中南大学2007年材料科学基础考研试题及答案
考试科目：材料科学基础0 分）从以下题中任选 2 道。 1．说明材料中的结合键与材料性能的关系。 2．任意选择一种材料，说明其可能的用途和加工过程。 3．说说你对材料的成分、组织、工艺与性能之间关系的理解。 4．谈谈你所了解的新材料、新工艺。 5．试举例分析材料加工过程对材料使用性能的影响。 6．谈谈你对高强度材料的理解。 二、 （共 70 分）根据图 10-1 所示的二元相图，回答下列问题。
1． （15 分）Al 为面心立方金属，写出单胞中的原子数、致密度、配位数、密排面与密排方 向。在单胞中画出密排面与密排方向。指出 的晶体结构。 与 均是 Al 与 Cu 相互作用 昀结果，说明 与 的结构差别。 2. （15 分） 何谓再结晶全图和起始再结晶温度？制订一种测定再结晶温度的方案， 简述原理。 3． （20 分）比较纯铝平衡结晶时与 x 合金平衡结晶时的异同点。分析 x 合金平衡结晶和非 平衡结晶中组织转变的过程。 4． （20 分）x 合金塑性变形后的组织、性能有何变化？用位错理论解释 x 合金的室温强化措 施。 三、 （共 20 分） 1．写出图 10-2 中 x 合金的成分。
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可以成为新材料， 新材料经过长期生产和应用之后也就成为传统材料。 弱前新材料往往与新 的加工技术联系在一起， 如通过一种快速冷却或机械合金化等加工方法， 可以制备非晶态的 金属合金，而在这之前人们不知道金属还可以做成非晶态；其他如喷射沉积技术、半固态加 工技术、进行薄带连续铸造技术等都是新的加工技术。某些高分子材料，采用挤压成丝工艺 以后，使有机纤维的比强度和比刚度大幅度提高；采用 CVD+熔融或离子交换制备新型光纤 材料等等。 其中铝合金制备新技术有： 热顶铸造、 气隙铸造及电磁铸造技术， 铝合金电磁铸轧技术， 大型铝合金型材挤压技术，特宽锅合金中厚板轧制技术，半固态金属成形技术，锅合金显微 组织结构预测及性能控制技术。 5．参考答案：材料加工过程对材料使用性能有重要而复杂的影响，材料也必须通过合 理的工艺流程才能制备出具有实用价值的材料来。 通过合理和经济的合成和加工方法， 可以 不断创制出许多新材料或改变和精确控制许多传统材料的成分和结构， 可以进一步发掘和提 高材料的性能。 材料的制备／合成和加工不仅赋予材料一定的尺寸和形状， 而且是控制材料成分和结构 的必要手段。如钢材可以通过退火、淬火、回火等热处理来改变它们内部的结构而达到预期 的性能， 冷轧硅钢片经过复杂的加工工序能使晶粒按一定取向排列而大大减少铁损。 飞机发 动机的叶片可以遥过铸造的凝固控制做成单晶体叶片， 使之没有晶粒边界， 大大提高它的使 用温度和性能。 6．参考答案：对于结构材料，最重要的性能指标之一是强度。强度是指材料抵抗变形 和断裂的能力，提高材料的强度可以节约材料，降低成本。人们在利用材料的力学性能时， 总是希望所使用的材料具有足够的强度， 人们希望合理运用和发展材料强化方法， 从而挖掘 材料性能潜力的基础。 从理论上讲，提高金属材料强度有两条途径：一是完全消除内部的位错和其他缺陷， 使 它的强度接近于理论强度。 目前虽然能够制出无位错的高强度金属晶须， 但实际应用它还存 在困难，因为这样获得的高强度是不稳定的，对操作效应和表面情况非常敏感，而且位错一 旦产生后，强度就大大下降。因丽在生产实践中，主要采用另一条途径来强化金属，即在金 属中引入大量的缺陷，以阻碍位错的运动，例如金属材料的强化手段一般有固溶强化、细晶 强化、第二相粒子强化、形变强化等。综合运用这些强化手段，也可以从另一方面接近理论 强度，例如在铁和钛中可以达到理论强度的 38%。