(清华大学)材料科学基础真题2006年
(清华大学)材料科学基础真题2002年
(清华大学)材料科学基础真题2002年(总分：100.00，做题时间：90分钟)一、论述题(总题数：10，分数：100.00)1.已知面心立方合金α-黄铜的轧制织构为110＜112＞。
1．解释这种织构所表达的意义。
2．用立方晶体001标准投影图说明其形成原因。
（分数：10.00）__________________________________________________________________________________________ 正确答案：(1．为板织构。
{110}＜112＞织构表示{110}∥轧面，＜112＞∥轧向。
2．α-黄铜为FCC结构，滑移系统为{111}＜101＞。
沿轧向受到拉力的作用，晶体滑移转动。
如图所示，在晶体学坐标系中，设拉力轴T1位于001-101-111取向三角形中，则始滑移系为[011]，拉力轴转向[011]方向，使拉力轴与滑移方向的夹角λ减小。
当力轴到达两个取向三角形的公共边，即T2时，开始发生双滑移，滑移系[101]也启动，拉力轴既转向[011]方向，又转向[101]方向，结果沿公共边转动。
到达[112]方向时，由于[101]、[112]、[011]位于同一个大圆上，两个λ角同时减小到最小值，故[112]为最终稳定位置，从而使＜112＞方向趋向于轧向；在轧面上受到压力作用，设压力轴Pl位于取向三角形中，则始滑移系为[101]，压力轴转向面，使压力轴与滑移面的夹角减小。
当力轴到达两个取向三角形的公共边，即P2时，开始发生双滑移，滑移系也启动，压力轴既转向面，又转向面，结果沿公共边转动。
到达面时，由于、、位于同一大圆上，两个角同时减小到最小值，故为最终稳定位置，从而使面趋于平行于轧面。
其结果，{110}∥轧面，＜112＞∥轧向。
)解析：2.证明：对立方晶系，有[hkl]⊥(hkl)。
（分数：5.00）__________________________________________________________________________________________ 正确答案：(根据晶面指数的确定规则并参照下图，(hkl)晶面ABC在a、b、c坐标轴上的截距分别是根据晶向指数的确定规则，[hkl]晶向L=ha+kb+lc。
材料科学基础2006A卷答案
材料科学基础期终考试试卷(A)标准答案一、选择题（24分）1. a,2.b,3.d,4. c,5. d,6. a,7. c;8. a,9. d, 10. b, 11. c, 12. a. （每题2分） 二、 （9分）1. 置换扩散的扩散系数与间隙扩散的扩散系数不同，主要表现在：（5分） ● 间隙扩散的扩散系数与空位浓度无关，而置换扩散的扩散系数与空位浓度有关，空位浓度越高扩散系数越大，但总体上说，间隙扩散的扩散系数远大于置换扩散的扩散系数； ● 在间隙固溶体中，扩散是指间隙原子的扩散，它的扩散系数与非间隙原子的扩散系数无关，但在置换固溶体中，不同组元（原子（之间的扩散是相互影响的，因此用互扩散系数来表示置换固溶体中的扩散系数， )(~B A A B D X D X D +=。
如果是间隙扩散则不会发生柯肯达尔效应，因为间隙扩散过程中只有间隙原子定向流动，不会产生点阵平面迁移，因此不会伴随柯垦达尔效应。
2.（2分）3. 不会形成两相区。
因为如果出现两相共存区，那么两相平衡的化学势必然相等，即化学势梯度为0，这段区域中就没有扩散驱动力，扩散就不能进行。
（2分） 三、（10分）1. 过冷度越大则形核功和临界半径越小，因为在均匀形核时，形核功和临界半径分别等于：()22323*316)(316T L T G G m m V ∆=∆=∆πσπσ TL T G m m V ∆=∆*σσ22r ＝由公式可见，过冷度越小，形核功和临界半径就越小。
（3分）2. 界面能对形核功和临界半径的影响和过冷度的影响正相反，从上面所列的公式可见，界面能越大，形核功和临界半径越大。
（2分）3. 如果是非均匀形核，过冷度对形核功和临界半径的影响与均匀形核相同，因为过冷度的大小决定了形核过程中体积自由能∆G v 的变化, 过冷度∆T 越大，∆G v 也越大，形核功就越小，这一点均匀形核和非均匀形核是相同的。
