2008年硕士研究生入学考试材料科学基础真题.

西北工业大学2008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3页一、简答题（每题10分，共60分）1.固态下，无相变的金属，如果不重熔，能否细化晶粒？如何实现？2.固体中有哪些常见的相结构？3.何谓平衡结晶？何谓非平衡结晶？4.扩散第一定律的应用条件是什么？对于浓度梯度随时间变化的情况，能否应用扩散第一定律？5.何为织构？包括哪几类？6.什么是成分过冷？如何影响固溶体生长形态？二、作图计算题（每题15分，共60分）1.请分别写出FCC、BCC和HCP晶体的密排面、密排方向，并计算密排面间距和密排方向上原子间距。2.请绘出面心立方点阵晶胞，并在晶胞中绘出（110）晶面；再以（110）晶面平行于纸面，绘出（110）晶面原子剖面图，并在其上标出[001]，，晶向。3.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？4.一个FCC晶体在]231[方向在2MPa正应力下屈服，已测得开动的滑移系是]011)[111(，请确定使该滑移系开动的分切应力τ。三、综合分析题（30分）1.请根据Fe-Fe3C相图分析回答下列问题：（17分）1)请分析2.0wt.%C合金平衡状态下的结晶过程，并说明室温下的相组成和组织组成。2)请分析2.0wt.%C合金在较快冷却，即不平衡状态下，可能发生的结晶过程，并说明室温下组织会发生什么变化。3)假设将一无限长纯铁棒置于930℃渗碳气氛下长期保温，碳原子仅由棒顶端渗入（如图所示），试分析并标出930℃和缓冷至室温时的组织分布情况。（绘制在答题纸上）2.图示Cu-Cd二元相图全图及其400℃～600℃范围的局部放大：（13分）1）请根据相图写出549℃、547℃、544℃、397℃和314℃五条水平线的三相平衡反应类型及其反应式；2）已知β相成分为wcd=46.5％，400℃时γ相的成分为wcd=57％，请计算400℃时wCd＝50％合金的相组成。℃℃℃℃℃℃防护防护C原子930℃室温2008年西北工业大学硕士研究生入学试题参考答案一、简答题（每题10分，共60分）7.固态下，无相变的金属，如果不重熔，能否细化晶粒？如何实现？答：可以。.通过进行适当冷变形，而后在适当温度再结晶的方法获得细晶（应主意避开临界变形度和避免异常长大）。或进行热加工，使之发生动态再结晶。8.固体中有哪些常见的相结构？答：固体中常见的相结构有：固溶体（单质）、化合物、陶瓷晶体相、非晶相、分子相。9.何谓平衡结晶？何谓非平衡结晶？答：平衡结晶是指结晶速度非常缓慢，液相和固相中扩散均很充分的情况下的结晶。非平衡结晶是指结晶速度比较快，扩散不充分的情况下的结晶。10.扩散第一定律的应用条件是什么？对于浓度梯度随时间变化的情况，能否应用扩散第一定律？答：扩散第一定律的应用条件是稳态扩散，即与时间无关的扩散。对于非稳态扩散的情况也可以应用扩散第一定律，但必须对其进行修正。11.何为织构？包括哪几类？答：织构是晶体中晶面、晶向趋于一致现象。织构包括再结晶织构和变形织构。其中变形织构又包括丝织构和板织构。12.什么是成分过冷？如何影响固溶体生长形态？答：凝固过程中，随液固界面的推进，液固界面附近液相一侧产生溶质原子富集，导致液相的熔点发生变化，由此产生的过冷现象称为成分过冷。无成分过冷时，固溶体以平面状生长，形成等轴晶；有较小过冷度时，形成胞状组织；有较大成分过冷时，形成树枝晶。二、作图计算题（每题15分，共60分）5.请分别写出FCC、BCC和HCP晶体的密排面、密排方向，并计算密排面间距和密排方向上原子间距。答：晶体结构密排面密排方向密排面间距密排方向原子间距FCC｛111｝110BCC{110}111HCP{0001}a6.请绘出面心立方点阵晶胞，并在晶胞中绘出（110）晶面；再以（110）晶面平行于纸面，绘出（110）晶面原子剖面图，并在其上标出[001]，，晶向。答：7.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=0.26h8.一个FCC晶体在]231[方向在2MPa正应力下屈服，已测得开动的滑移系是]011)[111(，请确定使该滑移系开动的分切应力τ。答：617.0314321]111[]231[]111[]231[cos756.0214301]011][231[]011][231[cosMPa933.0756.0617.02三、综合分析题（30分）3.请根据Fe-Fe3C相图分析回答下列问题：（17分）4)请分析2.0wt.%C合金平衡状态下的结晶过程，并说明室温下的相组成和组织组成。5)请分析2.0wt.%C合金在较快冷却，即不平衡状态下可能发生的结晶过程，并说明室温下组织会发生什么变化。6)假设将一无限长纯铁棒置于930℃渗碳气氛下长期保温，碳原子仅由棒顶端渗入（如图所示），试分析并标出930℃和缓冷至室温时的组织分布情况。答：1)L——L→γ——γ——γ→Fe3CII——γ→α+Fe3C——α→Fe3CIII相组成：α+Fe3C组织组成：P+Fe3CII（忽略Fe3CIII）2)根据冷速不同，可能出现共晶反应，得到Ld；得到的P层片细小；Fe3CII的析出将收到抑制，甚至不析出。3)附图如下防护防护C原子930℃室温Fe3CγFe3CP+Fe3CFPP+F4.图示Cu-Cd二元相图全图及其400℃～600℃范围的局部放大：（13分）3）请根据相图写出549℃、547℃、544℃、397℃和314℃五条水平线的三相平衡反应类型及其反应式；4）已知β相成分为wcd=46.5％，400℃时γ相的成分为wcd=57％，请计算400℃时wCd＝50％合金的相组成。答：1）549℃：包晶反应，（Cu）+L→β547℃：包晶反应，β+L→γ544℃：共晶反应，L→γ+δ397℃：包晶反应，δ+L→ε314℃：共晶反应，L→ε+（Cd）2）%7.66%1005.46575057%或%3.33%1005.46575.4650%