2005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。
04050610年西北工业大学材料科学基础考研课程试题集
2004年西北工业大学硕士研究生入学试题一、简答题：（共40分，每小题8分）1、请简述间隙固溶体、间隙相、间隙化合物的异同点？2、请简述影响扩散的主要因素有哪些。
3、临界晶核的物理意义是什么？形成临界晶核的充分条件是什么？4、有哪些因素影响形成非晶态金属？为什么？5、合金强化途径有哪些？各有什么特点？二、计算、作图题：（共60分，每小题12分）1、求]111[和]120[两晶向所决定的晶面，并绘图表示出来。
2、氧化镁（MgO ）具有NaCl 型结构，即具有O 2-离子的面心立方结构。
问：（1） 若其离子半径+2Mg r =0.066nm ，-2O r ＝0.140nm ，则其原子堆积密度为多少？（2） 如果+2Mg r /-2O r ＝0.41，则原子堆积密度是否改变？3、已知液态纯镍在1.013×105 Pa （1大气压），过冷度为319 K 时发生均匀形核，设临界晶核半径为1nm ，纯镍熔点为1726 K ，熔化热ΔH m ＝18075J/mol ，摩尔体积V s ＝6.6cm 3/mol ，试计算纯镍的液－固界面能和临界形核功。
4、图示为Pb-Sn-Bi 相图投影图。
问：（1）写出合金Q （w Bi ＝0.7，w Sn ＝0.2）凝固过程及室温组织；（2）计算合金室温下组织组成物的相对含量。
5、有一钢丝（直径为1mm ）包复一层铜（总直径为2mm ）。
若已知钢的屈服强度σst ＝280MPa ，弹性模量E st ＝205GPa ，铜的σCu ＝140MPa ，弹性模量E Cu ＝110GPa 。
问：（1）如果该复合材料受到拉力，何种材料先屈服？（2）在不发生塑性变形的情况下，该材料能承受的最大拉伸载荷是多少？（3）该复合材料的弹性模量为多少？三、综合分析题：（共50分，每小题25分）1、某面心立方晶体的可动滑移系为]101[ )111(、。
（1） 请指出引起滑移的单位位错的柏氏矢量； （2） 若滑移由刃位错引起，试指出位错线的方向；（3） 请指出在（2）的情况下，位错线的运动方向；（4） 假设在该滑移系上作用一大小为0.7MPa 的切应力，试计算单位刃位错线受力的大小和方向（取点阵常数为a ＝0.2nm ）。
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。
材料科学基础考研试题
材料科学基础考研试题真题2011年上海交通大学827材料科学基础试题真题选择题有30道题，每题3分。
都是基础题，需要对教材比较熟。
Nacl和金刚石的晶体结构为a面心 b体心 c正交spinodel分解时，浓度较高区域的化学势a较高 b较低 c不确定面心立方结构晶体(100)面上原子的配位数是a12 b8 c4晶体结构中旋转对称轴不包含几次对阵轴a4 b5 c6晶带定律适用的晶系类型是a正交 b立方 c六方金属单质的表面能和晶界能相比a大 b小 c不确定由二氧化钛制备三氧化二钛易出现a间隙钛离子 b钛离子空位 c氧离子空位玻璃生产工序中的退火的目的是a增加透光度 b消除内应力 c改变折射率双交滑移和F-R源，更有效的增殖机制为a前者 b后者 c不确定热力学平衡状态下的金属单晶中a 空位比间隙原子多b c下列具有更高自由能的是a晶体 b准晶 c非晶合金中的第二相粒子对晶粒长大的影响是a和二相粒子半径成正比，和体积数成反比 b c此外，选择题还涉及冷变形金属回复阶段的主要变化，不能攀移的位错类型，非等量扩散中空位的移动方向，屈服现象的两种理论，离异共晶的问题，包晶时组元的扩散路径，多晶体变形需要的独立的滑移系个数，皮革态介于哪两个力学状态之间，非晶的形成难易与玻璃化温度和平衡凝固温度之比的关系，薄膜生长类型的区分，三元共晶相图垂直截面图的用途等。
大题共6题，前三题分别为8分、14分、8分，后三题各10分。
第一题（1）画出立方晶胞中的（1，1，-1）晶面和[ 2，2，3]晶向；（2）画出六方晶胞中的（1，1，-2, 3）晶面和[-1，-1，2,3]晶向。