一些新型高强铝合金，如 Al-Li 合金、 Al-Cu-Mg 系合金和 Al-Zn-Mg 系合金以及高 Zn 含量 Al-Zn-Mg 合金、 Al-Mg-Sc 系合金、 Al-Zn-Mg-Sc 系合金、铝基复合材料等，应用各种强化方法均获得了很高的强度和其他综合 性能。 二、 1．Al 单胞中原子数 4，致密度 0.74，配位数 12，密排面{111}，密排方向< 110>。 的晶体结构 FCC。 晶体结构与 Al 相同， 与 均是 Al 与 Cu 相互作用的结果， 是固溶体， 是化合物，晶体结构与 Al、Cu 均不相同。 2．再结晶全图是变形金属变形程度、退火温度与退火后晶粒大小的图，起始再结晶温 度指大变形金属退火 1h 后开始再结晶的温度。一种测定再结晶温度的方案可以是大变形金 属退火 lh 后，测量硬度变化，硬度大幅下降温度为开始再结晶温度。 3.纯铝平衡结晶时，需要能量与结构起伏，x 合金平衡结晶时还需要成分起伏，结晶速 度快于纯金属，有溶质原子再分配、成分过冷等。 x 合金的平衡结晶组织转变过程为：
Q 得：当温度从 298K RT
提高到 873K 时，扩散速率 D 分别提高 4.6×109 和 9.5×1028 倍，显示出温度对扩散速率的 重要影响。激活能越大，扩散速率对温度的敏感性越大。
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1
2．分析图 10-3 中 V 合金的平衡结晶过程。
四、 （ 20 分）解释常用的扩散机制。有两种激活能分别为 E1= 83. 7kJ/mol 和 E2= 25lkJ/mol 的扩散，观察在温度从 25℃升高到 600℃时对这两种扩散的影响，并对结果作出评述。
2
标准答案
一、 1．参考答案：材料结合键的类型及结合能的大小对材料的性能有重要的影响，特别是 对物理性能和力学性能。 结合键越强，熔点越高，热膨胀系数就越小，密度也越大。金属具有光泽、高的导电性 和导热性、较好的机械强度和塑性，且具有正的电阻温度系数，这就与金属的金属键有关。 陶瓷、聚合物一般在固态下不导电，这与其非金属键结合有关。工程材料的腐蚀实质是结合 键的形成和破坏。 晶体材料的硬度与晶体的结合键有关。一般共价键、离子键、金属键结合的晶体比分子 键结合的晶体的硬度高。结合键之间的结合键能越大，则弹性模量越大。工程材料的强度与 结合键能也有一定的联系。一般结合键能高，强度也高一些。材料的塑性也与结合键类型有 关，金属键结合的材料具有良好的塑性，而离子键、共价键结合的材料塑性变形困难，所以 陶瓷材料的塑性很差。 2．参考答案：如 Al-Mg 合金。作为一种可加工、不可热处理强化的结构材料，由于具 有良好的焊接性能、优良的耐蚀性能和塑性，在飞机、轻质船用结构材料、运输工业的承力 零件和化工用焊接容器等方面得到了广泛的应用。 根据材料使用目的，设计合金成分，考虑烧损等情况进行配料，如 Al-Mg 合金板材， 实验室条件下可在电阻坩埚炉中 750℃左右进行合金熔炼，精炼除气、除渣后 720℃金属型 铸造，430 - 470℃均匀化退火 10~ 20h 后， ，在 380 - 450℃热轧，再冷轧至要求厚度，在电 阻炉中进行稳定化处理， 剪切成需要的尺寸或机加工成标准试样， 进行各种组织、 性能测试。 ． 3．参考答案：材料的成分、组织、工艺与性能之间的关系非常紧密，互相影响。材料 的性能与它们的化学成分和组织结构密切相关， 材料的力学性能往往对结构十分敏感， 结构 的任何微小变化，都会使性能发生明显变化。材料工作者的最终目标是根据最终需求，设计 出合理成分，铡订最佳生产流程，而后生产出符合要求的材料。 如钢中存在的碳原子对钢的性能起着关键作用， 许多金属材料中一些极微量的合金元素 也足以严重影响其性能。 