考研之材料科学基础考研真题
河北工业大学考研历年真题之材料科学基础2006--2012年考研真题
6.反应扩散 7。 淬硬性 8。 淬透性 : 9。 相起伏 10.非 均匀形核
二、选择题 (共 ⒛ 分,每题 2分 。答案一律写在答题纸上、否则无效。)
1.置 换固溶体中,溶 质原子的扩散是通过
~实 现。
A∶ 原子换位机制 B:丨司隙扩散机制 C∶ 空位机制 D∶ 传导机制
2,在 离子晶体中,负 离子多面体相互间
连接时,结 构最稳定。
A∶ 共用顶 B:共 用棱 C∶ 共用面 D∶ 不共用
3.bcc结 构的单晶体中,
面与I1131方 向垂直。
A∶ (112) B: (211) C∶ (121) D∶ (121)
4.在 具有包共晶转变的三元相图中,L+s相 区与四相平衡平面
接触 。
A∶ 线 B:面
C∶ 点 D∶ 体
接触 。
A∶ 线 B:面
C∶ 点 D∶ 体
5,用 热扩散方法在一定温度下对单晶 ⒏掺杂时,掺杂元素扩散的距离与扩散温度呈
A∶ 直线 B:指 数 C∶ 抛物线 D∶ 平衡
6,下 列因素中,对再结晶后晶粒大小没有影∶ 再结晶退火温度 D∶ 原始晶粒尺寸
关系。
⒎ 全 硼 ___鹅
河北工业大学 2012年 攻读硕 士学位研 究生入学考试试题
科目名称
材料科学基础 (D
科目代码 880
[B] 共2 页
适用专业
材料学、 材料物理化学、材料加工工程
注 :所有试题答案一律 写在 答题纸上 ,答 案 写在试卷 、草 稿纸上一律无效 。
一、解释下列名词 (共 ⒛ 分,每 题 2分 。答案一律写在答题纸上、否则无效。)
10.关 于金属玻璃的说法错误的是 ( )。
第 1页
A,虽 然是固态但仍保持了液态时的原子的排列 B,其 原子排列具有晶格结构和晶体缺陷 C。 其原子的杂乱排布与玻璃中的原子排布相似
2022年重庆理工大学考研真题805材料科学基础(A卷)
重庆理工大学2022年硕士研究生招生考试试题学院名称:材料科学与工程学院学科、专业名称:材料科学与工程、材料与化工(材料工程)考试科目(代码):材料科学基础805(A卷)(试题共3页)注意:1.所有试题的答案均写在专用的答题纸上,写在试题纸上一律无效。
2.试题与答卷一并随原信封交回。
一、名词解释(共6小题,选做5题,多做不得分,每题4分,共20分)1.晶体与非晶体2.晶界与相界3.丝织构与板织构4.滑移与孪生5.组元与组织6.热缺陷与杂质缺陷二、简答题(共7小题,选做5题,多做不得分,每题10分,共50分)1.纯金属晶体中常见的点缺陷有哪些?它们可能产生的途径有哪些?对金属的性能有什么影响?2.从结合键的角度分析工程材料的分类和特点。
3.影响固溶体溶解度的因素有哪些?固溶体的性能如何?C、Mn元素溶入Fe 中分别形成什么类型的固溶体?(C的原子半径0.077nm,Mn的原子半径0.132nm,Fe的原子半径0.127nm)4.什么是均匀形核与非均匀形核?为什么实际金属结晶的方式通常为非均匀形核?5.室温下子弹分别击穿铜板和铅板,试分析铜板和铅板弹孔周围组织的变化,并解释。
(Cu的熔点为1083℃,铅的熔点为327.5℃)6.原料中加入少量外加剂(添加剂)会明显改变陶瓷的烧结速度,请简述外加剂是如何影响陶瓷烧结过程的?7.假定碳在α-Fe(体心立方)和γ-Fe(面心立方)中的扩散系数分别为:Dα=0.0079exp−c2/Dγ=0.21exp−c2/计算800℃时各自的扩散系数,并解释其差别。
三、作图分析题(共2小题,共22分)1.在面心立方晶体中分别画出101、101111、[110],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。
(12分)2.画出一个圆形位错环,并在位错平面上任意画出位错的柏氏矢量和位错线方向(假设),据此指出位错环上各点位错的性质。
