2015年武汉科技大学810 金属材料科学基础-2015(B卷答案)年考研真题new
武汉科技大学2020年《810金属材料科学基础》考研专业课真题试卷【含参考答案】
( ) 1、（20 分）某铝单晶在外加拉应力作用下，首先开动的滑移系为 11 1 011：
a）（6 分）若滑移是由刃型位错运动引起的，给出柏氏矢量和位错线的方向、滑移 时位错线运动的方向、晶体运动的方向。
b）（7 分）假定拉伸轴方向为 001， = 106 Pa ，求在上述滑移面上该刃型位错
26Βιβλιοθήκη 6，三、（35 分）
（1）黑色，先增大后减小。（4 分）
（2）先共析铁素体。（4 分）
（3）（5 分）见图
（4）包晶偏析是由于包晶反应过程中生成的新相包裹在先析出相的周围，阻碍反应的进一步发生，从而导
致包晶反应不完全的现象。枝晶偏析是在非平衡凝固过程中先结晶部分的成分与后结晶部分的成分不同，
如果固相以枝晶的形式长大，就会出现枝晶偏析。（5 分）
2、（10 分）面心立方晶体中，(111)面上的单位位错 b = a 1 10 ，在 (111)面上分解 2
为两个 Shockley 不全位错，写出该位错反应并判断能否进行。
三、(共 5 小题，共 35 分)
1、（4 分）过共析钢中的网状渗碳体组织被苦味酸溶液腐蚀后，光学显微镜下的渗碳
体呈
色。在平衡状态时，随着碳含量的增加，碳钢的强度
（3）（8 分）证明：假如立方晶系有一晶面族{HKL}，其中必有一个晶面过原点，假设(hkl)为不过原点且
平行于过原点晶面的离原点最近的晶面。晶面与三个坐标轴的交点分别为 A、B、C，则：A：[a/h,0,0]，B：
[0, a/k,0]，C：[0,0,a/l]
c
AB= [-a/h,a/k,0]，BC= [0,-a/k,a/l]
。
2、（4 分）下图所示为室温下 45 钢的平衡组织，其中白色的块状组织为
武汉科技大学研究生招生初试自主命题试卷(含答案)-810金属材料科学基础2019 A卷
姓名：报考专业： 准考证号码：密封线内不要写题2019年全国硕士研究生招生考试初试自命题试题科目名称：：金属材料科学基础（■A 卷□B 卷）科目代码：810考试时间：3小时 满分 150 分可使用的常用工具：□无 √计算器 √直尺 □圆规（请在使用工具前打√）图1 Pb-Sn 二元共晶相图五、简答题(共3小题，每小题5分，共15分)1、什么叫空间点阵、晶格和晶胞？2、简说Fe-Fe 3C 二元相图不是平衡相图的理由？3、形变金属晶体的再结晶温度？六、分析题(45分)1、（10分）判断三元相同类型如下图元素A 、B 和C 组成三元相图，这是什么类型相图？写出四相反应，并判断熔点最高和最低的纯元素。
2、（15分）合金的强韧化分析金属材料的强化方法有那些？分析出那种强化怎样不影响合金的韧性？3、（20分）Fe-Fe 3C 二元相图画出Fe-Fe 3C 二元相图，描叙含碳量为0.77%的钢从液态到室温平衡冷却过程，画出冷却曲线，固态相变有那些？写出反应式和反应时各相成分，计算共析反应完后的组织物和相的相对量，并分析这些组织性能特点。
ACB2019年全国硕士研究生招生考试初试自命题A卷试题参考答案一、名词解释(共6个，每个3 分，共 18分)配位数：晶体结构中，与任一原子最近邻且等距离的原子数。
堆垛层错: 晶体中不全位错扫过的晶面，该晶面两侧原子面生产错排，使得该原子层面出现错误的堆垛，这称为堆垛层错位错密度：单位体积晶体中位错线的总长度。
晶内偏析：因合金中溶质在凝固时候发生再分配，从而导致晶粒内部成分不均匀的现象称为晶内偏析。
成分过冷：合金结晶时由于溶液中溶质分布的变化，使得低熔点组元在结晶固相前沿富集，并改变了此区域的熔点，使结晶前沿液相过冷度随着离开其距离而变化，这种因液相成分变化所引起过冷称为成分过冷。
离异共晶：当合金成分偏离共晶成分很远时，先共晶结晶完后，所发生的共晶不平衡凝固，形成两相分离的组织，称为离异共晶。
