西北工业大学832材料科学基础2011年考研专业课真题及答案

点这里，看更多考研真题中公考研，让考研变得简单！查看更多考研专业课资料考研学习中，专业课占的分值较大。报考院校专业的考研专业课真题是专业课复习中必不可少的资料。中公考研为大家整理了西北工业大学832材料科学基础2011年考研专业课真题及答案，并且可以提供西北工业大学考研专业课辅导，希望更多考生能够在专业课上赢得高分，升入理想的院校。西北工业大学832材料科学基础2011年硕士研究生入学考试试题西北工业大学2011年硕士研究生入学考试试题试题名称：材料科学基础（A卷）试题编号：832说明：所有答题一律写在答题纸上第1页共2页1、简答题（每题10分，共50分）一、请从原子排列、弹性应力场、滑移性质、柏氏矢量等方面对比刃位错、螺位错的主要特征。二、何谓金属材料的加工硬化？如何解决加工硬化对后续冷加工带来的困难？三、什么是离异共晶？如何形成的？四、形成无限固溶体的条件是什么？简述原因。五、两个尺寸相同、形状相同的铜镍合金铸件，一个含90%Ni，另一个含50%Ni，铸造后自然冷却，问哪个铸件的偏析严重？为什么？2、作图计算题（每题15分，共60分）3、写出{112}晶面族的等价晶面。4、请判定下列反应能否进行：]001[]111[2]111[2aaa5、已知某晶体在500℃时，每1010个原子中可以形成有1个空位，请问该晶体的空位形成能是多少？（已知该晶体的常数a＝0.0539，波耳滋曼常数K＝1.381×10-23J/K）6、单晶铜拉伸，已知拉力轴的方向为[001]，σ=106Pa，求(111)面上柏氏矢量的螺位错线上所受的力（）点这里，看更多考研真题中公考研，让考研变得简单！查看更多考研专业课资料3、综合分析题（共40分）1.经冷加工的金属微观组织变化如图a所示，随温度升高，并在某一温度下保温足够长的时间，会发生图b-d的变化，请分析四个阶段微观组织、体系能量和宏观性能变化的机理和原因。2.根据Ag-Cd二元相图：1)当温度为736℃、590℃、440℃和230℃时分别会发生什么样的三相平衡反应？写出反应式。2)分析Ag-56%Cd合金的平衡凝固过程，绘出冷却曲线，标明各阶段的相变反应。3)分析Ag-95%Cd合金的平衡凝固与较快速冷却时，室温组织会有什么差别，并讨论其原因。点这里，看更多考研真题中公考研，让考研变得简单！查看更多考研专业课资料4.5.12011年参考答案4、简答题（每题10分，共50分）六、请从原子排列、弹性应力场、滑移性质、柏氏矢量等方面对比刃位错、螺位错的主要特征。答：刃型位错：1)1晶体中有一个额外原子面，形如刀刃插入晶体2)2刃位错引起的应力场既有正应力又有切应力。3)3位错线可以是折线或曲线,但位错线必与滑移（矢量）方向垂直4)4滑移面惟一5)5位错线的移动方向与晶体滑移方向平行（一致）6)6位错线与柏氏矢量垂直螺型位错：1)1上下两层原子发生错排，错排区原子依次连接呈螺旋状2)2螺位错应力场为纯切应力场3)3螺型位错与晶体滑移方向平行，故位错线一定是直线4)4螺型位错的滑移面是不惟一；5)5位错线的移动方向与晶体滑移方向相互垂直。6)6位错线与柏氏矢量平行七、何谓金属材料的加工硬化？如何解决加工硬化对后续冷加工带来的困难？答：随变形量增大，强度硬度升高，塑形下降的现象。软化方法是再结晶退火。八、什么是离异共晶？如何形成的？答：在共晶水平线的两个端部附近，由于共晶量少，领先相相依附在初生相上，另一相独立存在于晶界，在组织学上失去共晶体特点，称为离异共晶。有时，也将端部以外附近的合金，在非平衡凝固时得到的少量共晶，称为离异共晶。点这里，看更多考研真题中公考研，让考研变得简单！查看更多考研专业课资料九、形成无限固溶体的条件是什么？简述原因。答：只有置换固溶体才可能形成无限固溶体。且两组元需具有相同的晶体结构、相近的原子半径、相近的电负性、较低的电子浓度。