材料科学基础试卷及答案汇总

学院_______ 班级______ 姓名___________ 2000/2001学年第一学期分数__________ 《材料科学基础》期终考试试卷(A)（共三页）一. 判断是非题，对的划（＋），错的划（－）：（10％）P-11在某一过冷度下，大于临界半径的晶胚都能够长大，因为这样的晶胚形成时，引起系统自由能的变化ΔG<0 。

（）2过冷液相中的相起伏都是晶胚。

（）3面心立方结构的金属加工硬化的原因是因为形成了络玛－科垂耳（Lomer-Cotlrell）位错，固定割阶,位错缠结等，因此使位错滑移遇到了较大阻力造成的。

（）4面心立方结构的金属其滑移面、层错面都是{111}晶面族；孪晶面是{112}晶面族。

（）5固溶体的扩散总是受浓度梯度的控制，溶质原子总是自浓度高处向低处扩散。

（）6金属区域提纯可采用区域熔炼方法，但重熔凝固时最好使其液相完全混合。

（）7在影响扩散的诸因素中，最主要的并且可以控制的因素是温度。

（）8间隙相多数是由过渡族元素M与非金属元素X组成，其原子数之比为一定值，R X/R M<0.59，且为简单结构。

（）9冷变形金属再结晶后既改变了晶粒的形状，又改变了金属的晶体结构。

（）10冷变形金属回复阶段和再结晶阶段的驱动力都是界面能的降低。

（）二. 填空题：（10％）1 铜晶体的滑移面是___________ ，滑移方向是___________ ，滑移系是___________ 。

2 <111>晶向族包括________________________________________________________组晶向；{110}晶面族包括__________________________________________________________组晶面。

3钢和白口铸铁显微组织的主要区别是______________________________________ ；钢和工业纯铁显微组织的主要区别为 _____________________________________________________________________ 。

4晶面（123）和晶面（101）为共带面，其晶带轴的晶向指数为___________ 。

5共晶成分和过共晶成分的AL－Si合金快速冷却后分别获得________________和___________________ 组织。

6如果某晶面（hkl）平行于某晶向[uvw]，则晶面与晶向之间存在______________________ 关系。

7纯金属凝固时均匀形核的临界晶核半径rK与过冷度间的关系式是___________________________ 。

8K0<1固溶体合金凝固的过程中，K越_____ 成分偏析越______ ; K>1 固溶体合金凝固的过程中, K越_____ 成分偏析越______ 。

9碳在α－Fe中的溶解度小于碳在γ－Fe中的溶解度，这是因为_________________________________ 碳在α－Fe中扩散系数大于碳在γ－Fe中的扩散系数，这是由于_______________________________ 。

10刃型位错在切应力的作用下可以进行_______ 运动；在垂直于半原子面的正应力作用下可以进行________ 运动，即半原子面的____________ 或_______________ 。

三 . 简答题：（15％）1 α－Fe的单晶体首先开动的滑移系是[111]（110），引起滑移的单位位错的b＝2a[111];1)若滑移是由刃型位错引起的，位错线的方向是__________ 。

2）若滑移是由螺型位错引起的，位错线的方向是________ ,位错线运动的方向是_____ 。

2 单晶体塑变时除了滑移之外，还有晶体的转动，晶体转动的方向是；1）滑移面向____________ 方向转动，使λ角______ ,Φ角_______ 。

2）滑移方向转向_______________ 方向。

3简述塑性变形对金属组织的影响。

四 . 名词解释（16％） P-2 1致密度2 平衡分配系数3 扩展位错4 置换固溶体5 钢的热脆6 双滑移(复滑移)7 相律8沉淀硬化（时效强化）五 .画出Fe－Fe3C相图，对含碳量为3.5％的铁碳合金：（15％）1 分析合金平衡结晶过程，写出反应式及室温组织。