（2分）4. 形成非晶的必要条件是冷却速度R>R C , R C 为临界冷却速度，它的物理意义是系统冷却时能抑制结晶过程而实现非晶化转变的最小冷却速度。
材料科学基础考研真题汇编
全国名校材料科学基础考研真题汇编（含部分答案）益星学习网提供全套资料目录1．清华大学材料科学基础历年考研真题及详解2009年清华大学材料科学基础（与物理化学或固体物理）考研真题及详解2008年清华大学材料科学基础（与物理化学或固体物理）考研真题及详解2007年清华大学材料科学基础（与物理化学或固体物理）考研真题及详解2．北京科技大学材料科学基础历年考研真题2014年北京科技大学814材料科学基础考研真题2013年北京科技大学814材料科学基础考研真题2012年北京科技大学814材料科学基础考研真题2011年北京科技大学814材料科学基础考研真题3．西北工业大学材料科学基础历年考研真题及详解2012年西北工业大学832材料科学基础考研真题及详解2011年西北工业大学832材料科学基础（A卷）考研真题及详解2010年西北工业大学832材料科学基础（A卷）考研真题及详解4．中南大学材料科学基础历年考研真题及详解2012年中南大学963材料科学基础考研真题（回忆版）2009年中南大学959材料科学基础考研真题及详解2008年中南大学963材料科学基础考研真题2008年中南大学963材料科学基础考研真题（A组）详解5．东北大学材料科学基础历年考研真题2015年东北大学829材料科学基础考研真题（回忆版）2014年东北大学829材料科学基础考研真题6．北京工业大学材料科学基础历年考研真题及详解2012年北京工业大学875材料科学基础考研真题2009年北京工业大学875材料科学基础考研真题及详解2008年北京工业大学875材料科学基础考研真题及详解7．中国科学技术大学材料科学基础历年考研真题2014年中国科学技术大学802材料科学基础考研真题2013年中国科学技术大学802材料科学基础考研真题2012年中国科学技术大学802材料科学基础考研真题8．东华大学材料科学基础历年考研真题2013年东华大学822材料科学基础考研真题2012年东华大学822材料科学基础考研真题9．南京航空航天大学材料科学基础历年考研真题及详解2014年南京航空航天大学818材料科学基础（A卷）考研真题2013年南京航空航天大学818材料科学基础（A卷）考研真题2008年南京航空航天大学818材料科学基础考研真题及详解10．其他名校材料科学基础历年考研真题及详解2011年武汉理工大学833材料科学基础考研真题及详解2013年华南理工大学827材料科学基础考研真题2014年华中科技大学809材料科学基础考研真题2014年天津大学862金属材料科学基础考研真题（回忆版）2009年西安交通大学材料科学基础考研真题及详解2013年湖南大学838材料科学基础考研真题及详解说明：精选了33套名校材料科学基础历年考研真题，并对其中的14套真题提供了答案详解。
(NEW)清华大学《839材料科学基础》-固体物理历年考研真题及详解
目 录
2009年清华大学材料科学基础（与物理化学或固体物理）考研真题及详解
2008年清华大学材料科学基础（与物理化学或固体物理）考研真题及详解
2007年清华大学材料科学基础（与物理化学或固体物理）考研真题及详解
2006年清华大学材料科学基础考研真题及详解
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2004年清华大学材料科学基础考研真题及详解
2003年清华大学材料科学基础考研真题（之一）及详解
2003年清华大学材料科学基础考研真题（之二）及详解
2002年清华大学材料科学基础考研真题及详解
2009年清华大学材料科学基础（与物理化学或固体物理）考研真题及详解。
清华大学材料科学基础习题答案.doc
清华大学材料科学基础习题答案第1章练习和答案1第2章练习和答案8第3章练习和答案11第4章练习和答案15 《晶体结构与缺陷》第1章练习和答案1-1。
