西北工业大学材料科学基础历年真题与答案解析.

2. 什么是置换固溶体?影响置换固溶体溶解度的因素有哪些?形成无限固溶体的条件是什么?

答:溶质原子取代溶剂原子,并保持溶剂结构的合金相称为置换固溶体。 影响因素有:1)原子尺寸;2)晶体结构;3)电负性;4)电子浓度 两组元晶体结构相同是形成无限固溶体的必要条件。

3. 置换扩散与间隙扩散的扩散系数有何不同?在扩散偶中,如果是间隙扩散,是否会发生柯肯达尔效应?为什么?

答:间隙扩散系数与空位浓度无关,而置换扩散系数与空位浓度有关(可用公式表示)。一般地,间隙扩散系数大于置换扩散系数。

不会发生。因为间隙扩散中考虑间隙原子定向流动,未考虑置换互溶式扩散。

4. 在室温下对铁板(其熔点为 1538℃ )和锡板(其熔点为 232℃ ),分别进行来回弯折,随着弯折的进行,各会发生什么现象?为什么? 答:根据T再=(0.35~0.45)Tm可知

Fe在室温下加工为冷加工,Sn在室温下加工为热加工

因此随着弯曲的进行,铁板发生加工硬化,继续变形,导致铁板断裂 Sn板属于热加工,产生动态再结晶,弯曲可不断进行下去

5. 何为固溶强化?请简述其强化机制。

答:固溶强化就是溶质原子阻碍位错运动,从而使合金强度提高的现象。 主要机制包括:1)柯氏气团,即溶质原子的弹性应力场阻碍位错运动;2)玲木气团,即溶质原子降低基体层错能,使位错分解为扩展位错,阻碍位错交滑移或攀移;3)电交互作用,即带电溶质原子与位错形成静电交互作用,阻碍位错运动。

6. 请比较二元共晶转变与包晶转变的异同。

答:相同点:恒温、恒成分转变;相图上均为水平线。

不同点:共晶为分解型反应,包晶为合成型反应;共晶线全是固相线,包晶线只有部分是固相线;共晶三角在水平线上,包晶三角在水平线下。

二、作图计算题(每题10分,共40分)

1. 请比较FCC晶体中

两位错的畸变能哪个较大。

答:

故:b1的畸变能较小。

2. 面心立方晶体沿[001]方向拉伸,可能有几个滑移系开动?请写出各滑移系指数,并分别绘图示之。 答:

共12个滑移系,其中可能开动的有8个。分别是:

3. 在Al单晶中,(111)面上有一位错 , 面上另一位错

。若两位错发生反应,请绘出新位错,并判断其性质。 答:新位错为 位错线为(111)面与

面的交线

。 b1 b3 b'2 b2 两者垂直,因此是刃型位错。

4. 请分别写出立方晶系中{110}和{100}晶面族包括的晶面。

答:

三、 综合分析题(每题25分,共50分)

1. 请分析影响回复和再结晶的因素各有哪些,以及影响因素的异同,并请分析其原因。 回复 再结晶 原因 促进原子扩散 提供驱动力 阻碍位错和晶界的运动 温度(升) 促进 促进 冷变形量促进 促进 (增) 溶质原子 阻碍 阻碍 第二相粒子 促进 促进或即可能提高驱动力,同时阻碍位错和晶界运动 阻碍 原始晶粒促进 促进 (细小) 晶粒位向 热蚀沟 增大再结晶驱动力 无影无影响 响 无影一般无尚未形成热蚀沟 响 影响

2. 附图为Ti-Al二元合金相图:

1) 请分析并分别写出1285℃、1125℃和665℃三个恒温转变的类型和反

应式,以及882℃时发生两相恒温转变的类型和反应式。

2) 请绘出w=31%合金平衡结晶的冷却曲线,并注明各阶段的主要相变

反应。

3) 请分析500℃时,w=31%的合金平衡结晶的相组成物和组织组成物,

并计算其质量分数。

(注:1125℃时,w?Ti=27%,w Ti3Al=26%,w TiAl=35%;500℃时,w Ti3Al=23%,w TiAl=35%) 答:

1)1285℃:包析反应,βTi+TiAl→?Ti 1125℃:共析反应,?Ti→Ti3Al+TiAl 665℃: 包晶反应,L+TiAl3→Al 882℃: 同素异构转变,βTi→?Ti

2008年西北工业大学硕士研究生入学试题参

考答案

四、简答题(每题10分,共60分)

1. 固态下,无相变的金属,如果不重熔,能否细化晶粒?如何实现?

答:可以。.通过进行适当冷变形,而后在适当温度再结晶的方法获得细晶(应主意避开临界变形度和避免异常长大)。或进行热加工,使之发生动态再结晶。

2. 固体中有哪些常见的相结构?

答:固体中常见的相结构有:固溶体(单质)、化合物、陶瓷晶体相、非晶相、分子相。

3. 何谓平衡结晶?何谓非平衡结晶?

答:平衡结晶是指结晶速度非常缓慢,液相和固相中扩散均很充分的情况下的结晶。非平衡结晶是指结晶速度比较快,扩散不充分的情况下的结晶。

4. 扩散第一定律的应用条件是什么?对于浓度梯度随时间变化的情况,能否应用扩散第一

定律? 答:扩散第一定律的应用条件是稳态扩散,即与时间无关的扩散。对于非稳态扩散的情况也可以应用扩散第一定律,但必须对其进行修正。

5. 何为织构?包括哪几类?

答:织构是晶体中晶面、晶向趋于一致现象。织构包括再结晶织构和变形织构。其中变形织构又包括丝织构和板织构。

6. 什么是成分过冷?如何影响固溶体生长形态?

答:凝固过程中,随液固界面的推进,液固界面附近液相一侧产生溶质原子富集,导致液相的熔点发生变化,由此产生的过冷现象称为成分过冷。无成分过冷时,固溶体以平面状生长,形成等轴晶;有较小过冷度时,形成胞状组织;有较大成分过冷时,形成树枝晶。

二、作图计算题(每题15分,共60分)

1、 请分别写出FCC、BCC和HCP晶体的密排面、密排方向,并计算密排面间距和密排方向上原子间距。 答:

晶体结构 密排面 密排方向 密排面间距 密排方向原子间距 FCC {111} <110> BCC {110} <111> a HCP {0001}

2、 请绘出面心立方点阵晶胞,并在晶胞中绘出(110)晶面;再以(110)晶面平行于纸面,绘出(110)晶面原子剖面图,并在其上标出[001],,晶向。 答:

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