(10分)四、相图分析及计算题(共2小题,共28分)1.Pb(熔点为327.5℃)和Sn(熔点为232℃)的共晶成分为61.9%Sn。
考研试题
东北大学材料科学基础历年考研试题及答案2001年一、解释名词(20′)1、复合强化2、晶界偏析3、应变疲劳4、扩散激活能二、在晶格常数为a的面心立方晶胞中,画出{111}晶面族的全部晶面并标出各自的晶面指数,计算面间距。
(12′)三、晶粒直径为50um,若在晶界萌生位错所需要的应力约为G/30,晶粒中部有位错源,问要多大的外力才能使晶界萌生位错?(13′)四、含碳量为百分之3.5的铁-碳合金,在室温时由哪两个相组成?各占的重量百分数是多少?并计算室温时珠光体和莱氏体的百分含量。
(12′)五、再结晶后的晶粒大小如何计算?与哪些因素有关?为多数金属材料再结晶后晶粒尺寸随预定形变量的关系会百分之10变形量附近出现一个峰值?(13′)六、材料发生蠕变时通常符合的指数定律,对于同一种材料讨论说明式中的n 会不会随试验温度变化?试验测定n值的目的是什么?在例如800摄氏度的试验温度下,金属材料和陶瓷材料的n值由什么不同?(13分)七、什么是电子的分子轨道?为什么有的同类原子会形成分子?有的同类原子不形成分子?是否原子间核外电子越多,形成的分子就轨道越多?是否形成的分子轨道越多,形成的分子的结合键就越强?回答问题并给予简单讨论。
(12分)2001年《材料科学基础》参考答案1.{111}=(111)+(1-11)+(11-1)+(111-)↓↓↓↓ACD1A1BD C1BD A1C1B d=3a/32.η=Gb/L=2.85⨯104G3.α+Fe3C ;α% =(6.69-3.5)/(6.69-0.0218)= 47.8%C% = 1-47.8% = 52.2%Fe3Ld% = (3.5-2.11)/(4.3-2.11) = 63.5%P% = (4.3-3.5)/(4.3-2.11) (6.69-3.5)/(6.69-0.77) = 19.7%4.再结晶晶粒尺寸d=常数[G/.N]1/4,其中,G为生长率,.N为形核率。
材料科学基础考研真题(附答案)
硕士研究生入学考试试题考试科目代码及名称:959 材料科学基础考试时限:3小时 总分:150分一、名词解释 (10×3=30分)加工硬化 沉淀强化 交滑移 上坡扩散 调幅分解 金属化合物 临界分切应力 珠光体 Orowan 机制 等强温度二、解答题(6×10=60分)1、判断下列位错反应能否进行:(1)]110[2]101[2]100[a a a +→;(2)]111[2]111[6]112[3a a a →+ 2、请指明下列五种结构分别属于什么布拉菲点阵。
注:a=b=c,α=β=γ=90°。
图省3、冷变形金属在回复和再结晶过程中,组织和性能分别有什么变化?4、试分别给出FCC,BCC 及HOP 的主要滑移系。
5、试分析液态金属凝固过程中形成中心等轴晶区的条件是什么?6、为什么空位是热力学稳定缺陷,而位错是非热力学稳定缺陷。
三、问答题(3×20=60分)1、绘出Fe-Fe 3C 相图,标出其中的关键成分和关键温度,并且回答:(1)分析碳含量对Fe-C 合金室温组织和力学性能的影响。
(2)分析45钢的拉伸变形过程可分为哪几个阶段及其相应的特征和机理。
2、试解释为什么材料的理论强度远高于其实际强度。
随着现代科学技术的进步和国民经济的发展,材料的强韧化越来越重要,试举例说明材料强化或韧化的4种方法,并阐述相应的强化和韧化原理。
3、试分析下列材料科学过程是否与原子扩散有关,为什么?A 热弹性马氏体箱变B 脱溶分解C 成分均匀化D 高温蠕变E G.P 形成硕士研究生入学考试试题参考答案考试科目代码及名称:959 材料科学基础考试时限:3小时 总分:150分一、名词解释(30分)加工硬化:随着冷变形程度的增加,金属材料强度和硬度指标都有所提高,但塑性、韧性有所下降的现象。