勇敢格子的基本特征是什么？答:它具有周期性和对称性，每个节点都是一个等价点。
1-具有周期性和对称性，每个节点都是一个等价点。
1:首先，不少于14种点阵。
对于14种晶格中的任何一种，在不改变对称性的情况下，都不可能找到一种方法来连接节点以形成一个新的晶胞。
第二，不超过14种。
如果每个晶体系统包括四种晶格，即简单晶格、平面晶格、体晶格和底晶格，那么在七个晶体系统中有28种布拉瓦晶格。
然而，这28种晶格中的一些可以在不改变对称性的情况下连接成14种晶格中的一种。
例如，体心单斜可以连接成底部中心单斜晶格，所以它不是一种新的晶格类型。
1-但是这28种晶格中的一些可以连接成14种晶格中的一种，而不改变对称性。
例如，体心单斜可以连接成底部中心单斜晶格，所以它不是一种新的晶格类型。
1.单位胞元和原胞元都可以反映晶格的周期性，即单位胞元和原胞元的无限积累可以获得一个完整的完整晶格。
然而，晶胞需要反映晶格的对称性。
在这个前提下，最小体积单位是单位单元。
然而，原始单元只需要最小的体积，而勇敢晶格的原始单元只包含一个节点。
例如:BCC单元中的节点数为2，原始单元为1。
催化裂化装置单元中的节点数为4，原单元为1。
六边形网格单元中的节点数为3，原始单元为1。
如下图所示，直线是单位单元格，虚线是原始单元格。
虽然原始细胞只需要最小的体积，雅鲁藏布江晶格的原始细胞只包含一个节点。
例如: BCC单元中的节点数为2，原始单元为1。
催化裂化装置单元中的节点数为4，原单元为1。
六边形网格单元中的节点数为3，原始单元为1。
如下图所示，直线是单位单元格，虚线是原始单元格。
立方立方立方立方六边形晶格1:晶胞中相邻三条边的长度A、B和C以及三条边之间的夹角α、β和γ分别决定晶胞的大小和形状。
这六个参数被称为晶格常数。
2006硕士入学试题
五、如图所示的Cu-Sn二元相图中, 在水平线I、II、VI、V、X上各发生什么三相平衡反应
写出相应的反应式 (5分)
:
四相平衡包共晶反应区应是什么形状? 它的上下方分别与几个三相区相在四相区的上方和下方是否还与两相区或单相区相连? 为什么?
三元相图中的四相平衡共晶反应区和包晶反应区都是三角形, 请说出这两种四相平衡反从液相成分点和相邻相区的情况作比较).
在下图所示的三元相图投影图中会发生什么样的四相平衡反应? 写出反应式
组成这个三元系的三个二元系中分别发生什么样的三相平衡反应?
III点代表的成分在室温下的平衡组织.（15分）
九、假定某面心立方晶体(点阵常数为a)中的活动滑移系为]011)[111(，
、给出引起滑移的单位位错的柏氏矢量，加以说明；
、若引起此滑移的为刃型位错，指明位错线方向及其移动方向；
、若引起此滑移的为螺型位错，指明位错线方向及其移动方向。
（10分）十、铜是工业上常用的一种金属材料，具有导电率高和耐腐蚀性好等优点，但是纯铜的强度较低，经常难以满足要求，根据你所学的知识，提出几种强化铜合金的方法，并说明其强化十一、将经过大量冷塑性变形（例如为70％）的纯铜长棒的一端浸入冰水中，另一端加热至接近熔点的高温(例如0.9T m )，过程持续进行一小时，然后试样完全冷却，试作沿棒长度的硬度分布曲线（示意图），并作简要说明。
（8分）
]101[a 能否与肖克莱不全位错]211[a 相结合形成弗兰克不全位错，若能，写。
清华大学硕士材料科学基础真题2008年
试卷二2008年攻读硕士学位研究生入学考试试题考试科目：材料科学基础(与物理化学或固体物理)适用专业：材料科学与工程一、1．某著作中给出六方点阵MoSi2的错误晶胞如图2-1所示。
指出其错误所在，画出一个正确的六方晶胞，并给出a、c点阵常数的数值。
2．某刊物发表的论文中有这样的论述：“正方点阵Nd2Fe14B(410)晶面和(411)晶面的衍射峰突出，因此晶体生长沿＜410＞和＜411＞晶向生长较快”。
指出其错误所在。
3．由600℃降温到300℃时，锗晶体中的空位平衡浓度降低了六个数量级。
试计算锗晶体中的空位形成能(玻尔兹曼常数k=1.38×10-23J/K)。
4．分别解释柯氏气团(Cottrell atmosphere)和铃木气团(Suzuki atmosphere)在强化金属中的作用。
