2007西北工业大学研究生入学考试材料科学基础 及答案
西北工业大学材料科学基础课后答案
西北工业大学材料科学基础课后答案【篇一：西北工业大学材料科学基础第7章习题-答案】/p> (1) 测定n：把一批经大变形量变形后的试样加热到一定温度(丁)后保温，每隔一定时间t，取出一个试样淬火，把做成的金相样品在显微镜下观察，数得再结晶核心的个数n，得到一组数据(数个)后作n—t图，在n—t曲线上每点的斜率便为此材料在温度丁下保温不同时间时的再结晶形核率n。
(2) 测定g：将(1)中淬火后的一组试样进行金相观察，量每个试样(代表不同保温时间)中最大晶核的线尺寸d，作d—t图，在d—t曲线上每点的斜率便为了温度下保温不同时间时的长大线速度g。
2.再结晶退火必须用于经冷塑性变形加工的材料，其目的是改善冷变形后材料的组织和性能。
再结晶退火的温度较低，一般都在临界点以下。
若对铸件采用再结晶退火，其组织不会发生相变，也没有形成新晶核的驱动力(如冷变形储存能等)，所以不会形成新晶粒，也就不能细化晶粒。
3.能。
可经过冷变形而后进行再结晶退火的方法。
4.答案如附表2.5所示。
附表2.5 冷变形金属加热时晶体缺陷的行为5.(1)铜片经完全再结晶后晶粒大小沿片长方向变化示意图如附图2.22所示。
由于铜片宽度不同，退火后晶粒大小也不同。
最窄的一端基本无变形，退火后仍保持原始晶粒尺寸；在较宽处，处于临界变形范围，再结晶后晶粒粗大；随宽度增大，变形度增大，退火后晶粒变细，最后达到稳定值。
在最宽处，变形量很大，在局部地区形成变形织构，退火后形成异常大晶粒。
(2)变形越大，冷变形储存能越高，越容易再结晶。
因此，在较低温度退火，在较宽处先发生再结晶。
6.再结晶终了的晶粒尺寸是指再结晶刚完成但未发生长大时的晶粒尺寸。
若以再结晶晶粒中心点之间的平均距离d表征再结晶的晶粒大小，则d与再结d?k[gn1晶形核率n及长大线速度之间有如下近似关系：qnrtqnrt]4 且n?n0exp(?)， g?g0exp(?)由于qn与qg几乎相等，故退火温度对g／n比值的影响微弱，即晶粒大小是退火温度的弱函数。
西北工业大学材料科学基础课后答案
西北工业大学材料科学基础课后答案西北工业大学材料科学基础课后答案【篇一：西北工业大学材料科学基础第7章习题-答案】/p> (1) 测定n：把一批经大变形量变形后的试样加热到一定温度(丁)后保温，每隔一定时间t，取出一个试样淬火，把做成的金相样品在显微镜下观察，数得再结晶核心的个数n，得到一组数据(数个)后作n―t图，在n―t曲线上每点的斜率便为此材料在温度丁下保温不同时间时的再结晶形核率n。
(2) 测定g：将(1)中淬火后的一组试样进行金相观察，量每个试样(代表不同保温时间)中最大晶核的线尺寸d，作d―t图，在d―t曲线上每点的斜率便为了温度下保温不同时间时的长大线速度g。
2.再结晶退火必须用于经冷塑性变形加工的材料，其目的是改善冷变形后材料的组织和性能。
再结晶退火的温度较低，一般都在临界点以下。
若对铸件采用再结晶退火，其组织不会发生相变，也没有形成新晶核的驱动力(如冷变形储存能等)，所以不会形成新晶粒，也就不能细化晶粒。
3.能。
可经过冷变形而后进行再结晶退火的方法。
4.答案如附表2.5所示。
附表2.5 冷变形金属加热时晶体缺陷的行为5.(1)铜片经完全再结晶后晶粒大小沿片长方向变化示意图如附图2.22所示。
由于铜片宽度不同，退火后晶粒大小也不同。
最窄的一端基本无变形，退火后仍保持原始晶粒尺寸；在较宽处，处于临界变形范围，再结晶后晶粒粗大；随宽度增大，变形度增大，退火后晶粒变细，最后达到稳定值。
在最宽处，变形量很大，在局部地区形成变形织构，退火后形成异常大晶粒。
(2)变形越大，冷变形储存能越高，越容易再结晶。
因此，在较低温度退火，在较宽处先发生再结晶。
6.再结晶终了的晶粒尺寸是指再结晶刚完成但未发生长大时的晶粒尺寸。
若以再结晶晶粒中心点之间的平均距离d表征再结晶的晶粒大小，则d与再结d?k[gn1晶形核率n及长大线速度之间有如下近似关系： qn rtqnrt]4 且n?n0exp(?)， g?g0exp(?)由于qn与qg几乎相等，故退火温度对g／n比值的影响微弱，即晶粒大小是退火温度的弱函数。
西北工业大学材料科学基础模拟题及真题
一、简答题（每题6分，共30分）1．原子的结合键有哪几种？各有什么特点？2．面心立方晶体和体心立方晶体的晶胞原子数、配位数和致密度各是多少？3．立方晶系中，若位错线方向为[001]，]110[a b =，试说明该位错属于什么类型。
4．请说明间隙化合物与间隙固溶体的异同。
5．试从扩散系数公式⎪⎭⎫ ⎝⎛-=kT Q D D ex p 0说明影响扩散的因素。
