中国矿业大学2012年材料科学基础试卷12(1)

中国矿业大学

《材料科学基础》试卷（A）卷

考试时间：100 分钟考试方式：闭卷

学院班级姓名学号

一、填空题。（每空1分，共10分）

1、固体中原子扩散的真正驱动力是（）。

2、滑移的本质是（）。

3、冷加工变形后的金属经加热，将发生（）、（）、（）三个阶段的变化，各个阶段的驱动力分别为（）、（）、（）。

4、铁素体是C在（）中的固溶体，奥氏体是C在（）中的固溶体。

二、选择题（每题2分，共10分，答案填写在下表中）

1、体心立方结构中原子的最密排晶向族是（）

A、<100>

B、<110>

C、<111>

D、<112>

2、渗碳处理常常在钢的奥氏体区域进行，这是因为。

A、碳在奥氏体中的扩散系数比在铁素体中大

B、碳在奥氏体中的浓度梯度比在铁素体中大

C、碳在奥氏体中的扩散激活能比在铁素体中小

3、纯金属凝固时，非均匀形核比均匀形核所需的过冷度小得多，这是因为（）

A、非均匀形核的临界晶核半径较小

B、在未熔杂质上不需要再形核

C、非均匀形核的临界形核功较小

4、在热力学上稳定的缺陷是（）

A.点缺陷，

B.线缺陷，

C.面缺陷，

D.体缺陷

5、下图是（）的结果

A.单滑移，

B.多滑移，

C.交滑移，

三、判断题（每题1分，共10分）

1、密排六方是一种空间点阵。（）

2、过冷度是金属结晶时，冷却曲线上出现的平台的温度与熔点之差，动态过冷度是结晶过程中，实际液相温度与熔点之差。（）

3、L+α→β是包晶反应，L→α+β是共晶反应。（）

4、在三元相图的垂直截面图中的两相区内不可使用杠杆定律。（）

5、再结晶是形核－长大过程，所以也是一个相变过程。（）

6、在1000℃对金属W（熔点3680K）进行的加工是热加工。（）

7、螺位错位错线与柏氏矢量平行，刃位错位错线与柏氏矢量垂直。（）

8、位错线可以中止在晶体中。（）

9、再结晶织构是再结晶过程中被保留下来的变形织构。（）

10、若两种金属能形成无限固溶体，则它们的晶体结构必然完全相同。（）

四、作图题（6分）

作图标出具有下列密勒指数的晶面和晶向：

立方晶系(110)，(123)，[346]，[111]。

五、简答题（8×5＝40分）

1、 比较固溶体和化合物在成分、结构和性能方面的差异。

2、 简述纯金属结晶的必要条件。

3、 试比较单晶体铜和多晶体铜塑性变形的特点。

4、 简要分析加工硬化、细晶强化、固溶强化和弥散强化的强化机制。

5、 为什么Mg （H.C.P ）难以进行冷加工成型？

六、判断下列位错反应能否发生？（共6分，每小题3分）

1． a [100] −→−

2a [101] + 2

a

[101] 2． 3a [112] + 2a [111] −→−

6a

[111] 七、计算（8分）

如图所示，一条直径为3cm 的厚壁管道，被厚度为0.001cm 的铁膜隔开，在700℃下，通过输入氮气保持在膜片一边氮气浓度为1000mol/m 3；膜片另一边氮气浓度为100mol/m 3。已知: N 2在Fe 中扩散系数D ＝0.03exp(-90763/RT)(cm 2/s)，计算单位时间通过铁膜片的N 原子总量。（R=8.31J/mol·K ）

八、（10分）

含碳量为4％的铁碳合金平衡冷却到室温，写出该合金的室温组织（1分），计算各组织组成物的相对含量（9分）。

参考答案

一、填空题。（每空1分，共10分） 1、化学位梯度 2、位错的运动

3、回复、再结晶、晶粒长大、冷加工存储能，冷加工存储能，界面能

4、α－Fe ，γ－Fe

二、选择题（每题2分，共10分）

三、判断题（每题1分，共10分）

1、×

2、×

3、√

4、√

5、×

6、×

7、√

8、×

9、× 10、√

四、作图题（6分） 晶面及晶向如图所示：

每个晶面或晶向1.5分。

五、简答题（8×5＝40分）

1、 比较固溶体和化合物在成分、结构和性能方面的差异。

高熔点，硬而脆强度硬度高于纯溶剂，远低于金属化合物；塑性韧性相反性能不同于任何组元，

各组元独立规则分布同溶剂，但晶格常数有变化溶质原子统计均匀分布

结构典型成分可用

分子式表示

可变，位于相图两端

成分化合物

固溶体

2、 简述合金结晶的必要条件。

过冷，结构起伏，能量起伏，成分起伏

3、 试比较单晶体铜和多晶体铜塑性变形的特点。

单晶体和多晶体塑性变形机制均是滑移＋孪生； 单晶体铜塑性变形能力呈各向异性 多晶体铜呈各向同性，屈服应力为定值

多晶铜滑移时有晶界的阻碍，表现出变形抗力高于单晶铜 多晶铜滑移时，具有变形不均匀性 多个晶粒，多个滑移系之间要协调作用 变形时晶粒转动可形成织构

4、 简要分析加工硬化、细晶强化、固溶强化和弥散强化的强化机制。

加工硬化：位错与位错间交互作用。 细晶强化：位错与面缺陷间交互作用 固溶强化：位错与点缺陷间交互作用 弥散强化：位错与体缺陷间交互作用

5、 为什么Mg （H.C.P ）难以进行冷加工成型？

Mg 加工硬化指数低

Mg 是密排六方结构，滑移系少