E F

D

B A

C a

3、 已知H70黄铜在400℃时完成再结晶需要1小时，而在390℃下完成再结晶需2小时，请计算在420℃下完成再结晶需要多长时间？

答：在两个不同的恒定温度产生相同程度的再结晶时，

Q11?(?)?(?)t1RT2T1t1?e?eRT3T1 t2t3Q11两边取对数，并比之得

lnt11111??t2TT1?2?400?273390?273 t1111ln1??t3T3T1400?273420?273

t3 = 0.26 h

4、 一个FCC晶体在[123]方向在2MPa正应力下屈服，已测得开动的滑移系是

(111)[101]，请确定使该滑移系开动的分切应力τ。

答：cos??[123]?[111]?1?2?3??0.617

[123]?[111]143cos??[123][101]1?0?3??0.756

[123][101]142??2?0.617?0.756?0.933MPa

三、综合分析题（30分）

1. 请根据Fe-Fe3C相图分析回答下列问题：（17分）

1) 请分析2.0wt.%C合金平衡状态下的结晶过程，并说明室温下的相组成和组织组成。 2) 请分析2.0wt.%C合金在较快冷却，即不平衡状态下可能发生的结晶过程，并说明室温下组织会发生什么变化。 3) 假设将一无限长纯铁棒置于930℃渗碳气氛下长期保温，碳原子仅由棒顶端渗入（如

图所示），试分析并标出930℃ 和 缓冷至室温时的组织分布情况。 答：

1) L —— L→γ —— γ —— γ→Fe3CII —— γ→α+Fe3C —— α→Fe3CIII

相组成：α+ Fe3C 组织组成：P+ Fe3CII （忽略Fe3CIII）

2) 根据冷速不同，可能出现共晶反应，得到Ld；得到的P层片细小；Fe3CII的析出将收到抑制，甚至不析出。

3) 附图如下

2. 图示Cu-Cd二元相图全图及其400℃～600℃范围的局部放大：（13分）

1） 请根据相图写出549℃、547℃、544℃、397℃和314℃五条水平线的三相平衡反应

类型及其反应式； 2） 已知β相成分为wcd =46.5％，400℃时γ相的成分为wcd =57％，请计算400℃时wCd

＝50％合金的相组成。

答：

1）549℃：包晶反应，（Cu）+ L→β 547℃：包晶反应，β + L→γ

防护

C原子 防护 Fe3C

γ

930℃

Fe3C P+Fe3C P P+F

F

室温

544℃：共晶反应，L→ γ + δ 397℃：包晶反应，δ + L→ ε

314℃：共晶反应，L→ ε +（Cd） 2）?%?57?5050?46.5?100%?66.7% 或 ?%??100%?33.3%

57?46.557?46.52007年西北工业大学硕士研究生入

学试题 参考答案

一、 简答题（每题10分，共50分）

1、 请说明什么是全位错和不全位错，并请写出FCC、BCC和HCP晶体中的最短单位位错的柏氏矢量。

答：全位错：柏氏矢量等于点阵矢量的整数倍；

不全位错：柏氏矢量不等于点阵矢量的整数倍。

aaa?110??111??1120?223Fcc： ； bcc： ； hcp：

2、 已知原子半径与晶体结构有关，请问当配位数降低时，原子半径如何变化？为什么？

答：半径收缩。若半径不变，则当配位数降低时，会引起晶体体积增大。

为了减小体积变化，原子半径将收缩。

3、 均匀形核与非均匀形核具有相同的临界晶核半径，非均匀形核的临界形核功也等于三分之一表面能，为什么非均匀形核比均匀形核容易？

答：因为非均匀形核时，用杂质或型腔充当了一部分晶核。也就是说，需

要调动的原子数少。

4、 原子的热运动如何影响扩散？

答：热运动增强将使原子的跃迁距离、跃迁几率和跃迁频率均增大，即增大扩散系数。

5、 如何区分金属的热变形和冷变形？

答：变形温度与再结晶温度的高低关系。高于再结晶温度的为热变形，反之为冷变形。

二、 作图计算题（每题15分，共60分）

1. 已知某晶体在500℃时，每1010个原子中可以形成有1个空位，请问该晶

体的空位形成能是多少？（已知该晶体的常数A＝0.0539，波耳滋曼常数K＝1.381×10-23 J / K）

?EV)kTc10?10?23?EV??kTln??[1.381?10?(500?273)]lnA0.0539?20?19?1.068?10?17.8?1.9?10J解：

c?Aexp(?

2. 请计算简单立方晶体中，(111)和 (111)的夹角。

cos??解：

h1h2?k1k2?l1l2h1?k1?l1222h2?k2?l2222?1?1?11?333

?＝70°32?

aaa[101]?[121]?[111]633. 请判定在fcc中下列位错反应能否进行： 2

解：几何条件：

2111a?11??11?b1?b2????a?b?????c?a?b?c??111?63333?26??26?（6分）

能量条件：

?a2a2?2a2a2aa2?6???2?6???3?326??（6分）

22满足几何条件和能量条件，反应可以进行。（3分）

4.试画出面心立方晶体中的 (123) 晶面和

晶向

解：

三、 综合分析题（共40分）