁这两种金属材料哪个塑性好？说明原因。 答：金属材料的塑性比陶瓷材料好很多的原因：从键合角度考虑，金属材料主要是金属键合，无方向性，塑性好；陶瓷材料主要是离子键、共价键，共价键有方向性，塑性差。离子键产生的静电作用力，限制了滑移进行，不利于变形。 铜为面心立方结构，铁为体心立方结构，两者滑移系均为12个，但面心立方的滑移系分布取向较体心立方匀衡，容易满足临界分切应力。且面心立方滑移面的原子堆积密度比较大，因此滑移阻力较小。因而铜的塑性好于铁。 4.请总结并简要回答二元合金平衡结晶过程中，单相区、双相区和三相 区中，相成分的变化规律。
西北工业大学材料科学与工程专业简介
材料科学与工程 1．培养目标 培养在金属材料、无机非金属材料、光电信息功能材料、电子材料与器件、复合材料领域的科学与工程方面具有较宽基础知识、从事材料设计、研究、开发和技术管理的高级工程技术人才。 2．课程设置 主要课程：材料科学基础、物理化学、材料工程基础、材料现代研究方法、金属材料、光电材料、功能材料、复合材料、电子技术与控制、计算机系列课程等。 3．深造与就业方向 毕业生可继续攻读本专业及相关专业的硕士研究生，近三年本科考取研究生比例60%以上。 毕业生就业实行双向选择，毕业后可到研究所、企业从事科学研究、设计、生产管理、工程技术应用及高等院校的教学工作。 4．学制/学位 本科四年制/工学学士 材料科学与工程专业四年制本科培养方案 Cultivating Scheme of 4-year Undergraduate Course- Material and Enginee ring Speciality 一、培养目标 本专业培养具备金属材料及无机非金属材料科学与工程方面的知识，能在材料制备、成型加工、材料结构研究与分析等领域从事科学研究、技术开发、工艺和设备设计、生产及经营管理等方面工作的高级工程技术人才。
Ⅰ.Scheme Objectives The objectives of this scheme are to provide students of this major with t he technology and engineering knowledge of metal and inorganic-nonmetal mat erials, in order to make them outstanding engineers who are capable of underta king works of science research, technique and appliance design, manufacturing process management. 二、培养要求 本专业学生主要学习材料科学及各类材料加工工艺的基础理论与技术和有关设备的设计方法，受到现代机械工程师的基本训练，具有从事材料制备、加工成型研究、进行各类材料加工工艺及设备设计、生产组织管理的基本能力。Ⅱ.Requirements Students of this speciality shall learn the basic theories of material science and methods of material processing and how to design related equipment. The y also shall be trained to be modern mechanic engineers who are capable of d oing research works about material fabricating, forming, processing and related equipment design. At same time, they also should have the ability of fundame ntal management of manufacture process. 毕业生应获得以下几方面的知识和能力： Student of this major must fulfill the following requirements: （1）具有较扎实的自然科学基础，较好的人文、艺术和社会科学基础及正确运用本国语言、文字的表达能力； （2）具有较系统地掌握本专业领域宽广的理论基础知识，主要包括材料科学、力学、机械学、电工与电子技术、计算机系列课程、热加工工艺基础、自动化基础、市场经济及企业管理等基础知识； （3）具有本专业必需的计算、测试、文献检索能力和基本工艺操作等基本技能及较强的计算机和外语应用能力；
机械设计基础习题(西北工业大学版)4(推荐文档)
第八章 8-9.在图示轮系中，已知各轮齿数，试计算传动比14i （大小及转向关系）。 解：234114412345303412151517 z z z n i n z z z ''??====?? 8-10.图示为一手动提升机构。已知各轮齿数及蜗轮2'的头数2z '=2（右旋），与蜗轮固连的鼓轮Q 的直径0.2Q d mm =，手柄A 的半径0.1A r m =。当需要提升的物品W 的重力20w F kN =时，试计算作用在手柄A 上的力F （不考虑机构中德摩擦损失）。 解：231312133140120120202 2200.1120.11206Q A w Q w A z z i z z d F r F d F F kN kN r ωωωω'?===???=? ????===??
