材料科学基础试题.doc

一、选择题（20分）1、液体中的微区暂时偏离平衡能量的现象称为：CA、相起伏B、成分起伏C、能量起伏D、结构起伏2、以下关于金属键的介绍正确的是：CA、形成正离子和负离子，二者靠静电作用结合起来B、原子之间以共价键方式结合。C、原子贡献出价电子，变为正离子，依靠运动于其间公有化的自由电子的作用结合起来。D、金刚石原子之间以金属键结合。3、以下哪种物质是不是晶体：DA、雪花B、食盐C、金属D、玻璃4、能够完全反应晶格特征的最小的几何单元是：AA、晶胞B、晶粒C、空间点阵D、晶胚5、下面不属于面心立方结构的金属是：DA、CuB、AlC、AuD、Mg6、下面不属于点缺陷的是：DA、空位B、间隙原子C、置换原子D、位错7、下面对刃型位错描述错误的是：BA、位错既有切应变，又有正应变B、位错线与晶体的滑移方向相平行C、位错线运动方向与位错线垂直D、位错线是一个具有一定宽度的细长晶格畸变管道。8、对过冷度的描述，不正确的是：CA、金属不同，过冷度的大小也不同B、金属纯度越高，则过冷度越大C、对相同的材料，冷却速度越快，则过冷度越小D、不管冷却速度多缓慢，也不可能在理论结晶温度结晶。9、根据金属结晶的热力学，下列描述不正确的是：BA、结晶过程能否发生，取决于固相的自由能是否低于液相的自由能B、相变驱动力加大，结晶速度可能降低C、实际结晶温度低于理论结晶温度，这样才能满足结晶的热力学条件D、液态金属结晶必须在一定的过冷条件下才能进行。10、具有正的电阻温度系数的物质是：AA、金属B、塑料C、陶瓷D、高分子11、对于杰克逊因子描述不正确的是：DA、取决于材料的种类和晶体在液相中生长系统的热力学性质B、纯金属和合金的杰克逊因子小于等于2C、杰克逊因子小于2，固液界面为粗糙界面D、当大于5时，界面上固相原子所占比例为0.5处，界面能最小12、铁碳合金中，钢和铁的分界碳含量为：CA、0.0218%B、0.77%C、2.11%D、4.3%13、固液界面的微观结构描述不正确的是：DA、光滑界面，从原子尺度看，界面是光滑平整的。B、在光学显微镜下，光滑界面是由若干小平面组成的，又称为小平面界面C、粗糙界面又称为非小平面界面。D、粗糙界面，在光学显微镜下，界面是高低不平的。14、下面哪一项不能控制晶粒大小：DA、控制过冷度B、变质处理C、振动、搅拌D、提高显微镜的放大倍率。15、组成合金的最基本的、独立的物质叫做：AA、组元B、组织C、相D、固溶体16、根据固溶体的中溶质原子在晶格中所占的位置，固溶体可分为：AA、置换固溶体和间隙固溶体B、有限固溶体和无限固溶体C、有序固溶体和无序固溶体D、一次固溶体和二次固溶体17、体心立方金属的最密排面是：AA、110B、111C、100D、11218、面心立方金属的最密排晶向是：AA、B、C、D、19、根据相率，当系统的压力为常数时，二元合金自由度数最多为：BA、1个B、2个C、3个D、4个20、下面钢中的相不属于间隙相是哪个？DA、VCB、Ti2HC、Mo2CD、Fe3C21、下面哪种碳化物的熔点最高？AA、VCB、Cr23C6C、Fe3CD、Cr7C322、两组元不但在液相无限互溶，而且在固态也无限互溶的二元合金系所形成的相图称为： AA、匀晶相图B、包晶相图C、共晶相图D、偏晶相图23、金属在外力的作用下可分为弹性变形、弹塑性变形、塑性变形三个连续的阶段，下面对弹性变形描述不正确的是：DA、弹性变形的实质就是金属晶格在外力作用下产生弹性畸变B、金属的弹性模量是一个对组织不敏感的性能指标，它取决于原子间结合力的大小C、正弹性模量又称为材料的刚度D、弹性模量与晶体结构、晶格常数无关24、在滑移带内，每条滑移线间的距离约为：BA、10个原子间距