东北大学材料科学基础初试题
(NEW)东北大学材料与冶金学院《829材料科学基础》历年考研真题汇编
目 录2015年东北大学829材料科学基础考研真题（回忆版）2014年东北大学829材料科学基础考研真题2013年东北大学材料科学基础考研真题（回忆版）2012年东北大学材料科学基础考研真题（回忆版）2009年东北大学材料科学基础考研真题（回忆版）2008年东北大学材料科学基础考研真题（回忆版）2007年东北大学材料科学基础考研真题（回忆版）2006年东北大学材料科学基础考研真题（回忆版）2005年东北大学材料科学基础考研真题（回忆版）2004年东北大学429材料科学基础（A卷）考研真题2003年东北大学材料科学基础考研真题2002年东北大学427材料科学基础考研真题2001年东北大学424材料科学基础考研真题2015年东北大学829材料科学基础考研真题（回忆版）一、名词解释1．裂纹偏转增韧2．硬取向3．晶带定律4．蠕变5．反应扩散二、简述热力学条件和动力学条件在材料结构转变的作用、影响，举两个实际生活中利用热力学条件和动力学条件进行相关制备材料的例子。
三、金属在冷变形核和退火过程中的缺陷如何变化及相关变化的驱动力。
四、分别写出纯金属、铝铜合金、三氧化二铝金属基复合材料可以采用的强化措施。
五、写出块型转变、马氏体转变、脱溶分解的界面微观特征。
六、（1）K0＞1时滑出下面三种凝固后固体棒溶质浓度分布图。
（a）固相不能充分扩散，液相可以充分对流。
（b）固相不能充分扩散，液相仅有对流。
（c）固相不能充分扩散，液相对流不充分。
（2）考察一个成分过冷的计算题。
七、分别告诉了A、B组元的扩散常数和扩散激活能（具体数值不记得），由A、B组成扩散偶，问扩散界面会向哪一方移动以及空位会在哪里聚集。
八、三元共晶液相投影图相图的计算（1）说明一标定成分点的娥组织转变工程。
（2）画液相相图过三角形顶点引的一条直线的垂直截面图。
2014年东北大学829材料科学基础考研真题。
东北大学材料科学基础2004-07、09真题
东北大学
2004年研究生入学考试试题
考试科目：材料科学基础
1.会标晶向指数。
（15分）
2.（15分）为什么单相金属的晶粒形状在显微镜下多为六边形？
3.（15分）金属中的自由电子为什么对比热贡献很小却能很好的导电？
4（15分）已知：空位形成能是1.08ev/atm,铁的原子量是55.85g/mol,铁的密度是
7.65g/cm3,NA=6.023*1023,K=8.62×10-5ev/atom-K,请计算1立方米的铁在850°C下的平衡空位数目。
5.（15分）在面心立方晶体中，在（1 -11）面上，有柏氏矢量为a/2[-1 0 1]的刃位错运动，在（1 1 －1）面上有柏氏矢量为a/2[1 －1 0]的刃位错运动，当它们靠近时是否稳定？有什么变化？说明之。
6.（15分）(1)用晶向和晶面指数的组合写出面心立方，体心立方及密排六方金属的全部滑移系。
（2）在面心立方晶体的单位晶胞中画出一个滑移系，并标出晶面晶向指数。
7（15分）为什么材料有时会在其屈服强度以下的应力载荷时失效？如何防止？如何进行容器只漏不断的设计？。
材料科学基础试题及答案
材料科学基础试题及答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1. 材料科学中，材料的基本组成单元是（）。
A. 分子B. 原子C. 离子D. 电子答案：B2. 金属的塑性变形主要是通过（）来实现的。
A. 弹性变形B. 位错运动C. 相变D. 断裂答案：B3. 在材料科学中，硬度的定义是（）。
A. 材料抵抗变形的能力B. 材料抵抗磨损的能力C. 材料抵抗压缩的能力D. 材料抵抗拉伸的能力答案：B4. 材料的热处理过程中，淬火的主要目的是（）。
