07东北大学材料科学基础考研试题

2007年《材料科学基础》参考答案

一、名词解释

1. 以一种金属元素作为溶剂，另一种或一种以上的元素作为溶质而形成的固体称为固溶体。

2. 把原子(或离子、分子)抽象成结点，结点在空间规则周期的分布，这些点的总体称为空间点阵或点阵。

3. 当位错运动时，中心区必须要通过一系列的能峰和能谷，位错线越过能峰时所需克服的阻力就是位错运动的晶格摩擦力，也称为P —N 力。

4. 一个全位错分解为2个Shockley 不全位错，这样的2个Shockley 位错一起被称为扩展位错。

5. 同一物质的不同的晶体结构称为同素异形体。每一种同素异形体都是一个相，它们之间在一定条件下也将发生相互转变，称同素异形转变。

二、由三个晶面构成的行列式=0说明三个晶面属于同一晶带；晶带轴指数]121[-

-由两个晶面即可确定。

三、在0K 时．自由电子系统每个电子的平均能量(平均动能)为由上式可知，在0K 时电子仍有相当大的平均动能，

这是由于电子必须满足泡利不相容原理的缘故。考虑金属的费米能为几个到十几个电子伏

特，计算表明，0K 时自由电子的平均速度数量级高达106m/s 。

四、奥氏体中析出渗碳体、铁素体、珠光体。

五、金属材料中存在有固溶原子时，固溶原子必然会引起周围晶格的畸变，在其周围产生一个应力场，由于固溶原子应力场与位错应力场相互作用的结果，溶质原子具有向位错偏聚而形成一个原子气团的倾向。这时，位错的运动要么摆脱这种原子气团，要么施带着原子气团一起运动。摆脱原子气团需增加一部分外力以克服它与位错间的相互吸引，如果施带原子气团一齐运动，外力也需增加一个附加量。所以，当位错上有原子偏聚时，位错运动的难度提高，金属得到强化。

六、（1）D 0=Dexp(Q/RT)=4435.67 m 2/s

（2）固溶体类型、晶体结构类型、晶体缺陷、化学成分等。

七、回复是通过位错运动造成材料中储能的减低。位错运动所实现的有2个主要过程，这就是位错的相消与重排。2个过程的实现，有赖于位错滑动，攀移和交滑移。回复的过程可归结为三种主要机制：A 亚晶规整化 B 多边化 C 亚晶的合并--亚晶结构合并是相邻亚晶通过转动而重合的过程，亚晶合并的另一种机制可以通过低角度界面的迁移来进行，最小的亚晶消失，而较大的则生长，这类似于晶粒长大。

八、

Ko=5.65/33=0.1712<1 界面处液相成分C L =Co/Ko=0.5%*33/0.65=25.38% 由T b =Tm-m L Co/Ko 得m L =（660-546）/ 25.38% = 449.17

特征距离= D L /R=3*10-9/5*10-6=0.6*10-3m 由R G K K D C m L O O L o L <-1 可得R K K D C m G O O L o L L ->1=1.81*104

材料科学基础期末考试历届考试试题复习资料

四川理工学院试卷（2009至2010学年第1学期） 课程名称：材料科学基础 命题教师：罗宏 适用班级：2007级材料科学与工程及高分子材料专业 考试（考查） 年 月 日 共 页 1、 满分100分。要求卷面整洁、字迹工整、无错别字。 2、 考生必须将姓名、班级、学号完整、准确、清楚地填写在试卷规定的地方，否 则视为废卷。 3、 考生必须在签到单上签到，若出现遗漏，后果自负。 4、 如有答题纸，答案请全部写在答题纸上，否则不给分；考完请将试卷和答题卷 分别一同交回，否则不给分。 试题答案及评分标准 得分 评阅教师 一、判断题：（10分，每题1分，正确的记错误的记“％” 1?因为晶体的排列是长程有序的，所以其物理性质是各向同性。 （％ 2. 刃型位错线与滑移方向垂直。（话 3. 莱氏体是奥氏体和渗碳体的片层状混合物。（X ） 4?异类原子占据空位称为置换原子，不会引起晶格畸变。 （X 5. 电子化合物以金属键为主故有明显的金属特性。 （话 6. 冷拉后的钢条的硬度会增加。（话 7. 匀晶系是指二组元在液态、固态能完全互溶的系统。 （话 题号 -一- -二二 三 四 五 六 七 八 总分 评阅（统分”教师 得分 :题 * 冷 =要 密;

8.根据菲克定律，扩散驱动力是浓度梯度，因此扩散总是向浓度低的方向进行。（X

9. 细晶强化本质是晶粒越细，晶界越多，位错的塞积越严重，材料的强度也就 越高。（V ） 10. 体心立方的金属的致密度为 0.68。（V ） 、单一选择题：（10分，每空1分） (B) L+B — C+B （C ） L —A+B （D ） A+B^L 7. 对于冷变形小 的金属，再结晶核心形成的形核方式一般是（ A ） （A ） 凸出形核亚 （ B ）晶直接形核长大形核 （B ） 亚晶合并形核 （D ）其他方式 8. 用圆形钢饼加工齿轮，下述哪种方法更为理想？ （ C ） （A ）由钢板切出圆饼（B ）由合适的圆钢棒切下圆饼 （C ） 由较细的钢棒热镦成饼 （D ）铸造成形的圆饼 1. 体心立方结构每个晶胞有（B ） 个原子。 2. 3. (A) 3 ( B) 2 (C) 6 固溶体的不平衡凝固可能造成 （A ）晶内偏析 （C ）集中缩孔 属于＜100＞晶向族的晶向是（ (A) [011] (B) [110] (D) 1 (B) (D) (C) 晶间偏析 缩松 [001] (D) [101] 4.以下哪个工艺不是原子扩散理论的具体应用 （A ）渗氮 （B ）渗碳 （C ）硅晶片掺杂 （） （D ）提拉单晶5.影响铸锭性能主要晶粒区是（C ） （A ）表面细晶粒区 （B ）中心等轴（C ）柱状晶粒区 三个区影 响相同 6 ?属于包晶反应的是（A ） （ L 表示液相, A 、B 表示固相） (A) L+A — B

