一、名詞解釋（本題30分，每小題3分）

配位數(shù) 有序度 擴展位錯 自擴散 雙交滑移

應(yīng)變時效 能量起伏 調(diào)幅分解 區(qū)域熔煉 擴散型相變

二、分析計算題（本題共120分）

1、含12.3wt%Mn、1.34wt%的奧氏體鋼，其點陣常數(shù)為0.3624nm，密度為7.83g/cm3，已知C、Fe、Mn的原子量分別為12，55.84，54.92，試計算此奧氏體鋼晶胞內(nèi)的實際原子數(shù)，并分析C、Mn在此奧氏體鋼的固溶方式。（15分）

2、在鋁單晶體中（FCC結(jié)構(gòu)），位錯反應(yīng)

編輯

能否進行？寫出反應(yīng)后擴展位錯寬度的表達式和式中各符號的含義；若反應(yīng)前的

是刃位錯，則反應(yīng)后的擴展位錯能進行何種運動？能在哪個晶面上進行運動？若反應(yīng)前的

是螺位錯，則反應(yīng)后的擴展位錯能進行何種運動？（20分）

3、分別畫出FCC結(jié)構(gòu)的

編輯

，分析它們能否構(gòu)成可以開動的滑移系？（15分）

4、液態(tài)金屬凝固過程中形成中心等軸晶區(qū)的條件是什么？合金成分對形成中心等軸晶區(qū)有什么影響？（15分）

5、根據(jù)圖1所示的Pb-Sn相圖：

1）分析合金Ⅰ平衡凝固析出二次相的形貌特征，繪出平衡凝固過程圖；（6分）

2）分析合金Ⅱ的相轉(zhuǎn)變特征，計算在轉(zhuǎn)變溫度下的相組成；（6分）

3）分析合金Ⅲ與合金Ⅳ在結(jié)晶過程、室溫組織上的異同；（8分）

圖1省

6、一塊有效厚度20mm的共析鋼試樣在濕氫（強脫碳性氣氛）中進行如下處理：

1）加熱到780℃并長時間保溫，然后空冷至室溫；

2）加熱到930℃并長時間保溫，然后空冷至室溫；

試分別分析經(jīng)兩種處理后試樣從表面到心部的組織特征。（20分）

7、1）圖2為Fe-W-C系低碳部分的液相面投影圖，試寫出所有四相反應(yīng)。（8分）

2）圖3為Al-Mg-Mn系富Al角投影圖，分析合金Ⅰ和Ⅱ的凝固過程。（7分）考試時限：3小時 ?總分：150分、

一、名詞解釋（本題30分，每小題3分）

變質(zhì)處理 臨界晶核 枝晶偏析 平衡分配系數(shù) 萊氏體

屈服現(xiàn)象 金屬化合物 自擴散 柯垂?fàn)枤鈭F 割階硬化

二、分析計算題（本題共120分）

1、銅-鋅基單相固溶體進行均勻化熱處理，試討論如下問題：

1）在有限時間內(nèi)能否使枝晶偏析完全消失？（5分）

2）冷加工對此合金均勻化過程有無影響？說明理由？（5分）

2、根據(jù)Fe-Fe3C相圖：

1）寫出純Fe的兩種結(jié)構(gòu)、單胞的致密度及其滑移面；（6分）

2）分析Wc對Fe-C合金力學(xué)性能的影響；（6分）

3）分析45鋼具有較好鍛造性能的原因。（6分）

3、請根據(jù)圖1所示的Pb-Bi-Sn相圖，回答：

1）寫出三相平衡和四相平衡反應(yīng)式；（6分）

2）標(biāo)出成分為5%Pb、65%Bi與30%Sn合金位置，寫出該合金凝固過程。（6分）

圖省

4、分析金屬結(jié)晶過程中結(jié)晶條件及工藝方法的改變對鑄錠組織及晶粒大小的影響。（15分）

5、試分析晶界在材料塑性變形中的作用。（10分）

6、什么是交滑移？為什么只有螺位錯可以發(fā)生交滑移而刃位錯卻不能？（10分）

7、銅為FCC結(jié)構(gòu)，其相對原子質(zhì)量為63.55，密度為8.96g/cm3，計算銅的點陣常數(shù)和原子半徑。測得Au的摩爾分?jǐn)?shù)為40%的Cu-Au固溶體點陣常數(shù)a=0.3795nm,密度為14.213g/cm3，計算說明該固溶體的類型。（Cu的原子量為63.55，Au的原子量為169.97，阿伏伽德羅常數(shù)取6.02×1023）（10分）