沉淀强化:过饱和固溶体随温度下降或长时间保温过程中(时效)发生脱溶分解,细小的沉淀物分散于基体之中,阻碍位错运动而产生强化的现象。
材料科学基础试题及标准答案考研专用
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。
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k o: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。
材料科学基础考研名校材料科学基础考研真题集
材料科学基础考研名校材料科学基础考研真题集一、一、选择题1以下关于调幅分解的正确表述是()。
[国防科技大学2016年研] A.调幅分解是个自发分解过程,不需要形核功B.调幅分解也是通过晶核的形成和晶核的长大过程完成的C.相图上成分位于固溶体分解线内的合金均可以产生调幅分解【答案】A @【解析】调幅分解属于连续的无核相变,其始于固溶体中的成分起伏,依靠上坡扩散时浓度差越来越大,最终使均匀固溶体变为不均匀固溶体,原固溶体以及新形成的两种固溶体的结构相同;而钢中的相变大多属于有核相变型,始于结构起伏,相界面在相转变中具有极重要的作用。
2高温下晶粒正常长大时,晶界迁移将受到第二相颗粒的阻碍。
以下说法正确的是()。
[国防科技大学2017年研]A.第二相含量越多,颗粒越粗大,阻力越大B.第二相含量越少,颗粒越粗大,阻力越大C.第二相含量越多,颗粒越细小,阻力越大【答案】C @【解析】通常,在第二相颗粒所占体积分数一定的条件下,颗粒越细,其数量越多,则晶界迁移所受到的阻力也越大,故晶粒长大速度随第二相颗粒的细化而减小。
3由两个不同成分的液相在恒温下转变为一定成分的固相的反应叫()。
[沈阳工业大学2015年研]A.包晶反应B.合晶反应C.偏晶反应【答案】B @【解析】常见的二元相图的反应式和图形特征,如下表所示:表14在不平衡结晶条件下,成分点在共晶附近的合金也可能全部转变成共晶合金,这种非共晶成分的共晶组织称为()。
[四川理工学院2019年研]A.不平衡共晶组织B.平衡共晶组织C.离异共晶组织D.伪共晶【答案】D @【解析】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到全部的共晶组织,这种有非共晶成分的合金所得到的共晶组织称为伪共晶。
5一工件在900℃的条件下完成渗碳工艺所需的时间为2小时,若保持渗碳条件不变而使渗层深度提高一倍,则所需的渗碳时间为()。
[国防科技大学2018年研]A.2小时B.2.8小时C.4小时D.8小时【答案】C @【解析】当指定某质量ρ(x,t)为渗层深度x的对应值时,误差函数为定值,因此渗层深度x和扩散时间t有以下关系:或x2=BDt,式中A和B为常数。
材料科学基础考研复习题
简答题分析(考研题部分)C1原子排列1)试从结合键的角度,分析工程材料的分类及其特点。
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?3)请解释γ-Fe与α-Fe溶解碳原子能力差异的原因。
4)位错密度有哪几种表征方式?5)请从原子排列、弹性应力场、滑移性质、柏氏矢量等方面对比刃位错、螺位错的主要特征。
6)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。
7)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。
8)两位错发生交割时产生的扭折和割阶有何区别?C2固体中的相结构1固体中有哪些常见的相结构?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形成无限固溶体的条件是什么?简述原因。