材料科学基础期末试题

材料科学基础考题 I卷 一、名词解释（任选5题，每题4分，共20分） 单位位错；交滑移；滑移系；伪共晶；离异共晶；奥氏体；成分过冷答： 单位位错：柏氏矢量等于单位点阵矢量的位错称为单位位错。 交滑移：两个或多个滑移面沿着某个共同的滑移方向同时或交替滑移，称为交滑移。滑移系：一个滑移面和此面上的一个滑移方向合起来叫做一个滑移系。 伪共晶：在非平衡凝固条件下，某些亚共晶或过共晶成分的合金也能得全部的共晶组织，这种由非共晶成分的合金所得到的共晶组织称为伪共晶。 离异共晶：由于非平衡共晶体数量较少，通常共晶体中的a相依附于初生a相生长，将共晶体中另一相B推到最后凝固的晶界处，从而使共晶体两组成相相间的组织特征消失，这种两相分离的共晶体称为离异共晶。 奥氏体：碳原子溶于丫-Fe形成的固溶体。 成分过冷：在合金的凝固过程中，将界面前沿液体中的实际温度低于由溶质分布所决定的凝固温度时产生的过冷称为成分过冷。 二、选择题（每题2分，共20分） 1. 在体心立方结构中，柏氏矢量为a[110]的位错（A ）分解为a/2[111]+a/2[l11]. （A）不能（B）能（C）可能 2. 原子扩散的驱动力是：（B ） （A）组元的浓度梯度（B）组元的化学势梯度（C）温度梯度 3?凝固的热力学条件为：（D ） （A）形核率（B）系统自由能增加 （C）能量守衡（D）过冷度 4?在TiO2中，当一部分Ti4+还原成Ti3+，为了平衡电荷就出现（A） （A）氧离子空位（B）钛离子空位（C）阳离子空位 5?在三元系浓度三角形中，凡成分位于（ A ）上的合金，它们含有另两个顶角所代表的两 组元含量相等。 （A）通过三角形顶角的中垂线 （B）通过三角形顶角的任一直线 （C）通过三角形顶角与对边成45°的直线 6?有效分配系数k e表示液相的混合程度，其值范围是（B ） （A）1vk e

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《材料科学基础》试题库 一、名词解释 1、铁素体、奥氏体、珠光体、马氏体、贝氏体、莱氏体 2、共晶转变、共析转变、包晶转变、包析转变 3、晶面族、晶向族 4、有限固溶体、无限固溶体 5、晶胞 6、二次渗碳体 7、回复、再结晶、二次再结晶 8、晶体结构、空间点阵 9、相、组织 10、伪共晶、离异共晶 11、临界变形度 12、淬透性、淬硬性 13、固溶体 14、均匀形核、非均匀形核 15、成分过冷 16、间隙固溶体 17、临界晶核 18、枝晶偏析 19、钢的退火，正火，淬火，回火 20、反应扩散 21、临界分切应力 22、调幅分解 23、二次硬化 24、上坡扩散 25、负温度梯度 26、正常价化合物 27、加聚反应 28、缩聚反应 29、 30、 二、选择

1、在柯肯达尔效应中，标记漂移主要原因是扩散偶中_____。 A、两组元的原子尺寸不同 B、仅一组元的扩散 C、两组元的扩散速率不同 2、在二元系合金相图中，计算两相相对量的杠杆法则只能用于_____。 A、单相区中 B、两相区中 C、三相平衡水平线上 3、铸铁与碳钢的区别在于有无_____。 A、莱氏体 B、珠光体 C、铁素体 4、原子扩散的驱动力是_____。 A、组元的浓度梯度 B、组元的化学势梯度 C、温度梯度 5、在置换型固溶体中，原子扩散的方式一般为_____。 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_____。 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、1.6 B、2×√(2/3) C、√(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、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

东南大学考研材料科学基础108个重要知识点

东南大学---材料科学基础108个重要知识点 1.晶体-原子按一定方式在二维空间内周期性地规则重复排列，有固定熔点、各 向异性。 2.中间相-两组元A和B组成合金时，除了形成以A为基或以B为基的固溶体外，还可能形成晶体结构与A，B两组元均不相同的新相。由于它们在二元相图上的位置总是位于中间，故通常把这些相称为中间相。 3.亚稳相-亚稳相指的是热力学上不能稳定存在，但在快速冷却成加热过程中， 由于热力学能垒或动力学的因素造成其未能转变为稳定相而暂时稳定存在的一 种相。 4.配位数-晶体结构中任一原子周围最近邻且等距离的原子数。 5.再结晶-冷变形后的金属加热到一定温度之后，在原变形组织中重新产生了无 畸变的新晶粒，而性能也发生了明显的变化并恢复到变形前的状态，这个过程称 为再结晶。（指出现无畸变的等轴新晶粒逐步取代变形晶粒的过程） 6.伪共晶-非平衡凝固条件下，某些亚共晶或过共晶成分的合金也能得到全部的 共晶组织，这种由非共晶成分的合金得到的共晶组织称为伪共晶。 7.交滑移-当某一螺型位错在原滑移面上运动受阻时，有可能从原滑移面转移到 与之相交的另一滑移面上去继续滑移，这一过程称为交滑移。 8.过时效-铝合金经固溶处理后，在加热保温过程中将先后析出GP区，B ” B ' 和9o在开始保温阶段，随保温时间延长，硬度强度上升，当保温时间过长，将 析出B '这时材料的硬度强度将下降，这种现象称为过时效。 9.形变强化-金属经冷塑性变形后，其强度和硬度上升，塑性和韧性下降，这种现象称为形变强化

10.固溶强化-由于合金元素（杂质）的加入，导致的以金属为基体的合金的强度得到加强的现象。 11.弥散强化-许多材料由两相或多相构成，如果其中一相为细小的颗粒并弥散分布在材料内，则这种材料的强度往往会增加，称为弥散强化。 12.不全位错-柏氏矢量不等于点阵矢量整数倍的位错称为不全位错。 13.扩展位错-通常指一个全位错分解为两个不全位错，中间夹着一个堆垛层错的整个位错形态。 14.螺型位错-位错线附近的原子按螺旋形排列的位错称为螺型位错。 15.包晶转变-在二元相图中，包晶转变就是已结晶的固相与剩余液相反应形成另一固相的恒温转变。 16.共晶转变-由一个液相生成两个不同固相的转变。 17.共析转变-由一种固相分解得到其他两个不同固相的转变。 18.上坡扩散-溶质原子从低浓度向高浓度处扩散的过程称为上坡扩散。表明扩散的驱动力是化学位梯度而非浓度梯度。 19.间隙扩散-这是原子扩散的一种机制，对于间隙原子来说，由于其尺寸较小，处于晶格间隙中，在扩散时，间隙原子从一个间隙位置跳到相邻的另一个间隙位置，形成原子的移动。 20.成分过冷-界面前沿液体中的实际温度低于由溶质分布所决定的凝固温度时产生的过冷。 21.一级相变-凡新旧两相的化学位相等，化学位的一次偏导不相等的相变。 22.二级相变-从相变热力学上讲，相变前后两相的自由能（焓）相等，自由能（焓） 的一阶偏导数相等，但二阶偏导数不等的相变称为二级相变，如磁性转变，有序