8、試用三個實例分析彌散強化在粉末冶金材料改性中的作用？（15分）

9、對于簡單立方晶體：

1）利用位錯理論和晶體學(xué)計算分析其滑移系有哪些？（10分）

2）若外力方向分別為[100]、[101]，試分析哪個滑移系可以滑動？（10分）考試時限：3小時 ?總分：150分

一、名詞解釋（30分）

配位數(shù) 割階硬化 層錯能 滑移系 體擴散

凝固 相律 晶內(nèi)偏析 離異共晶 直線定律

二、分析計算題

1、分析下列關(guān)于材料現(xiàn)象的描述是否正確。（18分）

a.空位和位錯都是熱力學(xué)穩(wěn)定缺陷。

b.上坡擴散現(xiàn)象表明固體中原子擴散的驅(qū)動力是體系的化學(xué)勢梯度。

c.冷變形是指材料室溫下進行的變形過程。

d.液態(tài)金屬凝固是需要過冷，那么固態(tài)金屬融也需要過熱。

e.在二元相圖中，相鄰相區(qū)的相數(shù)差永遠為1。

f.固相平均成分線的位置取決于冷卻速率，冷卻極慢時與固相線重合。

2、下圖為Fe-Fe3C相圖，是Fe-C相圖的一部分，請分析C%分別為1.2%、3.0%、（wt）兩種合金的凝固過程（圖中4、6兩種合金），畫出結(jié)晶過程組織變化示意圖，指出室溫下兩種合金的組織組成物和相組成物分別是什么，并計算室溫下組織組成物和相組成物的相對含量。(20分)

圖省

3、下圖為Pb-Bi-Sn相圖的投影圖。（15分）

(1)寫出P，E的反應(yīng)式和反應(yīng)類型。

(2)寫出合金Q（WBi=70%,WSn=20%）的凝固過程及室溫組織。

(3)計算合金Q室溫下組織的相對量。

圖省

4、在面心立方晶體中：

（1）密排面和密排方向分別是什么

（2）分別畫出

編輯

、

編輯

、

編輯

、

編輯

和

編輯

、

編輯

，指出以上晶面和晶向哪些是面心立方晶體可能滑移面、滑移方向，并就圖中情況分析它們能否構(gòu)成滑移系？（8分）

（3）若外力方向為[001],請分析以上滑移系哪些可以開動？（4分）

5、一個位錯環(huán)，能否其各部分都是螺位錯？能否各部分都是刃位錯？為什么？（20分）

6、從顯微組織上如何區(qū)分動、靜回復(fù)和動、靜再結(jié)晶。（16分）

7、已知金屬鎢的氧化物有WO2、WO2.72、WO2.90、WO3四種形式，試分析并回答：

A.若將一致密鎢棒一端于700℃下長時間暴露在純氧氣氛中，其他端面密封 ，試畫出沿長度方向棒中的相分布特征；（10分）

B.有人認(rèn)為WO2.90是WO3與WO2機械混合物，是否正確？為什么？（5分）

中南大學(xué)

2012年碩士研究生入學(xué)考試試題參考答案

考試科目代碼及名稱：959 ?材料科學(xué)基礎(chǔ)

考試時限：3小時 ?總分：150分

一、名詞解釋（30分）

配位數(shù)：在晶體中與某一原子距離最近且距離相等的原子數(shù)。

割階硬化：運動位錯交割后，產(chǎn)生的割階與原位錯線不在同一滑移面上，從而不能跟隨主位錯線一起運動成為位錯運動的障礙，通常稱為割階硬化。

層錯能：金屬結(jié)構(gòu)在堆垛時，沒有嚴(yán)格的按照堆垛順序，形成堆垛層錯，層錯是一種晶格缺陷它破壞了晶格的周期完整性，引起能量升高，通常把單位面積層錯所增加的能量稱為層錯能。