A. 提高硬度B. 增加韧性C. 减少变形D. 提高导电性答案：A5. 以下哪种材料不属于复合材料？A. 碳纤维增强塑料B. 钢筋混凝土C. 不锈钢D. 玻璃钢答案：C二、填空题（每空1分，共20分）1. 材料的强度是指材料在受到______作用时，抵抗______的能力。
答案：外力；破坏2. 材料的断裂韧性是指材料在______条件下，抵抗______的能力。
答案：裂纹存在；断裂3. 材料的疲劳是指材料在______作用下，经过______循环后发生断裂的现象。
答案：交变应力；多次4. 材料的导热性是指材料在______条件下，抵抗______的能力。
答案：温度梯度；热量传递5. 材料的电导率是指材料在单位电场强度下，单位时间内通过单位面积的______。
答案：电荷量三、简答题（每题10分，共30分）1. 简述材料的弹性模量和屈服强度的区别。
答案：弹性模量是指材料在弹性范围内，应力与应变的比值，反映了材料抵抗形变的能力。
屈服强度是指材料在受到外力作用下，从弹性变形过渡到塑性变形时的应力值，反映了材料抵抗塑性变形的能力。
2. 描述材料的疲劳破坏过程。
答案：材料的疲劳破坏过程通常包括三个阶段：裂纹的萌生、裂纹的扩展和最终断裂。
在交变应力作用下，材料内部的微裂纹逐渐扩展，当裂纹扩展到一定程度，材料无法承受继续增加的应力时，就会发生断裂。
3. 什么是材料的热处理？请列举几种常见的热处理方法。
2014_东北大学材料科学基础考研真题
东北大学2014年研究生入学考试试题考试科目：材料科学基础（829）一、解释名词（20′）1、小角度晶界2、不全位错3、变形织构4、熟化5、不连续脱溶二、对于面心立方单晶体中b=a[101]∕2。
位错线方向为[¯1¯21]的刃位错。
试计算当沿[110]方向施家100MPa拉力时，单位长度位错线沿滑移和攀移方向所受的力，已知a=0.40nm。
三、（1）分析成分为5.6%Cu和5.7%Cu的合金在平衡结晶和快速冷却非平衡结晶时的室温组织特点。
（2）设x合金平衡凝固完毕的组织为α初晶+（Α+θ）共晶，其中α初晶占60% ，则合金中刚凝固完毕的θ相的含量是多少？（3）绘出温度T=560℃时各相自由能-成分曲线示意图（4）指出此二元系中比较适合作变形合金和铸造合金的成分范围。
（5）成分为4%的Cu的合金经80%冷变形后，分别在550℃和250℃退火1小时，试分析其组织有何不同。
四、材料结合键的类型有哪些？结合键的类型和结合键的大小对材料的力学性能有何影响？五、一台蒸汽涡轮机的低压转子是用Cr-Mo-V合金钢材料制成的，工作温度是565℃，转速为3400转/分钟，在运行106000小时之后发生断裂，请分析其失效的可能原因是什么？六、T温度下A-B二元合金系α相和γ相的摩尔吉布斯自由能Gm-成分曲线如图所示，由合金Ⅰ和合金Ⅱ组成的扩散偶在此温度下扩散。
分析原子扩散方向，如果合金Ⅰ和合金Ⅱ的混合成分为X分析通过扩散达到平衡后，系统的摩尔吉B,布斯自由能Gm的变化，并画出示意图。
七、Mg-Sn-Zn系液相面投影图（1）写出图中A、B、C、D处四相平衡反应类型及反应式。
（2）确定P点合金成分及初晶相，并估算其结晶温度。
（3）假设Sn基固溶体bct(Sn)对其他组员的固溶度可忽略，分析Q点成分的平衡凝固过程及组织变化。
材料科学基础考试试卷参考(带答案)
材料科学基础试卷(一)一、概念辨析题（说明下列各组概念的异同。
任选六题，每小题3分，共18分）1 晶体结构与空间点阵2 热加工与冷加工3 上坡扩散与下坡扩散4 间隙固溶体与间隙化合物5 相与组织6 交滑移与多滑移7 金属键与共价键8 全位错与不全位错9 共晶转变与共析转变二、画图题（任选两题。
