2008-2009学年第一学期材料科学基础1试题及答案. 文档

西安交通大学考试题课程材料科学基础1学院材料科学与工程考试日期2009年1月12日专业班号材料61、62、63、材料（硕）61姓名学号期中期末一、解释下列名词（每词2分，共20分）塑料加聚反应相成分过冷区域提纯铁素体晶向族晶带定理离异共晶相律二、（共10分）1.(2分)写出图1所示立方晶胞中ABCDA晶面及BD晶向的密勒指数。2.(8分)写出图2所示六方晶胞中EFGHIJE晶面、EF晶向、FG晶向、GH晶向、HI晶向、IJ晶向、JE晶向的密勒-布拉菲指数。三、（10分）长为L、等横截面的A-B二元固溶体合金液体棒水平放置，在固相不扩散、液相完全混合条件下自左至右定向凝固。假设该合金中B组元平均浓度为C0，平衡分配系数为k0。试推导凝固后棒中B组元浓度CS随至棒左端距离z的分布公式。四、（共24分）图3a)、b)、c)中各有一对相互垂直的位错线AB和CD。1.（6分）按照图中所给坐标系，用应力符号写出各图中AB位错线按图中所给方向运动成绩第1页√图1第二题第1题图BXZOYADC图2第二题第2题图a3oa1a2JcHGFEI所需施加的外应力；2.（18分）画出两位错线交截之后的形状变化，在图中表示出位错线的正方向，指出位错线上各段的位错类型。五、（共24分）1.（6分）画出Fe-Fe3C相图；2.（8分）写出室温下%2.1Cw退火态碳钢的相组成物及组织组成物，并分别计算相组成物和组织组成物的质量分数；3.（4分）示意画出室温下%2.1Cw退火态碳钢的组织，并指示出各组织组成物；4.（6分）示意画出平衡态碳钢的强度随钢含碳量的变化曲线，并从成分—组织—性能的角度定性解释。第2页图3第四题图BDCc)CDCDOYZX西安交通大学考试题六、（12分）某A-B-C三组元在液态完全互溶、固态完全不互溶、且具有共晶反应，其三元相图的全投影图如图4所示。图中O点成分的合金自液态平衡冷却至室温。1.（6分）写出O合金室温时的相组成物，并计算室温时各相组成物的质量分数；2.（6分）写出O合金室温时的组织组成物，并计算室温时各组织组成物的质量分数。第3页ABCOe1e2e3E图4第六题图西安交通大学本科生课程考试试题标准答案与评分标准课程名称：材料科学基础1课时：64考试时间：2009年1月12日一、（每词2分，共20分）塑料——常温下处于玻璃态的高分子聚合物。加聚反应——由一种或多种单体相互加成而连接成聚合物的反应。相——体系中聚集状态相同、成分相同、结构相同、性能相同并以界面相互隔开的均匀部分或连续变化的部分。成分过冷——固溶体在不平衡冷却条件下结晶时，由于溶质原子在固/液界面前沿液体中的富集，使得这部分液体的实际温度低于理论凝固温度而处于过冷状态，这种过冷称为成分过冷。区域提纯——对于含有杂质的固溶体合金棒，利用置于棒外围的加热套从棒的一端向另一端的运动，使固溶体棒逐段顺序熔化和凝固，使棒杂质产生明显的宏观偏析，从而使棒的纯度得到提高的一种工艺称为区域提纯。铁素体——碳溶于ɑ-Fe和中所形成的间隙固溶体。晶向族——晶体中原子排列情况相同但空间位向不同的一组晶向。晶带定律——晶带轴[uvw]与该晶带中的任一晶面（hkl）之间存在下列关系：hu+kv+lw=0，凡满足此关系的晶面都属于以[uvw]为晶带轴的晶带，此关系叫晶带定理。离异共晶——当合金中先共晶相的量较多、二共晶体的量较少时，共晶体中与先共晶相相同的相依附于先共晶相生长，而使共晶体中的另一相孤立地分布在晶界处。这种两相分离的共晶体称为离异共晶。相律——对于温度和压力可变的平衡系统，系统的自由度f与组元数C、平衡相数P之间所满足的关系式f=C-P+2称为相律。二、（共10分）1.（2分）ABCDA晶面：（011）（1分）第1页BD晶向：]111[（1分）2.(8分)EFGHIJE晶面：)0211(（2分）EF晶向：]2011[（1分）FG晶向：]2234[（1分）GH晶向：]3242[（1分）HI晶向：]0211[（1分）IJ晶向：]3224[（1分）JE晶向：]3242[（1分）三、（10分）证明：建立微分方程：LSLdCzLdzCC)()(（4分）利用LSCCk0将微分方程化简为：SSdCCdzzLk110（2分）对微分方程进行定积分：zCkCSSSdCCdzzLk000011)1(（2分）证得：10001)(kSLzkCzC（2分）四、（24分）1.（6分）a):yz（2分）b):yx（2分）c):zx（2分）第2页2．（18分）a)（4分）AB段：刃型位错（0.5分）CC段：刃型位错（0.5分）DC段：刃型位错（0.5分）DD段：刃型位错（0.5分）b)（4.2分）AA段：刃型位错（0.3分）BA段：螺型位错（0.3分）BB段：刃型位错（0.3分）CC段：刃型位错（0.3分）DC段：螺型位错（0.3分）DD段：刃型位错（0.3分）c)（4.2分）AA段：螺型位错（0.3分）BA段：刃型位错（0.3分）BB段：螺型位错（0.3分）CC段：螺型位错（0.3分）DC段：刃型位错（0.3分）DD段：螺型位错（0.3分）第3页BACDCDCDCDABBAABBACDCD五、（24分）1.（6分）Fe-Fe3C相图略（6分）2.（8分）相组成物:CFe3（2分）其中,%06.82%1000008.069.62.169.6w（1分）%94.1713wwCFe（1分）组织组成物:P+Fe3CⅡ（2分）其中,%74.92%10077.069.62.169.6Pw（1分）%26.713PCFeww（1分）3.（4分）（4分）4.(6分)如图所示，强度随碳含量增加先增高后下降，在碳含量约1.0%时为强度极大值。强度的这种变化与平衡态碳钢中的组织随碳含量变化有关：当碳含量小于0.77%时，钢中的组织为铁素体+珠光体，且珠光体的分数随碳含量增高而增大，而珠光体在钢中起强化作用，故强度随碳含量增加而增高；当碳含量大于0.77%后，钢中的组织为二次渗碳体+珠光体，二次渗碳体以网状分割珠光体，且二次渗碳体的分数随碳含量增高而增大。渗碳体硬而脆，少量的不连续分布的二次渗碳体起强化作用，故强度随碳含量增加继续增高；但当碳含量大于1.0%后，二次渗碳体的分数增加到呈连续网状分第4页PFe3CⅡ0(%)Cw1.0碳含量，强度布，则会在外力作用下首先断裂形成微裂纹，故强度下降。六、（12分）作辅助线如图所示，则1.（6分）相组成物：A+B+C（3分）其中，%100AaOawA（1分）%100BCCaAaAOwB（1分）%100BCBaAaAOwC（1分）2.（6分）组织组成物:A初+（A+B）+（A+B+C）（3分）其中，%100OAbbwA初（1分）%100)(EcEbAbAOwBA（1分）%100)(EcbcAbAOwCBA（1分）第5页aABCOe1e2e3Ebc