材料科学基础试题

材料科学基础试题一、选择1、 能进行攀移的位错可能是AA. 弗兰克位错 B.肖克莱位错 C.螺型全位错2、 对Fe-Cr-C三元合金进行渗碳的反应扩散，则该合金中不能出现A.单相区 B.两相区 C.三相区3、 如下说法哪个是正确的，CA. 形成点缺陷所引起的熵的变化使晶体能量增加B. 晶体总是倾向于降低点缺陷的浓度C. 当点缺陷浓度达到平衡值时，晶体自由能最低4、 位错线上的割阶一般通过 —形成A.位错的交割 B.交滑移 C.孪生5、 在置换型固溶体中，原子扩散的方式一般为 __C___A、原子互换机制 B、间隙机制 C、空位机制6、 在晶体中形成空位的同时又产生间隙原子，这样的缺陷称为 _B A、肖脱基缺陷 B、弗兰克尔缺陷 C、线缺陷7、 理想密排六方结构金属的c/a为__A A、1.6 B、2XM (2/3) C、M (2/3)8、 在三元系相图中，三相区的等温截面都是一个连接的三角形，其顶点触及 __A___A、单相区 B、两相区 C、三相区9、 有效分配系数Ke表示液相的混合程度，其值范围是 其中Ko是平衡分配系数)A、1

A、{112} B、{110} C、{111}二、判断正误正确的在括号内画“V”，错误的画“X”1. 金属中典型的空间点阵有体心立方、面心立方和密排六方三种 x)2. 作用在位错线上的力F的方向永远垂直于位错线并指向滑移面上的未滑移 区 (V )3. 只有置换固溶体的两个组元之间才能无限互溶，间隙固溶体则不能 (V )4. 合金液体在凝固形核时需要能量起伏、结构起伏和成分起伏 (V)5. 小角度晶界的晶界能比大角度晶界的晶界能高 ( X)6. 非均匀形核时晶核与基底之间的接触角越大，其促进非均匀形核的作用越大 X )7. 固溶体合金液体在完全混合条件下凝固后产生的宏观偏析较小 ( X)8. 冷形变金属在再结晶时可以亚晶合并、亚晶长大和原晶界弓出三种方式形核J )9. 动态再结晶是金属材料在较高温度进行形变加工同时发生的再结晶、其形变 硬化与再结晶软化交替进行 ( J)10. 除Co以外，几乎所有溶入奥氏体中的合金元素都能使C曲线左移，从而增加钢的淬透性 ( x )三、简答题1、 试述孪生和滑移的异同，比较它们在塑性过程中的作用 答：相同点：a. 宏观上，都是切应力作用下发生的剪切变形；b. 微观上，都是晶体塑性变形的基本形式，是晶体一部分沿一定晶面和晶向相 对另一部分的移动过程；c. 不改变晶体结构。

不同点：a. 晶体中的取向 滑移：晶体中已滑移部分与未滑移部分的位向相同孪生：已孪生部分和为孪生部分的位向不同，且两者之间具有特定的位向关 系b. 位移的量 滑移：沿滑移方向上原子间距的整倍数，且在一个滑移面上的总位移较大 孪生：原子的位移小于孪生方向的原子间距，一般为孪生方向原子间距的1/nc. 变形方式滑移：不均匀切变 孪生：均匀切变d. 对塑性变形的贡献 滑移：对塑性变形的贡献很大，即总变形量大 孪生：对晶体塑性变形有限，即总变形量小e. 变形应力滑移：有确定的临界分应力 孪生：所需临界分切应力一般高于滑移所需的临界分切应力f. 变形条件滑移：一般情况先发生滑移变形 孪生：当滑移变形难以进行时，或晶体对称性很低、变形温度较低、加载速率 较高时g. 变形机制滑移：全位错运动的结果 孪生：不全位错运动的结果2、 简述Al-Cu二元合金的沉淀强化机制强化机制是AL与CU行成置换固熔体增大其位错运动阻力，达到提高其强度和 硬度的作用所以其强化机制叫：固溶强化3、 为什么奥氏体不锈钢(18-8型不锈钢)在450°C〜850°C保温时会产生晶间腐蚀？如何防止或减轻奥氏体不锈钢的晶间腐蚀？室温下碳元素在奥氏体的溶解度很小，约0．02-0．03％ (质量分数)，而一般奥 氏体钢中含碳量均超过0．02-0．03％ ，因此只能在淬火状态下使碳固溶在奥氏 体中，以保证钢材具有较高的化学稳定性。

