1、試題編號：832第1頁共7頁西北工業大學2011年碩士研究生入學考試試題參考答案試題名稱：材料科學基礎( A卷) 說 明：所有答題一律寫在答題紙上簡答題(每題10分，共50 分)1請從原子排列、彈性應力場、滑移性質、柏氏矢量等方面對比刃位錯、螺位錯的主要特征。答：刃型位錯：1) 1晶體中有一個額外原子面，形如刀刃插入晶體2) 2刃位錯引起的應力場既有正應力又有切應力。3) 3位錯線可以是折線或曲線，但位錯線必與滑移(矢量)方向垂直4) 4滑移面惟一5) 5位錯線的移動方向與晶體滑移方向平行(一致)6) 6位錯線與柏氏矢量垂直螺型位錯：1) 1上下兩層原子發生錯排，錯排區原子依次連接呈螺旋狀2)

2、 2螺位錯應力場為純切應力場3) 3螺型位錯與晶體滑移方向平行，故位錯線一定是直線4) 4螺型位錯的滑移面是不惟一；5) 5位錯線的移動方向與晶體滑移方向相互垂直。6) 6位錯線與柏氏矢量平行2何謂金屬材料的加工硬化？如何解決加工硬化對后續冷加工帶來的困難？答：隨變形量增大，強度硬度升高，塑形下降的現象。軟化方法是再結 晶退火。3什么是離異共晶？如何形成的?答：在共晶水平線的兩個端部附近，由于共晶量少，領先相相依附在初 生相上，另一相獨立存在于晶界，在組織學上失去共晶體特點，稱為離 異共晶。有時，也將端部以外附近的合金，在非平衡凝固時得到的少量 共晶，稱為離異共晶。4.形成無限固溶體的條件是什

3、么？簡述原因。答：只有置換固溶體才可能形成無限固溶體。且兩組元需具有相同的晶 體結構、相近的原子半徑、相近的電負性、較低的電子濃度。原因：溶 質原子取代了溶劑原子的位置，晶格畸變較小，晶格畸變越小，能量越 低。電負性相近不易形成化合物。電子濃度低有利于溶質原子溶入。5.兩個尺寸相同、形狀相同的銅鎳合金鑄件，一個含90%Ni，另一個含50%Ni，鑄造后自然冷卻，問哪個鑄件的偏析嚴重？為什么？答：50%Ni的偏析嚴重，因為液固相線差別大，說明液固相成分差別大， 冷速較快不容易達到成分均勻化。作圖計算題(每題15分，共60分)1寫出112晶面族的等價晶面。詠112=(112)(112)(112)(1

4、12)(121)(121)答：+ (121) +(12 1) +(211) +(211) + (211)+ (21 1)a a2、請判定下列反應能否進行：-1 1 1111 a001aaa答：幾何條件：1 11111002 =a001，滿足幾何條件能量條件：2 2,2 丄1 2 I a ；/ 八2 丄/ 八2 丄,2 !丄 a -：2 丄,2 丄,2 ；3 2b1 +b2 = 、：(T) +(-1) +1+ 一寸1 +1 +1=a丿12丿4b32 = a、-02 02 12 2 =a2不滿足能量條件，反應不能進行3、已知某晶體在500C時，每1010個原子中可以形成有1個空位，請問該 晶體的空

5、位形成能是多少？(已知該晶體的常數 A = 0.0539,波耳滋曼常 數 K = 1.381 X0-23 J / K)答：c = Aexp(厶Ev)kF)100.0539C)d)C23=kTln 1.381 10(500273) InA=1.068 10 17.8=1.9 10J9J4、單晶銅拉伸，已知拉力軸的方向為001, (T =10 Pa,求(111)面上柏氏矢您-j量6 = -1011的螺位錯線上所受的力(毗二036nm)答：外力在 (111b.上的分切應力為：1 1t=o cos p cosL = 10 X X = 4.0825 X 10 PdV3 V2作用在位錯線上的力為：=1.0

6、39 X104 N/mF = *= 4.0825 X105X X036X IO92綜合分析題(共40分)1. 經冷加工的金屬微觀組織變化如圖a所示，隨溫度升高，并在某一溫度下保溫足夠長的時間，會發生圖 b-d的變化，請分析四個階段微觀組織、體系能 量和宏觀性能變化的機理和原因。答：圖a：晶粒拉長，缺陷數量增大形成位錯亞結構，產生變形織構；存儲能升 高；位錯纏結導致加工硬化，強度硬度升高，塑形下降，組織取向明顯導致各向異性。圖b:回復。晶粒基本不變，位錯發生滑移、攀移等，位錯重排，數量略有減少， 空位大量減少。內應力得到消除。加工硬化基本保留。圖C：再結晶。形成新的無畸變新晶粒。存儲能全部釋放，

7、變形產生的點陣畸變 消除。加工硬化消除，力學性能基本恢復到冷變形前的水平。圖d：晶粒長大。晶粒粗化。體系能量因界面能的下降而下降。強度下降，塑形 也下降。2. 根據Ag-Cd二元相圖：1）當溫度為736C、590C、440C和230C時分別會發生什么樣的三相平衡 反應？寫出反應式。2）分析Ag-56%Cd合金的平衡凝固過程，繪出冷卻曲線，標明各階段的相 變反應。3）分析Ag-95%Cd合金的平衡凝固與較快速冷卻時，室溫下組織組成會有 什么變化，并討論其原因。答：736r :包晶反應，L+AlB590r :包晶反應，L+S &440 C :共析反應，Ag+丫230 r :共析反應，丫 f阡S1000961 93T?90030070060050040030050Cd/%3耳兀320.08X?fcd42736*C44.544OC49 690C2)L 33) Ag-95%Cd合金的平衡凝固到室溫：Cd包+ ai