6．何为过冷度？它对形核率有什么影响？二、作图计算题（每题10分，共40分）1．在面心立方晶体中，分别画出(101)、[110]和)111(、[]011，指出哪些是滑移面、滑移方向，并就图中情况分析它们能否构成滑移系？2．已知Al 为面心立方晶体，原子半径为r A 。
若在Al 晶体的八面体间隙中能溶入最大的小原子半径为r B ，请计算r B 与r A 的比值是多少。
3．A-B 二元合金中具有共晶反应如下：)95.0()15.0()75.0(===+⇔B B E B w w t w L βα若共晶反应刚结束时，α和β相的相对含量各占50%，试求该合金的成分。
4．已知铜的临界分切应力为1Mpa ，问要使)111(面上产生[101]方向的滑移，应在[001]方向上施加多大的力？三、综合分析题（每题15分，共30分）1．按下列条件绘出A-B 二元相图：（1）A 组元（熔点600℃）与B 组元（熔点500℃）在液态时无限互溶；（2）固态时，A 在B 中的最大固溶度为w A =0.30，室温时为w A =0.10；而B 在固态下不溶于A ；（3）300℃时发生共晶反应)70.0()40.0(==+⇔B B w w A L β。
在A-B 二元相图中，分析w B =0.6的合金平衡凝固后，在室温下的相组成物及组织组成物，并计算各相组成物的相对含量。
2．请绘出下列Fe-C 合金极缓慢冷却到室温后的金相组织示意图，并标注各组织。
（腐蚀剂均为3%硝酸酒精）工业纯铁20钢45钢T8钢T12钢亚共晶白口一、简答题（每题6分，共30分）1．原子的结合键有哪几种？各有什么特点？离子键：正负离子相互吸引；键合很强，无方向性；熔点、硬度高，固态不导电，导热性差。
西北工业大学2007-2011材料科学基础真题及答案
西北工业大学2010年硕士研究生入学考试试题试题名称：材料科学基础（A卷）试题编号：832说明：所有答题一律写在答题纸上第 1页共 2页一、简答题（每题10分，共50分）1.请解释γ-Fe与α-Fe溶解碳原子能力差异的原因。
2.请简述位向差与晶界能的关系，并解释原因？3.请简述在固态条件下，晶体缺陷、固溶体类型对溶质原子扩散的影响。
4.请分析、解释在正温度梯度下凝固，为什么纯金属以平面状生长，而固溶体合金却往往以树枝状长大？5.铁碳合金中可能出现的渗碳体有哪几种？它们的成分有何不同？平衡结晶后是什么样的形态？二、作图计算题（每题15分，共60分）1.写出附图的简单立方晶体中ED、C’F的晶向指数和ACH、FGD’的晶面指数，并求ACH晶面的晶面间距，以及FGD’与A’B’C’D’两晶面之间的夹角。
（注：G、H点为二等分点，F点为三等分点）2.请判断图示中和两位错各段的类型，以及两位错所含拐折（bc、de和hi、jk）的性质？若图示滑移面为fcc晶体的（111）面，在切应力的作用下，两位错将如何运动？（绘图表示）3.某合金的再结晶激活能为250KJ/mol，该合金在400℃完成再结晶需要1小时，请问在390℃下完成再结晶需要多长时间。
（气体常数R=8.314L/mol·K）4.请分别绘出fcc和bcc晶体中的最短单位位错，并比较二者哪一个引起的畸变较大。
三、综合分析题（共40分）1、请分析对工业纯铝、Fe-0.2%C合金、Al-5%Cu合金可以采用的强化机制，并阐述机理。
（15分）2、请根据Cu-Zn相图回答下列问题：(25分)1)若在500℃下，将一纯铜试样长期置于锌液中，请绘出扩散后从表面至内部沿深度方向的相分布和对应的浓度分布曲线。
2)请分析902℃、834℃、700℃、598℃、558℃各水平线的相变反应类型，及其反应式。
3)请绘出Cu-75%Zn合金的平衡结晶的冷却曲线，并标明各阶段的相变反应或相组成。
西北工业大学材料科学基础课后题答案
1．有关晶面及晶向附图2.1所示。
2．见附图2.2所示。
3．{100}＝(100)十(010)+(001)，共3个等价面。
{110}＝(110)十(101)+(101)+(011)+(011)+(110)，共6个等价面。
{111}＝(111)+(111)+(111)+(111)，共4个等价面。
)121()112()112()211()112()121()211()121()211()211()121()112(}112{+++++++++++=共12个等价面。
4． 单位晶胞的体积为V Cu ＝0.14 nm 3(或1.4×10-28m 3)5． (1)0.088 nm ；(2)0.100 nm 。
6． Cu 原子的线密度为2.77×106个原子/mm 。
Fe 原子的线密度为3.50×106个原子/mm 。
7． 1.6l ×l013个原子/mm 2；1.14X1013个原子/mm 2；1.86×1013个原子/mm 2。