8-11.在图示轮系中，已知各轮齿数，齿轮1的转速1200/min n r =。试求行星架Ｈ的转速H n 。 解：2311113 33121745 1.501730H H H H H H H z z n n n n n i n n n n z z '--?======--? 200 1.5400/min H H H n n n r -=-=- 8-12.图示为行星搅拌机构简图，已知各轮齿数，当行星架H 以31/H rad s ω=的角速度回转时，求搅拌叶片F 的角速度F ω的大小及转向。 解：111212 222210201402H H H H H H H H H n n n z i n n n z ωωωωωωω---=====-=-=---- 22031131293/rad s ωω-=--= 8-13.图示为一矿井用电钻的行星轮系，已知131545z z ==、，电动机转速
最新2002-西北工大材料力学试题-共12页
2002西北工大材料力学试题 一、 (15分)图示两端固定的压杆,E =210GPa , s σ=235MPa , p σ=200 MPa , a =304 MPa , b =1.12 MPa ；截面有矩形、圆形及空心圆形三种,但其横截面积均为50002 mm ,试求上述 三种情况下压杆 的临界压力 cr F 。 题一图 二、(20分)外径D =80mm,内径d =0.5D 的圆筒在e M =15KN ·m 的力偶矩作用下产生扭转。已知材料的弹性模量E =200GPa , 泊松比μ=0.3。(1).求圆筒表面一点A 沿X 和Y 方向的线应变x ε和y ε；(2).求受扭后圆筒的壁厚。 题二图 三、(20分)图试圆截面折杆,横截面直径均为d , A 端固定,在折杆平面的竖直上方自高度为a 处有一重量为Q 的重物自由下落到C 点。材料的弹性模量为E ,切变模量G =0.4E 。(1).求出动荷系数d K 的表达式。(2).用第三强度理论写出折杆的强度条件表达式。已知折杆的许用应力为[]σ。
题三图 四、(15分)图示结构由直杆AB 和四分之一圆环BC 组成(两杆位于同一平面内),两杆均为圆截面刚杆,AB 的横截面直径1d =20mm,BC 的横截面直径2d =50mm,材料的许用应力[]σ=160MPa 。若外力F =5KN,a =0.6m 试校核结构的强度。(轴力、剪力对曲杆强度的影响忽略不计) 题四图 五、(15分)图示T 字型截面梁,设截面上的内力仅有正弯矩M ,试求T 字型截面的竖直部分(100×20)和水平部分(100×20)各承担弯矩的百分之几。 题五图
西工大——材料性能学期末考试总结
材料性能学 第一章材料单向静拉伸的力学性能 一、名词解释。 1.工程应力:载荷除以试件的原始截面积即得工程应力σ，σ=F／A0。 2.工程应变：伸长量除以原始标距长度即得工程应变ε，ε=Δl／l0。 3.弹性模数：产生100％弹性变形所需的应力。 4.比弹性模数（比模数、比刚度）：指材料的弹性模数与其单位体积质量的比值。（一般适用于航空业） 5.比例极限σp：保证材料的弹性变形按正比关系变化的最大应力，即在拉伸应力—应变曲线上开始偏离直线时的应力值。 6.弹性极限σe：弹性变形过渡到弹-塑性变形（屈服变形）时的应力。 7.规定非比例伸长应力σp：即试验时非比例伸长达到原始标距长度(L0)规定的百分比时的应力。 8.弹性比功(弹性比能或应变比能) a e: 弹性变形过程中吸收变形功的能力，一般用材料弹性变形达到弹性极限时单位体积吸收的弹性变形功来表示。 9.滞弹性：是指材料在快速加载或卸载后，随时间的延长而产生的附加弹性应变的性能。 10.粘弹性：是指材料在外力作用下，弹性和粘性两种变形机理同时存在的力学行为。 11.伪弹性：是指在一定的温度条件下，当应力达到一定水平后，金属或合金将产生应力诱发马氏体相变，伴随应力诱发相变产生大幅的弹性变形的现象。 12.包申格效应：金属材料经预先加载产生少量塑性变形（1-4%），然后再同向加载，规定残余伸长应力增加，反向加载，规定残余伸长应力降低的现象。 13.内耗：弹性滞后使加载时材料吸收的弹性变形能大于卸载时所释放的弹性变形能，即部分能量被材料吸收。（弹性滞后环的面积） 14.滑移：金属材料在切应力作用下,正应力在某面上的切应力达到临界切应力产生的塑变,即沿一定的晶面和晶向进行的切变。 15.孪生：晶体受切应力作用后,沿一定的晶面(孪生面)和晶向(孪生方向)在一个区域内连续性的顺序切变,使晶体仿佛产生扭折现象。 16.塑性：是指材料断裂前产生塑性变形的能力。 17.超塑性：在一定条件下，呈现非常大的伸长率(约1000％)，而不发生缩颈和断裂的现象。 18.韧性断裂：材料断裂前及断裂过程中产生明显的塑性变形的断裂过程。 19.