2023年碩士研究生入學(xué)考試材料科學(xué)基礎(chǔ)試題

西北工業(yè)大學(xué)2023年碩士研究生入學(xué)考試試題試題名稱(chēng)：材料科學(xué)根底〔B卷〕試題編號(hào)：832說(shuō)明：所有答題一律寫(xiě)在答題紙上第1頁(yè)共3頁(yè)<![endif]>簡(jiǎn)答題〔每題10分，共60分〕1.在位錯(cuò)發(fā)生滑移時(shí)，請(qǐng)分析刃位錯(cuò)、螺位錯(cuò)和混合位錯(cuò)的位錯(cuò)線l與柏氏矢量b、外加切應(yīng)力τ與柏氏矢量b、外加切應(yīng)力τ與位錯(cuò)線l之間的夾角關(guān)系，及位錯(cuò)線運(yùn)動(dòng)方向?！舱?qǐng)繪表格作答，答案務(wù)必寫(xiě)在答題冊(cè)上〕混合位錯(cuò)混合位錯(cuò)螺位錯(cuò)刃位錯(cuò)位錯(cuò)線運(yùn)動(dòng)方向τ與lτ與bb與l類(lèi)型2.什么是置換固溶體？影響置換固溶體溶解度的因素有哪些？形成無(wú)限固溶體的條件是什么？3.置換擴(kuò)散與間隙擴(kuò)散的擴(kuò)散系數(shù)有何不同？在擴(kuò)散偶中，如果是間隙擴(kuò)散，是否會(huì)發(fā)生柯肯達(dá)爾效應(yīng)？為什么？4.在室溫下對(duì)鐵板〔其熔點(diǎn)為1538℃〕和錫板〔其熔點(diǎn)為2325.何為固溶強(qiáng)化？請(qǐng)簡(jiǎn)述其強(qiáng)化機(jī)制。6.請(qǐng)比擬二元共晶轉(zhuǎn)變與包晶轉(zhuǎn)變的異同。二、作圖計(jì)算題〔每題10分，共40分〕請(qǐng)比擬FCC晶體中和兩位錯(cuò)的畸變能哪個(gè)較大。面心立方晶體沿[001]方向拉伸，可能有幾個(gè)滑移系開(kāi)動(dòng)？請(qǐng)寫(xiě)出各滑移系指數(shù)，并分別繪圖示之。在Al單晶中，〔111〕面上有一位錯(cuò)，面上另一位錯(cuò)。假設(shè)兩位錯(cuò)發(fā)生反響，請(qǐng)繪出新位錯(cuò)，并判斷其性質(zhì)。4.請(qǐng)分別寫(xiě)出立方晶系中{110}和{100}晶面族包括的晶面。綜合分析題〔每題25分，共50分〕1.請(qǐng)分析影響回復(fù)和再結(jié)晶的因素各有哪些，以及影響因素的異同，并請(qǐng)分析其原因。232335℃℃℃℃℃℃℃℃℃℃℃℃℃℃2.附圖為T(mén)i-Al二元合金相圖：請(qǐng)分析并分別寫(xiě)出1285℃、1125℃和665℃請(qǐng)繪出w＝31%合金平衡結(jié)晶的冷卻曲線，并注明各階段的主要相變反響。請(qǐng)分析500℃時(shí)，w＝31%〔注：1125℃時(shí)，wTi＝27%，wTi3Al＝26%，wTiAl＝35%；500℃時(shí)，wTi3Al＝23%，wTiAl＝2023年西北工業(yè)大學(xué)碩士研究生入學(xué)試題參考答案簡(jiǎn)答題〔每題10分，共60分〕1.在位錯(cuò)發(fā)生滑移時(shí)，請(qǐng)分析刃位錯(cuò)、螺位錯(cuò)和混合位錯(cuò)的位錯(cuò)線l與柏氏矢量b、外加切應(yīng)力τ與柏氏矢量b、外加切應(yīng)力τ與位錯(cuò)線l之間的夾角關(guān)系，及位錯(cuò)線運(yùn)動(dòng)方向。〔請(qǐng)繪表格作答，答案務(wù)必寫(xiě)在答題冊(cè)上〕答：一定角度一定角度//法線一定角度////法線//⊥//法線⊥位錯(cuò)線運(yùn)動(dòng)方向τ與lτ與bb與l2.什么是置換固溶體？影響置換固溶體溶解度的因素有哪些？形成無(wú)限固溶體的條件是什么？答：溶質(zhì)原子取代溶劑原子，并保持溶劑結(jié)構(gòu)的合金相稱(chēng)為置換固溶體。影響因素有：1〕原子尺寸；2〕晶體結(jié)構(gòu)；3〕電負(fù)性；4〕電子濃度兩組元晶體結(jié)構(gòu)相同是形成無(wú)限固溶體的必要條件。3.置換擴(kuò)散與間隙擴(kuò)散的擴(kuò)散系數(shù)有何不同？在擴(kuò)散偶中，如果是間隙擴(kuò)散，是否會(huì)發(fā)生柯肯達(dá)爾效應(yīng)？為什么？答：間隙擴(kuò)散系數(shù)與空位濃度無(wú)關(guān)，而置換擴(kuò)散系數(shù)與空位濃度有關(guān)〔可用公式表示〕。