然而由同一元素碳构成的不同材料如石墨和金刚石， 也有着不同的 性能， 有些高分子的化学成分完全相同而性能却大不一样， 其原因是它们有着不同的内部结 构。 材料的内部结构可分为不阿层次，包括原子结构、原予的排列方式，以及显微组织和结 构缺陷。如果同样的晶体材料，它的晶粒或是“相”的形态和分布改变，就可以大大地改善 它的性熊。无论是金属、陶瓷、半导体、高分子还是复合材料，它们的发展无一不与成分和 结构密切相关。只有理解和控制材料的结构，才能得到人们所要求的材料性能。 而材料的制备／合成和加工不仅赋予材料一定的尺寸和形状， 而且是控制材料成分和结 构的必要手段。如钢材可以通过退火、淬火、回火等热处理来改变它们内部的结构而达到预 期的性能， 冷轧硅钢片经过复杂的加工工序能使晶粒按一定取向排列丽大大减少铁损。 飞机 发动机的叶片可以通过铸造的凝固控制做成单晶体叶片， 使之没有晶粒边界， 大大提高它的 使用温度和性能， 光纤不仅要拉成微米级的细丝， 而且要控制光纤从内到外的折射率的分布， 等等.有时候可以说没有一种合成加工上的新的突破，就没有某一种新材料。如有了快速冷 却的加工方法，才有了非晶态的金属合金。 4．参考答案：材料的种类繁多，把那些已经成熟且在工业中已批量生产并大量应用的 材料称之为传统材料或基础材料，如钢铁、水泥、塑料等。而把那些正在发展，且具有优异 性能和应用前景的一类材料称之为先进材料或新材料。 传统材料通过采用新技术、 提高性能
L ， ， Ⅱ，非平衡结晶中组织转变过程为： L ，出现非平衡共晶， ， Ⅱ。
4．x 合金塑性变形后的组织、性能变化有加工硬化、组织纤维化、加工残余内应力，
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甚至有加工织构及其他物理化学性能变化。x 合金的室温强化措施有固溶强化、加工硬化、 细化晶粒强化、沉淀强化等。位错理论解释为：固溶强化是固溶原子在位错周围形成各种气 团，加工硬化是增加位错数目，细化晶粒强化是增加晶界数目，沉淀强化是第二相粒子与位 错交互作用导致位错切过或绕过粒子，这些均增加了位错运动难度，使得强度上升。 三、 1.图 10-2 的 x 合金的成分为： A 20% ， B 40% ， C 40% 。 2.图 10-3 中合金中 V 的平衡结晶过程为 L ， L 共晶， Ⅱ， 与 互析。 四、常用的扩散机制有空位机制和间隙机制。两种激活能分别为 E1= 83. 7kJ/mol 和 E2= 25lkJ/mol 的扩散在温度从 25℃升高到 600℃时，由 D D0 exp
研究生入学考试-西安交通大学硕士材料科学基础真题2007年
西安交通大学硕士材料科学基础真题2007年西安交通大学试卷二十五2007年攻读硕士学位研究生入学考试试题考试科目：材料科学基础适用专业：材料科学与工程一、根据图25-1所示回答下列问题。
1．如图25-1a所示边长为a的立方晶胞中，ABCD晶面及AC晶向是晶体的一个滑移系。
(1) 写出ABCD晶面及AC晶向的密勒指数。
(2) 该晶体为何种立方结构?(3) 写出ABCD晶面的面问距。
(4) 当分别在晶体的、、[123]方向拉伸时，其中哪一个方向的拉应力能使ABCD晶面及AC晶向组成的滑移系首先开动?(5) 当ABCD晶面及AC晶向组成的滑移系首先开动后，下一个开动的滑移系是什么?(6) 当ABCD晶面及AC晶向组成的滑移系首先开动后，若晶体发生交滑移，写出可能的交滑移系。
2．写出图25-1b所示六方晶胞中MNPQM晶面、QM晶向、MN晶向、NP晶向的密勒-布拉菲指数。
二、立方形晶体中的位错环ABCDA如图25-2所示。
