《材料科學(xué)基礎(chǔ)》模擬試卷(一)

1、材料科學(xué)基礎(chǔ)模擬試卷(一)一、概念辨析題（說明下列各組概念的異同。任選六題，每小題3分，共18分）1 晶體結(jié)構(gòu)與空間點(diǎn)陣 2 熱加工與冷加工 3 上坡擴(kuò)散與下坡擴(kuò)散4 間隙固溶體與間隙化合物 5 相與組織 6 交滑移與多滑移7 金屬鍵與共價(jià)鍵 8 全位錯(cuò)與不全位錯(cuò) 9 共晶轉(zhuǎn)變與共析轉(zhuǎn)變二、畫圖題（任選兩題。每題6分，共12分）1 在一個(gè)簡(jiǎn)單立方晶胞內(nèi)畫出010、120、210晶向和（110）、（112）晶面。2 畫出成分過冷形成原理示意圖（至少畫出三個(gè)圖）。3 綜合畫出冷變形金屬在加熱時(shí)的組織變化示意圖和晶粒大小、內(nèi)應(yīng)力、強(qiáng)度和塑性變化趨勢(shì)圖。4 以“固溶體中溶質(zhì)原子的作用”為主線，用框圖法

2、建立與其相關(guān)的各章內(nèi)容之間的聯(lián)系。三、簡(jiǎn)答題（任選6題，回答要點(diǎn)。每題5分，共 30 分）1 在點(diǎn)陣中選取晶胞的原則有哪些？2 簡(jiǎn)述柏氏矢量的物理意義與應(yīng)用。3 二元相圖中有哪些幾何規(guī)律？4 如何根據(jù)三元相圖中的垂直截面圖和液相單變量線判斷四相反應(yīng)類型？5 材料結(jié)晶的必要條件有哪些？6 細(xì)化材料鑄態(tài)晶粒的措施有哪些？7 簡(jiǎn)述共晶系合金的不平衡冷卻組織及其形成條件。8 晶體中的滑移系與其塑性有何關(guān)系？9 馬氏體高強(qiáng)度高硬度的主要原因是什么？10 哪一種晶體缺陷是熱力學(xué)平衡的缺陷，為什么？四、分析題（任選1題。10分）1 計(jì)算含碳量w=0.04的鐵碳合金按亞穩(wěn)態(tài)冷卻到室溫后，組織中的珠光體、二次滲

3、碳體和萊氏體的相對(duì)含量。2 由擴(kuò)散第二定律推導(dǎo)出第一定律，并說明它們各自的適用條件。3 試分析液固轉(zhuǎn)變、固態(tài)相變、擴(kuò)散、回復(fù)、再結(jié)晶、晶粒長(zhǎng)大的驅(qū)動(dòng)力及可能對(duì)應(yīng)的工藝條件。五、某面心立方晶體的可動(dòng)滑移系為(111) 110.（15分） (1) 指出引起滑移的單位位錯(cuò)的柏氏矢量. (2) 如果滑移由純?nèi)行臀诲e(cuò)引起,試指出位錯(cuò)線的方向. (3) 如果滑移由純螺型位錯(cuò)引起,試指出位錯(cuò)線的方向. (4) 在(2),(3)兩種情況下,位錯(cuò)線的滑移方向如何? (5) 如果在該滑移系上作用一大小為0.7MPa的切應(yīng)力，試確定單位刃型位錯(cuò)和螺型位錯(cuò)線受力的大小和方向。（點(diǎn)陣常數(shù)a=0.2nm)。六、論述題（任

4、選1題，15分）1 試論材料強(qiáng)化的主要方法、原理及工藝實(shí)現(xiàn)途徑。2 試論固態(tài)相變的主要特點(diǎn)。3 試論塑性變形對(duì)材料組織和性能的影響。材料科學(xué)基礎(chǔ)模擬試卷(一)參考答案一、概念辨析題（說明下列各組概念的異同。每小題3分，共18分）（評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)：給出每個(gè)概念的定義各得1分，說明異同得1分）1 晶體結(jié)構(gòu)與空間點(diǎn)陣 異：點(diǎn)的屬性、數(shù)目、有無缺陷；同：描述晶體中的規(guī)律性。2 熱加工與冷加工 異：熱加工時(shí)發(fā)生回復(fù)、再結(jié)晶與加工硬化；冷加工只發(fā)生加工硬化； 同：發(fā)生塑性變形。 3 上坡擴(kuò)散與下坡擴(kuò)散 異：擴(kuò)散方向； 同：驅(qū)動(dòng)力化學(xué)位梯度。4 間隙固溶體與間隙化合物 異：結(jié)構(gòu)與組成物的關(guān)系； 同：小原子位于間隙

5、位置。 5 相與組織 異：組織具有特定的形態(tài)；同：都是材料的組成部分。 6 交滑移與多滑移 異：多個(gè)滑移系的滑移； 同：交滑移中滑移系具有相同的滑移方向。7 異：電子共用范圍不同, 金屬鍵中電子屬所有原子共用, 共價(jià)鍵中屬若干原子共用. 同：成鍵方式為電子共用.8 異：柏氏矢量與點(diǎn)陣常數(shù)的關(guān)系不同. 同：都是線缺陷,即位錯(cuò).9 異：共晶轉(zhuǎn)變?yōu)閺囊合噢D(zhuǎn)變,共析轉(zhuǎn)變?yōu)閺墓滔噢D(zhuǎn)變. 同：在恒溫下轉(zhuǎn)變產(chǎn)物為兩個(gè)固相.二、畫圖題（任選兩題。每題6分，共12分）1 在一個(gè)簡(jiǎn)單立方晶胞內(nèi)畫出010、120、210晶向和（110）、（112）晶面。圖略；每個(gè)指數(shù)各計(jì)1分，指數(shù)規(guī)范性1分。2 畫出成分過冷形成原

