材料科學(xué)基礎(chǔ)期末考試歷考試試題復(fù)習(xí)資料

1、四川理工學(xué)院試卷（2009至2010學(xué)年第1學(xué)期） 系 專(zhuān)業(yè) 級(jí) 班 學(xué)號(hào) 姓名 密 封 線(xiàn) 密 封 線(xiàn) 內(nèi) 不 要 答 題 課程名稱(chēng)： 材料科學(xué)基礎(chǔ)命題教師： 羅宏適用班級(jí)：2007級(jí)材料科學(xué)與工程及高分子材料專(zhuān)業(yè)考試(考查) 年 月 日 共 頁(yè)題號(hào)一二三四五六七八總分評(píng)閱（統(tǒng)分）教師得分注意事項(xiàng)：1、 滿(mǎn)分100分。要求卷面整潔、字跡工整、無(wú)錯(cuò)別字。2、 考生必須將姓名、班級(jí)、學(xué)號(hào)完整、準(zhǔn)確、清楚地填寫(xiě)在試卷規(guī)定的地方，否則視為廢卷。3、 考生必須在簽到單上簽到，若出現(xiàn)遺漏，后果自負(fù)。4、 如有答題紙，答案請(qǐng)全部寫(xiě)在答題紙上，否則不給分；考完請(qǐng)將試卷和答題卷分別一同交回，否則不給分。 試題

2、答案及評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)得分評(píng)閱教師一、判斷題：（10分，每題1分，正確的記“” , 錯(cuò)誤的記“×”）1.因?yàn)榫w的排列是長(zhǎng)程有序的，所以其物理性質(zhì)是各向同性。（×）2. 刃型位錯(cuò)線(xiàn)與滑移方向垂直。（）3.萊氏體是奧氏體和滲碳體的片層狀混合物。（×）4.異類(lèi)原子占據(jù)空位稱(chēng)為置換原子，不會(huì)引起晶格畸變。（×）5.電子化合物以金屬鍵為主故有明顯的金屬特性。（）6.冷拉后的鋼條的硬度會(huì)增加。（）7.勻晶系是指二組元在液態(tài)、固態(tài)能完全互溶的系統(tǒng)。（）8.根據(jù)菲克定律，擴(kuò)散驅(qū)動(dòng)力是濃度梯度，因此擴(kuò)散總是向濃度低的方向進(jìn)行。（×）9. 細(xì)晶強(qiáng)化本質(zhì)是晶粒越細(xì)，晶界越

3、多，位錯(cuò)的塞積越嚴(yán)重，材料的強(qiáng)度也就越高。（）10. 體心立方的金屬的致密度為0.68。（）得分評(píng)閱教師二、單一選擇題：（10分，每空1分）1. 體心立方結(jié)構(gòu)每個(gè)晶胞有（b）個(gè)原子。 （a）3 （b）2 （c）6 （d）12. 固溶體的不平衡凝固可能造成（a） （a）晶內(nèi)偏析 （b）晶間偏析 （c）集中縮孔 （d）縮松3屬于<100>晶向族的晶向是（ ） （a）011 （b）110 （c）001 （d）1014以下哪個(gè)工藝不是原子擴(kuò)散理論的具體應(yīng)用。( )（a）滲氮 （b）滲碳 （c）硅晶片摻雜 （d）提拉單晶硅5. 影響鑄錠性能主要晶粒區(qū)是（c）（a）表面細(xì)晶粒區(qū) （b）中心等軸

4、晶 （c）柱狀晶粒區(qū) （d）三個(gè)區(qū)影響相同6屬于包晶反應(yīng)的是（ a ）（l 表示液相，a、b表示固相） （a）l+ab （b）l+bc+b （c）la+b （d）a+bl7.對(duì)于冷變形小的金屬，再結(jié)晶核心形成的形核方式一般是（a）（a） 凸出形核亞 （b）晶直接形核長(zhǎng)大形核（b） 亞晶合并形核 （d） 其他方式8. 用圓形鋼餅加工齒輪，下述哪種方法更為理想？（c） （a） 由鋼板切出圓餅（b） 由合適的圓鋼棒切下圓餅 （c） 由較細(xì)的鋼棒熱鐓成餅 （d） 鑄造成形的圓餅 第1頁(yè) 9. 復(fù)合材料不具備的特征是： （d） 系 專(zhuān)業(yè) 級(jí) 班 學(xué)號(hào) 姓名 密 封 線(xiàn) 密 封 線(xiàn) 內(nèi) 不 要 答 題 (