每题6分，共12分）1 在一个简单立方晶胞内画出［010］、［120］、［210］晶向和（110）、（112）晶面。
2 画出成分过冷形成原理示意图（至少画出三个图）。
3 综合画出冷变形金属在加热时的组织变化示意图和晶粒大小、内应力、强度和塑性变化趋势图。
4 以“固溶体中溶质原子的作用”为主线，用框图法建立与其相关的各章内容之间的联系。
三、简答题（任选6题，回答要点。
每题5分，共 30 分）1 在点阵中选取晶胞的原则有哪些？2 简述柏氏矢量的物理意义与应用。
3 二元相图中有哪些几何规律？4 如何根据三元相图中的垂直截面图和液相单变量线判断四相反应类型？5 材料结晶的必要条件有哪些？6 细化材料铸态晶粒的措施有哪些？7 简述共晶系合金的不平衡冷却组织及其形成条件。
8 晶体中的滑移系与其塑性有何关系？9 马氏体高强度高硬度的主要原因是什么？10 哪一种晶体缺陷是热力学平衡的缺陷，为什么？四、分析题（任选1题。
10分）1 计算含碳量w=0.04的铁碳合金按亚稳态冷却到室温后，组织中的珠光体、二次渗碳体和莱氏体的相对含量。
2 由扩散第二定律推导出第一定律，并说明它们各自的适用条件。
3 试分析液固转变、固态相变、扩散、回复、再结晶、晶粒长大的驱动力及可能对应的工艺条件。
五、某面心立方晶体的可动滑移系为(111) [110].（15分）(1) 指出引起滑移的单位位错的柏氏矢量.(2) 如果滑移由纯刃型位错引起,试指出位错线的方向.(3) 如果滑移由纯螺型位错引起,试指出位错线的方向.(4) 在(2),(3)两种情况下,位错线的滑移方向如何?(5) 如果在该滑移系上作用一大小为0.7MPa的切应力，试确定单位刃型位错和螺型位错线受力的大小和方向。
东北大学材料科学基础2002答案
2002年《材料科学基础》参考答案1.如图2001年第一题，面ACD 1为（111）面，面ABB 1A 1为（100）面。
（111）：d=a/3； ρ=2/a 233 (110)：d=a ； ρ=2/a 22.n 1/N=Aexp(-E v /kT 1)---① n 2/N=Aexp(-E v /kT 2)---②②/①,得 n 2/n 1=exp[E v /k (1/T 1-1/T 2)]=1.033.根据相律，三元系四相平衡时自由度为零，因此三元系中的四相平衡反应是一个不变反应，反应前后的温度及各相的成分不变，三元系中的四相区为一平面，称四相反应平面。
4.(1)bx=-b, by=bz=0, tx=1, ty=tz=0, Mx=-σxxb, My=-σyx, Mz=0, f=σyxb =D k b =D b 22222)()(Y X Y X X +-k 22222)()(Y h Y h h +-k (2) by=-b, bx=bz=0, ty=1, tx=tz=0, Mx=-σxyb, My=-σyyb , Mz=0, f=-σxyb =-D k b =-D b 22222)()(Y X Y X X +-k 22222)()(Y h Y h h +-k 5. 电价键是靠静电的库仑力作用而形成的化学键，其中主要是离子键。
共价键是由两个或多个原子共有若干电子所构成。
金属键是由金属中的自由电子和构成空间点阵的正离子相互作用所形成的。
构成共价键的原子主要是非金属原子，而构成离子键和金属键的原子多以金属原子为主，故通常共价键晶体的密度比其他两种键的晶体密度低。
6. 如果不考虑畸变能，基体和第二相之间的界面能将影响第二相的形貌和分布。
第二相在晶粒内部形成时，如果界面是非共格的或是各向同性的，则第二相会呈圆形以减少表面积。
但很多情况下，第二相与基体有共格关系，界面能不会各向同性，这时第二相粒子可能会呈多边形以便使总界面能成为最小。
