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1、貴州大學(xué)材料科學(xué)基礎(chǔ)模擬試題三一、簡(jiǎn)答題(每題8分,共40分)1、請(qǐng)簡(jiǎn)述二元合金結(jié)晶的基本條件有哪些。2、同素異晶轉(zhuǎn)變和再結(jié)晶轉(zhuǎn)變都是以形核長大方式進(jìn)行的,請(qǐng)問兩者之間有何差別?3、兩位錯(cuò)發(fā)生交割時(shí)產(chǎn)生的扭折和割階有何區(qū)別?4、請(qǐng)簡(jiǎn)述擴(kuò)散的微觀機(jī)制有哪些?影響擴(kuò)散的因素又有哪些?5、請(qǐng)簡(jiǎn)述回復(fù)的機(jī)制及其驅(qū)動(dòng)力。 二、計(jì)算、作圖題(共60分,每小題12分)1、在面心立方晶體中,分別畫出、和、,指出哪些是滑移面、滑移方向,并就圖中情況分析它們能否構(gòu)成滑移系?若外力方向?yàn)?01,請(qǐng)問哪些滑移系可以開動(dòng)?2、請(qǐng)判定下列位錯(cuò)反應(yīng)能否進(jìn)行,若能夠進(jìn)行,請(qǐng)?jiān)诰О麍D上做出矢量圖。(1) (
2、2)3、假設(shè)某面心立方晶體可以開動(dòng)的滑移系為,請(qǐng)回答:(1)給出滑移位錯(cuò)的單位位錯(cuò)柏氏矢量;(2)若滑移位錯(cuò)為純?nèi)形诲e(cuò),請(qǐng)指出其位錯(cuò)線方向;若滑移位錯(cuò)為純螺位錯(cuò),其位錯(cuò)線方向又如何?4、若將一塊鐵由室溫20加熱至850,然后非常快地冷卻到20,請(qǐng)計(jì)算處理前后空位數(shù)變化(設(shè)鐵中形成1mol空位所需的能量為104675 J,氣體常數(shù)為8.314J/mol·K)。5、已知三元簡(jiǎn)單共晶的投影圖,見附圖,(1) 請(qǐng)畫出AD代表的垂直截面圖及各區(qū)的相組成(已知TA>TD);(2) 請(qǐng)畫出X合金平衡冷卻時(shí)的冷區(qū)曲線,及各階段相變反應(yīng)。 三、綜合分析題(共50分,
3、每小題25分)1、請(qǐng)對(duì)比分析加工硬化、細(xì)晶強(qiáng)化、彌散強(qiáng)化、復(fù)相強(qiáng)化和固溶強(qiáng)化的特點(diǎn)和機(jī)理。2、請(qǐng)根據(jù)所附二元共晶相圖分析解答下列問題:(1)分析合金I、II的平衡結(jié)晶過程,并繪出冷卻曲線;(2)說明室溫下I、II的相和組織是什么?并計(jì)算出相和組織的相對(duì)含量;(3)如果希望得到共晶組織和5%的初的合金,求該合金的成分;(4)分析在快速冷卻條件下,I、II兩合金獲得的組織有何不同。參考答案一、簡(jiǎn)答題(每題 8 分,共 40 分)1、請(qǐng)簡(jiǎn)述二元合金結(jié)晶的基本條件有哪些。答:熱力學(xué)條件 G < 0結(jié)構(gòu)條件: r > r*能量條件:
4、 A > G max成分條件 2、同素異晶轉(zhuǎn)變和再結(jié)晶轉(zhuǎn)變都是以形核長大方式進(jìn)行的,請(qǐng)問兩者之間有何差別?答:同素異晶轉(zhuǎn)變是相變過程,該過程的某一熱力學(xué)量的倒數(shù)出現(xiàn)不連續(xù);再結(jié)晶轉(zhuǎn)變只是晶粒的重新形成,不是相變過程。 3、兩位錯(cuò)發(fā)生交割時(shí)產(chǎn)生的扭折和割階有何區(qū)別?答:位錯(cuò)的交割屬于位錯(cuò)與位錯(cuò)之間的交互作用,其結(jié)果是在對(duì)方位錯(cuò)線上產(chǎn)生一個(gè)大小和方向等于其柏氏矢量的彎折,此彎折即被稱為扭折或割階。扭折是指交割后產(chǎn)生的彎折在原滑移面上,對(duì)位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)不產(chǎn)生影響,容易消失;割階是不在原滑移面上的彎折,對(duì)位錯(cuò)的滑移有影響。 4、請(qǐng)簡(jiǎn)述擴(kuò)散的微觀機(jī)制有哪些?影響