8． (1) 5.29×1028个矽原子/m 3； (2) 0.33。
9． 9. 0.4×10-18/个原子。
10． 1.06×1014倍。
11． (1) 这种看法不正确。
在位错环运动移出晶体后，滑移面上、下两部分晶体相对移动的距离是由其柏氏矢量决定的。
位错环的柏氏矢量为b ，故其相对滑移了一个b 的距离。
(2) A'B'为右螺型位错，C'D'为左螺型位错；B'C'为正刃型位错，D'A'为负刃型位错。
位错运动移出晶体后滑移方向及滑移量如附图2.3所示。
12．(1)应沿滑移面上、下两部分晶体施加一切应力τ，的方向应与de位错线平行。
(2)在上述切应力作用下，位错线de将向左(或右)移动，即沿着与位错线de垂直的方向(且在滑移面上)移动。
在位错线沿滑移面旋转360°后，在晶体表面沿柏氏矢量方向产生宽度为一个b的台阶。
西北工业大学材料科学基础课后题答案
1．有关晶面及晶向附图2.1所示。
2．见附图2.2所示。
3．{100}＝(100)十(010)+(001)，共3个等价面。
{110}＝(110)十(101)+(101)+(011)+(011)+(110)，共6个等价面。
{111}＝(111)+(111)+(111)+(111)，共4个等价面。
)121()112()112()211()112()121()211()121()211()211()121()112(}112{+++++++++++=共12个等价面。
4． 单位晶胞的体积为V Cu ＝0.14 nm 3(或1.4×10-28m 3)5． (1)0.088 nm ；(2)0.100 nm 。
6． Cu 原子的线密度为2.77×106个原子/mm 。
Fe 原子的线密度为3.50×106个原子/mm 。
7． 1.6l ×l013个原子/mm 2；1.14X1013个原子/mm 2；1.86×1013个原子/mm 2。
8． (1) 5.29×1028个矽原子/m 3； (2) 0.33。
9． 9. 0.4×10-18/个原子。
10． 1.06×1014倍。
11． (1) 这种看法不正确。
在位错环运动移出晶体后，滑移面上、下两部分晶体相对移动的距离是由其柏氏矢量决定的。
位错环的柏氏矢量为b ，故其相对滑移了一个b 的距离。
(2) A'B'为右螺型位错，C'D'为左螺型位错；B'C'为正刃型位错，D'A'为负刃型位错。
位错运动移出晶体后滑移方向及滑移量如附图2.3所示。
12．(1)应沿滑移面上、下两部分晶体施加一切应力τ，的方向应与de位错线平行。
(2)在上述切应力作用下，位错线de将向左(或右)移动，即沿着与位错线de垂直的方向(且在滑移面上)移动。
在位错线沿滑移面旋转360°后，在晶体表面沿柏氏矢量方向产生宽度为一个b的台阶。
西安工业大学硕士材料科学基础真题2007年
西安工业大学试卷十九2007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：材料加工工程，材料物理与化学，材料学一、名词解释1．金属键2．间隙固溶体3．非稳态扩散4．相律5．定向凝固二、是非判断并改错1．在密排六方晶体中，(110)、、、(101)、(011)和都是属于同一个晶面族。
2．中间相只是包括那些位于相图中间且可以用一个分子式表示的化合物相。
3．低碳钢渗碳处理时，一般都在950℃的高温下进行，这是因为此时碳原子的活动能力强，有利于扩散的快速进行。
4．多条刃型位错线堆积在一起就形成了一条滑移线。
5．采用适当的再结晶退火，可以细化金属铸件的晶粒大小。
三、完成下列各题1．设在简单立方晶体中有一个位于滑移面ABCD上的位错环abcd，其柏氏矢量b、所受切应力τ如图19-1所示，回答下列问题：(1) 指出位错环abcd中各段位错线的类型。
(2) 画出位错环abcd移出晶体后晶体所产生的滑移量及所产生变形的方向。
2．有一铝单晶体的试样表面为(100)，如该晶体的各个滑移系都可以进行滑移，则在试样表面可能看到的滑移线形貌(即滑移线的取向和它们之间的夹角)是什么?四、计算题已知铜原子的原子半径为0.25nm，画出铜晶体的一个晶胞，并完成下列工作：1．计算(001)、(110)、(111)各个晶面中每单位面积(1mm2)的原子数分别有多少个，并作以比较。
2．在图上画出发生滑移的一个晶面以及这个晶面上发生滑移的晶向。
五、完成下列各题1．画出Fe-Fe3C的平衡相图，并填写相区。
2．具体说明相图中有几个单相区、几个两相区和几个三相平衡反应。
3．说明相图中各水平线的相变过程、相变产物及反应条件。
4．说明w C=0.40%的铁-碳合金从液态平衡冷却到室温时的相变过程和最终平衡组织，并计算其中各个相的相对含量。