4陶瓷晶体相可分为哪两大类?有何共同特点?C3凝固1.何谓平衡结晶?何谓非平衡结晶?2.请简述二元合金结晶的基本条件有哪些。
3.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?4.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?5.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?6.两个尺寸相同、形状相同的铜镍合金铸件,一个含90%Ni,另一个含50%Ni,铸造后自然冷却,问哪个铸件的偏析严重?为什么?C4相图1)什么是成分过冷?如何影响固溶体生长形态?2)请比较二元共晶转变与包晶转变的异同。
3)什么是离异共晶?如何形成的?4)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?5)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。
考研材料科学基础试题及答案
考研材料科学基础试题及答案一、选择题1. 材料科学中,下列哪项不是材料的基本性能?A. 力学性能B. 热学性能C. 光学性能D. 化学性能2. 材料的微观结构对其宏观性能有重要影响,以下哪个不是微观结构的组成部分?A. 晶格缺陷B. 晶界C. 相界D. 表面张力3. 材料的塑性变形主要通过以下哪种机制进行?A. 弹性变形B. 位错运动C. 相变D. 热膨胀二、简答题1. 简述材料的相变对材料性能的影响。
2. 描述材料的疲劳现象,并解释其产生的原因。
1. 已知某材料的杨氏模量为210 GPa,泊松比为0.3,求其剪切模量。
四、论述题1. 论述材料的微观结构与宏观性能之间的关系。
参考答案一、选择题1. 答案:D2. 答案:D3. 答案:B二、简答题1. 相变是材料在不同温度和压力下,由一种相态转变为另一种相态的过程。
相变对材料性能的影响主要表现在:- 相变可以改变材料的晶体结构,从而影响其硬度、强度和塑性。
- 相变过程中体积变化可以导致材料的热膨胀或收缩。
- 某些相变如马氏体相变,可以显著提高材料的硬度,但可能降低其韧性。
2. 材料的疲劳是指在反复加载和卸载的过程中,材料逐渐产生损伤并最终导致断裂的现象。
疲劳产生的原因是:- 材料内部的应力集中,使得局部应力超过材料的疲劳极限。
- 材料的循环加载导致位错运动,产生位错堆积,形成微裂纹。
- 微裂纹在循环应力作用下逐渐扩展,最终导致材料断裂。
1. 剪切模量G可以通过杨氏模量E和泊松比ν计算得出,公式为:\[ G = \frac{E}{2(1+\nu)} \]代入已知数值:\[ G = \frac{210 \times 10^9 \text{ Pa}}{2(1+0.3)} \]\[ G = 77.5 \times 10^9 \text{ Pa} \]四、论述题1. 材料的微观结构是指材料在原子、分子或晶体尺度上的特征,包括晶格类型、晶粒尺寸、晶格缺陷、相界等。
武汉理工大学 材料科学基础考研真题
武汉理工大学2002年研究生入学考试试题第一部分必做题一、下图是立方晶胞示意图,其中I位于HA的中点,J、K、L分别是BCFE、CDGF、EFGH 三个面的中心:(12分)1.请你在图上标出或分别写出BCFE CDGF EFGH BCI BDGE ACG 六个晶面的晶面指数(密勒指数)。
2.写出AB AC AE AF AG AJ AK AL 八个晶向的晶向指数。
3.写出{111}晶面族的所有等价晶面。
二、Na2O晶体结构属于萤石型结构。
(15分)1.试画出Na2O的晶胞结构图。
2.根据晶胞结构指出3离子的配位数。