脆性断裂：材料断裂前基本上不产生明显的宏观塑性变形，没有明显预兆，往往表现为突然发生的快速断裂过程。 20.剪切断裂：材料在切应力的作用下沿滑移面滑移分离而造成的断裂。 21.解理断裂：在正应力的作用下，由于原子间结合键的破坏引起的沿特定晶面发生的脆性穿晶断裂。 22.韧性：是材料断裂前吸收塑性变形功和断裂功的能力。 23.银纹：聚合物材料在张应力作用下表面或内部出现的垂直于应力方向的裂隙。当光线照射到裂隙面的入射角超过临界角时，裂隙因全反射而呈银色。 24.河流花样：在电子显微镜中解理台阶呈现出形似地球上的河流状形貌，故名河流状花样。 25.解理台阶：解理断裂断口形貌中不同高度的解理面之间存在台阶称为解理台阶。 26.韧窝：微孔聚集形断裂后的微观断口。 27.理论断裂强度：在外加正应力作用下，将晶体中的两个原子面沿着垂直于外力方向拉断所需的应力称为理论断裂强度。 28.真实断裂强度：用单向静拉伸时的实际断裂拉伸力Fk除以试样最终断裂截面积Ak所得应力值。 29.静力韧度：通常将静拉伸的σ——ε曲线下所包围的面积减去试样断裂前吸收的弹性能。 二、填空题。 1. 整个拉伸过程的变形可分为弹性变形，屈服变形，均匀塑性变形，不均匀集中塑性变形四个阶段。 2. 材料产生弹性变形的本质是由于构成材料原子（离子）或分子自平衡位置产生可逆位移的反应。 3. 在工程中弹性模数是表征材料对弹性变形的抗力，即材料的刚度，其值越大，则在相同应力下产生的弹性变形就越小。
西工大机试试题
2003西北工业大学程序设计选拔赛 上机竞赛题 注：本次竞赛机试共8题，时间为4小时，答题多者获胜；若题数相同，按时间先后排序。 可以查阅文字资料，但禁止使用电子资料；违者取消比赛资格。 一．矩阵乘法 问题描述： 对给定的两个“实数”矩阵，输出它们的乘积。 例如：若输入??????654321和?? ?? ? ?????121110987654321，应输出?? ????0.1280.1130.980.830.560.500.440.38。 输入输出： 输入文件包括多组测试用例，以“0 0 0”标志文件结束，该行无需处理。 每个测试用例第一行为三个正整数k n m ，，(101≤≤k n m ，，)，表示以下m 行为一个n m ?的矩阵 A ，再接下来的n 行为k n ?的矩阵 B 。每行各元素间用一个空格隔开。 输出矩阵A 与矩阵B 的乘积B A C ?=。C 中元素一律“四舍五入”保留一位小数。 每个测试用例之间输出一个空行。 二．混合排序 问题描述： 完成对单词和数字的混合排序。输入文件中给出若干序列，其中包含有单词和数字。你的任务就是对这些序列完成排序(单词按词典序排列，不区分大小写；数字按从小到大的顺序排列）。要求：如果序列中某元素是单词，则排序后的序列中此位置仍为单词，数字仍为数字。 输入输出： 输入文件包括多组测试用例，每个测试用例占一行，以“.”标志文件结束，该行无需处理。 输入文件每行为一个序列。序列中的每个元素(单词或数字)以逗号加空格隔开，序列以句号结束。 输出排序后的序列，序列的每个元素以逗号加空格隔开，序列以句号结束，每个序列占一行。
三．数字河 问题描述： 数字河中的一个数n 的后继数是n 加上其每位数字的和。例如，12345的后继数是12360，因为12345＋1＋2＋3＋4＋5＝12360。如果数字河的第一个数为k ，我们就称此数字河为river k 。例如，river 480 代表序列{480, 492, 507, 519, ...}，river 483 代表序列{483, 498, 519, ...}。 当两个数字河有相同的元素时，我们称这两个数字河在此元素处相遇。例如，river 480 和river 483 在元素519处相遇。所有数字河都会和river 1, river 3 或river 9 相遇。编程计算给定的数字河最先与以上三条河流中的哪一条相遇，在何元素处相遇？ 输入输出： 输入文件包括多组测试用例，每个测试用例占一行，以“0”标志文件结束，该行无需处理。 每行给定一个整数n ，163841≤≤n ，即river n 。 对于每个测试用例输出两行，第一行为测试用例号，第二行输出“first meets river x at y ”。其中，y 表示river n 最先遇到的river x 中的最小元素值(x = 1,3,9)。 示例输入 示例输出 117 52 0 Case #1 first meets river 9 at 117 Case #2 first meets river 1 at 107 四．盘子问题 问题描述： 有m 个白色盘子和n 个黑色盘子放置在一个带有转动器的椭圆形的轨道上。现在能对这些盘子进行“旋转”和“顺时针移动”两种操作，如图1所示： 图1 两种合法的操作 我们的目标是“反复使用以上两种操作把相同颜色的盘子放在相临的位子上”。即如图2所示： 图2 我们的目标