5、擴(kuò)散的因素又有哪些?答:置換機(jī)制:包括空位機(jī)制和直接換位與環(huán)形換位機(jī)制,其中空位機(jī)制是主要機(jī)制,直接換位與環(huán)形換位機(jī)制需要的激活能很高,只有在高溫時(shí)才能出現(xiàn)。間隙機(jī)制:包括間隙機(jī)制和填隙機(jī)制,其中間隙機(jī)制是主要機(jī)制。影響擴(kuò)散的主要因素有:溫度(溫度約高,擴(kuò)散速度約快);晶體結(jié)構(gòu)與類型(包括致密度、固溶度、各向異性等);晶體缺陷;化學(xué)成分(包括濃度、第三組元等) 5、請(qǐng)簡(jiǎn)述回復(fù)的機(jī)制及其驅(qū)動(dòng)力。答:低溫機(jī)制:空位的消失中溫機(jī)制:對(duì)應(yīng)位錯(cuò)的滑移(重排、消失)高溫機(jī)制:對(duì)應(yīng)多邊化(位錯(cuò)的滑移攀移)驅(qū)動(dòng)力:冷變形過程中的存儲(chǔ)能(主要是點(diǎn)陣畸變能) 二、計(jì)算、作圖題:(共
6、60 分,每小題 12 分)1、在面心立方晶體中,分別畫出 、 和、,指出哪些是滑移面、滑移方向,并就圖中情況分析它們能否構(gòu)成滑移系?若外力方向?yàn)?01 ,請(qǐng)問哪些滑移系可以開動(dòng)?解:2、請(qǐng)判定下列位錯(cuò)反應(yīng)能否進(jìn)行,若能夠進(jìn)行,請(qǐng)?jiān)诰О麍D上做出矢量圖。 ( 1 )幾何條件:,滿足幾何條件能量條件:滿足能量條件,反應(yīng)可以進(jìn)行。 ( 2 ) 幾何條件: ,滿足幾何條件能量條件: 滿足能量條件,反應(yīng)可以進(jìn)行。 3、假設(shè)某面心立方晶體可以開動(dòng)的
7、滑移系為 ,請(qǐng)回答:1) 給出滑移位錯(cuò)的單位位錯(cuò)柏氏矢量;2)若滑移位錯(cuò)為純?nèi)形诲e(cuò),請(qǐng)指出其位錯(cuò)線方向;若滑移位錯(cuò)為純螺位錯(cuò),其位錯(cuò)線方向又如何?答:( 1 )單位位錯(cuò)的柏氏矢量;( 2 )純?nèi)形诲e(cuò)的位錯(cuò)線方向與 b 垂直,且位于滑移面上, 為 ;純螺位錯(cuò)的位錯(cuò)線與 b 平行,為 011。 4. 若將一塊鐵由室溫 20 加熱至 850 ,然后非??斓乩鋮s到 20
8、 ,請(qǐng)計(jì)算處理前后空位數(shù)變化(設(shè)鐵中形成 1mol 空位所需的能量為 104675 J )。答: 5、已知三元簡(jiǎn)單共晶的投影圖,見附圖,1) 請(qǐng)畫出 AD 代表的垂直截面圖及各區(qū)的相組成(已知 T A >T D );2) 請(qǐng)畫出 X 合金平衡冷卻時(shí)的冷區(qū)曲線,及各階段相變反應(yīng)。答:三、綜合分析題(共 50 分,每小題 25 分)1、請(qǐng)對(duì)比分析加工硬化、細(xì)晶強(qiáng)化、彌散強(qiáng)化、復(fù)相
9、強(qiáng)化和固溶強(qiáng)化的特點(diǎn)和機(jī)理。答:加工硬化:是隨變形使位錯(cuò)增殖而導(dǎo)致的硬化;細(xì)晶強(qiáng)化:是由于晶粒減小,晶粒數(shù)量增多,尺寸減小,增大了位錯(cuò)連續(xù)滑移的阻力導(dǎo)致的強(qiáng)化;同時(shí)由于滑移分散,也使塑性增大。該強(qiáng)化機(jī)制是唯一的同時(shí)增大強(qiáng)度和塑性的機(jī)制。彌散強(qiáng)化:又稱時(shí)效強(qiáng)化。是由于細(xì)小彌散的第二相阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的強(qiáng)化。包括切過機(jī)制和繞過機(jī)制。復(fù)相強(qiáng)化:由于第二相的相對(duì)含量與基體處于同數(shù)量級(jí)是產(chǎn)生的強(qiáng)化機(jī)制。其強(qiáng)化程度取決于第二相的數(shù)量、尺寸、分布、形態(tài)等,且如果第二相強(qiáng)度低于基體則不一定能夠起到強(qiáng)化作用。固溶強(qiáng)化:由于溶質(zhì)原子對(duì)位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生阻礙。包括彈性交互作用(柯氏氣團(tuán))、電交互作用(玲木氣團(tuán))和化學(xué)交互
10、作用。 2、請(qǐng)根據(jù)所附二元共晶相圖分析解答下列問題:1)分析合金 I 、 II 的平衡結(jié)晶過程,并繪出冷卻曲線;2) 說明室溫下 I 、 II 的相和組織是什么?并計(jì)算出相和組織的相對(duì)含量;3)如果希望得到室溫組織為共晶組織和 5% 的 初 的合金,求該合金的成分;4)分析在快速冷卻條件下, I 、 II 兩合金獲得的組織有何不同。答:( 1 ) ( 2 ) I : 初 II,相組成與組織組成比例相同II : 初 ( ) 共 II (忽略) ( 3
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