北工大07 08 09 13材料科学基础-真题及答案

北京工业大学 试卷七 2007年攻读硕士学位研究生入学考试试题 考试科目：材料科学基础 适用专业：材料科学与工程 一、名词解释 1．脱溶(二次结晶) 2．空间群 3．位错交割 4．成分过冷 5．奥氏体 6．临界变形量 7．形变织构 8．动态再结晶 9．调幅分解 10．惯习面 二、填空 1．晶体宏观对称要素有 (1) 、 (2) 、 (3) 、 (4) 和 (5) 。 2．NaCl型晶体中Na+离子填充了全部的 (6) 空隙，CsCl晶体中Cs+离子占据的是 (7) 空隙，萤石中F-离子占据了全部的 (8) 空隙。 3．非均匀形核模型中晶核与基底平面的接触角θ=π/2，表明形核功为均匀形核功的 (9) ，θ= (10) 表明不能促进形核。 4．晶态固体中扩散的微观机制有 (11) 、 (12) 、 (13) 和 (14) 。 5．小角度晶界由位错构成，其中对称倾转晶界由 (15) 位错构成，扭转晶界由 (16) 位错构成。 6．发生在固体表面的吸附可分为 (17) 和 (18) 两种类型。 7．固态相变的主要阻力是 (19) 和 (20) 。 三、判断正误 1．对于螺型位错，其柏氏矢量平行于位错线，因此纯螺位错只能是一条直线。 2．由于Cr最外层s轨道只有一个电子，所以它属于碱金属。 3．改变晶向符号产生的晶向与原晶向相反。 4．非共晶成分的合金在非平衡冷却条件下得到100%共晶组织，此共晶组织称伪共晶。 5．单斜晶系α=γ=90°≠β。 6．扩散的决定因素是浓度梯度，原子总是由浓度高的地方向浓度低的地方扩散。 7．再结晶完成后，在不同条件下可能发生正常晶粒长大和异常晶粒长大。 8．根据施密特定律，晶体滑移面平行于拉力轴时最容易产生滑移。 9．晶粒越细小，晶体强度、硬度越高，塑性、韧性越差。

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一、名词： 相图：表示合金系中的合金状态与温度、成分之间关系的图解。 匀晶转变：从液相结晶出单相固溶体的结晶过程。 平衡结晶：合金在极缓慢冷却条件下进行结晶的过程。 成分起伏：液相中成分、大小和位置不断变化着的微小体积。 异分结晶：结晶出的晶体与母相化学成分不同的结晶。 枝晶偏析：固溶体树枝状晶体枝干和枝间化学成分不同的现象。 共晶转变：在一定温度下，由—定成分的液相同时结晶出两个成分一定的固相的转变过程。 脱溶：由固溶体中析出另一个固相的过程，也称之为二次结晶。 包晶转变：在一定温度下，由一定成分的固相与一定成分的液相作用，形成另一个一定成分的固相的转变过程。 成分过冷：成分过冷：由液相成分变化而引起的过冷度。 二、简答： 1. 固溶体合金结晶特点？ 答：异分结晶；需要一定的温度范围。 2. 晶内偏析程度与哪些因素有关？ 答：溶质平衡分配系数k0；溶质原子扩散能力；冷却速度。 3. 影响成分过冷的因素？ 答：合金成分；液相内温度梯度；凝固速度。

三、书后习题 1、何谓相图？有何用途？ 答：相图：表示合金系中的合金状态与温度、成分之间关系的图解。 相图的作用：由相图可以知道各种成分的合金在不同温度下存在哪些相、各个相的成分及其相对含量。 2、什么是异分结晶？什么是分配系数？ 答：异分结晶：结晶出的晶体与母相化学成分不同的结晶。 分配系数：在一定温度下，固液两平衡相中溶质浓度之比值。 3、何谓晶内偏析？是如何形成的？影响因素有哪些？对金属性能有何影响，如何消除？ 答：晶内偏析：一个晶粒内部化学成分不均匀的现象 形成过程：固溶体合金平衡结晶使前后从液相中结晶出的固相成分不同，实际生产中，液态合金冷却速度较大，在一定温度下扩散过程尚未进行完全时温度就继续下降，使每个晶粒内部的化学成分布均匀，先结晶的含高熔点组元较多，后结晶的含低熔点组元较多，在晶粒内部存在着浓度差。 影响因素：1）分配系数k0：当k0<1时，k0值越小，则偏析越大；当k0>1时，k0越大，偏析也越大。2）溶质原子扩散能力，溶质原子扩散能力大，则偏析程度较小；反之，则偏析程度较大。3）冷却速度，冷却速度越大，晶内偏析程度越严重。 对金属性能的影响：使合金的机械性能下降，特别是使塑性和韧性显著降低，

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第一章晶体结构 1、晶体：物质的质点（分子、原子或离子）在三维空间作有规律的周期性重复排解（失稳分解）：处于热力学不稳定的固溶体自发地分解为两个结构与母相相同，成分不同的不均匀新相的过程。 5、贝茵畸变:通过沿晶轴膨胀、收缩的方法将一种晶体转变为另一种晶格的简单均匀畸变。 6、形变记忆效应：将一种具有热弹性转变的合金在M s点以下拉伸变形，卸载后应变并没有完全恢复，但如果将试样加热到奥氏体相区后，应变得到恢复，试样又回到原来的形状，合金的这种特性被称为形变记忆效应。 7、马氏体：C溶于a-Fe形成的过饱和固溶体，呈体心正方点阵。 第十部分其他 第一目 1、化学键：组成物质整体的质点（原子、分子或离子）间的相互作用力。 2、共价键：原子互相接近时，借共享电子对所产生的力结合. 3、离子键：两种离子靠静电引力结合. 4、金属键：金属正离子与自由电子之间静电作用产生的键合力。 5、范德华键：分子间，以微弱静电子相吸引，使之结合在一起。 6、布里渊区：能量不连续的点把k空间(一维就是k轴)分成许多区域，这些区域称为布里渊区。 第二目 7、晶界能：不论是小角度晶界或大角度晶界，这里的原子或多或少地偏离了平衡 位置，所以相对于晶体内部，晶界处于较高的能量状态，高出的那 部分能量称为晶界能，或称晶界自由能。 8、表面能：表面原子处于不均匀的力场之中，所以其能量大大升高，高出的能量 称为表面自由能（或表面能）。 9、界面能：界面上的原子处在断键状态，具有超额能量。平均在界面单位面积上 的超额能量叫界面能。 10、内吸附：由于界面能的存在，当晶体中存在能降低界面能的异类原子时，这 些原子将向晶界偏聚，这种象现叫内吸附。 第三目 11、长大线速度：单位时间内晶核生长的线长度叫作长大线速度G。 12、能量起伏：是指系统中各微小体积所具有的能量短暂偏离其平均能量的现象。 13、光滑界面：指在界面处固液两相是截然分开的，固相表面为基本完整的原子 密排面，所以从微观上看界面是光滑的。 14、粗糙界面：指在微固观上高低不平，存在厚度为几个原子间距的过渡层的液 固界面，这种界面在微观上是粗糙的。 15、非晶态金属：在特殊的冷却条件下，金属可能不经过结晶过程而凝固成保留 液态短程有序结构的金属 16、晶界偏析：第一种情况，两晶粒并行生长，因表面张力平衡要求，在晶界与 熔体交界处出现凹槽可深达10（-3）cm，此处可深达有利于溶质富 集，凝固后形成晶界偏析。另一种，两晶粒彼此对面生长，晶界彼 此相迂，晶界间富集大量溶质，造成晶界偏析 17、胞状偏析：当成分过冷小的时候，固溶体呈胞状方式生长。对K。<1的合金， 溶质富集于胞壁，对于K。>1的合金则溶质富集于胞中心。这种成 分不均匀现象称为胞状偏析 第四目 18、相图：就是表示物质的状态和温度、压力、成分之间的关系的简明图解。 19、组织：是指用肉眼或借助放大镜、显微镜观察到的材料微观形貌图像。它包 括相的种类、数量、尺寸、分布及聚集状态等信息 20、组织组成体：组织中具有一定组织特征的组成体称为组织组成体。 21、相律：是表示在平衡条件下，系统的自由度数、组元数和平衡相数之间的关 系式。 22、匀晶转变：由液相结晶出单相固溶体的过程被称为匀晶转变。 23、正常凝固：实际凝固过程中，固相中扩散几乎不能进行而液相中溶质可以通 过扩散、对流、搅拌，有不同程度的混合。这种凝固过程叫作正常 凝固 24、共晶转变：液相在恒温下同时结晶出两个固相的转变称为共晶转变 25、不平衡共晶体：合金在不平衡凝固时：由于固相线偏离平衡位置，不但冷到 固相在线凝固不能结束，甚至冷到共晶温度以下，还有少量液相残 留，最后这些液相转变为共晶体，形成所谓不平衡共晶组织 26、包晶转变：一个液相与一个固相在恒温下生成另一个固相的转变被称为包晶 转变。