6、理示意圖（至少畫出三個(gè)圖）。 圖略：每個(gè)圖各計(jì)2分。3 綜合畫出冷變形金屬在加熱時(shí)的組織變化示意圖和晶粒大小、內(nèi)應(yīng)力、強(qiáng)度和塑性變化趨勢(shì)圖。 圖略：組織示意圖計(jì)2分，每個(gè)指標(biāo)各計(jì)1分。三、簡(jiǎn)答題（任選6題，回答要點(diǎn)。每題5分，共 30 分）1 在點(diǎn)陣中選取晶胞的原則有哪些？ 反映對(duì)稱性；相等的棱和角最多；直角最多；體積最小。 （每條計(jì)1分；敘述計(jì)1分）2 簡(jiǎn)述柏氏矢量的物理意義與應(yīng)用。 代表位錯(cuò)；判斷位錯(cuò)類型；表示晶體滑移的方向與大??；守+恒性及其推論。 （每條計(jì)1分）3 二元相圖中有哪些幾何規(guī)律？ 相區(qū)接觸法則；三相區(qū)是一條水平線；三相區(qū)中間是由它們中相同的相組成的兩相區(qū)；單相區(qū)邊界線的延長(zhǎng)

7、線進(jìn)入相鄰的兩相區(qū)。（每條計(jì)1分；敘述計(jì)1分）4 如何根據(jù)三元相圖中的垂直截面圖和液相單變量線判斷四相反應(yīng)類型？ 圖略。（垂直截面圖部分2.5分，單變量線部分2.5分。）5 材料結(jié)晶的必要條件有哪些？ 過冷；結(jié)構(gòu)起伏；能量起伏；成分起伏（合金）。 （每項(xiàng)計(jì)各1分，敘述1分）6 細(xì)化材料鑄態(tài)晶粒的措施有哪些？ 提高過冷度；變質(zhì)處理；振動(dòng)與攪拌。 （每項(xiàng)各計(jì)1.5分，敘述0.5分）7 簡(jiǎn)述共晶系合金的不平衡冷卻組織及其形成條件。 (1) 偽共晶-非共晶合金得到的完全共晶組織; 條件: 冷卻速度快, 合金成分位于共晶點(diǎn)附件. (2) 不平衡共晶-共晶線以外的合金得到的共晶組織; 條件: 冷卻速度快,

8、 合金成分位于共晶線以外端點(diǎn)附近. (3) 離異共晶-兩相分離的共晶組織; 條件: 不平衡條件下, 合金成分位于共晶線以外端點(diǎn)附近;平衡條件下, 合金成分位于共晶線以內(nèi)端點(diǎn)附近.8 晶體中的滑移系與其塑性有何關(guān)系？ (1) 一般滑移系越多,塑性越好; (2) 與滑移面密排程度和滑移方向個(gè)數(shù)有關(guān); (3) 與同時(shí)開動(dòng)的滑移系數(shù)目有關(guān).9 馬氏體高強(qiáng)度高硬度的主要原因是什么？ 固溶強(qiáng)化; 細(xì)晶強(qiáng)化; 相變強(qiáng)化. (要求簡(jiǎn)要論述)10 哪一種晶體缺陷是熱力學(xué)平衡的缺陷，為什么？ 是點(diǎn)缺陷. 因?yàn)樵谝欢舛赛c(diǎn)缺陷存在的情況下晶體的能力可達(dá)到最低狀態(tài).四、分析題（任選1題。10分）1 計(jì)算含碳量w=0.

9、04的鐵碳合金按亞穩(wěn)態(tài)冷卻到室溫后，組織中的珠光體、二次滲碳體和萊氏體的相對(duì)含量。分別為10.6%, 3.10%和86.30%。（計(jì)算過程1分，每個(gè)結(jié)果各計(jì)3分。）2 由擴(kuò)散第二定律推導(dǎo)出第一定律，并說明它們各自的適用條件。略。五、某面心立方晶體的可動(dòng)滑移系為(111) 110.（15分）每小題3分。 (1) 指出引起滑移的單位位錯(cuò)的柏氏矢量. a110/2.(2) 如果滑移由純?nèi)行臀诲e(cuò)引起,試指出位錯(cuò)線的方向. 112(3) 如果滑移由純螺型位錯(cuò)引起,試指出位錯(cuò)線的方向. 110 (4) 在(2),(3)兩種情況下,位錯(cuò)線的滑移方向如何? 分別平行和垂直于柏士矢量具體指數(shù)。 (5) 如果在該滑移系上作用一大小為0.7MPa的切應(yīng)力，試確定單位刃型位錯(cuò)和螺型位錯(cuò)線受力的大小和方向。（點(diǎn)陣常數(shù)a=0.2nm)。方向：垂直于位錯(cuò)線具體指數(shù)。結(jié)果：9.910-11MN/m六、論述題（任選1題，15分）1 試論材料強(qiáng)化的主要方法及其原理。 固溶強(qiáng)化. 原理:晶格畸變、柯氏氣團(tuán)，阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)；方法：固溶處理、淬火等。 細(xì)晶強(qiáng)化：原理：晶界對(duì)位錯(cuò)滑移的阻礙作用。方法：變質(zhì)處理、退火等。 彌散強(qiáng)化：原理：第二相離子對(duì)位錯(cuò)的阻礙作用；方法：形成第二硬質(zhì)相如球化退火、變質(zhì)處理等。