原因：溶质原子取代了溶剂原子的位置，晶格畸变较小，晶格畸变越小，能量越低。电负性相近不易形成化合物。电子浓度低有利于溶质原子溶入。十、两个尺寸相同、形状相同的铜镍合金铸件，一个含90%Ni，另一个含50%Ni，铸造后自然冷却，问哪个铸件的偏析严重？为什么？答：50%Ni的偏析严重，因为液固相线差别大，说明液固相成分差别大，冷速较快不容易达到成分均匀化。5、作图计算题（每题15分，共60分）6、写出{112}晶面族的等价晶面。答：)121()112()112()211()112()121()211()121()211()211()121()112(}112{7、请判定下列反应能否进行：]001[]111[2]111[2aaa答：几何条件：]001[]002[2]111[2]111[2aaaa，满足几何条件能量条件：222222322222222222211004311121)1()1(2aabaaabb不满足能量条件，反应不能进行。8、已知某晶体在500℃时，每1010个原子中可以形成有1个空位，请问该晶体的空位形成能是多少？（已知该晶体的常数A＝0.0539，波耳滋曼常数K＝1.381×10-23J/K）答：点这里，看更多考研真题中公考研，让考研变得简单！查看更多考研专业课资料JAckTEkTEAcVV19201023109.18.1710068.10539.010ln)]273500(10381.1[ln)exp(9、单晶铜拉伸，已知拉力轴的方向为[001]，σ=106Pa，求(111)面上柏氏矢量的螺位错线上所受的力（）答：外力在(111)上的分切应力为：作用在位错线上的力为：3、综合分析题（共40分）3.经冷加工的金属微观组织变化如图a所示，随温度升高，并在某一温度下保温足够长的时间，会发生图b-d的变化，请分析四个阶段微观组织、体系能量和宏观性能变化的机理和原因。答：图a：晶粒拉长，缺陷数量增大形成位错亚结构，产生变形织构；存储能升高；位错缠结导致加工硬化，强度硬度升高，塑形下降，组织取向明显导致各向异性。图b：回复。晶粒基本不变，位错发生滑移、攀移等，位错重排，数量略有减少，空位大量减少。内应力得到消除。加工硬化基本保留。图c：再结晶。形成新的无畸变新晶粒。存储能全部释放，变形产生的点阵点这里，看更多考研真题中公考研，让考研变得简单！查看更多考研专业课资料畸变消除。加工硬化消除，力学性能基本恢复到冷变形前的水平。图d：晶粒长大。晶粒粗化。体系能量因界面能的下降而下降。强度下降，塑形也下降。4.根据Ag-Cd二元相图：1)当温度为736℃、590℃、440℃和230℃时分别会发生什么样的三相平衡反应？写出反应式。2)分析Ag-56%Cd合金的平衡凝固过程，绘出冷却曲线，标明各阶段的相变反应。3)分析Ag-95%Cd合金的平衡凝固与较快速冷却时，室温下组织组成会有什么变化，并讨论其原因。答：736℃：包晶反应，L+Ag→β590℃：包晶反应，L+δ→ε440℃：共析反应，β→Ag+γ230℃：共析反应，γ→β′＋δ′2）LL→βL+β→δβ→δδ→δ+β→γ点这里，看更多考研真题中公考研，让考研变得简单！查看更多考研专业课资料3）Ag-95%Cd合金的平衡凝固到室温：Cd包＋εII较快速冷却到室温：ε初＋Cd包＋εII，且εII相数量相对较少，尺寸相对细小。原因：快速冷却时，由于固态中扩散较慢，使本应该在包晶反应中消失的ε初有剩余，既产生包晶转变不完全。另外，由于冷速快，使得εII相变得细小，析出数量减少。4.6答题技巧总结按题型的顺序，将知识点归到题型中讲解。一、简单题1、【07】请说明什么是全位错和不全位错，并请写出FCC、BCC和HCP晶体中的最短单位位错的柏氏矢量。答：全位错：柏氏矢量等于点阵矢量的整数倍；不全位错：柏氏矢量不等于点阵矢量的整数倍。