西工大材料科学基础2017考研复习笔记
第一章材料中的原子排列 第一节原子的结合方式 1 原子结构 2 原子结合键 （1）离子键与离子晶体 原子结合：电子转移，结合力大，无方向性和饱和性；离子晶体；硬度高，脆性大，熔点高、导电性差。如氧化物陶瓷。 （2 ）共价键与原子晶体原子结合：电子共用，结合力大，有方向性和饱和性；原子晶体：强度高、硬度高（金刚石）、熔点高、脆性大、导电性差。如高分子材料。 （3 ）金属键与金属晶体原子结合：电子逸出共有，结合力较大，无方向性和饱和性；金属晶体：导电性、导热性、延展性好，熔点较高。如金属。金属键：依靠正离子与构成电子气的自由电子之间的静电引力而使诸原子结合到一起的方式。 （3 ）分子键与分子晶体原子结合：电子云偏移，结合力很小，无方向性和饱和性。分子晶体：熔点低，硬度低。如高分子材料。 氢键：（离子结合）X-H---Y （氢键结合），有方向性，如O-H —O （4 ）混合键。如复合材料。 3 结合键分类 （1）一次键（化学键）：金属键、共价键、离子键。 （2）二次键（物理键）：分子键和氢键。 4 原子的排列方式 （1）晶体：原子在三维空间内的周期性规则排列。长程有序，各向异性。 （2 ）非晶体：--------------------- 不规则排列。长程无序，各向同性。 第二节原子的规则排列 一晶体学基础 1 空间点阵与晶体结构 （1）空间点阵：由几何点做周期性的规则排列所形成的三维阵列。图1-5 特征：a 原子的理想排列；b 有14 种。 其中：空间点阵中的点－阵点。它是纯粹的几何点，各点周围环境相同。描述晶体中原子排列规律的空间格架称之为晶格。空间点阵中最小的几何单元称之为晶胞。 （2）晶体结构：原子、离子或原子团按照空间点阵的实际排列。特征：a 可能存在局部缺陷；b 可有无限多种。 2 晶胞图1－6 （1 ）―――:构成空间点阵的最基本单元。 （2 ）选取原则： a 能够充分反映空间点阵的对称性； b 相等的棱和角的数目最多； c 具有尽可能多的直角； d 体积最小。 （3 ）形状和大小有三个棱边的长度a,b,c及其夹角a , B表示。 （4）晶胞中点的位置表示（坐标法）。 3布拉菲点阵图1 —7 14 种点阵分属7 个晶系。 4 晶向指数与晶面指数晶向：空间点阵中各阵点列的方向。晶面：通过空间点阵中任意一组阵点的平面。国际上通 用米勒指数标定晶向和晶面。 （1）晶向指数的标定 a建立坐标系。确定原点（阵点）、坐标轴和度量单位（棱边）。 b 求坐标。u' ,v ' ,w '。 c化整数。u,v,w. d 加［］。［uvw］。 说明： a指数意义：代表相互平行、方向一致的所有晶向。b负值： 标于数字上方，表示同一晶向的相反方向。
西工大16秋《材料力学》在线作业
奥鹏17春西工大16秋《材料力学》在线作业 一、判断题（共40 道试题，共100 分。） 1. 圆轴扭转时，其轴线的长度保持为平面，横截面保持不变。 A. 错误 B. 正确 正确答案： 2. 以扭转变形为主的杆件常称为轴。 A. 错误 B. 正确 正确答案： 3. 在荷载作用下梁要变弯，其轴线由原来的直线变成了曲线，构件的这种变形称为弯曲变形。 A. 错误 B. 正确 正确答案： 4. 根据平截面假设，梁弯曲变形时，横截面绕着中性轴转动一个角度。中性轴通过横截面的形心。 A. 错误 B. 正确 正确答案： 5. 平面弯曲：梁的横截面有一对称轴，外载荷作用在纵向对称面内，杆发生弯曲变形后，轴线仍然在纵向对称面内，是一条平面曲线。 A. 错误 B. 正确 正确答案： 6. 当外力作用点位于截面形心附近的一个区域内时，就可以保证中性轴不穿过横截面，横截面上无压应力（或拉应力），此区域称为截面核心。 A. 错误 B. 正确 正确答案： 7. 与刚体平衡类似，弹性体平衡也存在稳定与不稳定问题。 A. 错误 B. 正确 正确答案： 8. 圆轴扭转的平面假设：圆轴扭转变形前原为平面的横截面，变形后仍保持为平面，形状和大小不变，半径仍保持为直线；且相邻两截面间的距离不变。 A. 错误
正确答案： 9. 对于细长压杆，由于屈曲过程中出现平衡路径的分叉，所以又称为分叉点。 A. 错误 B. 正确 正确答案： 10. 圆轴扭转时，横截面上只存在切应力,而无正应力。 A. 错误 B. 正确 正确答案： 11. 材料力学是研究材料在各种外力作用下产生的应变、应力、强度、刚度、稳定和导致各种材料破坏的极限。 A. 错误 B. 正确 正确答案： 12. 通常情况下，梁的内力包括剪力和弯矩，平面刚架的内力包括剪力弯矩和轴力。 A. 错误 B. 正确 正确答案： 13. 单剪具有一个剪切面的剪切现象。 A. 错误 B. 正确 正确答案： 14. 形后梁横截面的形心沿垂直梁轴线方向的位移称为挠度。 A. 错误 B. 正确 正确答案： 15. 减小压杆的长度会提高压杆的稳定性。 A. 错误 B. 正确 正确答案： 16. 右手螺旋法则：右手四指内屈，与扭矩转向相同，则拇指的指向表示扭矩矢的方向，若扭矩矢方向与截面外法线相同，规定扭矩为正，反之为负。 A. 错误 B. 正确 正确答案： 17. 当作用于轴上的外力偶多于两个时，为了表示各横截面上扭矩沿轴线变化的情况，在图中以横轴表示横截面的位置，纵轴表示相应截面上的扭矩，这种图线称为扭矩图。 A. 错误 B. 正确 正确答案： 18. 面的形心就是截面图形的几何中心，质心是针对实物体而言的，而形心是针对抽象几何体而言的，对于密度均匀的实物体，质心和形心重合。 A. 错误
