西北工大2011年《材料科学基础》考研真题与答案

西北工业大学2011年硕士研究生入学考试题参考答案问题名称：材料科学基础(a卷)问题编号： 832说明：所有的答案都写在答题纸的第1页，共7页上一、简单答案(每题10分，共50分)1 .从原子排列、弹性应力场、滑动性质、柏氏矢量等方面比较刀位错、螺旋位错的主要特征。a :刃状转位：1 )晶体中有追加原子面，像刃一样插入晶体2 )双刃位错产生的应力场有正应力和剪切应力。3) 3位错线可以是折线或曲线，但位错线必须垂直于滑移(矢量)方向4) 4滑动面是唯一的5) 5位错线移动方向与晶体滑移方向平行(一致)6) 6位错线垂直于柏氏向量螺旋位错：1) 1上下2层的原子发生位错，位错区的原子依次呈螺旋状连接2) 2螺旋位错应力场为纯剪应力场；3) 3螺旋位错与晶体滑移方向平行，因此位错线必定是直线4) 4螺旋位错的滑动面不是唯一的5 )位错线的移动方向和晶体滑移方向相互正交。6) 6位错线与柏氏矢量平行2 .什么是金属材料的加工硬化？ 如何解决加工硬化给后续冷加工带来的困难？a :随着变形量的增大，强度硬度增高，泡沫塑料下降的现象。 软化方法是再结晶退火。3 .什么是离异共晶？ 是怎么形成的？答：由于共晶水平线两端附近共晶量较少，主要相依赖于初生相，另一相独立存在于晶界，在组织学上失去了共晶特征，称之为离异共晶。 端部以外的附近的合金在非平衡凝固时得到的少量的共晶有时被称为离异共晶。4 .形成无限固溶体的条件是什么？简述原因。a :只有取代固溶体可能形成无限固溶体。 另外，两组元素必须具有相同的晶体结构、近原子半径、近电负性和低电子浓度。 原因：溶质原子取代溶剂原子的位置，晶格应变小，晶格应变越小，能量越低。 电负性接近时化合物难以形成。 电子浓度低有利于溶质原子的熔化。5 .有两个相同尺寸、相同形状的铜镍合金铸件，一个含有90%的ni，另一个含有50%的ni，铸造后自然冷却，为什么哪个铸件偏析严重？由于50%Ni的偏析严重，液固相线的差异大，液固相成分的差异大，冷速快，与成分的均匀化无关。二、制图计算问题(每题15分，共60分)1、112写出晶面族的等效晶面。答案：2 .请确定下列反应是否会进行：a :几何条件：满足几何条件能源条件：不满足能源条件的话反应就不会进行。众所周知，某晶体在500时，每1010个原子就会形成一个空穴。 该晶体的空穴形成量如何(已知该晶体的常数A=0.0539，玻尔兹曼常数K=1.38110-23 J/K )答案：4、已知单晶铜伸长，拉伸轴方向为001、=106 Pa，求出施加在(111 )面上的柏氏矢量的螺旋位错线上的力()a :外力在(111 )处的分割应力如下所示作用于位错线的力如下：三、综合分析问题(共40分)1 .冷加工的金属显微组织变化如图a所示，随着温度的升高，在某一温度下保温足够长时，会发生图b-d的变化。 分析显微组织、系统能源和宏观性能变化的机理和原因。答：图a :晶粒延伸，缺陷数增大，形成位错的子结构，形成变形的集合组织，存储上升，位错纠缠引起加工硬化，强度硬度高，泡沫降低，组织取向明显各向异性。图b :回复。 晶粒几乎没有变化，变位打滑，爬行等，变位变位，数量稍微减少，空穴大量减少。 消除了内部应力。 加工硬化基本上还残留着。图c :再结晶。 形成新的无应变的新晶粒。 记忆全部被释放，变形引起的晶格畸变被消除。 消除了加工硬化，力学性能基本恢复到冷变形前的水平。图d :晶粒生长。 晶粒粗大化。 系统的能量随界面能量的降低而降低。 强度降低，泡沫也降低。根据Ag-Cd二项相图在736、590、440、230温度下，分别发生怎样的三相平衡反应？ 写反应式。2 )分析ag56金的平衡凝固过程，绘制冷却曲线，显示各阶段的相变反应。3 )分析ag95金在平衡凝固和较快冷却过程中组织组成在室温下的变化，探讨其原因。答案：736:包晶反应，L Ag590:包晶反应，L 440:共析反应，Ag 230:共析反应， (2)。lLL 3)ag95金的平衡凝固到室温： Cd包II相对快