中科院金属所博士研究生入学考试-金属物理试题

.1997年春季中科院金属所博士研究生入学考试金属物理试题（一）20分写出刃型位错应力场的数学表达式及推导该式的基本步骤。（二）15分推导出位错线元所受作用力的一般公式（三）15分用位错和吕德斯带的理论来解释发生屈服现象的不同阶段。（四）25分 简要说明影响置换固溶体固溶度大小的因素。 推导D1/6a2,并说明其物理意义（五）25分 马氏体相变的基本特征是什么？用实验现象加以说明。 简要说明为什么固态相变时容易在晶界和位错上形核。1998年春季中科院金属所博士研究生入学考试金属物理试题（一） 20分总结一下为错的类型及刃、螺位错的特点。（二） 20分画图说明在f.c.c结构晶体中的Frank、shockley不全位错的形成过程及特点。用位错理论来说明有的材料出现明显屈服现象的本质。（三） 20分画图叙述马氏体相变的过程及特点。（四） 20分画图说明扩散机制的种类，叙述斐克第一、第二定律并写出数学表达式（五） 20分解释下列名词及公式的物理意义.门槛值；O点阵；弛豫强度；吕德斯带；理想断裂强度；晶体缺陷；Cottrell气团；堆朵层错；1998年秋季中科院金属所博士研究生入学考试金属物理试题1. 体缺陷的分类？结合经历举例说明在实际中的应用？2.晶体中（0 1 0）面上有平行于y轴的螺型位错，受到Zyx、Zyz、Zxz三种力的作用，那些力能使位错滑动？如何滑动？画图说明运动方式和步骤。3.固态相变中，新相形核驱动力和阻力是什么？分析温度对形核速度的影响？4.合金从无序到有序态转变时，起点阵的晶体学指标是什么？有序化的驱动力和阻力是什么？5.什么是单晶体滑移的c（滑移变形临界c）单晶体滑移和孪生变形方式的差异？6.何为韧性？说明解理断裂的特征？FATT是什么？如何定义？（Fracture Appearance Transition Temperature）7.对于不均匀铸造合金，什么措施会使均匀化速度加快？为什么？8.低碳钢有明显的屈服现象特征？原因是什么？如何消除？1999年春季中科院金属所博士研究生入学考试金属物理试题1.试说明晶体中刃型和螺型位错在结构特征，柏氏矢量，应力场特性，受外力（正应力或切应力）时的运动方式以及滑出晶体后引起的宏观变形等方面有何差异？（15分）2.面心立方晶体从高温快冷时，晶内过饱和空位在（111）面上聚集成原子层的空位片，试述此空位片崩塌前后其周界是否时位错线？若是位错线则指出此位错的柏氏矢量，位错类型及其可能的滑移面？3.试举两种你认为能有力支持马氏体相变为无扩散性相变的实验事实？（10分）4.试述影响一次固溶体中溶质固溶度的主要因素是什么？（10分）5.以ALCu合金为例，说明时效过程中的沉淀（脱溶）序列，并说明影响此序列的主要因素？（10分）6.在同一温度下，铁中铁和碳原子的扩散系数是否相同，并说明原因？（10分）7.试述强化金属材料的可能途径？讨论各种方法引起强化的主要原理？（20分）8.试述单晶体与多晶体在发生塑性变形时有何差异？原因是什么？（8分）9.材料的断裂韧性指什么？你知道通常用哪些指标来评定材料的韧性？（7分）1999年秋季中科院金属所博士研究生入学考试金属物理试题1.为平衡点缺陷？如何产生？2.何为为错反应？3.作图说明：刃型为错螺型位错，刃型为错刃型位错，螺型为错螺型位错，位错交割后产生的变化？以后的运动方式，及柏氏矢量的变化？4.扩散的机制分为几类？有一块不均匀金属，加快其均匀化进程的措施？5.多晶体相对单晶体有较高的屈服强度，原因是什么？6.举出四种通过增加空位浓度来促进沉淀析出的实验证据。7.间隙化合物何间隙相有什么异同？8.马氏体相变本质？何为热弹性马氏体？9.何为固溶强化？其机理是？10.什么是脆性断裂何韧性断裂？外界因素是如何提高脆性的？2000年3月中科院金属所博士研究生入学考试金属物理试题1.什么叫做位错，位错的滑移、攀移和交叉滑移指什么？外加的正应力和切应力对这些运动方式有什么影响？2.面心立方金属中主要有哪几类半（偏）位错？半位错与全位错的结构特征，运动方式等方面有哪些差异？3.过饱和固溶体在低温时效时，为什么首先析出亚稳相，而驱动力大的稳定相不能直接析出？4.何为克肯达耳效应，说明它的物理意义，并说明何为扩散激活能？