西工大材料科学基础0413年真题
西北工业大学 2004年硕士研究生入学考试试题 试题名称：材料科学基础（A 卷） 试题编号：832 说 明：所有答题一律写在答题纸上 第 1 页 共 2 页 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？ 二、计算作图题（共60分，每小题12分） 1.求]111[和]120[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 +2Mg r =，-2O r ＝，则其原子堆积密度为多少？ 2）如果+2Mg r /-2O r ＝，则原子堆积密度是否改变？ 3.已知液态纯镍在×105 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ΔHm＝18075J/mol ， 摩尔体积Vs ＝mol ，试计算纯镍的液－固界面能和临界形核功。 4.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σst ＝280MPa ，弹性模量Est ＝205GPa ，铜的σCu ＝140MPa ，弹性模量E Cu ＝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]101[ )111(、 。
西北工业大学材料科学基础考研课程试题集_百度文库
《材料科学基础》考试大纲 一、考试内容 1．工程材料中的原子排列 （1）原子键合，工程材料种类； （2）原子的规则排列：晶体结构与空间点陈，晶向及晶面的特点及表示，金属的晶体结构，陶瓷的晶体结构。 （3）原子的不规则排列：点、线、面缺陷的类型及特征，位错的弹性性质，实际晶体中的位错。 2．固体中的相结构 （1）固溶体的分类、性能及特征 （2）金属间化合物的分类、性能及特征； （3）玻璃相性能及特征。 3．凝固与结晶 （1）结晶的基本规律、基本条件； （2）晶核的形成与长大； （3）结晶理论的应用。 4．二元相图 （1）相图的基本知识； （2）二元匀晶相图及固溶体的结晶，共晶相图及共晶转变，包晶相图及包晶转变； （3）二元相图的分析方法，其他类型二元相图及其应用，相图的热力学基础。5．固体中的扩散： （1）扩散定律及其应用； （2）扩散的微观机理，影响扩散的因素； （3）扩散的热力学理论； （4）反应扩散。 6．塑性变形： （1）单晶体的塑性变形； （2）多晶体的塑性变形； （3）合金的塑性变形； （4）冷变形金属的组织与性能，超塑性。 7．回复与与结晶： （1）冷变形金属在加热时的变化； （2）回复机制； （3）再结晶及再结晶后的晶粒长大；
（4）金属的热变形。 二、参考书目 1. 《材料科学基础》（第二版），刘智恩，西北工业大学出版社，2003 2. 《材料科学基础》，胡庚祥，蔡珣，上海交通大学出版社，2000 3. 《材料科学基础》，石德珂，西安交通大学出版社，2000 4. 《材料科学基础》，潘金生，仝健民，清华大学出版社，1998 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？ 二、计算、作图题：（共60分，每小题12分） 1、求[11]和[20]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Mg=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1.013×105 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ΔHm＝ 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＝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。
西工大材料考试题答案