AB段和CD段平行于Z 轴，AD段和BC段平行于X轴，位错环的柏氏矢量b平行于Y轴，AD=d。
刃位错的应力场σe 和螺位错的应力场σs公式如下：1．指出各段位错线是什么性质的位错(如为螺位错，指出其是左旋或右旋；如为刃位错，指出其半原子面)。
2．AB段对CD段单位长度的作用力是多大，在什么方向?3．在外应力τ作用下，单位长度各段位错所受的力各是多大，在什么方xy向?三、回答下列问题。
1．写出平衡态T12钢在室温时的相组成物，并计算各相组成物的质量百分数。
2．写出平衡态T12钢在室温时的组织组成物，并计算各组织组成物的质量百分数。
3．假设将T12钢工件在780℃进行长时间加热时发生严重脱碳，工件表面碳质量分数w=0。
试画出780℃时工件表面至心部的碳质量分数分布曲线示意C图，并在图中标出不同区间的组成相。
4．图25-3所示为四种不同碳含量的碳钢的室温平衡组织，试估计它们各自的碳质量百分数w。
材料科学基础03-08考研真题答案
2003年材料科学基础真题答案一、1空间点阵：阵点在空间呈周期性规则排列，并具有完全相同的周围环境，由它们在三维空间规则排列的阵列称为空间点阵.2配位数：指晶体结构中任一原子周围最近邻且等距离的原子数。
3伪共晶组织：当合金成分不是共晶成分的二元合金凝固时能获得100％的共晶组织4滑移系:一个滑移面和此面上的一个滑移方向合起来称为一个滑移系。
5反应扩散：通过扩散形成新相的现象。
6有序固溶体：溶质原子存在于溶质点阵中的固定位置上，而且每个晶胞中的溶质和溶剂原子之比一定的固溶体。
二、1。
因为金属中是以金属键结合，故具有良好的塑性；金属间化合物则是以金属键与其他典型键混合，如共价键、离子键，因此具有一定的脆性；而陶瓷材料通常是以共价键或者离子键结合,因此脆性比前两者更大。
2由于塑性加工会使位错产生滑移,因此晶体的滑移面及滑移方面多的话有利金属塑性变形。
面心立方晶体的滑移系有12个，而密排六方晶体结构的滑移系仅3个,故面心立方晶体的滑移过程更容易进行，塑性便越好。
因为滑移系表示晶体在进行滑移时可能采取的空间取向，在其他条件相同时，晶体中的滑移系越多，滑移过程可能采取的空间取向就越多,滑移越容易进行，塑性便更好。
三、1.不是。
因为在过冷度较小时，形核率主要受形核率因子控制，随着过冷度增加所需要的临界形核半径减小,因此形核率迅速增加，并达到最高值；随后当过冷度继续增大时，尽管所需的临界晶核半径继续减小,但由于原子在较低温度下难以扩散，此时，形核率受扩散的几率因子所控制，即过峰值后，随温度的降低，形核率随之减小。
四、1不能.因为两者的晶体结构不同，组元间的溶解度是有限的。
只有当A.、B组元的晶体结构类型相同时才能无限互溶。
2置换固溶体。
因为间隙固溶体只能形成有限固溶体,因为其造成点阵畸变,溶解度有限。
3是金属间化合物。
因为固溶体是保持着溶剂的晶体结构类型的，即如果为固溶体的话，应该是保持A或B的晶体结构类型.4是金属间化合物。
材料科学基础试题及答案
材料科学基础试题及答案第⼀章原⼦排列与晶体结构1. fcc 结构的密排⽅向是，密排⾯是，密排⾯的堆垛顺序是，致密度为，配位数是 ,晶胞中原⼦数为，把原⼦视为刚性球时，原⼦的半径r 与点阵常数a 的关系是；bcc 结构的密排⽅向是，密排⾯是 ,致密度为 ,配位数是 ,晶胞中原⼦数为，原⼦的半径r 与点阵常数a 的关系是；hcp 结构的密排⽅向是，密排⾯是，密排⾯的堆垛顺序是，致密度为，配位数是 ,，晶胞中原⼦数为，原⼦的半径r 与点阵常数a 的关系是。
2. Al 的点阵常数为，其结构原⼦体积是，每个晶胞中⼋⾯体间隙数为，四⾯体间隙数为。
3. 纯铁冷却时在912ε发⽣同素异晶转变是从结构转变为结构，配位数，致密度降低，晶体体积，原⼦半径发⽣。
