西北工业大学材料科学基础历年真题与答案解析. 下载本文

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)