第二题（1）面心立方晶体（111）面上单位位错a/2[-1，1，0]分解为2个不全位错，下列哪一个正确，并说明理由1）a/2[-1，1，0] →a/6[-1，2，-1] +a/6[-2，1，1]2）a/2[-1，1，0] →a/6[-1，2，1] +a/6[-2，1，-1]（2）从能量角度说明其可行。
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1、观察校园生物时要边观察边记录，尽量不要漏掉校园中的任何一种动植物。
[判断题] *对(正确答案)错2、在种子发芽实验中，下列做法正确的是（）。
[单选题] *A.每天观察一次(正确答案)B.只需要观察有水的那组种子有没有发芽C.多天的实验中，第一天加一次水就够了3、在制作简易电动机时，把漆包线上的漆刮掉，是因为刮掉这层漆可以让导线（）。
[单选题] *A.轻便B.结实C.导电(正确答案)4、下列说法正确的是( ) 。
[单选题] *A.种子只有在土壤里才能发芽B.种子发芽一定要有阳光C.种子发芽必须要有水(正确答案)5、苹果树不宜在热带栽种，柑橘不宜在北方栽种，这里起制约作用的是（）。
[单选题] * A．阳光B．温度(正确答案)C．水6、在组成花岗岩的矿物中，硬度最硬的是( )。
[单选题] *A.云母B.石英(正确答案)C.金刚石7、探究小组准备做空投包实验，下面说法不正确的是（）。
[单选题] *A.不可以在没有防护栏杆或防护栏杆不够牢固的地方进行实验B.探探在空投包内加了一层海绵，这是为了增加空投包的重量，加快其下落速度(正确答案)C.究究选择玻璃线吊纸盒是因为玻璃线不粗糙，阻力小8、设计制作小船需要考虑的因素是（）。
[单选题] *A.经费预算B.材料和结构C.安全可靠9、以下（）的船首形状可以让船在水中行驶得更快。
[单选题] *A.尖型(正确答案)B.方形C.圆形10、30 .潜艇常常被设计成鱼的身体形状，可以有效减少（）。
[单选题] *A.阻力(正确答案)B.重力C.浮力11、光年是一种时间单位。
[单选题] *A.对B.错(正确答案)12、在夜晚观星中，我们可以看到天空中有许多闪烁的星星，这些星星全部都是恒星。
[判断题] *对错(正确答案)13、蜡烛燃烧发生的变化属于( )。
[单选题] *A.物理变化B.化学变化C.物理变化和化学变化(正确答案)14、下列生活实例中，说法正确的是（）。
西北工业大学材料科学基础04-12年真题答案剖析
2004年西北工业大学硕士研究生入学试题 参考答案一、简答题：（共40分，每小题8分）1、请简述间隙固溶体、间隙相、间隙化合物的异同点？答：相同点：小原子溶入。
不同点：间隙固溶体保持溶剂（大原子）点阵；间隙相、间隙化合物改变了大原子点阵，形成新点阵。
间隙相结构简单；间隙化合物结构复杂。
2、请简述影响扩散的主要因素有哪些。
答：影响扩散的主要因素：（1）温度；（2）晶体结构与类型；（3）晶体缺陷；（4）化学成分。
3、临界晶核的物理意义是什么？形成临界晶核的充分条件是什么？答：临界晶核的物理意义：可以自发长大的最小晶胚（或，半径等于rk 的晶核） 形成临界晶核的充分条件：（1）形成r ≥rk 的晶胚；（2）获得A ≥A*（临界形核功）的形核功。
4、有哪些因素影响形成非晶态金属？为什么？答：液态金属的粘度：粘度越大原子扩散越困难，易于保留液态金属结构。
冷却速度；冷却速度越快，原子重新排列时间越断，越容易保留液态金属结构。
5、合金强化途径有哪些？各有什么特点？答：细晶强化、固溶强化、复相强化、弥散强化（时效强化）加工硬化。
二、计算、作图题：（共60分，每小题12分）1、求]111[和]120[两晶向所决定的晶面，并绘图表示出来。
答：设所求的晶面指数为（h k l ） 则)112(0211:2111:1011::=----=l k h2、氧化镁（MgO ）具有NaCl 型结构，即具有O2-离子的面心立方结构。
问：（1）若其离子半径+2Mg r =0.066nm ，-2O r ＝0.140nm ，则其原子堆积密度为多少？ （2）如果+2Mg r /-2O r ＝0.41，则原子堆积密度是否改变？答：（1）点阵常数nm r r a O Mg 412.0)(222=+=-+堆积密度73.04)(43322=⨯+=-+a r r P O Mg f π（2）堆积密度会改变，因为Pf 与两异号离子半径的比值有关。