六、完成下列各题1．有一个铝单晶体试样，在拉伸前的滑移方向与拉伸轴的夹角为45°，拉伸后的滑移方向与拉伸轴的夹角为30°，试求铝单晶体试样拉伸后所产生的延伸率为多少。
西北工业大学材料科学基础考研真题及答案
2005年西北工业大学硕士研究生入学试题----------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 试题名称：材料科学基础（A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页一、简答题（每题8分）1. 请简述二元合金结晶的基本条件有哪些。
2. 同素异晶转变和再结晶转变都是以形核长大方式进行的，请问两者之间有何差别？3. 两位错发生交割时产生的扭折和割阶有何区别？4. 请简述扩散的微观机制有哪些？影响扩散的因素又有哪些？5. 请简述回复的机制及其驱动力。
二、计算、作图题：（共60分，每小题12分）1. 在面心立方晶体中，分别画出、和、，指出哪些是滑移面、滑移方向，并就图中情况分析它们能否构成滑移系？若外力方向为[001]，请问哪些滑移系可以开动？2. 请判定下列位错反应能否进行，若能够进行，请在晶胞图上做出矢量图。
（1）（2）3. 假设某面心立方晶体可以开动的滑移系为，请回答：（1）给出滑移位错的单位位错柏氏矢量；（2）若滑移位错为纯刃位错，请指出其位错线方向；若滑移位错为纯螺位错，其位错线方向又如何？4. 若将一块铁由室温20℃加热至850℃，然后非常快地冷却到20℃，请计算处理前后空位数变化（设铁中形成1mol空位所需的能量为104675 J，气体常数为8.314J/mol·K）。
5. 已知三元简单共晶的投影图，见附图，（1）请画出AD代表的垂直截面图及各区的相组成（已知TA>TD）；（2）请画出X合金平衡冷却时的冷区曲线，及各阶段相变反应。
三、综合分析题：（共50分，每小题25分）1. 请对比分析加工硬化、细晶强化、弥散强化、复相强化和固溶强化的特点和机理。
2. 请根据所附二元共晶相图分析解答下列问题：（1）分析合金I、II的平衡结晶过程，并绘出冷却曲线；（2）说明室温下I、II的相和组织是什么？并计算出相和组织的相对含量；（3）如果希望得到共晶组织和5%的β初的合金，求该合金的成分；（4）分析在快速冷却条件下，I、II两合金获得的组织有何不同。
西北工业大学材料科学基础课后答案
西北工业大学材料科学基础课后答案【篇一：西北工业大学材料科学基础第7章习题-答案】/p> (1) 测定n：把一批经大变形量变形后的试样加热到一定温度(丁)后保温，每隔一定时间t，取出一个试样淬火，把做成的金相样品在显微镜下观察，数得再结晶核心的个数n，得到一组数据(数个)后作n—t图，在n—t曲线上每点的斜率便为此材料在温度丁下保温不同时间时的再结晶形核率n。
(2) 测定g：将(1)中淬火后的一组试样进行金相观察，量每个试样(代表不同保温时间)中最大晶核的线尺寸d，作d—t图，在d—t曲线上每点的斜率便为了温度下保温不同时间时的长大线速度g。
2.再结晶退火必须用于经冷塑性变形加工的材料，其目的是改善冷变形后材料的组织和性能。
再结晶退火的温度较低，一般都在临界点以下。
若对铸件采用再结晶退火，其组织不会发生相变，也没有形成新晶核的驱动力(如冷变形储存能等)，所以不会形成新晶粒，也就不能细化晶粒。
3.能。
可经过冷变形而后进行再结晶退火的方法。
4.答案如附表2.5所示。
附表2.5 冷变形金属加热时晶体缺陷的行为5.(1)铜片经完全再结晶后晶粒大小沿片长方向变化示意图如附图2.22所示。
由于铜片宽度不同，退火后晶粒大小也不同。
最窄的一端基本无变形，退火后仍保持原始晶粒尺寸；在较宽处，处于临界变形范围，再结晶后晶粒粗大；随宽度增大，变形度增大，退火后晶粒变细，最后达到稳定值。
在最宽处，变形量很大，在局部地区形成变形织构，退火后形成异常大晶粒。
(2)变形越大，冷变形储存能越高，越容易再结晶。
因此，在较低温度退火，在较宽处先发生再结晶。
6.再结晶终了的晶粒尺寸是指再结晶刚完成但未发生长大时的晶粒尺寸。
若以再结晶晶粒中心点之间的平均距离d表征再结晶的晶粒大小，则d与再结d?k[gn1晶形核率n及长大线速度之间有如下近似关系：qnrtqnrt]4 且n?n0exp(?)， g?g0exp(?)由于qn与qg几乎相等，故退火温度对g／n比值的影响微弱，即晶粒大小是退火温度的弱函数。
西北工业大学《材料科学基础》课后题
1． 有关晶面及晶向附图2.1所示。
2． 见附图2.2所示。
3． {100}＝(100)十(010)+(001)，共3个等价面。
{110}＝(110)十(101)+(101)+(011)+(011)+(110)，共6个等价面。