武汉科技大学考研历年初试真题之810材料科学基础2004--2014(2005--2009_2011
姓名：报考专业：准考证号码：密封线内不要写题2014年攻读硕士学位研究生入学考试试题 科目名称：材料科学基础（□A 卷■B 卷）科目代码：810 考试时间：3小时 满分 150 分 可使用的常用工具：□无 ■计算器 ■直尺 □圆规（请在使用工具前打√） 注意：所有答题内容必须写在答题纸上，写在试题或草稿纸上的一律无效；考完后试题随答题纸交回。
一、填空题（共8小题，每空1分，共26分） 1、在一定条件下，铜和铁素体的晶体结构分别为 和体心立方结构，其点阵常数分别为0.362nm 和0.286nm ，相应的原子直径为 和 。
2、纯金属结晶是在 温度下进行的，原因是 。
纯金属凝固时，形核的驱动力是 ，形核的阻力是 。
3、金属结晶时的过冷度越大，结晶驱动力 ，临界晶核尺寸 ，临界形核功 ，形核率 ，结晶后的晶粒尺寸 ，金属强度 。
4、填入适当的相结构名称，碳钢中的铁素体为 ，高速钢中的VC 为 ，不锈钢中的Cr 23C 6为 。
5、固溶体合金，在铸造条件下，容易产生 偏析，用 处理可以消除。
6、热形变加工与冷形变加工的一般分界限为 温度，但该温度随形变量的增大而 ，所以严格地说，形变加工时产生加工硬化的为 ，而不产生加工硬化的为 。
7、菲克第一定律的表达式为 ，式中扩散系数与温度之间关系的表达式为 。
8、置换固溶体的扩散激活能包括 和 。
二、判断题（共８小题，每小题3分，共24分） 1、晶体结构有无限多种，而空间点阵只有14种。
2、在实际金属和合金中，自发形核常常起着优先和主导的作用。
3、一个合金的室温组织为α+βII +（α+β），它由三相组成。
4、铁素体的本质是碳在α-Fe 中的间隙相。
5、在晶体滑移过程中，由于位错不断移出滑移面，位错密度随形变量的增加而减少。
6、孪生变形所需的切应力比滑移变形所需的小得多。
7、形变织构和再结晶织构都会使金属材料具有各向异性。
8、晶界上原子排列混乱，不存在空位，所以空位机制扩散的原子在晶界处无法扩散。
武汉科技大学_810 金属材料科学基础-2015(B卷答案)考研真题
可使用的常用工具：□无 √计算器 √直尺□圆规（请在使用工具前打√）一、名词解释（3×5＝15分）形核功：凝固过程中，形成临界晶核时，系统需要补充的能量，大小等于表面能增加量的三分之一。
离异共晶：非平衡凝固条件下，共晶组织中两相间的体积分数差别较大时，出现两相分离的共晶组织的现象。
临界分切应力：滑移系启动所需要的最小分切应力。
动态再结晶：热加工时由于温度很高，金属在变形的同时发生再结晶，同时发生加工硬化和软化两个相反的过程。
这种在热变形时由于温度和外力联合作用下发生的再结晶过程称为“动态再结晶”。
反应扩散：通过扩散使溶质组元超过固溶极限而不断生成新相的扩散过程称为反应扩散。
二、（22分）1、最密排方向：<110>；最密排面：{111}；面对角线方向为<110>方向。
2、最密排方向的线密度：a a L /222==ρ 最密排面的面密度：22342/32/32/1a a =+=ρ 晶体的致密度：0.743、一个面心立方单胞中含有8四面体间隙，4个八面体间隙。
由于C 原子的百分比为8.9%，所以1000个Fe 原子中会有8.9个C 原子。
而1000个Fe 原子可以组成250个体心立方单胞，共有1000个八面体间隙。
所以约112个八面体间隙中有一个间隙被C 原子占据。
三、（13分）1、最可能的柏氏矢量为：a<111>/2，最可能的滑移面为：{110}2、两个不全位错加上中间的层错称为扩散位错。
这个反应可以进行。
满足几何和能量条件。
反应得到肖克莱不全位错。
12015年攻读硕士学位研究生入学考试试题参考答案科目名称：金属材料科学基础（□A 卷√B 卷）科目代码：810考试时间：3小时 满分150分。