西北工业大学 2011年硕士研究生入学考试试题参考答案 试题名称：材料科学基础（A卷）试题编号：832 说明：所有答题一律写在答题纸上第 1 页共 7 页 一、简答题（每题10分，共50分） 1.请从原子排列、弹性应力场、滑移性质、柏氏矢量等方面对比刃位错、 螺位错的主要特征。 答：刃型位错： 1)1晶体中有一个额外原子面，形如刀刃插入晶体 2)2刃位错引起的应力场既有正应力又有切应力。 3)3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 4)4滑移面惟一 5)5位错线的移动方向与晶体滑移方向平行（一致） 6)6位错线与柏氏矢量垂直 螺型位错： 1)1上下两层原子发生错排，错排区原子依次连接呈螺旋状 2)2螺位错应力场为纯切应力场 3)3螺型位错与晶体滑移方向平行，故位错线一定是直线 4)4螺型位错的滑移面是不惟一； 5)5位错线的移动方向与晶体滑移方向相互垂直。 6)6位错线与柏氏矢量平行 2.何谓金属材料的加工硬化？如何解决加工硬化对后续冷加工带来的困 难？ 答：随变形量增大，强度硬度升高，塑形下降的现象。软化方法是再结晶退火。 3.什么是离异共晶？如何形成的？ 答：在共晶水平线的两个端部附近，由于共晶量少，领先相相依附在初
生相上，另一相独立存在于晶界，在组织学上失去共晶体特点，称为离异共晶。有时，也将端部以外附近的合金，在非平衡凝固时得到的少量共晶，称为离异共晶。 4. 形成无限固溶体的条件是什么？简述原因。 答：只有置换固溶体才可能形成无限固溶体。且两组元需具有相同的晶体结构、相近的原子半径、相近的电负性、较低的电子浓度。原因：溶质原子取代了溶剂原子的位置，晶格畸变较小，晶格畸变越小，能量越低。电负性相近不易形成化合物。电子浓度低有利于溶质原子溶入。 5. 两个尺寸相同、形状相同的铜镍合金铸件，一个含90%Ni ，另一个含 50%Ni ，铸造后自然冷却，问哪个铸件的偏析严重？为什么？ 答：50%Ni 的偏析严重，因为液固相线差别大，说明液固相成分差别大，冷速较快不容易达到成分均匀化。 二、 作图计算题（每题15分，共60分） 1、写出{112}晶面族的等价晶面。 答： )21()12()11()211()12()11( )211()121()211()211()121()112(}112{+++++++++++= 2、 请判定下列反应能否进行：]001[]111[2]111[2a a a →+ 答：几何条件： ]001[]002[2 ]111[2]111[2a a a a ==+，满足几何条件 能量条件： ( )2 2 2 2 2 2 32 2 2222 2222 2 211 004311121)1()1(2a a b a a a b b =++==?? ? ??+++??? ??+-+-=+ 不满足能量条件，反应不能进行。
西北工业大学《材料科学基础》课后题答案
1． 有关晶面及晶向附图2.1所示。 2． 见附图2.2所示。 3． {100}＝(100)十(010)+(001)，共3个等价面。 {110}＝(110)十(101)+(101)+(011)+(011)+(110)，共6个等价面。
{111}＝(111)+(111)+(111)+(111)，共4个等价面。 )121()112()112()211()112()121( ) 211()121()211()211()121()112(}112{+++++++++++= 共12个等价面。 4． 单位晶胞的体积为V Cu ＝0.14 nm 3(或1.4×10-28m 3) 5． (1)0.088 nm ；(2)0.100 nm 。 6． Cu 原子的线密度为2.77×106个原子/mm 。 Fe 原子的线密度为3.50×106个原子/mm 。 7． 1.6l ×l013个原子/mm 2；1.14X1013个原子/mm 2；1.86×1013个原子/mm 2。 8． (1) 5.29×1028个矽原子/m 3； (2) 0.33。 9． 9. 0.4×10-18/个原子。 10． 1.06×1014倍。 11． (1) 这种看法不正确。在位错环运动移出晶体后，滑移面上、下两部分晶体相对移动的距离是由其柏氏矢量决定的。位错环的柏氏矢量为b ，故其相对滑移了一个b 的距离。 (2) A'B'为右螺型位错，C'D'为左螺型位错；B'C'为正刃型位错，D'A'为负刃型位错。位错运动移出晶体后滑移方向及滑移量如附图2.3所示。 12． (1)应沿滑移面上、下两部分晶体施加一切应力τ0，的方向应与de 位 错线平行。 (2)在上述切应力作用下，位错线de 将向左(或右)移动，即沿着与位错线de 垂直的方向(且在滑移面上)移动。在位错线沿滑移面旋转360°后，在晶体表面沿柏氏矢量方向产生宽度为一个b 的台阶。
机械设计基础答案 西工大版