{111}＝(111)+(111)+(111)+(111)，共4个等价面。
)121()112()112()211()112()121()211()121()211()211()121()112(}112{+++++++++++=共12个等价面。
4． 单位晶胞的体积为V Cu ＝0.14 nm 3(或1.4×10-28m 3) 5． (1)0.088 nm ；(2)0.100 nm 。
6． Cu 原子的线密度为2.77×106个原子/mm 。
Fe 原子的线密度为3.50×106个原子/mm 。
7． 1.6l ×l013个原子/mm 2；1.14X1013个原子/mm 2；1.86×1013个原子/mm 2。
8． (1) 5.29×1028个矽原子/m 3； (2) 0.33。
9． 9. 0.4×10-18/个原子。
10． 1.06×1014倍。
11． (1) 这种看法不正确。
在位错环运动移出晶体后，滑移面上、下两部分晶体相对移动的距离是由其柏氏矢量决定的。
位错环的柏氏矢量为b ，故其相对滑移了一个b 的距离。
(2) A'B'为右螺型位错，C'D'为左螺型位错；B'C'为正刃型位错，D'A'为负刃型位错。
位错运动移出晶体后滑移方向及滑移量如附图2.3所示。
12． (1)应沿滑移面上、下两部分晶体施加一切应力τ0，的方向应与de 位错线平行。
(2)在上述切应力作用下，位错线de 将向左(或右)移动，即沿着与位错线de 垂直的方向(且在滑移面上)移动。
西北工业大学材料科学基础历年真题及答案解析
西北工业大学2012年硕士研究生入学考试试题答案试题名称：材料科学基础试题编号：832说明：所有答题一律写在答题纸上第页共页一、简答题（每题10分，共50分）1.请简述滑移和孪生变形的特点？答：滑移变形特点：1）平移滑动：相对滑动的两部分位向关系不变2）滑移线与应力轴呈一定角度3）滑移不均匀性：滑移集中在某些晶面上4）滑移线先于滑移带出现：由滑移线构成滑移带5）特定晶面，特定晶向孪生变形特点：1) 部分晶体发生均匀切变2) 变形与未变形部分呈镜面对称关系，晶体位向发生变化3) 临界切分应力大4) 孪生对塑变贡献小于滑移5) 产生表面浮凸2.什么是上坡扩散？哪些情况下会发生上坡扩散？答：由低浓度处向高浓度处扩散的现象称为上坡扩散。
应力场作用、电场磁场作用、晶界内吸附作用和调幅分解反应等情况下可能发生上坡扩散。
扩散驱动力来自自由能下降，即化学位降低。
3.在室温下，一般情况金属材料的塑性比陶瓷材料好很多，为什么？纯铜与纯铁这两种金属材料哪个塑性好？说明原因。
答：金属材料的塑性比陶瓷材料好很多的原因：从键合角度考虑，金属材料主要是金属键合，无方向性，塑性好；陶瓷材料主要是离子键、共价键，共价键有方向性，塑性差。
离子键产生的静电作用力，限制了滑移进行，不利于变形。
铜为面心立方结构，铁为体心立方结构，两者滑移系均为12个，但面心立方的滑移系分布取向较体心立方匀衡，容易满足临界分切应力。
且面心立方滑移面的原子堆积密度比较大，因此滑移阻力较小。
因而铜的塑性好于铁。
4.请总结并简要回答二元合金平衡结晶过程中，单相区、双相区和三相区中，相成分的变化规律。
答：单相区：相成分为合金平均成分，不随温度变化；双相区：两相成分分别位于该相区的边界，并随温度沿相区边界变化；三相区：三相具有确定成分，不随结晶过程变化。
5.合金产品在进行冷塑性变形时会发生强度、硬度升高的现象，为什么？如果合金需要进行较大的塑性变形才能完成变形成型，需要采用什么中间热处理的方法？而产品使用时又需要保持高的强度、硬度，又应如何热处理？答：合金进行冷塑性变形时，位错大量増殖，位错运动发生交割、缠结等，使得位错运动受阻，同时溶质原子、各类界面与位错的交互作用也阻碍位错的运动。
西安工业大学硕士材料科学基础真题2007年
西安工业大学试卷十九2007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：材料加工工程，材料物理与化学，材料学一、名词解释1．金属键2．间隙固溶体3．非稳态扩散4．相律5．定向凝固二、是非判断并改错1．在密排六方晶体中，(110)、、、(101)、(011)和都是属于同一个晶面族。
2．中间相只是包括那些位于相图中间且可以用一个分子式表示的化合物相。
3．低碳钢渗碳处理时，一般都在950℃的高温下进行，这是因为此时碳原子的活动能力强，有利于扩散的快速进行。
4．多条刃型位错线堆积在一起就形成了一条滑移线。
5．采用适当的再结晶退火，可以细化金属铸件的晶粒大小。
三、完成下列各题1．设在简单立方晶体中有一个位于滑移面ABCD上的位错环abcd，其柏氏矢量b、所受切应力τ如图19-1所示，回答下列问题：(1) 指出位错环abcd中各段位错线的类型。