武汉科技大学材料科学基础2005—2010年考研真题试题(含标准答案)
武汉科技大学2005年硕士研究生入学考试试题课程名称：金属学原理 （405） 总页数：2页 第1页 说明：1.适用专业：材料学、等离子体物理 2.可使用的常用工具： 计算器、绘图工具 3.答题内容写在答题纸上，写在试卷上一律无效。
一）回答下列简单问题：( 20分)1) 根据再结晶图，进行再结晶处理过程中，如何得到细小的再结晶晶粒？2) 间隙固溶体与间隙相的异同点是什么？3) 位错的滑移面与晶体的滑移面有何异同？4) 再结晶晶粒正常长大与异常长大有何异同？5) 位错的塞集与位错墙各是什么形态？二） 在两个不同的晶胞上分别标出面心立方晶体和体心立方晶体的各一个滑移系的晶面和晶向指数.（20分）三）试写出含碳量为0.4 %的铁碳合金自液相缓慢冷却到室温时会发生那些相变过程？计算室温下该合金显微组织中珠光体所占的重量百分比是多少？并绘出室温下显微组织示意图。
（30分）四）从位错塞集理论定性解释材料晶粒越小，材料的屈服强度越高的原因，并写出Hall-Petch 公式，注明公式中个字母所代表的意义.（15分 ）五）下图为A-B-C 三元合金系的液相面投影图，A-B 系有一个稳定化合物D,设A,B,C,D 都具有极小的溶解度，分析和写出所有的三相平衡反应以及四相平衡反应式。
（15分）六）单晶体铜受拉伸形变，拉伸轴是[100]，应力为104Pa.设该晶体只在（111）面上滑移，试问（111）面上那个滑移系将首先滑动?(20分)C 题五图七）单晶铜[010]方向受一拉应力P 的作用，试求柏矢[]1102ab =的螺型位错线上所受到的作用力的大小和方向.(20分)八）说明钢渗碳时为什么在奥氏体状态下进行而不在铁素体状态下进行。
（10分）武汉科技大学2005年硕士研究生入学考试试题答案（题略）一）要想得到细小的再结晶晶粒，需要预冷变形量愈大愈好，再结晶温度越低越好。
1）间隙固溶体与间隙相的相同之处为它们都是由原子半径大的金属原子A 与原字半径小的非金属原子B 组成，小原子处于大原子的点阵节点的间隙中；不同之处在于:第一，前者的晶格结构与纯金属的晶格结构相同，后者不同。
武汉科技大学_845 工程力学-2015(B卷答案)考研真题
2. 若 F 100 N ， 且有 F 在x轴上的投影为86.6N，沿x方向的分力的大小 为115.47N，则 F 在y轴上的投影为( A )。
A0 C 70.7 N
B 50 N D 86.6 N
3. 图示ABC杆，固定端A的约束力是（ C ）。
A．FAx=F， FAy=0，MA＝0； B．FAx=F， FAy=0，MA＝Fa； C．FAx=F， FAy=0，MA＝Fl； D．FAx=0， FAy= F，MA＝Fa。
D．正应力非均匀分布，剪应力非均匀分布
第2页共6页
6. 如图所示，拉杆的材料为钢，在拉杆与木材之间放
一金属垫圈，该垫圈的作用是( D )。
A．同时增加挤压面积和剪切面积； B．增加杆的抗拉强度；
C．增加剪切面积；
D．增加挤压面积。
7. 下列结论中哪些是正确的：(
)
a 单元体中正应力为最大值的截面上，剪应力必定为零；
姓名： 报考专业： 准考证号码： 密封线内不要写题
2015年攻读硕士学位研究生入学考试试题（参考答案）
科目名称：工程力学（□A卷√B卷）科目代码：845 考试时间：3小时 满分150 分
可使用的常用工具：□无√计算器√直6kN。最大轴力 FN max= 16kN
， max =
1.2MPa
， AB两端的相对位移 l = 3.75*10-5 m
。
P1 A
P2 C
B P3
0.5m
1m
N 3. 下图所示传动轴中，中段的扭矩= 100Nm 。
第二题图
图2.3所示梁，边界条件为： wA 0, A 0 wA
注意：所有答题内容必须写在答题纸上，写在试题或草稿纸上的一律