3、已知液态纯镍在 1.013×105 Pa （1大气压），过冷度为319 K 时发生均匀形核，设临界晶核半径为1nm ，纯镍熔点为1726 K ，熔化热ΔHm＝18075J/mol ，摩尔体积Vs ＝6.6cm3/mol ，试计算纯镍的液－固界面能和临界形核功。
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。
2005年研究生入学《材料科学基础》试题
西安工业学院2005年硕士研究生入学《材料科学基础》试题考试说明：1、共六大题，满分为150分。
2、按题意要求解答，做到准确、简练、工整、整洁。
3、计算题要求保留三位有效数字。
4、应带的工具为计算器、钢笔、圆珠笔、铅笔、橡皮、直尺、三角板和圆规。
一、名词解释（每题2分，共10分）1．配位数2．柯氏气团3．非稳态扩散4．临界切应力5．离异共晶二、指出下列说法的错误并予以改正（每题4分，共20分）1、低碳钢和铝合金塑性都比较好，因此它们的室温拉伸曲线形状一样。
2、刃型位错和螺型位错的柏氏矢量分别与位错线的方向矢量垂直和平行，因此一根弯曲的位错线就有不同的性质。
3、间隙固溶体和间隙化合物都属于间隙相。
4、交滑移可以使晶体发生多系滑移。
5、固态下无相变的金属或合金，如不重熔，就不能改变其晶粒大小。
三、计算题（每题15分，共30分）1、试计算面心立方晶体中(100)、(110)、(111)各面的致密度, 并指出那个面为密排面。
2、有一长为20厘米、面积为4平方厘米的金属试棒上端固定, 下端加以980牛顿的拉力。
试求下列与金属试棒中心线成0º, 30º, 45º, θº交角各面的正应力和切应力, 并画出正应力和切应力与θ角的关系曲线,找出切应力最大时的θ角。
四、完成下列各题（每题10分，共30分）1、写出〈110〉、〈111〉、〈112〉、〈123〉晶向族所包含的所有晶向。
2、若面心立方晶体的滑移面为[111]，试写出具体的滑移系。
3、绘出（110）、（112）、（113）晶面的晶带轴，并写出起具体的方向指数。
五、完成下列各题（每题10分，共40分）1、画出Fe-Fe3C的平衡相图，并填写相区。
2、说明相图中各主要特征点（至少6个点）的物理意义及所处温度和成分。
3、现有两批同样粗细的20钢和T10钢发生混料，试提出至少两种以上的检C的平衡相验方法把它们明确地区别开来，并确定这两种材料在Fe-Fe3图中的位置。
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。
西北工业大学材料科学基础历年真题与答案解析
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。
西北工业大学材料科学基础05真题及答案
2011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。
2.何谓金属材料的加工硬化？如何解决加工硬化对后续冷加工带来的困难？3.什么是离异共晶？如何形成的？4.形成无限固溶体的条件是什么？简述原因。
5.两个尺寸相同、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？二、作图计算题（每题15分，共60分）1、写出{112}晶面族的等价晶面。
2、请判定下列反应能否进行：3、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＝1.381×10-23J / K）4、单晶铜拉伸，已知拉力轴的方向为[001]，σ=106Pa，求(111)面上柏氏矢量的螺位错线上所受的力（）三、综合分析题（共40分）1.经冷加工的金属微观组织变化如图a所示，随温度升高，并在某一温度下保温足够长的时间，会发生图b-d的变化，请分析四个阶段微观组织、体系能量和宏观性能变化的机理和原因。
1.根据Ag-Cd二元相图：1)当温度为736℃、590℃、440℃和230℃时分别会发生什么样的三相平衡反应？写出反应式。
2)分析Ag-56%Cd合金的平衡凝固过程，绘出冷却曲线，标明各阶段的相变反应。
3)分析Ag-95%Cd合金的平衡凝固与较快速冷却时，室温组织会有什么差别，并讨论其原因。