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一、单项选择题(请在每小题的4个备选答案中，选出一个最佳答案， 共10小题；每小题2分，共20分) 1、材料按照使用性能，可分为结构材料和 。 A. 高分子材料； B. 功能材料； C. 金属材料； D. 复合材料。 2、在下列结合键中，不属于一次键的是： A. 离子键； B. 金属键； C. 氢键； D. 共价键。 3、材料的许多性能均与结合键有关，如大多数金属均具有较高的密度是由于： A. 金属元素具有较高的相对原子质量； B. 金属键具有方向性； C. 金属键没有方向性； D.A 和C 。 3、下述晶面指数中，不属于同一晶面族的是： A. (110)； B. (101)； C. (011- ）；D. (100)。 4、 面心立方晶体中，一个晶胞中的原子数目为： A. 2； B. 4； C. 6； D. 14。 5、 体心立方结构晶体的配位数是： A. 8； B.12； C. 4； D. 16。 6、面心立方结构晶体的原子密排面是： A. {111}； B. {110}； C. (100)； D. [111]。 7、立方晶体中（110）和（211）面同属于 晶带 A. [110]； B. [100]； C. [211]； D. [--111]。 6、体心立方结构中原子的最密排晶向族是： A. <100>； B. [111]； C. <111>； D. (111)。 6、如果某一晶体中若干晶面属于某一晶带，则： A. 这些晶面必定是同族晶面； B. 这些晶面必定相互平行； C. 这些晶面上原子排列相同； D. 这些晶面之间的交线相互平行。 7、金属的典型晶体结构有面心立方、体心立方和密排六方三种，它们的晶胞中原子数分别为：A. 4, 2, 6; B. 6, 2, 4; C. 4, 4, 6; D. 2, 4, 6 7、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： A. 肖脱基缺陷； B. 弗兰克缺陷； C. 线缺陷； D. 面缺陷 7、两平行螺旋位错，当柏氏矢量同向时，其相互作用力：

2009年硕士研究生入学考试材料科学基础试题...

2009年硕士研究生入学考试材料科学基础试题...

西北工业大学 2009年硕士研究生入学考试试题 试题名称：材料科学基础（B 卷） 试题编号：832 说 明：所有答题一律写在答题纸上 第 1 页 共 3 页 1. 简答题（每题10分，共60分） 1. 在位错发生滑移时，请分析刃位错、螺位错和混合位错的位错线l 与柏氏矢量b 、外加切应力τ与柏氏矢量b 、外加切应力τ与位错线l 之间的夹角关系，及位错线运动方向。（请绘表格作答，答案务必写在答题册上） 2. 什么是置换固溶体？影响置换固溶体溶解度的因素有哪些？形成无限固溶体的条件是什么？ 3. 置换扩散与间隙扩散的扩散系数有何不同？在扩散偶中，如果是间隙扩散，是否会发生柯肯达尔效应？为什么？ 4. 在室温下对铁板（其熔点为 1538℃ ）和锡板（其熔点为 232℃ ），分别进行来回弯折，随着弯折的进行，各会发生什么现象？为什么？ 5. 何为固溶强化？请简述其强化机制。 6. 请比较二元共晶转变与包晶转变的异同。 二、作图计算题（每题10分，共40分） 混合位错 螺位错 刃位错 位错线运动 方向 τ与 l τ 与 b b 与 l 类型

1.请比较FCC晶体中和两位错的畸变能哪个较大。 2.面心立方晶体沿[001]方向拉伸，可能有几个滑移系开动？请写出各滑移系指 数，并分别绘图示之。 3.在Al单晶中，（111）面上有一位错，面上另一位错 。若两位错发生反应，请绘出新位错，并判断其性质。 4. 请分别写出立方晶系中{110}和{100}晶面族包括的晶面。 1)综合分析题（每题25分，共50分） 1. 请分析影响回复和再结晶的因素各有哪些，以及影响因素的异同，并请分析其原因。 23 35 ℃ ℃ ℃ ℃℃℃