2019年武汉科技大学812材料加工科学基础考研真题(B卷)
（分数：4.00） 填空项1:__________________ 9.形成临界晶核时体积自由能的减少只能补偿表面能的________。
（分数：1.00） 填空项1:__________________ 10.合金中，________相同、________和性能均一，并以________相互分开的组成部分，称为相。
（分数：1.00） 填空项1:__________________ 13.按照溶质原子在溶剂中位置的不同，固溶体分为________和________。
（分数：2.00） 填空项1:__________________ 14.要消除合金铸件中的枝晶偏析应进行________退火。
（分数：1.00） 填空项1:__________________ 15.根据相律，当系统的压力为常数时，二元合金结晶时最多可有________个相平衡共存，这时自由度为 ________。
（分数：4.00） __________________________________________________________________________________________ 3.组织
（分数：4.00） __________________________________________________________________________________________ 4.位错
（分数：3.00） 填空项1:__________________ 11.奥氏体是碳溶于________中的间隙固溶体，晶体结构为________立方结构，最大溶碳量为________。
（分数：3.00） 填空项1:__________________ 12.划分冷加工和热加工的主要条件是________。
2016年武汉科技大学考研真题811 无机材料科学基础-(B卷答案)
Di Ci Bi i / Ci Bi i / ln Ci
⑹
第 2 页 共 5 页
因为 Ci/C＝N，dlnCi=dlnNi,故有： Di Bi i / ln N i 又因为： i i0 (T , P ) RT ln i i0 RT (ln N i ln i ) 则：i / ln N i RT (1 ln i / ln N i ) 将(8)带入(7)得： Di RTBi (1 ln i / ln N i )
2016 年攻读硕士学位研究生入学考试试题
√ B 卷）科目代码：811 科目名称：无机材料科学基础（□A 卷□ 考试时间：3 小时 满分 150 分 √ 计算器 □ √ 直尺 可使用的常用工具：□无 □ □圆规（请在使用工具前打√）
注意： 所有答题内容必须写在答题纸上，写在试题或草稿纸上的一律无 效；考完后试题随答题纸交回。 一、填空题(共 30 空，每空 1 分，共 30 分)
四、推导题( 15 分)
推导扩散系数的一般热力学关系式： Di
Bi RT (1
ln i ) ln N i
，并说
明其物理意义。 解：假设一个多元体系中，i 组分的质点沿 x 方向扩散所受到的力等于该组分化 学位在 x 方向上梯度的负值： Fi i / x 相应的质点运动平均速度正比于作用力： Vi Bi Fi Bi i / x ⑴ ⑵
1/3 1/5 1/2 1/6
报考专业：
二、名词解释(共 5 小题，每小题 6 分，共 30 分)
1. 二八面体与三八面体（八面体以共棱方式相连，但八面体中的氧离子只被两个 阳离子所公用的八面体；八面体以共棱方式相连，但八面体中的氧离子只被三个 阳离子所公用的八面体） 2. 表面与界面（一个相和它本身的蒸汽接触的分界面称为表面；一个相与另一相 接触的分界面称为界面。 ）
武汉科技大学810金属材料科学基础考研真题(含标准答案)2020年
平行于过原点晶面的离原点最近的晶面。晶面与三个坐标轴的交点分别为 A、B、C，则：A：[a/h,0,0]，B：