4. 在⾯⼼⽴⽅晶胞中画出）（211晶⾯和]211[晶向，指出﹤110﹥中位于（111）平⾯上的⽅向。
在hcp 晶胞的（0001）⾯上标出）（0121晶⾯和]0121[晶向。
5. 求]111[和]120[两晶向所决定的晶⾯。
6 在铅的（100）平⾯上，1mm 2有多少原⼦？已知铅为fcc ⾯⼼⽴⽅结构，其原⼦半径R=×10-6mm 。
第⼆章合⾦相结构⼀、填空1）随着溶质浓度的增⼤，单相固溶体合⾦的强度，塑性，导电性，形成间隙固溶体时，固溶体的点阵常数。
2）影响置换固溶体溶解度⼤⼩的主要因素是（1）；（2）；（3）；（4）和环境因素。
3）置换式固溶体的不均匀性主要表现为和。
4）按照溶质原⼦进⼊溶剂点阵的位置区分，固溶体可分为和。
5）⽆序固溶体转变为有序固溶体时，合⾦性能变化的⼀般规律是强度和硬度，塑性，导电性。
6）间隙固溶体是，间隙化合物是。
⼆、问答1、分析氢，氮，碳，硼在?-Fe 和?-Fe 中形成固溶体的类型，进⼊点阵中的位置和固溶度⼤⼩。
已知元素的原⼦半径如下：氢：，氮：，碳：，硼：，?-Fe ：，?-Fe ：。
2、简述形成有序固溶体的必要条件。
第三章纯⾦属的凝固1. 填空1. 在液态纯⾦属中进⾏均质形核时，需要起伏和起伏。
2006-2007学年第一学期材料科学基础1试题及答案
西安交通大学测试题成绩课程材料科学基础1学院材料科学和工程考试日期2007 年 01 月 17 日专业班号材料41、42、43、材料（硕）41√姓名学号期中期末一、填空题（每空1分，共20分）1.对金刚石、金属铜和橡胶而言，金刚石为（1）键，结合键（2）故其弹性模量（3）；金属铜为（4）键，结合键（5）故其弹性模量（6）；橡胶中分子链上是（7）键，分子链之间是（8）键，故其弹性模量（9）。
2.液态金属结晶的驱动力是 (10) ；多晶体金属中晶粒长大的驱动力是(11) ；合金中原子扩散的驱动力是 (12) 。
3.对于刃型位错线，其柏氏矢量（13）于位错线，其滑移运动方向（14）于柏氏矢量，其攀移运动方向（15）于柏氏矢量；对于螺型位错线，其柏氏矢量(16) 于位错线，其滑移运动方向（17）于柏氏矢量，其交滑移运动方向（18）于柏氏矢量；对于混合型位错线，其柏氏矢量（19）于位错线，其滑移运动方向（20）于位错线。
二、判断题（每小题1分，共10分）1.密排六方结构的晶体属于密排六方点阵。
2.空位的存在，总是使晶体的自由能降低。
3.位错的存在，总是使晶体的自由能升高。
4.晶体中可以形成纯刃型位错环，也可以形成纯螺型位错环。
5.螺型位错线只能进行滑移运动，不能进行攀移运动。
6.位错线在其滑移面内运动的方向和其所引起的晶体滑移的方向相同。
7.合金中多相平衡的条件是各组元在各相中的化学位相等。
8.一个二元合金相图中，液相线和固相线距离越大的合金，其结晶时的流动性越差。
第 1 页9. 在三元相图的垂直截面图中，不能利用重心法则求三个平衡相的质量分数。
10.在固相不扩散、液相完全混合的条件下，固溶体凝固中不可能出现成分过冷。
三、识图题（共18分）1. (4分) 写出所示立方晶胞中ABCDA 晶面及AC 晶向的密勒指数。
2. (5分) 写出所示六方晶胞中MNPQM 晶面、MN 晶向、NP 晶向、PQ 晶向、QM 晶向的密勒-布拉菲指数。
南京工业大学硕士材料科学基础真题2007年
南京工业大学试卷十三2007年攻读硕士学位研究生入学考试试题考试科目：材料物理化学适用专业：材料学、材料物理与化学、材料加工工程一、是非题1．在正交晶系中(011)面是平行于a轴的晶面。
2．存在4根3次轴的晶体必定属于立方晶系。
3．鲍林规则适用于共价键的晶体结构。
4．硅酸盐晶体结构中，按硅氧四面体排列方式的变化，桥氧数可由1～4变化。
5．刃位错的位错线垂直于滑移方向。