图（1）2利用杠杆定律求室温组织中各组织组成物的重量百分比。

3试分析初晶A呈树枝状晶体的原因。

六 . 图(2)和图(3)分别表示一对同号刃型位错和 P-3一对异号刃型位错。

假定位于原点的刃型 位错固定不动，在位错滑移力的作用下， 另一位错（位于30℃角度）运动到何位置 才处于稳定平衡状态？试在图中标出并加 以解释。

（8％）图 （2） 图 （3）七 . 简述获得细晶粒铸件的办法。

（10％）八 . 现有一三元合金相图的投影图（如图4），试回答下列问题 ： （10％）1 试分析合金1、Ⅱ平衡结晶过程并写出室温组织。

2 写出在T E 温度稍上所发生 的三相平衡反应，并写出反应式。

九 . 在面心立方晶体的（111）和（111 1 2a 22a相向运动相遇后会发生位错反应形成新的位错，试写出位错反应式。

若发生反应的两个单位位错在各自 自的滑移面内又可分解成扩展位错，试写出位错分解的反应式。

（6％）E 1学院__________ 班级________ 姓名__________ 2000/2001学年第一学期 分数________《材料科学基础》期 终 考 试 试 卷 （B ）共三页 P-1一 判断是非题 （10％）1 面心立方结构中的（111）晶面上有一个b ＝2a [011]的全位错，它可以分解为6a [112]和6a[121] 的肖克莱 部分位错。

（ ）2 单位面积小角度晶界的界面能总是比大角度晶界的界面能低。

（ ）3 冷变形金属回复阶段的驱动力和晶粒长大阶段的驱动力都是界面能的降低。

（ ）4 无限固溶体永远是置换固溶体。

（ ）5 纯金属结晶的热力学条件是固相的自由能必须小于液相的自由能。

（ ）6 固溶体在铸造条件下容易产生枝晶偏析，采用扩散退火方法可以消除。

（ ）7 过共晶成分的AL －Si 合金快速冷却时可获得Si ＋（α＋Si ）过共晶组织。

（ ）8 位错线在晶体内部可以弯曲，可以形成闭合回路，但不可以中止于晶粒内部。

（ ）9 面心立方结构的金属其滑移面、孪晶面和层错面都是{111}晶面族。

（ ） 10 对金属提纯所使用的区域熔炼在操作时，要使液相完全无混合。

（ ）二 填空 （10％）1 面心立方结构的晶体滑移面是________ ,滑移方向为___________ ，滑移系是_____________ 。

2 某退火碳钢的组织是由F 和P 组成，其P 的面积占20％，此钢的含碳量为_______ 。

3 NaCL 和CaF 2晶体各属于________ 和 ___________ 空间点阵。

4 影响置换固溶体溶解度的因素有_________________________________________________________ 。

5 退火态的45钢其强度、硬度大于20钢这是因为___________________________________ 。

6 金属板材深冲时，形成“制耳”是由于___________________________________________________ 。

7 金属凝固时，形核的驱动力是_______________________ ； 阻力为_____________________ 。

8 扩散系数与温度之间的数学表达式为_________________________ 。

9面心立方结构的金属在常温下是以______________ 方式变形，在极低温度或高冲击载荷的条件下以 _________________ 方式变形。

10 碳原子在α－Fe 中的扩散机制是_________ 扩散，Cu 原子在Ni 中的扩散机制是_______ 扩散。

三 . 简答题 （15％）1 fcc 结构中有一刃型位错，其 b =2a [011]，滑移面为（111），位错线方向的晶向指数为________ ；为若为螺位错，其位错线的方向是__________ 。

2 试分析在727℃时，铁素体的含碳量小于奥氏体的含碳量；并说明碳原子分别处于何种间隙位置， 为什么？3 简述铸锭三晶区的成因及组织特点。

四. 名词解释（16％）P-2 1间隙相2间隙固溶体3固溶强化4过冷度5成分过冷6伪共晶7交滑移8调幅分解五. 画出Fe－Fe3C相图，对5.0％的Fe-C合金：（15％）1分析合金平衡结晶过程，写出反应式及室温组织。

图（1）2求室温组织中组织组成物及相组成物的相对重量。

3试分析初晶Fe3CⅠ呈规则外形的原因六 . 试分析图（2）异号刃型位错间的滑移力并在图中标出， P-3（设位于原点的刃型位错固定不动）并加以解释。

（8％）图（2）七 . 试给出位错运动的点阵阻力与晶体结构的关系式，并说明为什么晶体滑移通常发生在原子的密排晶面和密排晶向。

（10％）八 . 图（3）为三元相图变温截面图： （10％） 1 画出三元相图的M-N 变温截面图，分析合金1、2的平衡结晶过程，写出反应 式及室温组织。

图（3）3 画出合金2的冷却曲线并说明该变温截面图中三元合金成分特点。

九. 试分析面心立方结构的金属中b ＝2a [110]的螺位错在（111）晶面上运动受阻时通过交滑移能滑移到（111）、（111）或（111）晶面中的哪个晶面上继续运动？为什么？ （6％）__；E 1M N。