(2) 画出位错环abcd移出晶体后晶体所产生的滑移量及所产生变形的方向。
2．有一铝单晶体的试样表面为(100)，如该晶体的各个滑移系都可以进行滑移，则在试样表面可能看到的滑移线形貌(即滑移线的取向和它们之间的夹角)是什么?四、计算题已知铜原子的原子半径为0.25nm，画出铜晶体的一个晶胞，并完成下列工作：1．计算(001)、(110)、(111)各个晶面中每单位面积(1mm2)的原子数分别有多少个，并作以比较。
2．在图上画出发生滑移的一个晶面以及这个晶面上发生滑移的晶向。
五、完成下列各题1．画出Fe-FeC的平衡相图，并填写相区。
32．具体说明相图中有几个单相区、几个两相区和几个三相平衡反应。
3．说明相图中各水平线的相变过程、相变产物及反应条件。
4．说明w=0.40%的铁-碳合金从液态平衡冷却到室温时的相变过程和最终C平衡组织，并计算其中各个相的相对含量。
六、完成下列各题1．有一个铝单晶体试样，在拉伸前的滑移方向与拉伸轴的夹角为45°，拉伸后的滑移方向与拉伸轴的夹角为30°，试求铝单晶体试样拉伸后所产生的延伸率为多少。
西北工业大学材料科学基础课后题答案
1．有关晶面及晶向附图2.1所示。
2．见附图2.2所示。
3．{100}＝(100)十(010)+(001)，共3个等价面。
{110}＝(110)十(101)+(101)+(011)+(011)+(110)，共6个等价面。
{111}＝(111)+(111)+(111)+(111)，共4个等价面。
)121()112()112()211()112()121()211()121()211()211()121()112(}112{+++++++++++=共12个等价面。
4． 单位晶胞的体积为V Cu ＝0.14 nm 3(或1.4×10-28m 3)5． (1)0.088 nm ；(2)0.100 nm 。
6． Cu 原子的线密度为2.77×106个原子/mm 。
Fe 原子的线密度为3.50×106个原子/mm 。
7． 1.6l ×l013个原子/mm 2；1.14X1013个原子/mm 2；1.86×1013个原子/mm 2。
8． (1) 5.29×1028个矽原子/m 3； (2) 0.33。
9． 9. 0.4×10-18/个原子。
10． 1.06×1014倍。
11． (1) 这种看法不正确。
在位错环运动移出晶体后，滑移面上、下两部分晶体相对移动的距离是由其柏氏矢量决定的。
位错环的柏氏矢量为b ，故其相对滑移了一个b 的距离。
(2) A'B'为右螺型位错，C'D'为左螺型位错；B'C'为正刃型位错，D'A'为负刃型位错。
位错运动移出晶体后滑移方向及滑移量如附图2.3所示。
12．(1)应沿滑移面上、下两部分晶体施加一切应力τ，的方向应与de位错线平行。
(2)在上述切应力作用下，位错线de将向左(或右)移动，即沿着与位错线de垂直的方向(且在滑移面上)移动。
在位错线沿滑移面旋转360°后，在晶体表面沿柏氏矢量方向产生宽度为一个b的台阶。
西北工业大学《材料科学基础》历年真题
西北工业大学2012年硕士研究生入学考试试题答案试题名称：材料科学基础试题编号：832说明：所有答题一律写在答题纸上第页共页一、简答题（每题10分，共50分）1.请简述滑移和孪生变形的特点？答：滑移变形特点：1）平移滑动：相对滑动的两部分位向关系不变2）滑移线与应力轴呈一定角度3）滑移不均匀性：滑移集中在某些晶面上4）滑移线先于滑移带出现：由滑移线构成滑移带5）特定晶面，特定晶向孪生变形特点：1) 部分晶体发生均匀切变2) 变形与未变形部分呈镜面对称关系，晶体位向发生变化3) 临界切分应力大4) 孪生对塑变贡献小于滑移5) 产生表面浮凸2.什么是上坡扩散？哪些情况下会发生上坡扩散？答：由低浓度处向高浓度处扩散的现象称为上坡扩散。
应力场作用、电场磁场作用、晶界内吸附作用和调幅分解反应等情况下可能发生上坡扩散。
扩散驱动力来自自由能下降，即化学位降低。
3.在室温下，一般情况金属材料的塑性比陶瓷材料好很多，为什么？纯铜与纯铁这两种金属材料哪个塑性好？说明原因。
答：金属材料的塑性比陶瓷材料好很多的原因：从键合角度考虑，金属材料主要是金属键合，无方向性，塑性好；陶瓷材料主要是离子键、共价键，共价键有方向性，塑性差。
离子键产生的静电作用力，限制了滑移进行，不利于变形。
铜为面心立方结构，铁为体心立方结构，两者滑移系均为12个，但面心立方的滑移系分布取向较体心立方匀衡，容易满足临界分切应力。
且面心立方滑移面的原子堆积密度比较大，因此滑移阻力较小。
因而铜的塑性好于铁。
4.请总结并简要回答二元合金平衡结晶过程中，单相区、双相区和三相区中，相成分的变化规律。