[0, a/k,0]，C：[0,0,a/l]
c
AB= [-a/h,a/k,0]，BC= [0,-a/k,a/l]
准考证号码：
密封线内不要写题
2020 年全国硕士研究生招生考试初试自命题试题 （ B 卷)
科目代码： 810 科目名称： 金属材料科学基础
注意：所有答题内容必须写在答题纸上，写在试题或草稿纸上的一律无效；考 完后试题随答题纸交回。
一、(共 3 小题，共 20 分) 针对理想晶体结构，回答以下问题：
1、（5 分） 20 1、 241、 212 晶面中有哪些晶面与 1 1 1和 101同属于一个晶
1 10
a 6
211
a 6
121
反应可以进行，需计算能量条件。（10 分） ，
三、（35 分） （1）黑色，先增大后减小。（4 分） （2）先共析铁素体。（4 分） （3）（5 分）见图 （4）包晶偏析是由于包晶反应过程中生成的新相包裹在先析出相的周围，阻碍反应的进一步发生，从而导
致包晶反应不完全的现象。枝晶偏析是在非平衡凝固过程中先结晶部分的成分与后结晶部分的成分不同，
2
六、（15 分） （1）调幅分解：是指过饱和固溶体在一定温度下分解成结构相同、成分不同的两个相的过程。是一种无形 核过程的相变。脱溶转变：从过饱和固溶体中析出一个成分不同的新相或形成溶质原子富集的亚稳过渡相 的过程称为脱溶转变。（6 分） （2）不会，因为 Cu 固溶在 Al 中形成置换固溶体，淬火后不可能得到马氏体，不会产生强化。可采用固溶 和时效处理的方法提高材料的强度，在时效过程中会从母相中析出细小弥散的亚稳相，阻碍位错的运动， 进而起到强化作用。（9 分） 七、三元相图（20 分）
2015年武汉科技大学845 工程力学-2015(B卷答案)年考研真题／研究生入学考试试题
第2页共6页
6. 如图所示，拉杆的材料为钢，在拉杆与木材之间放
一金属垫圈，该垫圈的作用是( D )。
A．同时增加挤压面积和剪切面积； B．增加杆的抗拉强度；
C．增加剪切面积；
D．增加挤压面积。
7. 下列结论中哪些是正确的：(
)
a 单元体中正应力为最大值的截面上，剪应力必定为零；
A．大小；B．方向；C．大小和方向；D．作用点。
2. 若 F 100 N ， 且有 F 在x轴上的投影为86.6N，沿x方向的分力的大小 为115.47N，则 F 在y轴上的投影为( A )。
A0 C 70.7 N
B 50 N D 86.6 N
3. 图示ABC杆，固定端A的约束力是（ C ）。
A．FAx=F， FAy=0，MA＝0； B．FAx=F， FAy=0，MA＝Fa； C．FAx=F， FAy=0，MA＝Fl； D．FAx=0， FAy= F，MA＝Fa。
N、P2=24kN和P3=16kN。最大轴力 FN max= 16kN
， max =
1.2MPa
， AB两端的相对位移 l = 3.75*10-5 m
。
P1 A
P2 C
B P3
0.5m
1m
N 3. 下图所示传动轴中，中段的扭矩= 100Nm 。
第二题图
图2.3所示梁，边界条件为： wA 0, A 0 wA
1.解：以CB为研究对象，建立平衡方程
M B (F ) 0 : 101 0.5 FC 2 0
Fy 0 :
FB FC 101 0
解得：
FB 7.5kN
FC 2.5kN
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a b
第六题图 七、（19分） 1、材料发生塑形变形的微观机制有：滑移、孪生、扭折。 c s coscos ， c 为临界分切应力， s 为屈服强度， coscos 为结构因子； coscos 中，当λ和φ都接近于45°，取向因子取得最大值， s 最低，叫软取向；当λ 和φ中只要有一个接近90°时，取向因子趋近于0， s 趋近无穷大，叫硬取向。 2、 s = c / coscos