2011年硕士研究生入学考试试题参考答案试题名称：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7页一、简答题（每题10分，共50分）1.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。
《材料科学基础》课后习题(西工大版)
第一章1. 作图表示立方晶体的()()()421,210,123晶面及[][][]346,112,021晶向。
2. 在六方晶体中，绘出以下常见晶向[][][][][]0121,0211,0110,0112,0001等。
3. 写出立方晶体中晶面族{100}，{110}，{111}，{112}等所包括的等价晶面。
4. 镁的原子堆积密度和所有hcp 金属一样，为0.74。
试求镁单位晶胞的体积。
已知Mg 的密度3Mg/m 74.1=mg ρ，相对原子质量为24.31，原子半径r=0.161nm 。
5. 当CN=6时+Na 离子半径为0.097nm ，试问：1) 当CN=4时，其半径为多少？2) 当CN=8时，其半径为多少？6. 试问：在铜（fcc,a=0.361nm ）的<100>方向及铁(bcc,a=0.286nm)的<100>方向,原子的线密度为多少？7. 镍为面心立方结构，其原子半径为nm 1246.0=Ni r 。
试确定在镍的（100），（110）及（111）平面上12mm 中各有多少个原子。
8. 石英()2SiO 的密度为2.653Mg/m 。
试问：1) 13m 中有多少个硅原子（与氧原子）？2) 当硅与氧的半径分别为0.038nm 与0.114nm 时，其堆积密度为多少（假设原子是球形的）？9. 在800℃时1010个原子中有一个原子具有足够能量可在固体内移动，而在900℃时910个原子中则只有一个原子，试求其激活能（J/原子）。
10. 若将一块铁加热至850℃，然后快速冷却到20℃。
试计算处理前后空位数应增加多少倍（设铁中形成一摩尔空位所需要的能量为104600J ）。
11. 设图1-18所示的立方晶体的滑移面ABCD 平行于晶体的上、下底面。
若该滑移面上有一正方形位错环，如果位错环的各段分别与滑移面各边平行，其柏氏矢量b ∥AB 。
1) 有人认为“此位错环运动移出晶体后，滑移面上产生的滑移台阶应为4个b ,试问这种看法是否正确？为什么？2) 指出位错环上各段位错线的类型，并画出位错运动出晶体后，滑移方向及滑移量。
西北工业大学《材料科学基础》课后题答案
第一章5BW料中的貶孑無刑1.有关晶面及晶向附图2.1所示附ffi ? 1 WKKdUJtU^i2.见附图2.2所示3[2TT0] HQ T OJ [ii；o|IHffi Ah At*中倉犯貼向3{100} = (100)十(010)+(001)，共3个等价面。
{110} = (110)十(1 10)+(101)+(101)+(011)+( 011)，共6 个等价面。
{111} = (111)+( 111)+( 111)+( 111)，共4 个等价面。
{112} (112) (112) (112) (112) (121) (121)(121) (121) (211) (211) (211) (211)共12个等价面。
4. 单位晶胞的体积为V Cu= 0.14 nm3(或1.4 X 10-28尚5. (1)0.088 nm ; (2)0.100 nm。
6. Cu原子的线密度为2.77 X 106个原子/mmFe原子的线密度为3.50 X 106个原子/mm7. 1.6l X l0 13个原子/mn2；1.14X1013个原子/mn i; 1.86 X 1013个原子/mn i。
28 38. (1) 5.29 X 10 个矽原子/m ; ⑵ 0.33 。
9. 9. 0.4 X 10-18/个原子。
10. 1.06 X 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。
⑵A'B'为右螺型位错，C'D'为左螺型位错；BC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T 0，的方向应与de位错线平行。
⑵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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2005年西北工业大学硕士研究生入学