一般地，間隙擴(kuò)散系數(shù)大于置換擴(kuò)散系數(shù)。不會(huì)發(fā)生。因?yàn)殚g隙擴(kuò)散中考慮間隙原子定向流動(dòng)，未考慮置換互溶式擴(kuò)散。4.在室溫下對(duì)鐵板〔其熔點(diǎn)為1538℃〕和錫板〔其熔點(diǎn)為232答：根據(jù)T再＝〔0.35～0.45〕Tm可知Fe在室溫下加工為冷加工，Sn在室溫下加工為熱加工因此隨著彎曲的進(jìn)行，鐵板發(fā)生加工硬化，繼續(xù)變形，導(dǎo)致鐵板斷裂Sn板屬于熱加工，產(chǎn)生動(dòng)態(tài)再結(jié)晶，彎曲可不斷進(jìn)行下去5.何為固溶強(qiáng)化？請(qǐng)簡(jiǎn)述其強(qiáng)化機(jī)制。答：固溶強(qiáng)化就是溶質(zhì)原子阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)，從而使合金強(qiáng)度提高的現(xiàn)象。主要機(jī)制包括：1〕柯氏氣團(tuán)，即溶質(zhì)原子的彈性應(yīng)力場(chǎng)阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)；2〕玲木氣團(tuán)，即溶質(zhì)原子降低基體層錯(cuò)能，使位錯(cuò)分解為擴(kuò)展位錯(cuò)，阻礙位錯(cuò)交滑移或攀移；3〕電交互作用，即帶電溶質(zhì)原子與位錯(cuò)形成靜電交互作用，阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)。6.請(qǐng)比擬二元共晶轉(zhuǎn)變與包晶轉(zhuǎn)變的異同。答：相同點(diǎn)：恒溫、恒成分轉(zhuǎn)變；相圖上均為水平線。不同點(diǎn)：共晶為分解型反響，包晶為合成型反響；共晶線全是固相線，包晶線只有局部是固相線；共晶三角在水平線上，包晶三角在水平線下。二、作圖計(jì)算題〔每題10分，共40分〕請(qǐng)比擬FCC晶體中和兩位錯(cuò)的畸變能哪個(gè)較大。答：故：b1的畸變能較小。面心立方晶體沿[001]方向拉伸，可能有幾個(gè)滑移系開(kāi)動(dòng)？請(qǐng)寫(xiě)出各滑移系指數(shù)，并分別繪圖示之。答：共12個(gè)滑移系，其中可能開(kāi)動(dòng)的有8個(gè)。分別是：、、、、在Al單晶中，〔111〕面上有一位錯(cuò)，面上另一位錯(cuò)。假設(shè)兩位錯(cuò)發(fā)生反響，請(qǐng)繪出新位錯(cuò)，并判斷其性質(zhì)。b1b2b1b2b'2b3位錯(cuò)線為〔111〕面與面的交線。兩者垂直，因此是刃型位錯(cuò)。4.請(qǐng)分別寫(xiě)出立方晶系中{110}和{100}晶面族包括的晶面。答：綜合分析題〔每題25分，共50分〕1.請(qǐng)分析影響回復(fù)和再結(jié)晶的因素各有哪些，以及影響因素的異同，并請(qǐng)分析其原因。回復(fù)再結(jié)晶原因溫度〔升〕促進(jìn)促進(jìn)促進(jìn)原子擴(kuò)散冷變形量〔增〕促進(jìn)促進(jìn)提供驅(qū)動(dòng)力溶質(zhì)原子阻礙阻礙阻礙位錯(cuò)和晶界的運(yùn)動(dòng)第二相粒子促進(jìn)促進(jìn)或阻礙即可能提高驅(qū)動(dòng)力，同時(shí)阻礙位錯(cuò)和晶界運(yùn)動(dòng)原始晶粒〔細(xì)小〕促進(jìn)促進(jìn)增大再結(jié)晶驅(qū)動(dòng)力晶粒位向無(wú)影響無(wú)影響熱蝕溝無(wú)影響一般無(wú)影響尚未形成熱蝕溝2.附圖為T(mén)i-Al二元合金相圖：請(qǐng)分析并分別寫(xiě)出1285℃、1125℃和665℃請(qǐng)繪出w＝31%合金平衡結(jié)晶的冷卻曲線，并注明各階段的主要相變反響。請(qǐng)分析500℃時(shí)，w＝31%〔注：1125℃時(shí)，wTi＝27%，wTi3Al＝26%，wTiAl＝35%；500℃時(shí)，wTi3Al＝23%，wTiAl＝答：1〕1285℃：包析反響，βTi＋TiAl→1125℃：共析反響，Ti→Ti3Al＋665℃：包晶反響，L+TiAl3→882℃：同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變，βTi→LLL→βTiβTiβTi→TiAl