Fcc：1102a；bcc：1112a；hcp：02113a2、【07】已知原子半径与晶体结构有关，请问当配位数降低时，原子半径如何变化？为什么？点这里，看更多考研真题中公考研，让考研变得简单！查看更多考研专业课资料答：半径收缩。若半径不变，则当配位数降低时，会引起晶体体积增大。为了减小体积变化，原子半径将收缩。3、【09】在位错发生滑移时，请分析刃位错、螺位错和混合位错的位错线l与柏氏矢量b、外加切应力τ与柏氏矢量b、外加切应力τ与位错线l之间的夹角关系，及位错线运动方向。答：4、【09】何为固溶强化？请简述其强化机制。答：固溶强化就是溶质原子阻碍位错运动，从而使合金强度提高的现象。主要机制包括：1）柯氏气团，即溶质原子的弹性应力场阻碍位错运动；2）玲木气团，即溶质原子降低基体层错能，使位错分解为扩展位错，阻碍位错交滑移或攀移；3）电交互作用，即带电溶质原子与位错形成静电交互作用，阻碍位错运动。5、【09】请比较二元共晶转变与包晶转变的异同。答：相同点：恒温、恒成分转变；相图上均为水平线。不同点：共晶为分解型反应，包晶为合成型反应；共晶线全是固相线，包晶线只有部分是固相线；共晶三角在水平线上，包晶三角在水平线下。6、【10】请分析解释在正温度梯度下凝固，为什么纯金属以平面状方式生长，而固溶体合金却往往以树枝晶方式长大？答：正温度梯度下，纯金属的液固界面是等温的，小突起处的过冷度小，生长受到抑制，因此液固界面保持平直，以平面状生长。固溶体合金由于溶质原子再分配，产生成分过冷，液固界面处的小突起将获得更大过冷度，因此以树枝状生长。7、【10】铁碳合金中可能出现的渗碳体有哪几种？它们的成分有何不同？平衡结晶后是什么样的形态？答：一次渗碳体（规则的、粗大条状）、共晶渗碳体（莱氏体的连续基体）、二次渗碳体（沿奥氏体晶界分布，量多时为连续网状，量少时是不连续网状）、共析渗碳体（层片状）、三次渗碳体（铁素体晶界处）。它们成分没有区别。【解析】考察的这些知识点一般都比较简单，对于这一类的习题应该掌握到熟练程度，一定角度//法线一定角度////法线//⊥//法线⊥位错线运动方向τ与lτ与bb与l点这里，看更多考研真题中公考研，让考研变得简单！查看更多考研专业课资料复习的时候应该注意各参数之间的内在联系，比如熟悉各晶体结构的参数，便于快速计算。简答题，通过对题目的分析思考，寻找题目对应的知识点，按照对号入座的方式把相关知识点写出来，并可适当拓展相关知识或引用实际工程应用问题，要求学生要对基本概念有充分的理解，解答此类习题时多写并不扣分。二、作图计算题1、【07】试画出立方晶体中的(123)晶面和[326]晶向。解：2、【10】写出附图的简单立方晶体中ED、C’F的晶向指数和ACH、FGD’的晶面指数，并求ACH晶面的晶面间距，以及FGD’与ABCD两晶面之间的夹角。（注：G、H点为二等分点，F点为三等分点）答：ED：，C’F：ACH：，FGd：ACH的晶面间距：FGD’与ABCD之间的夹角：3、【07】请判定在fcc中下列位错反应能否进行：]111[3]211[6]110[2aaa解：几何条件：1113313131612162612121acbacbabb能量条件：点这里，看更多考研真题中公考研，让考研变得简单！查看更多考研专业课资料332626622222222aaaaaa满足几何条件和能量条件，反应可以进行。4、【08】已知H70黄铜在400℃时完成再结晶需要1小时，而在390℃下完成再结晶需2小时，请计算在420℃下完成再结晶需要多长时间？答：在两个不同的恒定温度产生相同程度的再结晶时，)11(2112TTRQett)11(3113TTRQett两边取对数，并比之得27342012734001273390127340011111lnln13123121TTTTttttt3=0.26h5、【08】一个FCC晶体在]231[方向在2MPa正应力下