6．一般能够实际进行的纯固相反应是放热的。
7．在写缺陷反应方程时必须保持正确的位置关系。
8．非化学计量化合物结构缺陷也是一种杂质缺陷。
9．菲克扩散定律是根据微观扩散特点与规律而总结得出的。
10．3T图中的临界冷却速度越大，则意味着熔体越容易形成玻璃。
11．粘土泥浆的触变性是由于粘土泥浆中存在不完全胶溶。
12．在固液界面的润湿中，增加固体表面的粗糙度就一定有利于润湿。
13．相变过程是一个物理过程。
14．杨德尔方程比金斯特林格方程的适用范围大。
15．固相反应速度与反应物的浓度成正比。
16．晶粒生长与再结晶过程与烧结过程(即烧结一开始)是同时进行的。
二、选择题1．空间点阵是对晶体结构中的______抽象而得到的。
a．原子 b．离子 c．几何点 d．等同点2．根据整数定律，晶体结构中的坐标轴应该选取______的方向。
a．相互垂直 b．密排面 c．晶体中行列3．空间群为Fm3m的晶体结构属于 (A) 晶族， (B) 晶系。
a．高级 b．中级 c．低级 d．等轴e．六方 f．四方 g．正交中存在的晶格缺陷是______。
4．在非化学计量化合物ZrO2-xa．阴离子空位b．阳离子空位c．阴离子填隙 d．阳离子填隙5．a≠b≠c，α=β=γ=90°的晶体属于晶系。
a．立方 b．六方 c．四方 d．正交6．熔体是______的混合物。
a．相同聚合度的聚合物和游离碱b．不同聚合程度的各种聚合物c．各种低聚物d．各种高聚物7．在UO晶体中，O2-的扩散是按______机制进行的。
考研材料科学基础试题及答案
考研材料科学基础试题及答案材料科学基础习题叶荷 11及材料班2013-1-10 第三章⼆元合⾦相图和合⾦的凝固⼀、名词：相图：表⽰合⾦系中的合⾦状态与温度、成分之间关系的图解。
匀晶转变：从液相结晶出单相固溶体的结晶过程。
平衡结晶：合⾦在极缓慢冷却条件下进⾏结晶的过程。
成分起伏：液相中成分、⼤⼩和位置不断变化着的微⼩体积。
异分结晶：结晶出的晶体与母相化学成分不同的结晶。
枝晶偏析：固溶体树枝状晶体枝⼲和枝间化学成分不同的现象。
共晶转变：在⼀定温度下，由—定成分的液相同时结晶出两个成分⼀定的固相的转变过程。
脱溶：由固溶体中析出另⼀个固相的过程，也称之为⼆次结晶。
包晶转变：在⼀定温度下，由⼀定成分的固相与⼀定成分的液相作⽤，形成另⼀个⼀定成分的固相的转变过程。
成分过冷：成分过冷：由液相成分变化⽽引起的过冷度。
⼆、简答：1. 固溶体合⾦结晶特点？答：异分结晶；需要⼀定的温度范围。
2. 晶内偏析程度与哪些因素有关？答：溶质平衡分配系数k0；溶质原⼦扩散能⼒；冷却速度。
3. 影响成分过冷的因素？答：合⾦成分；液相内温度梯度；凝固速度。
4. 相图分折有哪⼏步？答：以稳定化合物为独⽴组元分割相图并分析；熟悉相区及相；确定三相平衡转变性质。
三、绘图题绘图表⽰铸锭宏观组织三晶区。
四、书后习题1、何谓相图？有何⽤途？答：相图：表⽰合⾦系中的合⾦状态与温度、成分之间关系的图解。
相图的作⽤：由相图可以知道各种成分的合⾦在不同温度下存在哪些相、各个相的成分及其相对含量。
2、什么是异分结晶？什么是分配系数？答：异分结晶：结晶出的晶体与母相化学成分不同的结晶。
分配系数：在⼀定温度下，固液两平衡相中溶质浓度之⽐值。
3、何谓晶内偏析？是如何形成的？影响因素有哪些？对⾦属性能有何影响，如何消除？答：晶内偏析：⼀个晶粒内部化学成分不均匀的现象形成过程：固溶体合⾦平衡结晶使前后从液相中结晶出的固相成分不同，实际⽣产中，液态合⾦冷却速度较⼤，在⼀定温度下扩散过程尚未进⾏完全时温度就继续下降，使每个晶粒内部的化学成分布均匀，先结晶的含⾼熔点组元较多，后结晶的含低熔点组元较多，在晶粒内部存在着浓度差。
材料科学基础试卷答案