3.该结构存在解理现象吗?请说明理由。
4. Na2O晶体在扩散温度范围进行扩散处理时,结构中易出现何种机制的扩散?为什么?5.在Na2OcaOSiO2系统玻璃中,Na2O对该体系玻璃的电导率和化学稳定性有什么影响?怎样抑制其不利影响?三、(16分)1.写出如下杂质进入基质晶体后可能出项的典型的缺陷反应方程式(即对应典型的置换型固溶体和间隙型固溶体的形成过程的方程式)。
(1)MgO加入Al2O3中;(2)TiO2加入Al2O3中;2.据此总结书写组成缺陷反应方程式的规律性。
3.烧结Al2O3陶瓷时经常加入MgO或TiO2以降低烧结温度,根据缺陷化学原理说明加入哪一种外加剂更能促进烧结。
四、下图是ABC三元系统相图,其中有二个二元化合物D F及一个三元化合物G。
根据此相图完成下列问题:(20分)1.划分副三角形,用剪头表示界线上温度下降的方向(包括各二元系统)。
2.写出M点配料的熔体平衡冷却析晶时固、液相组成的变化过程。
3.计算熔体M结晶结束时,各相的百分含量(以线段比表示)。
若液相组成刚到达该结晶结束点时,各相的百分含量又为若干(同样以线段表示)?4.加热组成为P Q 的物料,在什么温度下开始出现液相,到什么温度时完全熔融?五、叙述相变的总体分类方法:从热力学分来,可以细分为哪几类?并举例说明。
材料科学基础考研经典题目
材料科学基础考研经典题目(总4页)-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1-CAL-本页仅作为文档封面,使用请直接删除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20.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 dZdT 。
全国名校材料科学基础考研真题汇编(含部分答案)
1.清华大学材料科学基础历年考研真题及详解2009年清华大学材料科学基础(与物理化学或固体物理)考研真题及详解2008年清华大学材料科学基础(与物理化学或固体物理)考研真题及详解2007年清华大学材料科学基础(与物理化学或固体物理)考研真题及详解清华大学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(与物理化学或固体物理)适用专业:材料科学与工程一、(5分)证明:对于立方晶系,有二、(10分)画出下述物质的一个晶胞:金刚石 NaCl 闪锌矿纤锌矿石墨三、(10分)请导出摩尔分数为x A、x B的二元系中的综合扩散系数D与分扩散系数D A、D B之间的关系。
四、(10分)根据图1-1所示的铁碳平衡相图,回答以下问题:1.写出在1495℃、1154℃、1148℃、738℃和727℃发生的三相平衡反应的反应式。
2.画出含碳量的过共析钢在室温下的平衡组织,并计算其中二次渗碳体的百分数。
3.含碳量的亚共晶白口铸铁在从液相平衡冷却到室温时会发生什么三相平衡反应和两相平衡反应(可用热分析曲线表示)?室温下该成分的铸铁中有没有二次渗碳体?如有的话,计算其百分数。
五、(10分)1.解释冷变形金属加热时回复、再结晶的过程及特点。
2.已知Cu-30%Zn合金的再结晶激活能为250kJ/mol,此合金在400℃的恒温下完成再结晶需要1h,试求此合金在390℃的恒温下完成再结晶需要多少小时。
六、(15分)沿铝(A1)单晶的方向拉伸,使其发生塑性变形,请确定:1.画出立方晶系的标准投影,并由此确定初始滑移系统。
2.转动规律和转轴。
图1-1 第四题图3.双滑移系统。
4.双滑移开始时晶体的取向和切变量。
5.双滑移过程中晶体的转动规律和转轴。
6.晶体的最终取向。
七、(15分)有一面心立方单晶体,在(111)面滑移的柏氏矢量为的右螺型位错,与在面上滑移的柏氏矢量为的另一右螺型位错相遇于此两滑移面交线,并形成一个新的全位错。