答：单相区：相成分为合金平均成分，不随温度变化；双相区：两相成分分别位于该相区的边界，并随温度沿相区边界变化；三相区：三相具有确定成分，不随结晶过程变化。
5.合金产品在进行冷塑性变形时会发生强度、硬度升高的现象，为什么？如果合金需要进行较大的塑性变形才能完成变形成型，需要采用什么中间热处理的方法？而产品使用时又需要保持高的强度、硬度，又应如何热处理？答：合金进行冷塑性变形时，位错大量増殖，位错运动发生交割、缠结等，使得位错运动受阻，同时溶质原子、各类界面与位错的交互作用也阻碍位错的运动。
西北工业大学硕士材料科学基础真题2007年
西北工业大学硕士材料科学基础真题2007年(总分：142.00，做题时间：90分钟)一、{{B}}简答题{{/B}}(总题数：5，分数：50.00)1.请说明什么是全位错和不全位错，并请写出FCC、BCC和HCP晶体中的最短单位位错的柏氏矢量。
（分数：10.00）__________________________________________________________________________________________ 正确答案：()解析：全位错：柏氏矢量等于点阵矢量的整数倍。
不全位错：柏氏矢量不等于点阵矢量的整数倍。
2.已知原子半径与晶体结构有关，请问当配位数降低时，原子半径如何变化?为什么?（分数：10.00）__________________________________________________________________________________________ 正确答案：()解析：半径收缩。
若半径不变，则当配位数降低时，会引起晶体体积增大。
为了减小体积变化，原子半径将收缩。
3.均匀形核与非均匀形核具有相同的临界晶核半径，非均匀形核的临界形核功也等于三分之一表面能，为什么非均匀形核比均匀形核容易?（分数：10.00）__________________________________________________________________________________________ 正确答案：()解析：因为非均匀形核时，用杂质或型腔充当了一部分晶核。
也就是说，需要调动的原子数少。
4.原子的热运动如何影响扩散?（分数：10.00）__________________________________________________________________________________________ 正确答案：()解析：热运动增强将使原子的跃迁距离、跃迁几率和跃迁频率均增大，即增大扩散系数。
西工大《材料科学基础》课后习题答案[1]
![西工大《材料科学基础》课后习题答案[1]](https://img.taocdn.com/s3/m/0de15b7a27284b73f24250ca.png)
1． 有关晶面及晶向附图2.1所示。
2． 见附图2.2所示。
3． {100}＝(100)十(010)+(001)，共3个等价面。
{110}＝(110)十(101)+(101)+(011)+(011)+(110)，共6个等价面。
{111}＝(111)+(111)+(111)+(111)，共4个等价面。
)121()112()112()211()112()121()211()121()211()211()121()112(}112{+++++++++++=共12个等价面。
4． 单位晶胞的体积为V Cu ＝0.14 nm 3(或1.4×10-28m 3) 5． (1)0.088 nm ；(2)0.100 nm 。
6． Cu 原子的线密度为2.77×106个原子/mm 。
Fe 原子的线密度为3.50×106个原子/mm 。
7． 1.6l ×l013个原子/mm 2；1.14X1013个原子/mm 2；1.86×1013个原子/mm 2。
8． (1) 5.29×1028个矽原子/m 3； (2) 0.33。
9． 9. 0.4×10-18/个原子。
10． 1.06×1014倍。
11． (1) 这种看法不正确。
在位错环运动移出晶体后，滑移面上、下两部分晶体相对移动的距离是由其柏氏矢量决定的。
位错环的柏氏矢量为b ，故其相对滑移了一个b 的距离。
(2) A'B'为右螺型位错，C'D'为左螺型位错；B'C'为正刃型位错，D'A'为负刃型位错。
位错运动移出晶体后滑移方向及滑移量如附图2.3所示。
12． (1)应沿滑移面上、下两部分晶体施加一切应力τ0，的方向应与de 位错线平行。
(2)在上述切应力作用下，位错线de 将向左(或右)移动，即沿着与位错线de 垂直的方向(且在滑移面上)移动。
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2007年西北工业大学硕士研究生入学