B、100个原子间距C、1000个原子间距D、10000个原子间距25、以下对孪生描述正确的是：DA、孪生在切应力下和正应力下均可发生B、相对滑移，孪生的速度很缓慢C、孪生对塑性变形的贡献很大D、孪生同滑移一样，其切变并未使晶体的点阵类型发生变化26、在塑性变形过程中，随着金属内部组织的变化，金属的力学性能也将产生明显的变化，随着变形程度的增加，金属的强度、硬度增加，而塑性、韧性下降的现象称为：BA、固溶强化B、加工硬化强化C、第二相强化D、细晶强化27、位错切过第二相粒子作额外的功，消耗足够大的能量，从而提高合金的强度的强化方式是哪种强化机制的一种：CA、固溶强化B、加工硬化强化C、第二相强化D、细晶强化28、因晶粒细化，造成晶界面积增加，阻碍了位错的运动造成强化称为：DA、固溶强化B、加工硬化强化C、第二相强化D、细晶强化29、VC、Fe3C、CuZn、ZrFe2属于何种类型的相？CA、固溶体B、连续固溶体C、中间相D、置换固溶体30、下面哪一项不属于影响二元合金成分过冷的因素：DA、温度梯度B、晶体长大速度C、合金元素的含量D、固液界面的结构31、体心立方结构的配位数有：CA、4个B、6个C、8个D、12个32、面心立方结构的致密度约为：CA、0.54B、0.68C、0.74D、1.6833、设体心立方晶胞的点阵常数为a，则体心立方晶胞中的原子半径r为：AA、；B、；C、；D、。34、液态材料中出现的短程有序原子集团的时隐时现现象可称为：AA、相起伏B、成分起伏C、能量起伏D、浓度起伏35、其它条件不变的情况下，提高过冷度，下面哪个现象不会发生：BA、可能出现的最大晶坯尺寸变大。B、临界晶核半径变大C、形核功减小D、形核率增加36、形成临界晶核时需额外对形核所做的功的大小为：AA、；B、；C、；D、。37、非均匀形核的形核功与接触角有关，角 ，形核功越小，形核率越高。AA、越小B、越大C、为90D、以上都不对38、当接触角为 ，杂质不起作用，为均匀形核。CA、0B、90C、180D、以上都不对39、下面哪种长大机制，长大速度最快：CA、二维形核长大机制B、螺形位错长大机制C、连续长大机制D、均匀形核长大机制40、物理性质和化学性质完全相同且均匀的部分是：CA、组元B、组织C、相D、固溶体二、简答题（答出要点即可）（共计18分）1、说明为什么只有置换型固溶体的两个组分之间才能相互完全溶解，而间隙型固溶体则不能？（6分）置换固溶体是溶质替换了溶剂的结点位置，存在完全相互溶解的可能。（3分）而间隙固溶体溶质固溶于晶体的间隙中，间隙位置有限，且溶入原子会引起晶格畸变，所以不能相互完全溶解。（3分）2、（以金属为基的）固溶体与金属化合物的主要差异（如结构、性能）是什么？（共计6分）结构上：固溶体与组成合金的某一组元的相同，而金属间化合物的晶体结构均不同于任意组元。（3分）性能上：固溶体的硬度、强度比组成它的纯金属的平均值高，塑性韧性比组成它的两个金属的平均值低。而金属间化合物具有完全不同于任意组元的性能，一般来说，硬度高而脆性大。（3分）3、何为合金平衡相图，相图能给出任一条件下合金的显微组织吗？（共计6分）平衡条件下合金系中合金的状态与温度、成分间关系的图解，称为合金平衡相图。（3分）相图不能给出任意条件下的组织，相图仅可给出平衡状态下的组织组成，不可以给出平衡状态下的组织形态。（3分）三、论述题（共计25分）1、滑移和孪生有何区别，是比较它们在塑性变形中作用。（10分）论述按知识点和论述的逻辑性给分，其中知识点8分（意思对即可），逻辑性2分。论述的采分点如下：相对于滑移，（1）孪生是一部分晶体沿孪晶面相对于另一部分晶体作切变，切变时原子移动的距离不是孪生方向原子间距的整数倍。