5．什么是时效?试说明A1-4.5%Cu合金中时效强化的原因。
6．欧盟于2006年7月1日开始正式执行的RoHS指令(现已成为法令)要求禁止哪些有害物质?其最高允许含量分别是多少?替代有铅钎料的主要钎料系统有哪些?二、沿铌单晶(BCC)的棒轴方向拉伸，使其发生塑性形变，设铌单晶的滑移面为{110}，请确定：1．初始滑移系统。
2．双滑移系统。
3．双滑移开始时的切变量γ。
4．滑移过程中的转动规律和转轴。
5．试棒的最终取向(假定试棒在达到稳定取向前不发生断裂)。
三、有如图2-2a所示的位错线ABC及柏氏矢量b，其中AB是极轴位错(不动)，MNPQ为位错BC段的滑移面。
请分析在切应力τ的作用下：1．在图2-2a、b、c、d四种情况下，位错BC、BC'、BC"、BC'"的受力及运动情况。
2．达到动态平衡时，位错线ABC会变成什么形状?3．位错线在扫动时对晶体的塑性变形会产生什么影响?四、欲将一批齿轮进行渗碳，每炉装500件。
在900℃渗10h可以达到规定的深度。
假定在900℃渗碳每炉每小时生产成本为1000元，而在1000℃渗碳为1500元。
06年试题及答案
]011[]211[]112[2006年硕士入学试题及答案（50分）一、多项选择（每体5分，共15分）1、Cu 与Zn 可能形成（A B C D F H ）3章晶体结构相结构A 置换固溶体；B 无序固溶体；C 有限固溶体；D 电子化合物；E 无限固溶体；F 有序固溶体；G 正常价化合物；H 超点阵；2、属于[-112]晶带的晶向有（A C D E F G ）1章晶体结构相结构A [311]；B <110>；C 、[24-1]；D 、[110]；E [13-1]； F[-1-10]；G [1-11]； H [11-1]；二、（15分）直径为4mm 的圆柱形面心立方（点阵常数为a ）金属单晶试样，其拉伸轴的取向与[-123]方向一致， (立方晶系中晶面间夹角的计算公式为222222212121212121cos l k h l k h l l k k h h ++++++=φ，1、在面心立方晶胞中画出该拉伸轴的方向；2、确定最先启动的滑移系，并图示之；（111）[-101]3、屈服时的拉力为50N ，沿滑移系的分切应力是多少？τ=Pcos φcos λ/A=50(4/421/2)(2/71/2)/3.14*22=292N/mm 2 4、在最先启动的滑移系中有一单位位错，该位错的柏氏矢量与滑移方向相同，该位错滑移产生的塑性变形量是多少？b=a/2[-101]， a/21/25、该位错线与柏氏矢量的夹角为30°，在晶胞中画出并标明位错的方向,计算作用在单位长度位错上的力； ]231[[11-2]或[-211]，f=τb=292*a/21/2四、（8分）相图计算含碳3%的铁碳合金按亚稳定系统冷却到室温后组织中珠光体、二次渗碳体和莱氏体的相对百分含量。
答：在1148℃稍下，莱氏体的相对百分含量=(3-2.11)/(4.3-2.11)*100%=40.6% 含碳2.11%的奥氏体含量=100%-40.6%=59.4%冷到室温后莱氏体变为室温莱氏体,其相对百分含量不变, 奥氏体分解为二次渗碳体与珠光体.二次渗碳体在 2.11%铁碳合金中的含量=(2.11-0.77)/(6.69-0.77)*100%=22.7%所以二次渗碳体的含量=59.4%*22.7%=13.5%珠光体的含量=59.4%-13.5%=45.9%。
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(清华大学)材料科学基础真题2006年(总分：150.00，做题时间：90分钟)一、论述题(总题数：9，分数：150.00)1.什么是Kirkendall效应？请用扩散理论加以解释。
若Cu-Al组成的互扩散偶发生扩散时，界面标志物会向哪个方向移动？（分数：10.00）__________________________________________________________________________________________ 正确答案：(Kirkendall效应：在置换式固溶体的扩散过程中，放置在原始界面上的标志物朝着低熔点元素的方向移动，移动速率与时间成抛物线关系。
