西北工業(yè)大學材料科學基礎碩士研究生入學試題 參考答案

1、.2005年西北工業(yè)大學碩士研究生入學試題 參考答案一、簡答題（每題 8 分，共 40 分） 1. 請簡述二元合金結晶的基本條件有哪些。 答：熱力學條件 G < 0 結構條件： r > r* 能量條件： A > G max 成分條件 2. 同素異晶轉變和再結晶轉變都是以形核長大方式進行的，請問兩者之間有何差別？ 答：同素異晶轉變是相變過程，該過程的某一熱力學量的倒數出現不連續(xù)；再結晶轉變只是晶粒的重新形成，不是相變過程。 3. 兩位錯發(fā)生交割時產生的扭折和割階有何區(qū)別？ 答：位錯的交割屬于位錯與位錯之間的交互作用，其結果是在對方位錯線上產生一個大小和方向等于其柏氏矢量的彎折，

2、此彎折即被稱為扭折或割階。扭折是指交割后產生的彎折在原滑移面上，對位錯的運動不產生影響，容易消失；割階是不在原滑移面上的彎折，對位錯的滑移有影響。 4. 請簡述擴散的微觀機制有哪些？影響擴散的因素又有哪些？ 答：置換機制：包括空位機制和直接換位與環(huán)形換位機制，其中空位機制是主要機制，直接換位與環(huán)形換位機制需要的激活能很高，只有在高溫時才能出現。 間隙機制：包括間隙機制和填隙機制，其中間隙機制是主要機制。 影響擴散的主要因素有：溫度（溫度約高，擴散速度約快）；晶體結構與類型（包括致密度、固溶度、各向異性等）；晶體缺陷；化學成分（包括濃度、第三組元等） 5. 請簡述回復的機制及其驅動力。 答：低溫

3、機制：空位的消失 中溫機制：對應位錯的滑移（重排、消失） 高溫機制：對應多邊化（位錯的滑移攀移） 驅動力：冷變形過程中的存儲能（主要是點陣畸變能） 二、計算、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成滑移系？若外力方向為 001 ，請問哪些滑移系可以開動？ 2. 請判定下列位錯反應能否進行，若能夠進行，請在晶胞圖上做出矢量圖。 （ 1 ） 幾何條件：，滿足幾何條件 能量條件： 滿足能量條件，反應可以進行。 （ 2 ） 幾何條件： ，滿足幾何條件 能量條件： 滿足能量條件，反應可以進行。 3.

4、假設某面心立方晶體可以開動的滑移系為 ，請回答： 1) 給出滑移位錯的單位位錯柏氏矢量； 2）若滑移位錯為純刃位錯，請指出其位錯線方向；若滑移位錯為純螺位錯，其位錯線方向又如何？ 答：（ 1 ）單位位錯的柏氏矢量 ；（ 2 ）純刃位錯的位錯線方向與 b 垂直，且位于滑移面上， 為 ；純螺位錯的位錯線與 b 平行，為 011。 4. 若將一塊鐵由室溫 20 加熱至 850 ，然后非常快地冷卻到 20 ，請計算處理前后空位數變化（設鐵中形成 1mol 空位所需的能量為 104675 J ）。 答： 5. 已知三元簡單共晶的投影圖，見附圖， 1) 請畫出 AD 代表的垂直截面圖及各區(qū)的相組成（已知

5、T A >T D ）； 2)  請畫出 X 合金平衡冷卻時的冷區(qū)曲線，及各階段相變反應。 答： 三、綜合分析題：（共 50 分，每小題 25 分） 1. 請對比分析加工硬化、細晶強化、彌散強化、復相強化和固溶強化的特點和機理。 答：加工硬化：是隨變形使位錯增殖而導致的硬化； 細晶強化：是由于晶粒減小，晶粒數量增多，尺寸減小，增大了位錯連續(xù)滑移的阻力導致的強化；同時由于滑移分散，也使塑性增大。該強化機制是唯一的同時增大強度和塑性的機制。 彌散強化：又稱時效強化。是由于細小彌散的第二相阻礙位錯運動產生的強化。包括切過機制和繞過機制。 復相強化：由于第二相的相對含量與基體處于同數量級

6、是產生的強化機制。其強化程度取決于第二相的數量、尺寸、分布、形態(tài)等，且如果第二相強度低于基體則不一定能夠起到強化作用。 固溶強化：由于溶質原子對位錯運動產生阻礙。包括彈性交互作用（柯氏氣團）、電交互作用（玲木氣團）和化學交互作用。 2. 請根據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？并計算出相和組織的相對含量； 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 ）設所求合金成分為 x （ 4