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 注意事项： 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 一、判断题：（10分，每题1分，正确的记“√” , 错误的记“×”） 1.晶体的排列是长程有序的，其物理性质是各向异性。（√） 2. 螺型位错线与滑移方向平行。（√） 3.莱氏体是奥氏体和渗碳体的片层状混合物。（×） 4.异类原子占据空位称为置换原子，不会引起晶格畸变。（×） 5.电子化合物以金属键为主故有明显的金属特性。（√） 6.冷拉后的钢条的硬度会增加。（√） 7.匀晶系是指二组元在液态、固态能完全互溶的系统。（√） 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。（×）

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。（√）

10.面心立方的金属的致密度为0.74。（√）

二、单一选择题：（10分，每空1分）

1. 面心立方结构每个晶胞有（C）个原子。

（A）3 （B）2 （C）4 （D）1

2. 固溶体的不平衡凝固可能造成（A）

（A）晶内偏析（B）晶间偏析

（C）集中缩孔（D）缩松

3．属于<110>晶向族的晶向是（A ）

（A）[011] （B）[100] （C）[010] （D）[001]

4．以下哪个工艺是凝固理论的具体应用。( D )

（A）渗氮（B）渗碳（C）硅晶片掺杂（D）提拉单晶硅

5. 影响铸锭性能主要晶粒区是（C）

（A）表面细晶粒区（B）中心等轴晶（C）柱状晶粒区（D）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+ B →A （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

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（D）Array B）各向异性（C）材料结构一次成型性（D）

B ）形式存在。

（C）固溶体（D）以上都不对

（10分，每

-佩奇）公式

2分）

MPa），σ0—常数，大体相当于单晶体的屈服强度晶界对强度影响程度的常数，（1分）d—多晶的分）

s或mol/m2·s）（1分）

），c—体积浓度（g/m3或mol/m3）（1分）

（1分）

1分）

[110]，[121]，[1 1 1 ]

2．确定下列简单立方晶胞中ABCD的晶面指数（4分，各2分）。

（120）（113）

五、简答题：（20分，每题5分）

1.为什么三种典型晶体结构的金属塑性不同？

滑移系的多少，滑移面原子密排程度及滑移方向数目决定了金属塑性的好坏，（2分）密排六方滑移系少，塑性最差，（1分）体心立方的滑移系等于或多于面心立方，但滑移方向（2个）比面心立方（3个）少，滑移面的密排程度也较低，所以体心立方金属的塑性又比面心立方金属差。（2分）

2.例举碳钢的化学成分、组织、性能之间的关系。

亚共析钢为铁素体和珠光体的混合物，珠光体强度高于铁素体，含碳量增加则珠光体量增加，合金强度提高；（2分）过共析钢由二次渗碳体和珠光体构成，含碳量增加则二次渗碳体量增加，合金强度增加变缓；（1分）含碳量达到0.009时，二次渗碳体呈网状分布，合金强度开始快速下降；（1分）含碳量达到0.0211时，出现莱氏体组织，合金强度降到很低值。（1分）

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3.简述典型铸锭的晶粒组织的三个区域的特点

和形成原因。

1.如图：铸锭的晶粒组织通常通常由三个区域组

成：最外层为小颗粒等轴晶粒区；中间部分为

垂直于模壁，长而粗的柱状晶

粒区；中心部分为大颗粒等轴晶粒区。小颗粒等轴晶粒区很薄，对铸锭性能影响不大。（3分）

当液态金属浇入常温下的铸模时，与模壁接触的一层液体处于极大过冷状态，因而大量形核并迅速长大成小等轴晶粒区。在此过程中，模壁迅速升温，小晶粒区前沿液体中过冷度减小，不足以独立形核。小晶粒中那些与散热方向垂直的快长晶面(低能面)继续择优取向生长，结果形成柱状晶区。当柱状晶生长时，会使液固界面前沿液体中熔质富集，产生成分过冷。于是液体中又开始形核并自由长大成大颗粒晶粒，形成中心的大颗粒等轴晶区。（2分）

4 .简述正负温度梯度下，晶体界面推移长大的方式。

(1)平面状长大：当液体具有正温度梯度时，晶体以平直界面方式推移长大。此时，界面上任何偶然的、小的凸起伸入液体时，都会使其过冷度减小，长大速率降低或停止长大，而被周围部分赶上，因而能保持平直界面的推移。(1分)长大中晶体沿平行温度梯度的方向生长，或沿散热的反方向生长，而其他方向的生长则受到抑制。(1分)

(2)树枝状长大：当液体具有负温度梯度时，在界面上若形成偶然的凸起伸入前沿液体时，由于前方液体有更大的过冷度，有利于晶体长大和凝固潜热的散失，从而形成枝晶的一次轴。(1分)一个枝晶的形成，其潜热使邻近液体温度升高，过冷度降低，因此，类似的枝晶只在相邻一定间距的界面上形成，相互平行分布。在一次枝晶处的温度比枝晶间温度要高，这种负温度梯度使一次轴上又长出二次轴分枝。同样，