5.说出三种检测有序化的方法？并简要说明6.示意画出低碳钢常温拉伸时工程应力应变曲线与真应力应变曲线？说明曲线各阶段点的物理意义。讨论产生缩颈现象的原因？7.结合你自己的实际经历，举出三种提高材料塑性及韧性的方法？并说明其原理。2001年3月中科院金属所博士研究生入学考试金属物理考题1.金属晶体中有哪几类常见的点缺点？对扩散和形变再结晶有什么影响？（10分）如图：2.原点处有一刃型位错，当另一个刃型位错沿YL直线由最右端X移到X0处时，问该位错（第2个位错）所受外力的变化？（20分）3.问D*、D和（D1，D2）的定义区别？（12分）4.AA为形成AA原子对的键能，BB为形成BB原子对的键能，当AB1/2(AA+BB)时，问A、B两种元素能否形成固溶体（13分）？5.ALCu合金的析出序列及其影响因素？（15分）6.什么叫时效强化？其大小的影响因素？在时效过程中的变化规律？（20分）7.什么叫材料的断裂韧性？金属韧性常用指标有哪些？（10分）2001年秋季中科院金属所博士研究生入学考试金属物理试题1.金属晶体中有哪几类常见的点缺陷，它们对金属中的扩散过程，变形后的再结晶过程有哪些影响？（10分）2.再相距为L的两个平行滑移面上，各有一个正刃型位错，它们的柏氏矢量相同均为b。其中，位错1受阻不能移动。问当位错2在外力作用下沿其滑移面由右向左移动，并经过位错1上方时，所需外力如何变化？已知刃型位错的应力场形式为： 3.说明自扩散系数（D），互扩散系数或化学扩散系数（D），偏扩散系数又称本征扩散系数（D1，D2）的定义，并说明这三种扩散系数的区别。（12分）4.AA，BB，AB分别为AA原子对，BB原子对及AB原子对的键能，问当AB(AA+BB)时，A，B两种元素能否形成固溶体，为什么？（13分）5.写出ALCu合金的析出序列，并说明影响沉淀序列的因素。（15分）6.金属和金的时效强化指什么,合金时效强化效应大小受哪些因素影响，时效过程中合金强度的基本变化规律是什么,并说明出现这种变化的可能原因。（20分）7.你知道有哪些判断金属材料韧性的常用指标，材料的断裂韧性（Kic）指什么？（10分）2002年春季中科院金属所博士研究生入学考试金属物理试题1.在一定温度T时，晶体中平衡空位浓度的表达式是什么？当晶体从高温T1快 速冷却到低温T2,并且在T2保温时，晶体中的空位浓度将发生什么变化？你知道有哪些方法可以测量晶体中的空位浓度？（10分）2.简单立方晶体中平行于XY平面的滑移面S上有一段两端被固定的刃型位错AB，其柏氏矢量为b.当此晶体分别受外力加切应力，作用时：在哪种外力作用下，此位错段会发生沿位移面S的滑动？为什么？当AB位错段发生滑移时，用图说明其运动过程。（20分）3.A、B二元合金形成完全有序固溶体的必要条件是什么？有序化对固溶体内能与熵有什么影响？对合金的电性与磁性各有何影响？依据热力学原理，分析合金的有序度随温度的变化。（15分）4.由扩散的Fick第一定律导出Fick第二定律，并说明为什么要引入Fick第二定律。（10分）5.在均匀形核、成分不变的固态相变中，影响形核功的因素有哪些？试分析各因素的作用，说明为什么只有过冷到一定温度范围后，形核才能发生。为什么形核常常要经过一段孕育期？（15分）6.试述纯金属单晶体滑移变形的临界分切应力定律？你认为哪些因素会影响滑移临界分切应力的大小？（10分）7.试述变形晶体加热时的回复、再结晶、晶粒长大及二次再结晶现象及其基本规律。以上各种过程的驱动力分别是什么？（10分）8.简述金属材料的解理断裂及韧性断裂的主要特征，产生杯维状（纤维状）断口的原因是什么？（10分）2002年秋季中科院金属所博士研究生入学考试金属物理试题1.平衡空位？2.加工变形中，晶体内部的位错密度增加了，增殖机构为弗兰克源增殖？3.固态相变中的相均匀形核、驱动力、阻力？4.调幅分解的热力学条件是什么？5.扩散的微观机制？D1/6 2的各项物理意义？及、的决定因素。6.晶粒大小对力学性能的影响？近代晶界结构的看法？7.从事过哪些科研工作？从金属物理基本内容出发对此课题作简单分析。8.解理断裂、韧性断裂的特征？KIC的意义？2003年春季中科院金属所博士研究生入学考试金属物理试题1.常见的晶体缺陷有那几类？分别说明。2.