材料科学基础考研经典题目doc资料

材料科学基础考研经 典题目

16.简述金属固态扩散的条件。 答：⑴扩散要有驱动力——热力学条件，化学势梯度、温度、应力、电场等。 ⑵扩散原子与基体有固溶性——前提条件；⑶足够高温度——动力学条件；⑷足够长的时间——宏观迁移的动力学条件 17. 何为成分过冷？它对固溶体合金凝固时的生长形貌有何影响？ 答：成分过冷：在合金的凝固过程中，虽然实际温度分布一定，但由于液相中溶质分布发生了变化，改变了液相的凝固点，此时过冷由成分变化与实际温度分布这两个因素共同决定，这种过冷称为成分过冷。成分过冷区的形成在液固界面前沿产生了类似负温度梯度的区域，使液固界面变得不稳定。当成分过冷区较窄时，液固界面的不稳定程度较小，界面上偶然突出部分只能稍微超前生长，使固溶体的生长形态为不规则胞状、伸长胞状或规则胞状；当成分过冷区较宽时，液固界面的不稳定程度较大，界面上偶然突出部分较快超前生长，使固溶体的生长形态为胞状树枝或树枝状。所以成分过冷是造成固溶体合金在非平衡凝固时按胞状或树枝状生长的主要原因。 18.为什么间隙固溶体只能是有限固溶体，而置换固溶体可能是无限固溶体？ 答：这是因为当溶质原子溶入溶剂后，会使溶剂产生点阵畸变，引起点阵畸变能增加，体系能量升高。间隙固溶体中，溶质原子位于点阵的间隙中，产生的点阵畸变大，体系能量升高得多；随着溶质溶入量的增加，体系能量升高到一定程度后，溶剂点阵就会变得不稳定，于是溶质原子便不能再继续溶解，所以间隙固溶体只能是有限固溶体。而置换固溶体中，溶质原子位于溶剂点阵的阵点上，产生的点阵畸变较小；溶质和溶剂原子尺寸差别越小，点阵畸变越小，固溶度就越大；如果溶质与溶剂原子尺寸接近，同时晶体结构相同，电子浓度和电负性都有利的情况下，就有可能形成无限固溶体。 19.在液固相界面前沿液体处于正温度梯度条件下，纯金属凝固时界面形貌如何？同样 条件下，单相固溶体合金凝固的形貌又如何？分析原因

考研材料科学基础试题及答案

材料科学基础习题 叶荷 11 及材料班2013-1-10 第三章二元合金相图和合金的凝固 一、名词：相图：表示合金系中的合金状态与温度、成分之间关系的图解。匀晶转变：从液相结晶出单相固溶体的结晶过程。 平衡结晶：合金在极缓慢冷却条件下进行结晶的过程。 成分起伏：液相中成分、大小和位置不断变化着的微小体积。 异分结晶：结晶出的晶体与母相化学成分不同的结晶。 枝晶偏析：固溶体树枝状晶体枝干和枝间化学成分不同的现象。共晶转变：在一定温度下，由—定成分的液相同时结晶出两个成分一定的固相的转变过程。 脱溶：由固溶体中析出另一个固相的过程，也称之为二次结晶。 包晶转变：在一定温度下，由一定成分的固相与一定成分的液相作用，形成另一个一定成分的固相的转变过程。 成分过冷：成分过冷：由液相成分变化而引起的过冷度。 二、简答： 1. 固溶体合金结晶特点？答：异分结晶；需要一定的温度范围。

2. 晶内偏析程度与哪些因素有关？ 答：溶质平衡分配系数ko；溶质原子扩散能力；冷却速度。 3. 影响成分过冷的因素？ 答：合金成分；液相内温度梯度；凝固速度。 4. 相图分折有哪几步？答：以稳定化合物为独立组元分割相图并分析；熟悉相区及相；确定三相平衡转变性质。 三、绘图题 绘图表示铸锭宏观组织三晶区。 四、书后习题 1、何谓相图？有何用途？ 答：相图：表示合金系中的合金状态与温度、成分之间关系的图解。 相图的作用：由相图可以知道各种成分的合金在不同温度下存在哪些相、各个相的成分及其相对含量。 2、什么是异分结晶？什么是分配系数？答：异分结晶：结晶出的晶体与母相化学成分不同的结晶。 分配系数：在一定温度下，固液两平衡相中溶质浓度之比值。

2019年东北大学材料工程考研经验分享

东北大学材料工程考研经验 一．东北大学材料工程考研情况 东北大学材料工程近几年计划都在200人左右，其中保研占比很小可忽略，而报考人数在500左右，所以竞争压力不是很大，结合考试难度来说东北大学材料工程（专硕）是性价比极高的一个选择。去年由于数学难度上升和专业课变动较大，最高分为378，而往年400有不少，往年340稳上，去年校线300以上都要，就这样招生计划也没有完成，300以上只有140人。东北大学地处沈阳，东北第一大城市，与中科院金属所有紧密合作（联合培养），东大的材料偏向黑色金属多一点，但近年来方向越来越多，逐渐在打破这种只玩钢铁的外界思维定势。东大材料院坐拥ral（轧制技术与连轧自动化国家重点实验室）。金属材料类同学的考研方向一般为中南，北科，东北大学等。不得不说东北大学是性价比之王，考研是打成功率，看谁能上，择校相当重要。如果学弟学妹们觉得不是很把握的话，可以在新祥旭报个一对一的辅导班，专业课是东北大学的研究生学长讲的，学长专业课成绩非常好，专业课讲的比较好的，上课效果很好，我也报过，是新祥旭安排的这个学长的辅导下成功考上东北大学的。 二．初试 1.参考书目及专业课相关资料 初试是英语二，数学二，金属学与热处理（835） 重点说专业课，金属学与热处理要比各类材料科学基础的难度小，往年的机理性考题较少，主要集中在工艺考察上，试题有很大的重复率，所以复习起来好上手，做题也有成就感，这也是东大材料工程性价比高的所在。但你简单大家都会简单，谁细心就会是最后的赢家。 专业课变化，去年专业课有30分的题目变化巨大，并不是照搬或改编往年题目，而是贴近热处理课本进行出题，这也将会是今后东大材料工程考研的一个必然的趋势，而注重课本和课后习题也是我对大家的建议。去年100以上就是很好的成绩了，多看课本，你就会有话说，不需要一字不差的写上去，用自己的话复述出来就很棒，老师也喜欢。还有就是答题时，要分点作答，这样老师会更喜欢。金属学与热处理去年的题量也有不小的增加，从头到尾一直不停的写也差点没写完，几乎考虑的时间加起来不足五分钟，基本就是一发卷子就蒙头写。只要平时真题背了，课后题看了，课本认真过了，你绝对有话说。最后就是图，课本上的能记住的图都熟稔于心，往试卷上一画，老师立马对你心动，画的人不多，你图文并茂，分绝对不低。 专业课的初复试资料我是在专业课老师推荐下淘宝大师兄考研买的，这家只做东北大学各专业考研。里面的真题很有价值，其他的内容一般，真题答案有1/4还得靠自己在课本中总结，答题分点，分点，分点，就是强行分也得分。 时间段的话，建议暑假就得开始过专业课的课本，暑假结束就得过完，其中有的同学难免会遇到实习种种，这并不是借口，你以为就你实习嘛？ 三．复试 1.笔试参考书目 工程材料学（连法增） 这本书是东大自己出版的，其实能搞到真题的话其他资料就别买了，作用不大，