第一章前面有一点不一样，总体还行~~~ 1-1.机械零件常用的材料有哪些？为零件选材时应考虑哪些主要要求？ 解：机械零件常用的材料有：钢(普通碳素结构钢、优质碳素结构钢、合金结构钢、铸钢)，铸铁，有色金属（铜及铜合金、铝及铝合金）和工程塑料。为零件选材时应考虑的主要要求： 1.使用方面的要求： 1）零件所受载荷的大小性质，以及应力状态， 2）零件的工作条件， 3）对零件尺寸及重量的限制， 4）零件的重要程度， 5）其他特殊要求。 2.工艺方面的要求。 3.经济方面的要求。 1-2.试说明下列材料牌号的意义：Q235,45,40Cr,65Mn,ZG230-450,HT200,ZcuSn10P1,LC4. 解：Q235是指当这种材料的厚度（或直径）≤16mm时的屈服值不低于235Mpa。45是指该种钢的平均碳的质量分数为万分之四十五。 40Cr是指该种钢的平均碳的质量分数为万分之四十并且含有平均质量分数低于1.5%的Cr元素。 65Mn是指该种钢的平均碳的质量分数为万分之六十五并且含有平均质量分数低于1.5%的Mn元素。
ZG230-450表明该材料为铸钢，并且屈服点为230，抗拉强度为450. HT200表明该材料为灰铸铁，并且材料的最小抗拉强度值为200Mpa. ZCuSn10P1铸造用的含10%Sn、1%P其余为铜元素的合金。 LC4表示铝硅系超硬铝。 1-6.标准化在机械设计中有何重要意义？ 解：有利于保证产品质量，减轻设计工作量，便于零部件的互换和组织专业化的大生产，以及降低生产成本，并且简化了设计方法，缩短了设计时间，加快了设计进程，具有先进性、规范性和实用性，遵照标准可避免或减少由于个人经验不足而出现的偏差。 第二章 2-7.为什么要提出强度理论？第二、第三强度理论各适用什么场合？ 解：材料在应用中不是受简单的拉伸、剪切等简单应力状态，而是各种应力组成的复杂应力状态，为了判断复杂应力状态下材料的失效原因，提出了四种强度理论，分别为最大拉应力理论、最大伸长线应变理论、最大切应力理论、畸变能密度理论。 第二强度理论认为最大伸长线应变是引起断裂的主要因素，适用于石料、混凝土、铸铁等脆性材料的失效场合。 第三强度条件：认为最大切应力是引起屈服的主要因素，适用于低碳钢等塑性材料的失效场合。 2-15.画出图示梁的弯矩图。 解： F0,F F F0, M0,F*3a M F*a0 F0,F F A B A B B A ∑=+-= ∑=+-= ==
机械设计基础习题(西北工业大学版)3
第七章 7-1.对于定传动比的齿轮传动，其齿廓曲线应满足的条件是什么？ 解：由于相啮合的齿廓在接触点处的公法线与连心线交于固定点，故齿廓曲线上任意一点的法线与连心线都交于固定点 。 7-2.节圆与分度圆、啮合角与压力角有什么区别？ 解：分度圆是指定义齿轮标准模数（并且压力角为20°时）乘以齿数所求得的直径。以轮心为圆心，过节点所作的圆称为节圆。也就是说分度圆在齿轮确定时是确定不变的，节圆是只有两齿轮啮合时才存在，单个齿轮没有节圆，并且节圆是随着中心距变化而变化的。渐开线齿廓上某点的法线（压力线方向），与齿廓上该点速度方向线所夹的锐角称为压力角，渐开线齿廓上各点的压力角不等。啮合角是在一般情况下（不指明哪个圆上的啮合角，一般就是指分度圆上的压力角），两相啮合齿轮的端面齿廓在接触点处的公法线与两节圆在节点处公切线所夹的锐角。 7-4.标准齿轮传动的实际中心距大于标准中心距时，下列参数：传动比、啮合角、分度圆半径、节圆半径、基圆半径、顶隙等中哪些发生变化？哪些不变？ 解：标准齿轮传动的实际中心距大于标准中心距时，由于a 变大，节圆半径变大,112212r (''''≠r ,r ≠r r 、r 为标准节圆半径），传动比不发生变化，顶隙变大，啮合角也变大。分度圆半径与基圆半径与齿轮本身相关，故不会发生变化。 7-8.模数和齿数相同的正变位齿轮与标准齿轮相比，下列参数d 、d b 、p 、s 、e 、f f d a h h d α、、、中哪些参数变大了？哪些参数变小了？哪些参数没有变？ 解：变大的参数：f d a h d s α、、、 变小的参数：f h 、e 不变的参数：d 、p 、d b 7-11. 现 有 一 闭 式 直 齿 轮 传 动 ， 已 知 输 入 功 率 1 1 121P =4k n 720/m i n , 18,55,w r z z m m m b m m b ======，输入转速，小齿轮材料为45钢，调质处理，齿面平均硬度为230HBS ，大齿轮材料为ZG310-570，正火处理，齿面平均硬度为180HBS 。齿轮双向转动，载荷有中等冲击，取K=1.6，齿轮相对轴承非对称布置。试校核该齿轮传动的强度。 解：1.确定许用压力 小齿轮的齿面平均硬度为230HBS 。查表得： []1230217513(545513)523.95255217H MPa MPa σ-?? =+ ?-=??-?? []1230217301(315301)0.7214.05255217F MPa MPa σ-?? =+ ?-?=??-??