试题参考答案
一、<![endif]> 简答题（每题10分，共50分）
1、请说明什么是全位错和不全位错，并请写出FCC、BCC和HCP晶体中的
最短单位位错的柏氏矢量。
答：全位错：柏氏矢量等于点阵矢量的整数倍；
不全位错：柏氏矢量不等于点阵矢量的整数倍。
Fcc：
>
<110
2
a
； bcc：
>
<111
2
a
； hcp：
>
<02
11
3
a
2、已知原子半径与晶体结构有关，请问当配位数降低时，原子半径如何变
化？为什么？
答：半径收缩。
若半径不变，则当配位数降低时，会引起晶体体积增大。
为了减小体积变化，原子半径将收缩。
3、均匀形核与非均匀形核具有相同的临界晶核半径，非均匀形核的临界形
核功也等于三分之一表面能，为什么非均匀形核比均匀形核容易？
答：因为非均匀形核时，用杂质或型腔充当了一部分晶核。
也就是说，需要调动的原子数少。
4、 原子的热运动如何影响扩散？
答：热运动增强将使原子的跃迁距离、跃迁几率和跃迁频率均增大，即增大扩散系数。
5、 如何区分金属的热变形和冷变形？
答：变形温度与再结晶温度的高低关系。
高于再结晶温度的为热变形，反之为冷变形。
二、 作图计算题（每题15分，共60分）
1. 已知某晶体在500℃时，每1010个原子中可以形成有1个空位，请问该晶
体的空位形成能是多少？（已知该晶体的常数A ＝0.0539，波耳滋曼常数K ＝1.381×10-23 J / K ）
解： J A c kT E kT E A c V V
19
201023
109.18.1710068.10539.010ln
)]273500(10381.1[ln )exp(----⨯=⨯⨯=+⨯⨯-=-=∆∆-
=
2. 请计算简单立方晶体中，(111)和 )111(的夹角。
解：
3
1
33111cos 2
2
22222
1
2
12
12
12121=+-=
++++++=l k h l k h l l k k h h α
α＝70°32'
3. 请判定在fcc 中下列位错反应能否进行： ]
111[3]211[6]110[2a
a a →+
解：几何条件：
()
1113313131612162612121a c b a c b a b b =-+=⎪⎭⎫
⎝⎛+-++⎪⎭⎫ ⎝⎛-=+（6分）
能量条件：
33262662222222
2
a a a a a
a >=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=+（6分）
满足几何条件和能量条件，反应可以进行。
（3分）
4.试画出面心立方晶体中的 (123) 晶面和
晶向
解：
三、 综合分析题（共40分）
1. 如附图所示，请分析：（24分）
1) 两水平线的反应类型，并写出反应式；
2) 分析Ab 、bg′、g′d′、d′、 d′h′、 h′e、eB 七个区域室温下的组
织组成物（ j 点成分小于g 点成分）； 3) 分析I 、II 合金的平衡冷却过程，并注明主要的相变反应；
4) 写出合金I 平衡冷却到室温后相组成物相对含量的表达式及合金II 平衡
冷却到室温后组织组成物相对含量的表达式。
解：
1） 水平线kj 为包晶反应：
n k j L αδ→+（2分） 水平线gh 为共晶反应：
h g d L βα+→（2分）
2） Ab ： α （1分）
bg′： α+βII （1分）
g′d： α+(α+β)共+βII （1分） d '： (α+β)共 （1分）
d′h′： β+(α+β)共+αII （1分） h′e： β+αII （1分） eB ： β （1分） 3） 合金I （5分） 合金II （3分）
t/℃
k n j
g i d h
A b c 1 g ' c 2 d ' h ' e B
δ α
β
I II L L→α
α→βII
L→α+β
L
L→δ
L→α
α
L+δ→α
α→βII
4） 合金I 相组成：
%100 %10011⨯=⨯=
be bc w be ec w βα；（2分）
合金II 组织组成：
II
II w gd id
w be g b gd id w gd
ig
w βαββαβαβα-⨯-=⨯'⨯⨯=⨯=
+%100 %100 %100II II )(析出量＝共晶前析出量；析出比例＝共晶前析出量；初初初共（3分）
2. 请对比分析回复、再结晶、正常长大、异常长大的驱动力及力学性能变化。
（16分）
回复 再结晶 正常长大
异常长大 驱动力 存储能 （主要是点阵畸变能） 存储能 （主要是点阵畸变能）
总界面能
总界面能和表
面能
力学性能变化
基本保持变形后性能
恢复到冷变形前的水平 基本保持再结
晶后的水平
性能恶化
强度、塑性下
降。