07年湖南大学材料科学基础真题

2007年材料科学基础真题 一、名词解释（30分） 1.孪晶：在切应力作用下，晶体的一部分沿一定的晶面（称为孪生面）和晶向（称为孪生方向）相对于另一部分晶体作均匀的切边时所长生的变形。孪生变形后，相邻两部分晶体的取向不同，恰好以孪生面为对称面形成镜像对称，形成孪晶。 2.柯肯达尔效应：在置换式固溶体中，由于两种原子以不同的速度相对扩散而造成标记面飘移的现象。 3.二次渗碳体：从奥氏体中析出的渗碳体称为二次渗碳体，其形态一般沿奥氏体晶界呈网状分布。 4.小角度晶界：界面两侧的晶粒取向差小于10o的晶界，有对称倾侧晶界和非对称倾侧晶界之分。 5.成分过冷：在合金凝固过程中，虽然液相中的实际温度分布一定，但是由于固液界面前沿液相中的溶质富集，导致液相的实际熔点下降。液相的实际凝固温度与熔体中的溶质的实际温度不一致，产生过冷现象。这种过冷是由于成分变化与实际温度分布这两个因素共同决定，这种过冷呈为成分过冷。 6.施密特（Schmid）因子：拉伸变形时，能够引起晶体滑移的分切应力t的大小取决于该滑移面和晶向的空间位置（）。t与拉伸应力σ间的关系为： 被称为取向因子，或称施密特因子，取向因子越大，则分切应力越大。 二、简答题（任选5题，50分） 1.简述柯垂尔气团和铃木气团的特点 答：溶质与刃型位错之间产生交互作用，形成柯垂尔气团。 溶质原子与层错交互作用形成铃木气团。 当材料的温度升高时，柯垂尔气团容易消失而铃木气团受温度的影响很小。 2.写出FCC、BCC和HCP晶胞中的四面体、八面体间隙数，致密度和原子配位数。 答：（1）间隙

FCC晶胞：4个八面体间隙，8个四面体间隙； BCC晶胞：6个八面体间隙；12个四面体间隙； HCP晶胞：6个八面体间隙；12个四面体间隙； （2）配位数 BCC：最近邻8个，考虑次近邻为（8+6）个 FCC：最近邻12个 HCP：理想状态12个，非理想状态（6+6）个 （3）致密度 BCC：0.68 FCC：0.74 HCP：0.74 3.简述固溶体和中间相的特点 答：（1）固溶体：固溶体保持了溶剂的晶格类型；成分可以在一定范围内变化，但不能用一个化学式来表示；不一定满足原子比或电子数比；在相图上为一个区域；具有明显的金属性质。例如具有一定的导电、导热性质和塑性等。固溶体中的结合键主要是金属键。 （2）中间相：金属与金属，或金属与非金属（氮、碳、氢、硅）之间形成的化合物总称为金属间化合物。由于金属间化合物在相图中处于相图的中间位置，故也称为中间相。 金属间化合物的晶体结构不同于构成它的纯组元，键合方式也有不同的类型，可能有离子键、共价键，但大多数仍然属于金属键类型。 4.相界面结构有哪几种形式，其界面能特点是什么？ 答：有共格、半共格和非共格三种。 共格界面的晶格畸变能最高，化学能最低；非共格界面的化学能最高而晶格畸变能最低；半共格界面介于两者之间。 5.变形织构有哪几种类型，对材料的性能有何影响？如何消除？ 答：（1）有丝织构和板织构 （2）造成材料的性能产生显著的各异性。如，对于板材，在冲压成型时容易产生制耳。

材料科学基础考研经典题目教学内容

16.简述金属固态扩散的条件。 答：⑴扩散要有驱动力——热力学条件，化学势梯度、温度、应力、电场等。 ⑵扩散原子与基体有固溶性——前提条件；⑶足够高温度——动力学条件；⑷足够长的时间——宏观迁移的动力学条件 17. 何为成分过冷？它对固溶体合金凝固时的生长形貌有何影响？ 答：成分过冷：在合金的凝固过程中，虽然实际温度分布一定，但由于液相中溶质分布发生了变化，改变了液相的凝固点，此时过冷由成分变化与实际温度分布这两个因素共同决定，这种过冷称为成分过冷。成分过冷区的形成在液固界面前沿产生了类似负温度梯度的区域，使液固界面变得不稳定。当成分过冷区较窄时，液固界面的不稳定程度较小，界面上偶然突出部分只能稍微超前生长，使固溶体的生长形态为不规则胞状、伸长胞状或规则胞状；当成分过冷区较宽时，液固界面的不稳定程度较大，界面上偶然突出部分较快超前生长，使固溶体的生长形态为胞状树枝或树枝状。所以成分过冷是造成固溶体合金在非平衡凝固时按胞状或树枝状生长的主要原因。 18. 为什么间隙固溶体只能是有限固溶体，而置换固溶体可能是无限固溶体？ 答：这是因为当溶质原子溶入溶剂后，会使溶剂产生点阵畸变，引起点阵畸变能增加，体系能量升高。间隙固溶体中，溶质原子位于点阵的间隙中，产生的点阵畸变大，体系能量升高得多；随着溶质溶入量的增加，体系能量升高到一定程度后，溶剂点阵就会变得不稳定，于是溶质原子便不能再继续溶解，所以间隙固溶体只能是有限固溶体。而置换固溶体中，溶质原子位于溶剂点阵的阵点上，产生的点阵畸变较小；溶质和溶剂原子尺寸差别越小，点阵畸变越小，固溶度就越大；如果溶质与溶剂原子尺寸接近，同时晶体结构相同，电子浓度和电负性都有利的情况下，就有可能形成无限固溶体。 19. 在液固相界面前沿液体处于正温度梯度条件下，纯金属凝固时界面形貌如何？同样条件下，单相 固溶体合金凝固的形貌又如何？分析原因 答：正的温度梯度指的是随着离开液—固界面的距离Z 的增大，液相温度T 随之升高的情况，即0>dZ dT 。在这种条件下，纯金属晶体的生长以接近平面状向前推移，这是由于温度梯度是正的，当界面上偶尔有凸起部分而伸入温度较高的液体中时，它的生长速度就会减慢甚至停止，周围部分的过冷度较凸起部分大，从而赶上来，使凸起部分消失，这种过程使液—固界面保持稳定的平面形状。固溶体合金凝固时会产生成分过冷，在液体处于正的温度梯度下，相界面前沿的成分过冷区呈现月牙形，其大小与很多因素有关。此时，成分过冷区的特性与纯金属在负的温度梯度下的热过冷非常相似。可以按液固相界面前沿过冷区的大小分三种情况讨论：⑴当无成分过冷区或成分过冷区较小时，界面不可能出现较大的凸起，此时平界面是稳定的，合金以平面状生长，形成平面晶。⑵当成分过冷区稍大时，这时界面上凸起的尖部将获得一定的过冷度，从而促进了凸起进一步向液体深处生长，考虑到界面的力学平衡关系，平界面变得不稳定，合金以胞状生长，形成胞状晶或胞状组织。⑶当成分过冷区较大时，平界面变得更加不稳定，界面上的凸起将以较快速度向液体深处生长，形成一次轴，同时在一次轴的侧向形成二次轴，以此类推，因此合金以树枝状生长，最终形成树枝晶。 20. 纯金属晶体中主要的点缺陷类型是什么？试述它们可能产生的途径？ 答：纯金属晶体中，点缺陷的主要类型是空位、间隙原子、空位对及空位与间隙原子对等。产生的途径：⑴依靠热振动使原子脱离正常点阵位置而产生。空位、间隙原子或空位与间隙原子对都可由热激活而形成。这种缺陷受热的控制，它的浓度依赖于温度，随温度升高，其平衡态的浓度亦增高。⑵冷加工时由于位错间有交互作用。在适当条件下，位错交互作用的结果能产生点缺陷，如带割阶的位错运动会放出空位。⑶辐照。高能粒子（中子、α粒子、高速电子）轰击金属晶体时，点阵中的原子由于粒子轰击而离开原来位置，产生空位或间隙原子。 21. 简述一次再结晶与二次再结晶的驱动力，并如何区分冷热加工？动态再结晶与静态再结晶后的组 织结构的主要区别是什么？ 答：一次再结晶的驱动力是基体的弹性畸变能，而二次再结晶的驱动力是来自界面能的降低。再结晶温

