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.因为晶体的排列是长程有序的，所以其物理性质是各向同性。

（×） 2. 刃型位错线与滑移方向垂直。

（√） 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. 体心立方的金属的致密度为0.68。

（√）
二、单一选择题：（10分，每空1分）
1. 体心立方结构每个晶胞有（B）个原子。

（A）3 （B）2 （C）6 （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<100>晶向族的晶向是（）
（A）[011] （B）[110] （C）[001] （D）[101]
4．以下哪个工艺不是原子扩散理论的具体应用。

( )
（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+A→B （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 C）材料结构一次成型性（D）可重组性
B ）形式存在。

（C）固溶体（D）以上都不对
（10分，每-佩奇）公式
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
s或mol/m2·s）
，c—体积浓度（g/m3或mol/m3）
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.为什么只有过冷才能结晶。

分析结晶相变时系统自由能的变化可知，结晶的热力学条件为∆G<0；（2
分）由单位体积自由能的变化Tm T Lm G B ∆-=∆可知，只有∆T>0，才有∆GB<0。

即
只有过冷，才能使∆G<0。

（3分）
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。

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 第2页
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，还会产生多次分枝。

(1分)枝晶生长的最后阶段，由于凝固潜热放出，使枝晶周围的液体温度升高至熔点以上，液体中出现正温度梯度，此时晶体长大依靠平界面方式推进，直至枝晶
间隙全部被填满为止。

(1分)
六、综合题（共40分，其中1、2题各10分，3题20分）
1 已知纯铜的临界分切应力为1MPa,问：
(1)要使(111)面上产生[1ī0]方向的滑移，应在[110]方向上施加多大的拉应力？ λ=90°，cos λ=0，………………2分
由σs ＝τc /cos ϕcos λ 可知
σs =∞，即作用力方向为 [110]时，在[1ī0]方向不会产生滑移。

……………2分
(2) 要使(111)面上产生[101]方向的滑移，应在方向上施加多大的拉应力？ cos λ=1/2……………2分
cos ϕ=3/2………………2分
σs ＝τc /cos ϕcos λ=2.45 MPa……………2分
2．已知A （熔点700℃）与B （熔点620℃）在液态时无限互溶，固态时B 在A 中的最大固溶度（质量分数）为WB=26%，室温时为WB=5%；但A 在固态和室温时均不溶于B 。

在280℃时，含WB=52%的液态合金发生共晶反应，试绘出A-B 合金相图。

相图完全正确：……4分 其余参数各1分共6分。

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620℃
280℃
A 5 26 52 B
3．根据铁碳相图完成下列内容(20分)：
（1）写出所有平衡转变式。

(各2分，共6分)
（a）包晶转变L =r-Fe +Fe3C
（b）共析转变：r-Fe =α-Fe +Fe3C
（c）包晶转变：L+δ-Fe= r-Fe
（2）画出碳含量为1.2%的钢的步冷曲线并计算室温下组织组成物和相组成物的相对含量。

(4分)
组织组成物相对含量：(2分)
P%=[（6.69-1.2）/（6.69-0.77）]×100%=92.7%
Fe3C%=[（1.2-0.77）/（6.69-0.77）]×100%=7.3%
相组成物相对含量：(2分)
F%=[（6.69-1.2）/（6.69-0.0218）]×100%=82%
Fe3C%=[（1.2-0.0218）/（6.69-0.0218）]×100%=18%
（3）画出碳含量分别为Wc=0.20%、Wc=0.77%、Wc=4.30%的室温下的组织。

(各2分，共6分)。