但是这种淬火状态的奥氏体钢当加热 到450〜850~(2或在该温度下长期使用时，碳在奥氏体中的扩散速度大于铬在奥 氏体中的扩散速度当奥氏体中含碳量超过它在窀温的溶解度(0．02-0．03％) 后碳就不断地向奥氏体晶粒边界扩散，并和铬化合，析出碳化铬Gr23C6但是铬的原子半径较大，扩散速度较小，来不 及向边界扩散，品界附近大量的铬和碳化合形成碳化铬，所以在晶间所形成的碳 化铬所需的铬主要不是来自奥氏体晶粒内部， 而是来自品界附近结果就使晶 界附近的铬含量大为减少，当品界含铬量小于12% (质量分式)时，就形成“贫 铬区”造成奥氏体边界贫铬，当晶界附近的金属含量铬量低于12%时就失去 了抗腐蚀的能力，在腐蚀介质作用下，就在晶粒之『自】产生腐蚀即产生晶问腐 蚀从上可知，晶间腐蚀产卡的根本原因是由于晶粒边界形成贫铬层造成的1) 控制含碳量 (2 )添加稳定剂(3 )进行固溶处理(4)采用双相组织 (5)加快冷却 速度4、 请简述间隙固溶体、间隙相、间隙化合物的异同点？ 相同点：小原子溶入不同点：间隙固溶体保持溶剂(大原子)点阵； 间隙相、间隙化合物改变了大原子点阵，形成新点阵间隙相结构简单；间隙化 合物结构复杂5、 临界晶核的物理意义是什么？形成临界晶核的充分条件是什么？临界晶核的物理意义：可以自发长大的最小晶胚(或，半径等于rk的晶核) 形成临界晶核的充分条件：(1)形成r三rk的晶胚；(2) 获得A2A* (临界形核功)的形核功。

四、计算、作图1、 已知碳在r — Fe中的扩散常数D =2.0X10-5m2/s，扩散激活能Q =01.4X105j/mo1(R = 8.31J/(mo1K))碳势均为 C =1.1%C 的条件下对 20#钢在 880°CP进行渗碳，为达到927C渗碳5h同样的效果，渗碳时间应为多少？2、 对fee结构的晶体(点阵常数为a)(1) 分别计算原子在［100］，［110］和［111］晶向上的原子密度，并说明哪个晶向是 密排方向：(2) 计算原子在(100)，(110)和(111)晶面上的原子密度和三个面的面间距，并指 出面间距最大的晶面3、 写出附图1.1所示立方晶格中晶面ABCD和晶向CE的指数；在右图单胞中画 出晶面(111)和该面上属于＜112＞三个晶向，并标出具体指数五、综合题1、试分析冷塑性变形对合金组织结构、力学性能、物理化学性能、体系能量的 影响组织结构：（ 1 ）形成纤维组织：晶粒沿变形方向被拉长；（ 2 ）形成位错胞； （ 3 ）晶粒转动形成变形织构. 力学性能：位错密度增大，位错相互缠绕，运 动阻力增大，造成加工硬化物理化学性能：其变化复杂，主要对导电，导热， 化学活性，化学电位等有影响。

体系能量：包括两部分：（ 1 ）因冷变形产生 大量缺陷引起点阵畸变，使畸变能增大；（ 2 ）因晶粒间变形不均匀和工件各 部分变形不均匀引起的微观内应力和宏观内应力这两部分统称为存储能，其中 前者为主要的冷变形后引起的组织性能变化为合金随后的回复、再结晶作了组 织和能量上的准备2. 对铁碳合金（w =0.0015）经过完全退火后：c（1） 在室温下包含哪些组成相，计算其相对量2） 在室温下由哪些组织组成物构成，画出组织示意图，并计算各自的相对 量3） 在室温下该合金经过较大的塑性变形（例如压缩50％），其组织会发生哪 些变化？（4） 变形后再经过750°C充分保温后缓慢冷却到室温，所得到的组织与原完全 退火的组织有哪些差别？3. 画出Fe-FeC相图，并根据F e-Fe C相图，⑴分别求3（C）=2.11%,333（C）=4.30%的二次渗碳体的析出量2）画出3（0=4.30%的冷却曲线4. 图（a）为固态互不溶解的三元共晶相图的浓度三角形，其中三元共晶点E的 成分为3（A）=20%,3（B）=30%,3（C）=50%图（b）为某一温度（高于TE）的水平 截面图问：（1） A, B和C三组元的熔点谁最低？（2） 若有一液态成分为«（A）=60%,o（B）=15%,«（C）=25%的合金（其B/C成分比三元共晶合金相同）平衡凝固到室温，试分析室温平衡组织并画出平衡冷却曲线。

3） 计算该合金中共晶组织在铸锭中的质量分数。