2012年武汉科技大学考研试题810材料科学基础及答案

二O 一二年招收硕士研究生入学考试试题 考试科目及代码： 材料科学基础810 可使用的常用工具：（计算器、尺和量角器） 答题内容写在答题纸上，写在试卷或草稿纸上一律无效考完后试题随答题纸交回。 考试时间3小时，总分值150分。 姓 名： 报考学科、专业： 准考证号码： 密封线内不要写题

计算简单立方晶体中（110）和（121）的面间距。（材控专业10已知纯铝（fcc）τc=0.79Mpa，使()111面产生[101]方向的滑移，需在上施加多大的力？（8分） 1 、2和3题，共26分；其他专业只有2题不做，共 什么是单滑移、多滑移和交滑移？滑移在抛光金属表面留下线， 晶体错动留下台阶是怎样形成？（10分） 如右图一楔型纯铜铸锭，经连轧机组轧制成板材后，其 0，右边为60%。然后将板带进行再结晶退火 后，画出最终晶粒示意图，并分析退火对板带的加工性能和 力学性能带来的变化？（6分）

二O一二年招收硕士研究生入学考试试题参考答案 考试科目及代码： 材料科学基础810 适用专业：材料学、材料加工学、等离子物理和材料物理与化学 一、名词解释，24分 （材料加工学任选6题，每题4分，其他专业任选8题，每题3分） 1、晶格：晶体中原子（或离子、分子、原子集团）在三维空间有规律的周期性的重复排列，若假想用三组平行直线将它们几何中心连接，这些直线所形成的空间格子。 2、配位数：晶体结构中，与任一原子最近邻并且等距离的原子数。 3、成分过冷：由于溶液中溶质分布的变化，改变了熔点，从而产生的过冷称为成分过冷。 4、离异共晶：当合金成分偏离共晶成分很远时，在不平衡凝固时会形成两相分离的共晶组织，称为离异共晶。 5、位错密度：单位体积晶体中位错线的总长度。 6、枝晶偏析：金属与合金凝固时固相以枝晶方式生长，使晶内高次枝晶与低次枝晶部成分不均匀的现象。 7、柏氏矢量：代表位错畸变总量和方向的矢量 8、取向因子：当晶体受到外力时，如果外力轴与滑移面法线夹角为ψ，与滑移方向夹角为λ，则cosλcosψ称为取向因子。 9、再结晶温度：通常把再结晶温度定义为经过严重冷变形的金属（ε>70%），加热1小时，再结晶体积占到总体积的95%的温度。 10、加工硬化：金属材料在再结晶温度以下塑性变形时，由于晶粒发生滑移，出现位错的缠结，使晶粒拉长、破碎和纤维化，使金属的强度和硬度升高，塑性和韧性降低的现象。 11、动态回复：热加工时由于温度很高，金属在变形的同时发生回复，同时发生加工硬化和软化两个相反的过程。这种在热变形时由于温度和外力联合作用下发生的回复过程称为“动态回复”。 12、间隙扩散：扩散原子在点阵的间隙位置之间跳迁而导致的扩散。间隙固溶体中溶质原子半径较小，间隙位置数目较多，易发生间隙扩散。 二、填空题（1×20＝20分） 1、14，7， 2、空位，间隙原子，温度 3、粗糙，光滑 4、温度，成分，0 5、{110}，<111>，12 6、切过，绕过 7、化学位梯度，冷变形产生的储存能的释放，晶粒长大前后的界面能差 8、平行，直线 9、激冷细小等轴晶区，柱状晶区，粗大等轴晶区 10、f=C-P+1 三、画图题（材料加工44分，其他专业40分）

材料人网-东北大学材料学院2004年材料科学基础考研真题

2018年 1.会标晶向指数。（15分） 2.（15分）为什么单相金属的晶粒形状在显微镜下多为六边形？ 3.（15分）金属中的自由电子为什么对比热贡献很小却能很好的导电？ 4（15分）已知：空位形成能是1.08ev/atm,铁的原子量是55.85g/mol,铁的密度是7.65g/cm3,NA=6.023*1023,K=8.62×10-5ev/atom-K,请计算1立方米的铁在850°C下的平衡空位数目。 5.（15分）在面心立方晶体中，在（1 -11）面上，有柏氏矢量为a/2[-1 0 1]的刃位错运动，在（1 1 －1）面上有柏氏矢量为a/2[1 －1 0]的刃位错运动，当它们靠近时是否稳定？有什么变化？说明之。 6.（15分）(1)用晶向和晶面指数的组合写出面心立方，体心立方及密排六方金属的全部滑移系。（2）在面心立方晶体的单位晶胞中画出一个滑移系，并标出晶面晶向指数。 7（15分）为什么材料有时会在其屈服强度以下的应力载荷时失效？如何防止？如何进行容器只漏不断的设计？ 8.（15分）根据如下给出的信息，绘制出A和B组元构成的600摄氏度到1000摄氏度之间的二元相图：A组元的熔点是940摄氏度；B组元在A组元中的溶解度在所有温度下为零；B组元的熔点是830摄氏度，A在B中的最大溶解度是700摄氏度为百分之12；600摄氏度以下A在B中的溶解度是百分之8；700摄氏度时在成分点A－百分之75B有一个共晶转变；755摄氏度时在成分点A－百分之40B还有一个共晶转变；在780摄氏度时在成分点A－百分之49B有一个稳定金属间化合物凝固发生；在755摄氏度时成分点A－百分之67B有另一个稳定金属间化合物凝固反应。 9（10分）为什么在正温度梯度下合金结晶时也会发生枝晶？凝固时合金液体中成分船头波

