贵州大学2011-2012学年第一学期模拟试卷A

贵州大学2011-2012学年第一学期模拟试卷 A
《材料科学基础》
注意事项：
1. 请考生按要求在试卷装订线内填写姓名、学号和年级专业。

2. 请仔细阅读各种题目的回答要求，在规定的位置填写答案。

3. 不要在试卷上乱写乱画，不要在装订线内填写无关的内容。

一、填空题（共44分，每空2分）
1、原子间的结合键可分为化学键和物理键，化学键即主价键，它包括（ ）、（ ）和（ ）。

2、晶体中的线缺陷是各种类型的位错，其种类很多，但最简单，最基本的类型有两种：（ ）和（ ）。

3、金属结晶时，形核方式有均匀形核和（ ）两种。

均匀形核
时，其系统自由能的变化为ΔG=3
4πr 3ΔG V +4πr 2σ,且r *为临界晶核半径。

当（ ）时，晶胚的长大使系统自由能下降，这样的晶胚可以长大；当（ ）时，晶胚的长大使系统自由能增加，这样的晶胚不能长大。

4、纯铁随温度变化时会发生（ ）转变，在912℃以下为体心立方，称（ ）；912℃—1394℃之间为（ ），称γ铁；在1394℃—1538℃之间为体心立方，被称为δ铁。

5、物质在温度成分变化时,其状态会发生改变,相图就是表示物质的状态和
（ ）、压力、（ ）之间的关系图。

6、亚共析钢在室温下的组织为（ ）和（ ），相组成为铁素体和渗碳体。

7、金属在固态下一般都是晶体，三中典型的金属晶体结构分别为（ ）、（ ）和（ ）。

8、含碳量在0.0218%-2.11%的铁碳合金无共晶转变，称为（ ），含碳量大于2.11%的铁碳合金有共晶反应，称为（ ）。

9、金属的塑性变形主要通过（ ）进行，此外还有孪生与扭折。

10、根据Hall-Petch 公式可知，晶粒直径越小，材料强度越（ ）。

二、作图题（12分）
1.在立方晶系中分别绘图表示出（123）[111]。

2.写出立方晶系的{123}晶面族和<112>晶向族中的全部等价晶面和晶向的具体指数。

答：{123} = (123) +(23) +(13)+ (12) +(132) +(32) +(12) +(13) +(213) +(13) +(23) +(21) +(231) +(31) +(21) +(23) +(312) +(12) +(32) +(31) +(321) +(21) +(31) +(32)
<112> = [112] +[12] +[12] +[11] +[121] +[21] +[11] +[12] +[211] +[11] +[21] +[21]
3.写出六方晶系的{110}、{102}晶面族和<20>、<011>晶向族中的各等价晶面及等价晶向的具体指数。

答：{110} = (110) +(20) + (20)
{102} = (102) +(012) +(102) +(012) +(012) +(102)
<20> = [20] +[110] +[20]
<011> = [011] +[011] +[101] +[101] +[011] +[101]
得 分
评分人
三、简答题（12分）
1.细化晶粒不仅能提高材料强度和硬度，还能提高材料的塑性和韧性，试分析在实际生产中如何控制铸件的晶粒大小？
2.解释下列术语：
合金——由金属和其它一种或多种元素通过化学键结合而成的材料。

组元——组成合金的每种元素(金属、非金属)。

相——合金内部具有相同的(或连续变化的)成分、结构和性能的部分或区域。

组织——一定外界条件下，组成一定成分的合金的若干种不同的相的总体。

固溶体——溶质和溶剂的原子占据了一个共同的布拉维点阵，且此点阵类型与溶剂点阵类型相
四、相图分析题（12分）
1.下图为Ag—Cu二元合金系相图：
（1）指出液相线、固相线和固溶度曲线。

（2）写出恒温反应式。

得分
评分人
得分
评分人
五、综合分析题（10分）
1．试分析碳和杂质元素对碳钢组织和性能的影响。

2.若直径为5mm 的单晶铝棒在沿棒轴[123]方向加40N 的拉力时即开始滑移，求铝在滑移时的
临界分切应力。

解：单晶铝为FCC 结构，滑移系统为{111}<110>，利用映象规则，知滑移面和滑移方向
为(11)[101]，它们与轴夹角分别为
cosφ= [123]·[11]/(|[123]| |[11]|) = 4/√42；
cosλ= [123]·[101]/(|[123]| |[101]|) = 2/√7；
所以临界分切应力τc = Fcosλcosφ/A 0 = … = 0.95MPa 。

3.判断下列位错反应能否进行？若能进行，
试在晶胞图上作出矢量关系图。

(a) a/2 [1]+ a/2 [111]→ a[001]
(b) a/2 [110] → a/6 [12]+ a/6 [211]
(c) a/2 [110] → a/6 [112]+ a/3 [11]
(d) a/2 [10]+ a/2 [011]→ a/2 [110]
(e) a/3 [112]+ a/6 [11]→ a/2 [111]
解：几何条件都满足，只判断是否满足能量条件Σb i 2 ≥Σb j 2 ，
(a) 3/2a 2 >a 2 ；
(b) 1/2a 2 >1/3a 2 ；
(c) 1/2a 2 =1/2a 2 ；
(d) a 2 >1/2a 2 ；
(e) 3/4a 2 =3/4a 2 ；
全部满足。

六、主观题（10分）
1.你认为未来新材料的发展趋势如何？并阐述你的理由。

得 分
评分人 得 分
评分人。