中南大学考试试卷答案2001 —— 2002 学年第二学期时间 110 分钟材料科学与工程课程 64 学时 4 学分考试形式：闭卷专业年级材料 1999 级总分 100 分，占总评成绩 70%一、名词解释（5分×8）1、金属玻璃2、金属间化合物3、离异共晶4、晶界偏聚5、科垂尔气团（Cottrell Atmosphere）6、孪生7、反应扩散8、变形织构参考答案：1.金属玻璃：指金属从液态凝固后其结构与液态金属相同的固体；2.金属间化合物：金属与金属、金属与某些非金属之间形成的化合物，结构与组成金属间化合物的纯金属不同，一一般具有熔点高、硬度高、脆性大的特点。
3.离异共晶：有共晶反应的合金中，如果成分离共晶点较远，由于初晶数量多，共晶数量很少，共晶中与初晶相同的相依附初晶长大，共晶中另外一个相呈现单独分布，使得共晶组织失去其特有组织特征的现象；4.晶界偏聚：由于晶内与晶界上的畸变能差别或由于空位的存在使得溶质原子或杂质原子在晶界上的富集现象；5.科垂尔气团：溶质原子在刃型位错周围的聚集的现象，这种气团可以阻碍位错运动，产生固溶强化效应等结果；6.孪生：是晶体塑性变形的一种重要方式，晶体在切应力作用下，晶体的一部分沿着一定的晶面和晶向相对于另一部分晶体作均匀切变，使得相邻部分晶体取向不同，并以切变晶面（挛晶面）成镜面对称；7.反应扩散：伴随有化学反应而形成新相的扩散称为反应扩散，如从金属表面向内部渗入金属时，渗入元素浓度超过溶解度出现新相；8.变形织构：经过塑性变形后原来多晶体中位向不同的晶粒变成取向基本一致，形成晶粒的择优取向，择优取向后的晶体结构为织构，若织构是在塑性变形中产生的，称为变形织构。
二、问答题1、（10分）标出hcp晶胞中晶面ABCDEF面、ABO面的晶面指数，OC方向、OC方向的晶向指数。
这些晶面与晶向中，那些可构成滑移系？指出最容易产生滑移的滑移系。
参考答案：ABCDEF 面的晶面指数为（0001）或（001）；面的晶面指数为； OC 方向的晶向指数为或[010]；方向的晶向指数为或[011]；（0001）与、与可构成滑移系；其中滑移系（0001）容易产生滑移。
材料科学基础课后习题答案
（3） cosφ
=
n3 ⋅ F | n3 || F
|
=
1 3
cosα
=
b⋅F |b || F
|
=
1 2
由 Schmid 定律，作用在新生位错滑移面上滑移方向的分切应力为：
τ 0 = σ cosϕ cos λ = 17.2 ×
1× 3
1 = 7.0 MPa 2
∴作用在单位长度位错线上的力为：
f = τb = aτ 0 = 10 − 3 N/m 2
滑移面上相向运动以后，在相遇处
。
（B
）
A、相互抵消
B、形成一排空位
C、形成一排间隙原子
7、位错受力运动方向处处垂直与位错线，在运动过程中是可变的，
晶体作相对滑动的方向
。
（C
）
A、亦随位错线运动方向而改变 B、始终是柏氏矢量方向 C、始
终是外力方向
8、两平行螺型位错，当柏氏矢量同向时，其相互作用力
。
（B
二、（15 分）有一单晶铝棒，棒轴为[123]，今沿棒轴方向拉伸，请分析：
（1）初始滑移系统； （2）双滑移系统 （3）开始双滑移时的切变量 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断裂）。
三、（10
分）如图所示，某晶体滑移面上有一柏氏矢量为
v b
的圆环形位错环，并受到一均匀
14、固态金属原子的扩散可沿体扩散与晶体缺陷扩散，其中最慢的扩
散通道是：
。
（A）
A、体扩散
B、晶界扩散
C、表面扩散
15、高温回复阶段，金属中亚结构发生变化时，
。
（C）
A、位错密度增大 B、位错发生塞积 C、刃型位错通过攀移和滑移构
西南交通大学硕士材料科学基础真题2007年