07材料科学基础(下)试题A答案

）. 淬二、问答题（35分） 1、解释体心立方的金属的塑性为什么比面心立方金属差？ 答：金属塑性的好坏，除了取决于滑移系的多少，还与滑移面上原子密排程度和滑移方向的数目有关，体心立方的滑移方向没有面心立方多，同时其滑移面上的原子密排程度也比面心立方的金属低，因此它的滑移面间距离较小，原子间结合力较大，必须在较大的应力作用下才能开始滑移，所以它的塑性要比面心立方金属差些。 2、回复过程的组织结构和性能的变化？ 答：显微组织未发生变化，力学性能变化不大，但残余应力显著降低，物理和化学性能部分恢复到变形前的情况。 3、淬火钢的回火转变过程？淬火钢回火时力学性能的变化？ 答（1）马氏体中碳的偏聚＜80℃ （2）马氏体的分解100～200℃ （3）、残余奥氏体的转变200～300℃ （4）、碳化物的转变250～400℃ （5）、碳化物的聚集长大和α相的再结晶＞400℃ 随着回火温度的提高，残余应力基本消除，强度硬度下降，塑韧性提高。 4、说明铝合金的主要强化方法？ 答：（1）形变强化纯铝和不可热处理强化的铝合金可采用塑变来强化。 （2）沉淀强化可热处理强化的铝合金加热到单相区保温后，快速冷却得到过饱和固溶体，过饱和固溶体由于强化相在脱溶过程中的某些中间状态具有特殊晶体结构，而时铝合金得到强化。 （3）固溶强化和细晶强化纯铝中加入合金元素，形成铝基固溶体，起到固溶强化的作用。对于不可热处理强化或强化效果不大的铸造铝合金和变形铝合金，可以通过加入微量合金元素细化晶粒，提高铝合金的力学性能。

课程名 材料科学基础（下） 第 2 页 共 2页 20分) 1、面心立方点阵的铝单晶体在室温时的临界分切应力为7.9×105 Pa 。若室温下对铝的 单晶体试样作拉伸实验时，拉力轴为[123]方向，可能开动的滑移系为() 111[101]， 求引起试样屈服所需要加的应力？ 解：根据公式：2 222 2 2 2 221 11112121cos l k h l k h l l k k h h ++++++= φ 得 cos φ= 42 4，cos λ= 28 4 根据：施密特定律：τc=σs cos φcos λ 则：σs=16.93×105MPa 2、对碳的质量分数为0.1%的钢进行渗碳，渗碳时钢件表面碳的质量分数保持为1.2% ， 要求在其表面以下2mm 处碳的质量分数为0.45%，若D=2×10 –11 m 2/s 。 ⑴ 试求渗碳所需时间； ⑵ 若想将渗碳厚度增加1倍，需要多少渗碳时间？ （由高斯误差函数表知 erf ? ?? ? ?? Dt x 2 = 0.68，Dt x 2 =0.71 ） 解：(1)根据公示： ??? ? ??=--Dt x erf Co Cs C Cs 2 已知：Co=0.1%，Cs=1.2%，C=0.45%，x=2×10-3m ，D=2×10 –11 m 2/s ，代入上式可得： t=27.8h (2) 因为x ∝t 1/2 ，所以t=111.2h 四．材料题 （30分） 低合金高强度结构钢、渗碳钢、调质钢、低合金刃具钢、冷作模具钢、奥氏体不锈钢、耐磨钢、球墨铸铁、超硬铝合金、铸造铝硅合金十种金属材料（1）说明主要性能特点 （2）写出典型牌号（3）给出主要成分及含量（4）介绍主要用途。 （注：典型牌号可在下面牌号中选，也可自己写） 40Cr 、1Cr18Ni9Ti 、ZL102(ZAlSi12)、9SiCr 、7A04（LC4）、Q345、 Cr12MoV 、QT400—18、20CrMnTi 、ZGMn13、 答：低合金高强度结构钢：Q345、 W C ≤0.18主加元素Mn 、Si 。 具有足够的塑性、低的冷脆转变温度以及良好的焊接性能和耐蚀性。 渗碳钢：20CrMnTi 、W C =0.2%， Cr 、Mn 、Ti 含量约为1%。渗碳钢淬火并低温回火后表面具有高的硬度、耐磨性和接触疲劳强度，零件的心部具有很高的强度、塑性和韧性。另外，由于表层和心部的含碳量不同，因而在表层形成压应力，这将显著提高钢的弯曲疲劳强度。 调质钢：40Cr W C =0.4%、Cr 含量约为1%。具有很高的强度、同时有良好的塑性和韧性。具有良好的综合力学性能。 低合金刃具钢：9SiCr 、W C =0.9%，Si 、Cr 含量约为1% 。具有高硬度及耐磨性。 冷作模具钢：Cr12MoV 、W C =1. 5%，Mo 、V 含量为1%，Cr 含量为12%。具有高的强度、硬度、高的耐磨性以及足够的韧性。 奥氏体不锈钢：1Cr18Ni9Ti 、W C ≤0.15，Cr 含量为18%，Ni 含量为9% ，Ti 含量约为1%。具有很好的耐蚀性、同时具有优良的抗氧化性和力学性能。失稳极低温韧性、塑性及焊接性也非常好。 耐磨钢：ZGMn13、W C =0.7~1.45%，Mn 含量为13%。具有良好的耐磨性。 球墨铸铁：QT400—18、W C =3.5~3.9%，Si 含量为2%。具有较高强度、塑韧性，同时保留普通灰铸铁的耐磨、消震、易切削、铸造性能好、缺口不敏感等优点。 超硬铝合金：7A04（LC4）、W Zn =5.0~7.0%，W Mg =1.8~2.8%， W Cu =1.4~2.0%。强度高、断裂韧度比硬铝高，具有良好的热加工性能。 铸造铝硅合金：ZL102(ZAlSi12)、Si 含量为10~13%。具有良好的铸造性能、耐蚀性能和力学性能。 低合金高强度结构钢：广泛应用于建筑、石油、化工、铁道、船舶、机车车辆等。 渗碳钢：用于汽车、拖拉机上的变速齿轮、内燃机上的凸轮、活塞以及部分量具。 调质钢：机床主轴、汽车、拖拉机的后桥半轴、柴油发动机衢州、两岸、高强度螺栓。 低合金刃具钢：用于制造板牙、丝锥、搓丝板等精度及耐磨性要求较高的薄刃刀具。 冷作模具钢：切边模、冷冲模、拉丝模、挤压模、弯曲模。 奥氏体不锈钢：制作耐硝酸、冷磷酸及盐、碱溶液腐蚀的设备零件。 耐磨钢：坦克及矿山拖拉机履带板、破碎机鄂板、挖掘机的铲齿。 球墨铸铁：柴油机的衢州、汽油机的衢州、磨床、铣床、车床的主轴。 超硬铝合金：飞机大梁、起落架。 铸造铝硅合金：形状复杂的零件如气缸体、活塞等。