上海大学材料科学基础考研真题
上海大学材料科学基础考研真题一、选择题1. 下列元素中,具有最高的密度的是:A. 铁B. 铝C. 铅D. 镁2. 下列关于晶体结构的说法中,错误的是:A. 金属晶体的原子排列是紧密堆积的B. 离子晶体的原子间距离小于共价晶体C. 分子晶体的构成单位是分子D. 非晶态无定形材料的原子排列无规则性3. 下列关于材料的热胀系数的说法中,错误的是:A. 热胀系数与材料的密度无关B. 金属的热胀系数一般较小C. 线热胀系数和体热胀系数的数值大小相同D. 热胀系数为正值表示材料随温度的升高而膨胀4. 对于一般材料的正温度系数应满足下列要求:A. 必须保证材料在正温度系数条件下具有良好的导热性能B. 必须保证材料在正温度系数条件下具有良好的导电性能C. 必须保证材料在正温度系数条件下具有良好的耐腐蚀性能D. 必须保证材料在正温度系数条件下具有良好的热膨胀性能二、填空题1. 高聚物材料通常是由聚合产生的________。
2. 金属的晶体结构一般为________。
3. 水的沸点是在常压下________摄氏度。
4. 绝大多数材料的导热能力都随________而增强。
三、简答题1. 请简述铁、铝、铅、镁这四种金属的特点及应用。
答:铁是一种常见的金属材料,密度较大,强度高,磁性强,广泛应用于建筑、机械制造等领域。
铝是一种轻金属,密度较小,耐腐蚀能力强,导电和导热性能好,广泛应用于航空航天、汽车制造等领域。
铅是一种具有重金属特性的材料,密度极大,延展性好,广泛用于电池制造、防辐射材料等领域。
镁是一种轻金属,密度较小,强度高,具有良好的耐腐蚀性能,广泛应用于航空航天、医疗器械等领域。
2. 请简述金属、离子和分子晶体的特点及应用。
答:金属晶体由金属原子通过金属键紧密堆积而成,具有高导电、高导热、高延展性等特点,广泛应用于电子、建筑、交通等领域。
离子晶体由阳离子和阴离子通过离子键排列而成,具有高熔点、脆性等特点,广泛应用于陶瓷、玻璃等领域。
厦门大学-材料科学基础考研真题(2013-2018年)
厦门大学2013年招收攻读硕士学位研究生入学考试试题答案解析-材料科学基础真题一、名词解释(共15 分,每小题3 分)1.金属键2.置换式固溶体3.形变织构4.相律5.堆垛层错【考查重点】:这部分侧重考查基础知识和基本概念,答案一般在书本上都能找到,名词解释的回答要做适当展开,不能太过简单,但要达到点上,不能靠长篇大论模棱两可的答题。
【答案解析】:1.金属键:由金属中的自由电子与金属正离子相互作用所构成的键合称金属键。
2.置换式固溶体:当溶质原子溶入溶剂中形成固溶体时,溶质原子占据溶剂点阵的阵点,或者说溶质原子置换了溶剂点阵的部分溶剂原子,这种固溶体就称为置换固溶体。
3.形变织构:金属塑性变形到很大程度时,各个晶粒的滑移面和滑移方向都要向主形变方向转动,逐渐使多晶体中原来取向互不相同的各个晶粒在空间取向上呈现一定程度的规律性,这一现象称为择优取向,这种组织状态则称为形变织构。
4.相律:处于平衡状态的多元系中可能存在的相数可用吉布斯相律表示:f=C-P+2,式中f 为体系自由度数,C 为体系组元数,P 为相数,2 表示温度和压力两个变量,在常温下f=C-P+1。
5.堆垛层错:实际晶体中,密排面的正常堆垛顺序有可能遭到破坏和错排,错排可分为抽出型层错和插入型层错。
二、作图(13 分)在FCC 晶格中画出[110]、[211]晶向和(110)、(111)晶面,并分别画出这两个晶面上的原子排布,并标出原子的间距。
【考查重点】:作图题一般考查“固体结构”的相关知识点,应熟练掌握晶面和晶向指数的作图方法,立方和六方晶体作图方法,并能进行简单的分析应用。
三、作图(12 分)画出共晶系、包晶系、共析系和包析系相图的示意图,并写出相应的转变反应式。