西南交通大学硕士材料科学基础真题2007年(总分：131.00，做题时间：90分钟)一、{{B}}填空题{{/B}}(总题数：5，分数：30.00)面心立方晶体的最密排面是{{U}} (1) {{/U}}，最密排方向是{{U}} (2) {{/U}}；体心立方晶体的最密排面是{{U}} (3) {{/U}}，最密排方向是{{U}} (4) {{/U}}；密排六方晶体的最密排面是{{U}} (5) {{/U}}，最密排方向是{{U}} (6) {{/U}}。
（分数：6.00）(1).（分数：1.00）填空项1:__________________ （正确答案：{111}；）解析：填空项1:__________________ （正确答案：；）解析：填空项1:__________________ （正确答案：{110}；）解析：填空项1:__________________ （正确答案：；）解析：填空项1:__________________ （正确答案：；）解析：解析：较细的金属比晶粒较粗的同种金属有{{U}} (7) {{/U}}的强度和硬度及{{U}} (8) {{/U}}塑性和韧性，这种现象称为{{U}} (9) {{/U}}强化；铸造工艺中细化晶粒的常用方法是{{U}} (10) {{/U}}和{{U}} (11) {{/U}}。
（分数：5.00）(1).（分数：1.00）填空项1:__________________ （正确答案：更高；）解析：填空项1:__________________ （正确答案：更好；）解析：填空项1:__________________ （正确答案：细晶；）解析：填空项1:__________________ （正确答案：增大冷却速度；）解析：填空项1:__________________ （正确答案：加形核剂，搅拌或振动）解析：铁素体是碳在{{U}} (12) {{/U}}-Fe中的{{U}} (13) {{/U}}固溶体，与纯铁相比，其强度和硬度{{U}} (14) {{/U}}，塑性和韧性{{U}} (15) {{/U}}，这是由于{{U}} (16) {{/U}}强化的结果。
中南大学材料科学基础位错课后答案
• 位错：以柏氏矢量说明 • 位错密度：ρv＝L/V(cm/cm3)；) • ρa＝1/S (1/cm2）
1
• 2．纯铁的空位形成能为105kJ/mol. 将纯铁加热到850℃后激冷至室温 (20℃)，假设高温下的空位能全部 保留，试求过饱和空位浓度与室温 平衡空位浓度的比值。
2
解答
• 利用空位浓度公式计算 • Q=105KJ/mol • K×Av（阿伏加德罗常数）＝1.38×10-23×6.02×1023 ＝8.314J/mol.K • 在T1=850 ℃ (1123K) 计算C1 • 后激冷至室温可以认为全部空位保留下来，即在 Q T2=20℃(293K) 计算C2 Q 1 1 kT1 ( ) C1 e k T2 T1 • 取A＝1，代入T2，T1及Q，有 e Q C2 13 • C1/C2=6.84672×10 e kT2
6a 6a 1 Ga 2 6 6 2 24
a [12 1] 6
夹角60°（120° ）
16
位错2－10题，P116
• 在面心立方晶体中，（111）晶面和（11-1） 晶面上分别形成一个扩展位错： (111)晶面：a[10-1]/2→ a[11-2 ]/6 + a[2-1-1]/6 (11-1)晶面：a[011]/2→ a[112 ]/6 + a[-121]/6 试问： (1) 两个扩展位错在各自晶面上滑动时，其领先 位错相遇发生位错反应，求出新位错的柏氏 矢量； • (2) 用图解说明上述位错反应过程； • (3) 分析新位错的组态性质