5、a)可設(shè)計(jì)性（b）各向異性（c）材料結(jié)構(gòu)一次成型性（d）可重組性10.白口鑄鐵種的碳以（b ）形式存在。（a）石墨 （b）滲碳體 （c）固溶體 （d）以上都不對(duì)得分評(píng)閱教師三、給出下列公式，說(shuō)明公式中各物理量的含義及單位：（10分，每小題5分）1hall-petch（霍爾-佩奇）公式s=0+kd-1/2 （2分）s鋼的屈服強(qiáng)度（mpa），0常數(shù)，大體相當(dāng)于單晶體的屈服強(qiáng)度（mpa），（1分）k晶界對(duì)強(qiáng)度影響程度的常數(shù)，（1分）d多晶的平均尺寸（cm）（1分）2菲克第一定律j擴(kuò)散通量（g/m2·s或mol/m2·s）d擴(kuò)散系數(shù)（m2/s），c體積濃度（g/m3或mol/m3）

6、得分評(píng)閱教師四、作圖題：（10分，每小題1分）1在簡(jiǎn)單立方晶胞中畫(huà)出以下晶向：110，121，1 1 1 2確定下列簡(jiǎn)單立方晶胞中abcd的晶面指數(shù)（4分，各2分）。 （120） （113）得分評(píng)閱教師五、簡(jiǎn)答題：（20分，每題5分）1.為什么三種典型晶體結(jié)構(gòu)的金屬塑性不同？ 滑移系的多少，滑移面原子密排程度及滑移方向數(shù)目決定了金屬塑性的好壞，（2分）密排六方滑移系少，塑性最差，（1分）體心立方的滑移系等于或多于面心立方，但滑移方向（2個(gè)）比面心立方（3個(gè)）少，滑移面的密排程度也較低，所以體心立方金屬的塑性又比面心立方金屬差。（2分）2.為什么只有過(guò)冷才能結(jié)晶。分析結(jié)晶相變時(shí)系統(tǒng)自由能的變化可

7、知，結(jié)晶的熱力學(xué)條件為g<0；（2分）由單位體積自由能的變化可知，只有t>0，才有g(shù)b<0。即只有過(guò)冷，才能使g<0。（3分）3.簡(jiǎn)述典型鑄錠的晶粒組織的三個(gè)區(qū)域的特點(diǎn)和形成原因。 鑄錠的晶粒組織通常通常由三個(gè)區(qū)域組成：最外層為小顆粒等軸晶粒區(qū)；中間部分為垂直于模壁，長(zhǎng)而粗的柱狀晶粒區(qū)；中心部分為大顆粒等軸晶粒區(qū)。小顆粒等軸晶粒區(qū)很薄，對(duì)鑄錠性能影響不大。（3分） 當(dāng)液態(tài)金屬澆入常溫下的鑄模時(shí)，與模壁接觸的一層液體處于極大過(guò)冷狀 第2頁(yè) 系 專(zhuān)業(yè) 級(jí) 班 學(xué)號(hào) 姓名 密 封 線(xiàn) 密 封 線(xiàn) 內(nèi) 不 要 答 題 態(tài)，因而大量形核并迅速長(zhǎng)大成小等軸晶粒區(qū)。在此過(guò)程中，模壁迅

