2014年材料科学基础期中考题A

A-1姓名：__________大连理工大学学号：__________课程名称：材料科学基础试卷：A考试形式：闭卷院系：__________授课院（系）：_材料科学与工程学院考试日期：2014年5月试卷共8页_____级_____班一二三四五六七总分标准分16182012101212100得分装一、解释下列概念（8×2分＝16分）1、空间点阵由结点在三维空间做周期性排列所形成的三维阵列。2、肖脱基缺陷处于晶格结点上的原子离开平衡位置迁移到晶体表面或内表面的正常结点位置上，而使晶体内部留下空位。3、柯氏气团溶质原子或杂质原子与位错交互作用而形成的溶质原子气团。4、Orowan机制第二相粒子比基体硬，位错受到粒子的阻挡，形成了包围粒子的位错环，其余部分位错线在线张力作用下迅速被拉直并继续滑移。5、无限固溶体若溶质可以任意比例溶入溶剂，即溶质的溶解度可达100%，则固溶体称为无限固溶体。6、孪晶孪生区域内晶体结构与母体结构相同，但晶体取向发生了变化，与母体呈镜面对称，构成孪晶。得分A-27、partialdislocation柏氏矢量小于点阵矢量的位错称为分位错。8、slipsystem一个滑移面及其上的一个滑移方向构成一个滑移系。二、填空题（18×1分=18分）1．用字母A、B、C表示FCC结构(111)面的堆垛次序为ABCABC，HCP结构(0001)面的堆垛次序为ABAB。2．刃位错的割阶为刃型位错，扭折为螺型位错。3．BCC晶体中原子密排方向为111，密排面为{110}。4．刃型位错的运动方向与位错线垂直；螺型位错的运动方向与位错线平行。5．产生塑性变形的方式主要有滑移、扭折和孪生。6．相界面按照结构特点可以分为共格、半共格和非共格界面。7．再结晶的驱动力是变形金属经回复后未被释放的储存能，回复的驱动力是形变储存能。8．一个]101[2ab的螺位错在（111）面上运动，若发生交滑移，则交滑移后在（-1-11）面上运动。9．（110）、（112）和（113）晶面的晶带轴为[1-10]。得分A-3三、简答题（4×5分＝20分）1．试说明位错反应[100][111][111]22aaa能否进行。2．Fe有BCC和FCC两种结构，C在FCC结构的Fe中溶解度较大。请从间隙的形状和大小分析原因。3．在立方晶系的晶胞图中画出下列晶面和晶向：)211(、)312(、]021[、]121[。4．在对BCC结构金属做拉伸实验时，某一位错开动的滑移系为]111)[110(，如果在[010]方向上作用85MPa的应力，计算该滑移系的分切应力。1.几何条件a[100]=a/2[1-1-1]+a/2[111]能量条件a23a2/4+3a2/4能量条件不满足，不能进行。2.这是因为固溶于FCC-Fe和BCC-Fe中的碳原子均处于八面体间隙中，而FCC-Fe的八面体间隙尺寸比BCC-Fe的大的缘故。3.图略。4.得分A-4A-5四、（共12分）。请说明以下概念的差异：（1）临界分切应力-临界变形量；（2）二次再结晶-动态再结晶；（3）交滑移-多滑移临界分切应力：当塑性变形以滑移方式变形时，外力在某一滑移系上的分切应力达到临界值时才能发生滑移。这一极限分切应力称为临界分切应力。临界变形量：一般为2%--10%，在临界变形量处，再结晶得到特别粗大的晶粒。动态再结晶：即金属在热变形过程中发生的再结晶现象。二次再结晶：再结晶结束后晶粒正常长大被抑制，只有少数晶粒异常长大。通常是再结晶结束后，若金属变形较大且加热温度较高，则只有少量处于优越条件的晶粒优先长大，并吞食周围的大量小晶粒，最后获得晶粒异常粗大的组织。交滑移：螺型全位错从一个滑移面转移到另一个滑移面上继续滑移的现象。多滑移：即晶体的滑移在两组或者更多的滑移面上同时进行或者交替进行得分A-6五、（共10分）室温下枪弹穿过一铜板和一铅板，试分析长期保持后两板弹孔周围组织的变化和原因。（提示：铜和铅的熔点分别为1357.77K和600.61K）答：对于铜板，由题可知其熔点为1357.77K。室温下温度为20摄氏度，即：293.15K。TH=T/Tm=293.15/1357.77=0.2159可知0.1TH0.3且TH0.35可知长时间在室温下，弹孔周围组织会发生低温回复。微观上，组织中的空位或间隙原子移动到晶界或位错处消失，空位和间隙原子相遇复合，空位集结形成空位对或空位片，点缺陷密度大大下降。相对于铜板的再结晶温度，由于温度过低，并不会发生再结晶。对于铅板，由题可知其熔点为600.61K。可知TH=293.15/600.16=0.4885可知0.3TH0.5且TH0.35可知长时间在室温下，弹孔周围组织会发生中温回复，即组织中原子活动能力比较强，位错可以在滑移面上滑移或交滑移，使异号位错相遇相消，位错密度下降，位错缠结内部重新排列组合，使亚晶规整化。并且会发生再结晶，由原来的变形大晶粒生成细小的晶粒，使周围组织软化。对于铜板和铅板来说远离弹孔的组织由于受到的影响较小，并不会发生变化。得分A-7六、（共12分）如图，在晶体的滑移面上有一柏氏矢量为b的位错环，并受到均匀切应力τ和正应力σ的作用。（1）分析该位错环各段位错的结构类型；（2）在τ的作用下，该位错环将如何运动？（3）在σ的作用下，位错环将如何运动？（可画图解答）AD解BC（1）AB:正刃型位错，CD：负刃型位错，BC：右螺型位错，DA：左螺型位错。（2）：τ的方向与b相同，且与刃位错线垂直，由AB刃型位错半原子面向CD运动，CD刃位错半原子面向AB运动，两个螺型位错在切应力下向中间移动，可知位错环缩小。（3）在σ的作用下，AB发生正攀移与CD发生负攀移，而AD,BC为螺型位错无变化。得分A-8七、（共12分）ThereisasinglecrystalwithFCCstructure.(1)Whatisitsslipsystem?(2)DeterminetheactiveslipsystembyReflectionRule(mirrorrule)inresponsetotensileloadingalong[213](PointF).(3)Accordingtothecrystalrotation,analyzethepossiblemulti-slipprocess.（可中文回答）(1){111}110(2)(1-11)[011](3)单晶体受拉伸时滑移方向力图转向拉伸方向，这在极图上相当于拉伸轴向滑移方向[011]转动，刚开始滑移系为(1-11)[011]，当F点到达对称线上时(1-11)[011]和(-111)[101]这两个滑移系的取向因子相等。但是由于惯性作用，原滑移系(1-11)[011]继续滑动。进入另一个三角形后才启动滑移系(-111)[101]。经过几次超越后，拉伸轴转到对称线上不在滑动。拉伸轴与两个滑移方向的夹角相等，晶体不再转动和旋转，晶体取向不再变化，两个滑移系可能同时开动。得分