滑移系：晶體中一個滑移面及該面上的一個滑移方向的組合稱為一個滑移系統(tǒng)。

體擴散：擴散物質(zhì)在晶粒點陣內(nèi)部發(fā)生遷移，稱為體擴散。

凝固：物質(zhì)從液態(tài)冷卻轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)的過程叫做凝固。

相律：在平衡條件下，合金的組元數(shù)和相數(shù)之間存在著一定的關(guān)系這種關(guān)系稱為相律。其數(shù)學(xué)表達式為f=C-P+2，式中C為合金系組元數(shù)，P為平衡共存的相數(shù)，f為自由度，2表示溫度與壓力兩個因素。

晶內(nèi)偏析：(注，簡答：在晶粒內(nèi)部的成分不均勻的現(xiàn)象)由于冷卻速度較快，是液相中的原子來得及擴散而固相中的原子來不及擴散，以至于固溶體先結(jié)晶的中心和后結(jié)晶部分成分不同，稱為晶內(nèi)偏析。

離異共晶：有共晶反應(yīng)的合金中，如果成分離共晶點較遠，由于初晶較多，共晶數(shù)量很少，共晶中與初晶相相同的相會依附于初晶長大，共晶中另外一相呈現(xiàn)單獨分布于初晶晶粒的晶界處，使得共晶組織的特征消失，這種被分離的共晶稱為離異共晶。

直線定律：當(dāng)一個三元合金O分解為兩個不同成分的平衡相D和E時，D、E和O三點必然位于一條直線上，且D和E兩相的重量比與其到O點的距離成反比，這就是所謂的杠桿定律，又稱為直線定律。

二、分析計算題

1、A、錯，空位是熱力學(xué)穩(wěn)定缺陷，位錯是非熱力學(xué)穩(wěn)定缺陷。

B、對。

C、錯，冷變形是指在材料再結(jié)晶溫度下進行的變形過程。

D、對。 ?E、對。 ?F、對

考試時限：3小時 ?總分：150分

一、名詞解釋 （10×3=30分）

加工硬化 沉淀強化 交滑移 上坡擴散 調(diào)幅分解

金屬化合物 臨界分切應(yīng)力 珠光體 ? ? ?Orowan機制 ? ? 等強溫度

二、解答題（6×10=60分）

1、判斷下列位錯反應(yīng)能否進行：

（1）

編輯

；(2)

編輯

2、請指明下列五種結(jié)構(gòu)分別屬于什么布拉菲點陣。注：a=b=c,α=β=γ=90°。

圖省

3、冷變形金屬在回復(fù)和再結(jié)晶過程中，組織和性能分別有什么變化？

4、試分別給出FCC,BCC及HOP的主要滑移系。

5、試分析液態(tài)金屬凝固過程中形成中心等軸晶區(qū)的條件是什么？

6、為什么空位是熱力學(xué)穩(wěn)定缺陷，而位錯是非熱力學(xué)穩(wěn)定缺陷。

三、問答題(3×20=60分)

1、繪出Fe-Fe3C相圖，標(biāo)出其中的關(guān)鍵成分和關(guān)鍵溫度，并且回答：

（1）分析碳含量對Fe-C合金室溫組織和力學(xué)性能的影響。

（2）分析45鋼的拉伸變形過程可分為哪幾個階段及其相應(yīng)的特征和機理。

2、試解釋為什么材料的理論強度遠高于其實際強度。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的進步和國民經(jīng)濟的發(fā)展，材料的強韌化越來越重要，試舉例說明材料強化或韌化的4種方法，并闡述相應(yīng)的強化和韌化原理。

3、試分析下列材料科學(xué)過程是否與原子擴散有關(guān)，為什么？

?A ?熱彈性馬氏體箱變 ? ? ? B ?脫溶分解 ? ? ? C ?成分均勻化

?D ?高溫蠕變 ? ? ? ? ? ? ? E ?G.P形成