8、速升溫，小晶粒區(qū)前沿液體中過(guò)冷度減小，不足以獨(dú)立形核。小晶粒中那些與散熱方向垂直的快長(zhǎng)晶面(低能面)繼續(xù)擇優(yōu)取向生長(zhǎng)，結(jié)果形成柱狀晶區(qū)。當(dāng)柱狀晶生長(zhǎng)時(shí)，會(huì)使液固界面前沿液體中熔質(zhì)富集，產(chǎn)生成分過(guò)冷。于是液體中又開(kāi)始形核并自由長(zhǎng)大成大顆粒晶粒，形成中心的大顆粒等軸晶區(qū)。（2分）4 .簡(jiǎn)述正負(fù)溫度梯度下，晶體界面推移長(zhǎng)大的方式。(1)平面狀長(zhǎng)大：當(dāng)液體具有正溫度梯度時(shí)，晶體以平直界面方式推移長(zhǎng)大。此時(shí)，界面上任何偶然的、小的凸起伸入液體時(shí)，都會(huì)使其過(guò)冷度減小，長(zhǎng)大速率降低或停止長(zhǎng)大，而被周?chē)糠众s上，因而能保持平直界面的推移。(1分)長(zhǎng)大中晶體沿平行溫度梯度的方向生長(zhǎng)，或沿散熱的反方向生長(zhǎng)，而其他

9、方向的生長(zhǎng)則受到抑制。(1分)(2)樹(shù)枝狀長(zhǎng)大：當(dāng)液體具有負(fù)溫度梯度時(shí)，在界面上若形成偶然的凸起伸入前沿液體時(shí)，由于前方液體有更大的過(guò)冷度，有利于晶體長(zhǎng)大和凝固潛熱的散失，從而形成枝晶的一次軸。(1分)一個(gè)枝晶的形成，其潛熱使鄰近液體溫度升高，過(guò)冷度降低，因此，類(lèi)似的枝晶只在相鄰一定間距的界面上形成，相互平行分布。在一次枝晶處的溫度比枝晶間溫度要高，這種負(fù)溫度梯度使一次軸上又長(zhǎng)出二次軸分枝。同樣，還會(huì)產(chǎn)生多次分枝。(1分)枝晶生長(zhǎng)的最后階段，由于凝固潛熱放出，使枝晶周?chē)囊后w溫度升高至熔點(diǎn)以上，液體中出現(xiàn)正溫度梯度，此時(shí)晶體長(zhǎng)大依靠平界面方式推進(jìn)，直至枝晶間隙全部被填滿(mǎn)為止。(1分)得分評(píng)閱教

10、師六、綜合題（共40分，其中1、2題各10分，3題20分）1 已知純銅的臨界分切應(yīng)力為1mpa,問(wèn)：(1)要使()面上產(chǎn)生10方向的滑移，應(yīng)在110方向上施加多大的拉應(yīng)力？l=90°，cosl=0，2分由sstc /cosjcosl 可知ss=，即作用力方向?yàn)?110時(shí)，在10方向不會(huì)產(chǎn)生滑移。2分(2) 要使()面上產(chǎn)生101方向的滑移，應(yīng)在方向上施加多大的拉應(yīng)力？cosl=1/22分cosj=2分sstc /cosjcosl=2.45 mpa2分2已知a（熔點(diǎn)700）與b（熔點(diǎn)620）在液態(tài)時(shí)無(wú)限互溶，固態(tài)時(shí)b在a中的最大固溶度（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）為wb=26%，室溫時(shí)為wb=5%；但a

11、在固態(tài)和室溫時(shí)均不溶于b。在280時(shí)，含wb=52%的液態(tài)合金發(fā)生共晶反應(yīng)，試?yán)L出a-b合金相圖。700620280a 5 26 52 b 相圖完全正確：4分 其余參數(shù)各1分共6分。 第3頁(yè) 系 專(zhuān)業(yè) 級(jí) 班 學(xué)號(hào) 姓名 密 封 線(xiàn) 密 封 線(xiàn) 內(nèi) 不 要 答 題 3根據(jù)鐵碳相圖完成下列內(nèi)容(20分)：（1）寫(xiě)出所有平衡轉(zhuǎn)變式。(各2分，共6分)（a）包晶轉(zhuǎn)變 l =r-fe +fe3c （b）共析轉(zhuǎn)變：r-fe =-fe +fe3c （c）包晶轉(zhuǎn)變：l+-fe= r-fe（2）畫(huà)出碳含量為1.2%的鋼的步冷曲線(xiàn)并計(jì)算室溫下組織組成物和相組成物的相對(duì)含量。(4分)組織組成物相對(duì)含量：(2分)p%=（6.69-1.2）/（6.69-0.77）×100%=92.7%fe3c%=（1.2-0.77）/（6.69