西工大材料学院复试英语翻译试题
Plasticity and Super—plasticity Plasticity is the capacity of a material to change its shape permanently under the action of forces when the corresponding stress state reaches a material-dependent critical magnitude called yield stress or initial stress. As seen from the results of tension test, when the stress is below the yield strength, the deformation disappears upon unloading; the workplace has a form that is different from its initial one. It is then said to have been plastically or permanently deformed, or if a definite final shape was sought, it has been formed. Materials which behave in an elastic-plastic manner can, after having been permanently deformed, again be loaded until the flow stress is reached （it now has a magnitude large than the initial one ）without additional permanent deformation setting in. This increase in the flow stress as a result of prior deformation is called strain hardening. Super-plasticity has been observed widely in several kinds of materials. There are two main types of super-plastic behavior: micrograin or microstructual super plasticity, and transformation or environmental super plasticity, but only the former is discussed here. When some materials with a fine grain size are deformed within a controlled strain rate at temperature greater than 0.5Tm (where Tm is the melting point in Kelvin), they can give a tenfold more increase in elongation compared to that for conventional room temperature processes. Super plastic deformation is characterized by low flow stress and this combined with the high uniformity of plastic flow has led to considerable commercial interest in the super plastic forming of components. Superplastically formed parts find many uses, particularly in aerospace. The superplastic forging of nickel-base alloys has been used to form turbine discs with integral blades, while the diffusion bonding and superplastic forming of titanium alloys is used to produce fan and compressor blades for aerengines.