Kirkendall效应否定了置换式固溶体中扩散的换位机制，而证实了空位机制；系统中不同组元具有不同的分扩散系数；相对而言，低熔点组元扩散快，高熔点组元扩散慢，这种不等量的原子交换造成了Kirkendall 效应。
当Cu-AI组成的互扩散偶发生扩散时，界面标志物会向着Al的方向移动。
)解析：2.标出图a、b(立方晶体)和c、d(六方晶体，用四指数)中所示的各晶面和晶向的指数：1．图a中待求晶面：ACF、AFI(Ⅰ位于棱EH的中点)、BCHE、ADHE。
2．图b中待求晶向：BC、EC、FN(N点位于面心位置)、ME(M点位于棱BC的中点)。
3．图c中待求晶面：ABD′E′、ADE′F′、AFF′A′、BFF′B′。
4．图d中待求晶向：A′F、O′M(M点位于棱AB的中点)、F′O、F′D。
（分数：16.00）__________________________________________________________________________________________ 正确答案：(1．ACF(111)、AFI、BCHE、ADHE(010)2．BC、EC、FN、ME3．ABD′E′、ADE′F′、AFF′A′、BFF′B′4．A′F′、D′M、F′O、F′D)解析：3.已知金刚石晶胞中最近邻的原子间距为0.1544nm，试求出金刚石的点阵常数a、配位数C.N.和致密度ξ。
（分数：10.00）__________________________________________________________________________________________正确答案：(，所以a=0.3566nmC.N.=8-N=4)解析：4.判断在FCC中下列位错反应能否进行，并确认在无外力作用下的反应方向。
1．2．3（分数：9.00）__________________________________________________________________________________________ 正确答案：(1．反应不能进行。
2．能发生，向左。
3．能发生，向右。
)解析：5.(将一根横截面积为10cm2的FCC金属单晶体试棒沿轴向进行压缩试验。
已知临界分切应力为0.1kgf/mm2，，请回答：1．初始滑移系统(要求写出具体指数)。
2．滑移开始时的转动规律和转轴。
3．双滑移系统。
4．双滑移开始时晶体的取向(即此时棒轴方向)。
5．双滑移开始时的轴向压力P(不考虑物理硬化)6．晶体最终的稳定取向(假设试棒在达到稳定取向前不断裂)。
（分数：20.00）__________________________________________________________________________________________ 正确答案：(见下图。
1．取向三角形，初始滑移系统：。
2．因为是压缩，所以转动规律：，转轴。
3．双滑移系统：。
4．双滑移开始时晶体的取向：方法一：用晶带关系求解双滑移开始时晶体的取向为：。
方法二：用压缩面变化公式求解A=a-γ(a·b)n设双滑移开始时晶体的取向为[uOw]，则双滑移开始时晶体的取向为：。
5．所以6。
)解析：6.如图所示，某晶体的滑移面上有一个柏式矢量为b的位错环，并受到一个均匀的切应力τ的作用，试分析：1．该位错环各段位错的结构类型。
2．求各段位错所受力的大小和方向。
3．在τ的作用下，该位错环将要如何运动。
4．在τ的作用下，若该位错环在晶体中稳定不动，其最小半径应该是多大？（分数：15.00）__________________________________________________________________________________________ 正确答案：(1．A为正刃型位错，B为右螺旋位错，C为负刃型位错，D为左螺旋位错，其他为混合型位错。
2．各段位错所受的力大小均为τb，方向垂直于位错线指向环外。
3．在外加切应力τ的作用下，位错环将向外扩散。
4．由公式，在τ的作用下，此位错环要稳定不动，其最小半径为r min。