【考查重点】:这是“二元系相图及其合金的凝固”章节中考查的相关知识点,需要考生熟练掌握二元系共晶(析)、包晶(析)相图的特点和画法,并能写出相应转变式。
【答案解析】:共晶系L→α+β 共析系γ→α+β包晶系L→α+β 包析系四、判断题(共15 分,每小题3 分)判断下列说法是否正确,并说明理由。
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一、名词解释(每小题3分。
共30分)
晶界内吸附交滑移:上坡扩散:纤维组织:枝晶偏析:伪共晶组织:重心法则:配位数:致密度:晶带
二、答题(每小题10分、共50分)
1.在一个面心立方晶系的晶胞中画出晶面(111)和(112),并写出两晶面交线的晶向指数。
2.位错反应的条件是什么?判断下列反应能否进行
(1) a【100】—>a /2【111】+ a /2【111】(2) a /2【101】+ a /6【121】—> a 【111】
3.试推导菲克第二定律
4.试述柯氏气团理解释低碳钢存在屈服平台现象
5.简答液—固界面的类型及晶体生长的方式
三、默画Fe—FeC
相图,并分析0..5%C合金的平衡凝固过程,计算在室温其平
3
衡组织组成的重量分数和想组成的重量分数(20)
答案:
一、名次解释
晶界内吸附:少量杂质或合金元素在晶体内部的分布是不均匀的,常偏聚于晶界交滑移:螺位错,在一滑移面运动受阻,转到另一滑移面上继续滑移。
上坡扩散:扩散物质由浓度低处向浓度高处进行的扩散。
纤维组织:晶粒及加杂物沿受力方向呈条带状态分布。
枝晶偏析:在非平衡凝固条件下,若固溶体以树枝状结晶并长大,则枝干与枝间会出现成分差别,称为~。
伪共晶组织:非平衡结晶条件下,成分在共晶点附近的合金也可能全部转变为共晶组织,这种非共晶成分的共晶组织,称为~。
重心法则:处于三者相平衡的合金,其成分必位于共扼三角形重心位置。
配位数:晶体结构中任一原子周围最邻近且等距离的原子数
致密度:晶体结构中原子体积占总体积的百分数
晶带:相交和平行于某一晶向直线的所有晶面的组合
二、1.
2. 反应条件:
1).几何条件:∑b 前=∑b 后
2).能量条件:∑b 2
前〉∑b 2后
(1)几何条件满足;
能量条件:∑b 2
前=(a )2 [(1) 2+02+02]=a 2
,(5分)
∑b 2后=(a 2)2 [12+12+12]+ (a 2)2 [12 +(-1) 2+(-1)2]= 232
a 2a <a 2
32,故反应不能进行 (2)几何条件满足
能量条件:∑b 2
前=(a 2)2[12+02+(-1)2]+(6a )2 [(-1)2+22+12]= 322a ∑b 2
后=(3a )2 [12+12+(-1)2]= 32a 3
22
a 〉32a ,故反应能进行 3.菲科第二定律
设扩散流量为J ,扩散系数为D ,体积浓度为C ,图阴影部分
体积的横截面积为A ,则:
物质流入速率=J 1A
物质流出速率=J 2A =J 1A +dx x JA ∂∂)( 物质积存速率=J 1A -J 2A =-Adx x
J ∂∂ 积存速率又可写为Adx t
C ∂∂(2分) 故Adx t C ∂∂=-Adx x
J ∂∂,即t C ∂∂=-x J ∂∂
将扩散第一定律:J =-D
dx
dC 代入,得: t C ∂∂=)(x
C D x ∂∂∂∂
4.
溶质原子形成的应力场与位错应力场可发生交互作用。
比溶剂原子大的溶质原子倾向于聚集在刃型位错受张力一侧,比溶剂原子小的溶质原子倾向于聚集在刃型位错受压力一侧,从而形成了包围着位错线的比较稳定分布的溶质原子“气团”,称~(5分)。
位错要挣脱气团的束缚而运动,需要较大的力,这就形成了上屈服点;儿一旦挣脱之后位错的运动就比较容易,因此有应力降落,出现下屈服点和水平平台。
5.