3
；面对角线方向为<110>方向。 2 2/a 2、最密排方向的线密度： L a 2 1/ 2 3 / 2 4 最密排面的面密度： 2 a 3/2 3a 2 晶体的致密度：0.74 3、一个面心立方单胞中含有8四面体间隙，4个八面体间隙。由于C原子的百分比 为8.9%，所以1000个Fe原子中会有8.9个C原子。而1000个Fe原子可以组成250个 体心立方单胞，共有1000个八面体间隙。所以约112个八面体间隙中有一个间隙 被C原子占据。 三、（13分） 1、最可能的柏氏矢量为：a<111>/2，最可能的滑移面为：{110} 2、两个不全位错加上中间的层错称为件。反应得到肖克莱不全位错。
x C x C s (C s C 0 )erf 2 Dt C x 0.45% C s 1.0% C 0 0.1%
x 0.05
0.05 erf 0.6111 2 Dt 查表可求t=5.2h 2、t=5.2*4=20.8h 九（10分） 对材料进行冷加工的过程中会出现强度硬度升高，塑韧性下降的现象，称为加工 硬化。主要是因为冷加工过程中，材料中的位错大量增殖，位错密度大大提高， 阻碍了位错的进一步滑移，从而使得材料的强度增大。 金属的屈服强度与晶粒直径平方根的倒数呈线性关系。即：晶粒越细，屈服强度 越高的现象称为细晶强化。由于晶粒尺寸减小，晶界数量增多，而位错的滑移是 无法穿过晶界的，所以晶界起到了阻碍位错滑移的作用，所以强度升高。
2015年攻读硕士学位研究生入学考试试题参考答案
科目名称：金属材料科学基础（□A卷√B卷）科目代码：810 考试时间：3小时 满分150分 可使用的常用工具：□无 √计算器 √直尺 □圆规（请在使用工具前打√） 一、名词解释（3×5＝15分） 形核功：凝固过程中，形成临界晶核时，系统需要补充的能量，大小等于表面能增 加量的三分之一。 离异共晶：非平衡凝固条件下，共晶组织中两相间的体积分数差别较大时，出现 两相分离的共晶组织的现象。 临界分切应力：滑移系启动所需要的最小分切应力。 动态再结晶：热加工时由于温度很高，金属在变形的同时发生再结晶，同时发生 加工硬化和软化两个相反的过程。这种在热变形时由于温度和外力联合作用下 发生的再结晶过程称为“动态再结晶”。 反应扩散：通过扩散使溶质组元超过固溶极限而不断生成新相的扩散过程称为反 应扩散。 二、（22分） 1、最密排方向：<110>；最密排面：{111}
2 3 6 0.408 2 3 6 所以， s =0.79/0.408=1.94MPa
本题中 coscos =
八、（17分）
2
1、在γ-Fe中碳的最大溶解度为2.11%，而在α-Fe中的最大溶解度仅为0.02%，在γFe中可以获得更大的浓度梯度。另外一个重要原因是γFe区的温度更高，扩散速度更快。 2、 1、利用fick第二定律误差函数解，
1
四、（16分） 1、液固两相的微观界面有光滑界面和粗糙界面，温度梯度有负温度梯队和正温 度梯度。负温度梯度下会形成树枝状晶体。 2、晶粒大小取决于形核率和长大速率，因此，凡是能促进形核、抑制长大的因素 ，都能细化晶粒：控制过冷度、变质处理、振动和搅拌。 五、（23分） 1、伪共晶：在非平衡凝固过程中，成分接近共晶成分的亚共晶和过共晶凝固后得 到全部的共晶组织，这种非共晶合金得到完全的共晶组织称为伪共晶。 2、1.0%：相组成：铁素体+渗碳体；组织组成：渗碳体+珠光体 4.0%：相组成：铁素体+渗碳体；组织组成：珠光体+渗碳体+变态莱氏体 3、碳含量1.0%的合金容易锻造，选择在奥氏体温度区进行锻造。因为奥氏体单相 区的塑性好，热加工性能好。 碳含量4.0%的合金容易铸造，因为共晶成分附近的合金具有好的铸造性能。 六、（15分） X成分合金室温下组织：A+(A+B)+(A+B+C) 如图所示： A%=Xa/Aa，(A+B+C)%=Xb/Eb，(A+B)%=1-A%-(A+B)%