简要说明位错交割现象。3.合金冷却时，讨论说明其形成有序固溶体的形成条件。4.影响固溶体中溶质扩散的因素有哪些？5.新相形核、长大阶段的区别。6.ALCu低温时效时，为什么亚稳相先析出？当时间增加时，亚稳相被稳定相所代替，为什么？7.C钢变形时，明显的屈服现象？说明原因及使用时的问题？如何减轻？8.单晶体与多晶体塑性变形的差异？原因是什么？2004年春季中科院金属所博士研究生入学考试金属物理试题1.什么是平衡空位？金属晶体在绝对温度为T时的平衡浓度表达式是什么？该式中各项的物理意义式什么？测定金属中空位浓度的常用方法是什么？（10分）2.滑移面S上有一条A、B两点固定的螺形位错，其柏氏矢量为b，试问当晶体收到什么方向的切应力时，AB段位错会在S面上以FR源方式放出新的位错。请分步画出放出新位错的动作过程，并标出位错线上各主要点的受力大小和方向。（20分）3.以二元合金为例，说明固溶体与金属化合物在结构和组成上的差异。（5分）4.A、B两原子形成完全有序固溶体，若A原子占据面心立方单胞的面心位置，B原子占据顶角位置，试计算该固溶体中A和B的原子数比例；若A的原子量为64，B的原子量为197，试求该固溶体中A和B的质量比。（10分）5.以面心立方结构的铁单晶为溶剂可以形成铁碳和铁碳铌两种固溶体，固溶体中碳为间隙固溶，铌为置换固溶，铌为强碳化物形成元素。若外界条件相同，并且两种固溶体中碳的浓度分布相同，试分析比较碳在以上两种固溶体中的扩散系数大小。当温度降低，两种固溶体发生面心立方体心立方相变时，试分析比较它们的转变速度大小。（是否为相变速度呢）（15分）6.spinodal（调幅）分解的热力学条件是什么？若析出相与基体的晶格常数相差很大，试分析它能否通过spinodal分解的方式形成。（10分）7.试述多晶体材料范性变形的特点，各晶粒的取向和晶粒间界对范性变形有哪些影响？你知道目前对晶界结果有那些主要理论？举出两个模型，并做简要说明。（15分）8.什么是金属材料的韧性，提高金属材料韧性的主要方法是什么？请举出两个你所知道的改进金属韧性的例子。（15分）一 什么是非平衡空位?说出三种产生非平衡空位的方法。二 单晶铜在拉伸作用下位错会在表面产生，为什么金属体内的位错却增加了，试解释原因。三 什么是混合能？若两原子的混合能大于零，则混合前和混合后的内能如何变化？熵的变化？以及能否形成固溶体？能否形成有序固溶体？2 有序固熔体，其中各组元原子分别占据各自的布拉菲点阵称为分点阵，整个固熔体就是由各组元的分点阵组成的复杂点阵，也叫超点阵或超结构。这种排列和原子之间的结合能(键)有关。结合能愈大，原子愈不容易结合。如果异类原子间结合能小于同类原子间结合能，即EAB (EAA十EBB)/2，则熔质原子呈部分有序或完全有序排列。有序化的推动力是混合能参量(mAB1/2(EAA+EBB)m 0，而有序化的阻力则是组态熵；升温使后者对于自由能的贡献(-TS)增加，达到某个临界温度以后，则紊乱无序的固熔体更为稳定，有序固熔体消失，而变成无序固熔体。四 什么是Kerkendall效应？试用Kerkendall效应解释其扩散机制？并用Kerkendall效应说明Fick定律的应用范围？Zn的原子尺寸比Cu大，为什么Zn的扩散系数比Cu的扩散系数大？ 五 解释出现明显屈服现象的原因，并说出一种降低明显屈服现象的方法。六 在过饱和固溶体的时效析出过程中，为什么某些亚稳相常常能优先析出，为什么在长时间等温的条件下最终又会被稳定相取代。七 说明为何间隙式溶质原子的固溶效率一般比置换式溶质原子的好。八 画草图说明有些金属出现韧脆转变温度的现象，并说出两种降低韧脆转变温度的方法。活度是指为使理想溶液（或极稀溶液）的热力学公式适用于真实溶液，用来代替浓度的一种物理量，活度的概念首先是由G.N.路易斯提出的。对理想液体混合物符合拉乌尔定律pBxB ，非理想液体混合物拉乌尔定律修正为pBfBxBaB ，因此 fB表示非理想的与理想的液体混 合物偏差程度 ，实际上就是 对 拉乌尔定律的偏差系数 。对于理想液体混合物aBxB，fB1，而 对于非理想的 aBxB ，fB 可大于小于1 ，因此活度是与组成x有关的无量纲量 。 活度系数： 例如绝大多数的冶金反应都有溶液（固溶体、冶金熔体及水溶液）参