光滑界面和粗糙界面
光滑界面:生长依赖在界面上出现台阶,有3种方式:二维晶核,螺型位错,孪晶面。
后2种可连续生长。
粗糙界面:由于界面上有50%的结晶空位,液相原子进入这些空位使晶体均匀连续地生长。
三、
图略
组织组成物:F+P
W 先共析F ==⨯--%1000218
.077.050.077.036.1% Wp=1-36.1%=62.9%
相组成: α+Fe 3C
W α==⨯-%10069
.650.069.692.5% W Fe 3C =1- 92.5%=7.5%
一、 解释下列名词的物理意义(每小题3分、共30分)
晶界内吸附,菲克第一定律,上坡扩散,形变织构,枝晶偏析,
伪共晶组织,直线法则,配位数,致密度,晶带
二、 简答下列各题(每小题10分、共50分)
1.在一个面心立方晶胞中画出下列晶面和晶向(012),(321-),[012],[1
-
23]
2.位错反应的条件是什么?判断下列反应能否进行: (1) ]111[2]111[2]100[--+→a a a (2) ]111[3]211[6]110[2a a a →+-- 3.试述形成置换固溶体的条件和影响置换固溶体溶解度的因素
4.试用柯氏气团理解释低碳钢存在屈服平台现象
5.简答液—固界面的类型及晶体生长的方式
三、默画Fe —Fe 3C 相图,并分析0.4%C 合金的平衡凝固过程,计算在室温其平
衡组织组成的重量分数和相组成的重量分数(20分)
答案:
一、名次解释
晶界内吸附:少量杂质或合金元素在晶体内部的分布是不均匀的,常偏聚于晶界 菲克第一定律:在稳态扩散的条件下,单位时间内通过垂直于扩散方向的单位截面积的扩散物质的通量J 与浓度梯度(dC/dx)成正比。
J=-D(dC/dx)
上坡扩散:扩散物质由浓度低处向浓度高处进行的扩散。
形变织构:金属变形量较大时,由于晶粒的转动,各晶粒的取向趋于一致,即形成择优取向,称为~
枝晶偏析:在非平衡凝固条件下,若固溶体以树枝状结晶并长大,则枝干与枝间会出现成分差别,称为~。
伪共晶组织:非平衡结晶条件下,成分在共晶点附近的合金也可能全部转变为共晶组织,这种非共晶成分的共晶组织,称为~。
直线法则:三元系统两相平衡共存时,合金成分点与两平衡相的成分点必须位于一条直线上。
配位数:晶体结构中任一原子周围最邻近且等距离的原子数
致密度:晶体结构中原子体积占总体积的百分数
晶带:相交和平行于某一晶向直线的所有晶面的组合
二、1.
2. 反应条件:
1).几何条件:∑b 前=∑b 后
2).能量条件:∑b 2
前〉∑b 2后
(1)几何条件满足;
能量条件:∑b 2
前=(a )2 [(1) 2+02+02]=a 2
,(5分)
∑b 2后=(a 2)2 [12+12+12]+ (a 2)2 [12 +(-1) 2+(-1)2]= 232
a 2a <a 2
32,故反应不能进行 (2)几何条件满足
能量条件:∑b 2
前=(a 2)2[12+02+(-1)2]+(6a )2 [(-1)2+22+12]= 322a ∑b 2
后=(3a )2 [12+12+(-1)2]= 32a 3
22
a 〉32a ,故反应能进行 3.
溶质原子置换溶剂原子(占据结点位置)形成的固体为~。
(2分)影响因素:组元的晶体结构,原子尺寸因素,化学亲和力,电子浓度的作用(原子价因素)(各2分)
4.
溶质原子形成的应力场与位错应力场可发生交互作用。
比溶剂原子大的溶质原子倾向于聚集在刃型位错受张力一侧,比溶剂原子小的溶质原子倾向于聚集在刃型位错受压力一侧,从而形成了包围着位错线的比较稳定分布的溶质原子“气团”,称~(5分)。
位错要挣脱气团的束缚而运动,需要较大的力,这就形成了上屈服点;儿一旦挣脱之后位错的运动就比较容易,因此有应力降落,出现下屈服点和水平平台。
5.
光滑界面和粗糙界面
光滑界面:生长依赖在界面上出现台阶,有3种方式:二维晶核,螺型位错,孪晶面。
后2种可连续生长。
粗糙界面:由于界面上有50%的结晶空位,液相原子进入这些空位使晶体均匀连续地生长。
三、
图略
组织组成物:F+P
W 先共析F ==⨯--%1000218.077.040.077.049.45% Wp=1-49.45%=50.55%
相组成:
α+Fe 3C W α==⨯-%10069.640.069.694.02% W
Fe 3C =1-94.02%=5.98%。