试题参考答案
一、简答题（每题8 分，共40 分）
1. 请简述二元合金结晶的基本条件有哪些。
答：热力学条件ΔG < 0
结构条件：r > r*
能量条件：A > ΔG max
成分条件
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？
答：同素异晶转变是相变过程，该过程的某一热力学量的倒数出现不连续；再结晶转变只是晶粒的重新形成，不是相变过程。
3. 两位错发生交割时产生的扭折和割阶有何区别？
答：位错的交割属于位错与位错之间的交互作用，其结果是在对方位错线上产生一个大小和方向等于其柏氏矢量的弯折，此弯折即被称为扭折或割阶。
扭折是指交割后产生的弯折在原滑移面上，对位错的运动不产生影响，容易消失；割阶是不在原滑移面上的弯折，对位错的滑移有影响。
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？
答：置换机制：包括空位机制和直接换位与环形换位机制，其中空位机制是主要机制，直接换位与环形换位机制需要的激活能很高，只有在高温时才能出现。
间隙机制：包括间隙机制和填隙机制，其中间隙机制是主要机制。
影响扩散的主要因素有：温度（温度约高，扩散速度约快）；晶体结构与类型（包括致密度、固溶度、各向异性等）；晶体缺陷；化学成分（包括浓度、第三组元等）
5. 请简述回复的机制及其驱动力。
答：低温机制：空位的消失
中温机制：对应位错的滑移（重排、消失）
高温机制：对应多边化（位错的滑移＋攀移）
驱动力：冷变形过程中的存储能（主要是点阵畸变能）
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 ）
几何条件：
，满足几何条件
能量条件：
满足能量条件，反应可以进行。
（ 2 ）
几何条件：
，满足几何条件
能量条件：
满足能量条件，反应可以进行。
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？
答：（1 ）单位位错的柏氏矢量；
（2 ）纯刃位错的位错线方向与 b 垂直，且位于滑移面上，为；纯螺
位错的位错线与 b 平行，为[011]。
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 ）。
答：
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T A >T D ）；
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。
答：
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。
答：加工硬化：是随变形使位错增殖而导致的硬化；
细晶强化：是由于晶粒减小，晶粒数量增多，尺寸减小，增大了位错连续滑移的阻力导致的强化；同时由于滑移分散，也使塑性增大。
该强化机制是唯一的同时增大强度和塑性的机制。
弥散强化：又称时效强化。
是由于细小弥散的第二相阻碍位错运动产生的强化。
包括切过机制和绕过机制。
复相强化：由于第二相的相对含量与基体处于同数量级是产生的强化机制。
其强化程度取决于第二相的数量、尺寸、分布、形态等，且如果第二相强度低于基体则不一定能够起到强化作用。
固溶强化：由于溶质原子对位错运动产生阻碍。
包括弹性交互作用（柯氏气团）、电交互作用（玲木气团）和化学交互作用。
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）如果希望得到室温组织为共晶组织和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。
答：（1 ）
（2 ）I ：α 初＋β II
，相组成与组织组成比例相同
II ：β 初＋（α ＋β ）共＋β II （忽略）
（3 ）设所求合金成分为x
（4 ）I 合金在快冷条件下可能得到少量的共晶组织，且呈现离异共晶的形态，合金中的β II 量会减少，甚至不出现；
II 合金在快冷条件下β 初呈树枝状，且数量减少。
共晶体组织变细小，相对量增加。