（1分）（2）但它却使均匀切变区中的晶体取向发生变更，变为与未切变区晶体呈镜面对称的取向。（1分）（3）由于孪生改变了晶体的取向，因此孪晶经抛光和浸蚀后仍不能去除。（1分）（4）孪晶变形是一种均匀的切变，即在均匀切变区内与孪晶面平行的每一层原子面均相对于其相邻的晶面沿孪生方向产生了一定位移。（2分）（5）孪生比滑移的临界分切应力高得多，因此孪生常萌发于滑移受阻引起的局部应力集中区。（1分）孪生对塑性变形的直接贡献比滑移小得多，但孪生改变了晶体位向，使原来取向不利于滑动的滑移系逐渐转到有利的取向而产生滑移，这种机制对密排六方金属的变形非常重要。（2分）2试用多晶体塑性变形的过程解释金属晶粒越细强度越高、塑性越好的原因是什么？（15分）论述按知识点和论述的逻辑性给分，其中知识点13分（意思对即可），逻辑性2分。论述的采分点如下：通过分析多晶体的塑性变形过程可知，多晶体晶粒的位向较多，滑移的不同时性，多晶体中，屈服强度与滑移与先塑性变形的晶粒转向相邻晶粒有关。（2分）这种转移能够发生取决于已滑移晶粒晶街附近的位错塞积群产生的应力能否激发相邻晶粒滑移系的位错源能否开动起来，从而产生协调性的多滑移。（2分）根据=n0的关系，应力集中的大小取决于塞积的位错数目，当外加应力相同时，位错塞积数n与引起塞积的障碍物晶界至位错源的距离成正比。晶粒越大，则这个距离大，应力集中也就越大；晶粒小则应力集中小。（2分）因此，在相同外力下，大晶粒的位错塞积所造成的应力集中激发相邻晶粒发生塑性变形的机会比小晶粒大的多。小晶粒应力集中小，则需要较大的外力才能使相邻晶粒发生塑性变形。则晶粒越细，强度越高。（2分）而对于塑性，在相同的外力下，细小晶粒的晶粒内部和晶界附近的应变度相差较小，变形较均匀，（2分）相对来说，因应力集中引起开裂的机会也较少，这就有可能在断裂之前承受较大的变形量，所以可以得到较大的延伸率和断面收缩率。（2分）由于细晶粒的裂纹不易产生也不易传播，因而在断裂过程中吸收了较多的能量，即表现出较高的韧性。（1分）四、计算题（共计12分）1、试证明均匀形核时，形成临界晶粒的与其体积之间的关系为（6分）证明:由于系统自由能的极大值为：（2分）而体积为 （2分）所以： （2分）2、为了区分两种弄混的碳钢，工作人员分别截取了A、B两块试块，加热至850度保温后以极慢的冷区速度冷却至室温，观察金相组织，结果如下：A试样的先共析铁素体面积为41.6%，珠光体的面积为58.4%；B试样的二次渗碳体的面积为7.3%，珠光体面积为92.7%设铁素体和渗碳体的密度相同，忽略先共析铁素体的含碳量，试求A、B两种碳钢的含碳量。（6分）答：两种碳钢的含碳量可由两种相质量百分含量乘含碳量求得。由题意，面积百分含量近似等于体积百分含量，同时密度相同，则质量百分含量可近似等于面积百分含量。同时，铁素体的含碳量为0%，珠光体的含碳量为0.77%，渗碳体的含碳量为6.69%，则：（2分）A试样：C=58.4%0.77%=0.45% （2分）B试样：C=7.3%6.69%+92.7%0.77%=0.488%+0.714%=1.2% （2分）五、综合分析题（共计25分）图1是尚未完成的铁碳合金平衡相图，请按要求绘图并回答问题（1） 填入铁碳合金相图的14个特性点（3.5分，每个0.25分），并填入7个两相区（3.5分），四个单相区渗碳体区除外（2.5分）图1 铁碳合金平衡相图（2） 共晶转变、共析转变、包晶转变的温度各为多少？（3分）共晶转变：1148（1分）共析转变：727（1分）包晶转变：1495（1分）未指明转变类型扣分。（3） A1线、A3线和Acm线分别指的是图中那条线？（3分）A1线：PSK（回答SK线不得分）（1分）A3线：GS（1分