)解析：7.将经过70%拉伸冷变形的长铜棒(Cu的熔点为1083℃)一端浸入冰水中，另一端加热到850℃的高温，过程持续一个小时。
1．画出沿该试棒长度方向温度分布图，并标出再结晶温度的大概值，对应图上的温度分布画出样品中金相组织连续变化示意图和硬度变化曲线。
2．解释组织和硬度变化。
（分数：16.00）__________________________________________________________________________________________ 正确答案：(1．考虑铜棒为工业纯铜，对于大变形的工业纯铜可以用0.4T m(或0.35T m)估计再结晶温度。
题目已知T m=1083℃=1356K，所以T r=0.4T m=542K≈270℃。
2．经冷变形的棒中晶粒要沿轴向明显拉长。
再结晶温度以上的样品晶粒由于再结晶而成为等轴状，温度越高晶粒越大，在温度较高但低于再结晶温度的区域样品中发生回复，但晶粒形状不变。
硬度随样品回复有少量下降。
再结晶组织的硬度明显下降。
晶粒长大使硬度进一步下降，因此表现出上图中的硬度变化。
)解析：8.根据下图所示A-B二元共晶相图(共晶温度为500℃)：1．将含B=10wt(重量)%的合金进行定向凝固，定量给出结晶初始瞬间的晶体中B组元的浓度和稳态结晶前沿的液相浓度。
并给出稳态结晶条件下液相所对应的最高和最低液相线温度值。
2．计算共晶成分的合金中α和β两相的重量比。
3.已知凝固速度R=1cm/h，扩散系数为D=2×10-5cm2/s，这系统相对于发生成分过冷的临界温度梯度应是多少？为了保持液，固界面在整个凝固过程中处于平直状态，真实系统的温度梯度应该大于还是小于这个临界值。
4．在一般锭子凝固条件下，在B=25wt%合金的室温组织，可以观察到α晶界上有少量β相，这是否是平衡组织？图示并解释该组织产生的原因。
（分数：40.00）__________________________________________________________________________________________ 正确答案：(1．假设液相线和固相线均为直线，从图可知K0=C S/C L=1/2。
含10%B的液相初始结晶时晶体中应含(10%)/2=5%B。
在稳态结晶时结晶前沿成分为合金成分的固相平衡，所以液相成分为含(10%)×2=20%B。
从下图得知，对应60%液相线上温度下降400℃。
所以，B每上升10%，温度下降66.6℃，即。
液相中最高浓度20%和最低浓度10%分别对应的温度为：T3=(900-2×66.6)℃≈766℃T1=(900-66.6)℃≈8330C2．α/β=(85-60)/(60-30)=5/63．成分过冷的临界温度梯度为：若取，得926℃/cm。
由已知条件并利用相关公式得为了保持液固界面平直，温度梯度应大于上述临界值。
4．该组织不是平衡组织。
产生原因是由于不平衡冷却。
先结晶的固相含B较低，而且在凝固过程中不能通过扩散使固相成分均匀，其结果是固相的平均成分偏离固相线，即图中虚线所示，在共晶温度下仍有少量液相，这部分液相在共晶温度下倾向于发生离异共晶，其结果是在α晶界处留下了少量β相。
)解析：9.Al-4%Cu的合金，在190℃时效处理的硬度变化可参照下图，要求：1．以时效形成的组织特点，解释该合金不同时效时间产生的硬度变化；2．根据曲线和相图，设计获得最高硬度的热处理工艺(假设原材料具有平衡室温组织)。
（分数：14.00）__________________________________________________________________________________________ 正确答案：(1．时效开始时基体中先析出θ″亚稳相，该片状相的惯习面与基体共格，这时亚稳相通过阻碍位错滑移使材料硬度提高。
随着时效时间延长，θ″逐渐消失，并由θ′亚稳相取代。
当时效继续延长，θ′相会产生粗化，其结果使粒子间距增加，硬化效果减弱，从而使材料硬度下降。
2．根据相图和硬度曲线，可采用在550℃保温1h(时间的长短视工件大小决定)，在均匀化后淬火，然后在190℃时效1天。
)解析：。