07东北大学材料科学基础考研试题
2007年《材料科学基础》参考答案一、名词解释1. 以一种金属元素作为溶剂，另一种或一种以上的元素作为溶质而形成的固体称为固溶体。
2. 把原子(或离子、分子)抽象成结点，结点在空间规则周期的分布，这些点的总体称为空间点阵或点阵。
3. 当位错运动时，中心区必须要通过一系列的能峰和能谷，位错线越过能峰时所需克服的阻力就是位错运动的晶格摩擦力，也称为P —N 力。
4. 一个全位错分解为2个Shockley 不全位错，这样的2个Shockley 位错一起被称为扩展位错。
5. 同一物质的不同的晶体结构称为同素异形体。
每一种同素异形体都是一个相，它们之间在一定条件下也将发生相互转变，称同素异形转变。
二、由三个晶面构成的行列式=0说明三个晶面属于同一晶带；晶带轴指数]121[--由两个晶面即可确定。
三、在0K 时．自由电子系统每个电子的平均能量(平均动能)为由上式可知，在0K 时电子仍有相当大的平均动能，这是由于电子必须满足泡利不相容原理的缘故。
考虑金属的费米能为几个到十几个电子伏特，计算表明，0K 时自由电子的平均速度数量级高达106m/s 。
四、奥氏体中析出渗碳体、铁素体、珠光体。
五、金属材料中存在有固溶原子时，固溶原子必然会引起周围晶格的畸变，在其周围产生一个应力场，由于固溶原子应力场与位错应力场相互作用的结果，溶质原子具有向位错偏聚而形成一个原子气团的倾向。
这时，位错的运动要么摆脱这种原子气团，要么施带着原子气团一起运动。
摆脱原子气团需增加一部分外力以克服它与位错间的相互吸引，如果施带原子气团一齐运动，外力也需增加一个附加量。
所以，当位错上有原子偏聚时，位错运动的难度提高，金属得到强化。
六、（1）D 0=Dexp(Q/RT)=4435.67 m 2/s（2）固溶体类型、晶体结构类型、晶体缺陷、化学成分等。
七、回复是通过位错运动造成材料中储能的减低。
位错运动所实现的有2个主要过程，这就是位错的相消与重排。
东北大学01-07材料科学基础考研真题
2001年1.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′）2.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′）3. 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′）4.再结晶后的晶粒大小如何计算?与哪些因素有关？为何多数金属材料再结晶后晶粒尺寸随预定形变量的关系会在百分之10变形量附近出现一个峰值？（13′）5.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′）6.什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）7.解释名词（1）复合强化（2）晶界偏析（3）应变疲劳（4）扩散激活能（20′）2002年1.画出面心立方体的（111）和（100）面，计算面间距和面密度。
证实晶面的间距越大，原子面密度越高。
（15′）2.假定一块钢进行热处理时，加热到850摄氏度后，快冷到室温，铁中空位的形成能是104Kj/mol,R=8332J/K mol.。
试计算，从20摄氏度加热到850摄氏度以后，空位的数目应当增加多少倍？扼要解释快速淬冷到室温后，这些“额外”的空位会出现什么情况？如果缓慢冷却呢？（12′）3.三元相图中含有液相的四相区有哪几种形状？请分别画出并标出四个相的位置和进入与离开四相区的液相成分随温度变化的投影线，写出对应的各四相反应的表达式。
讨论四相区零自由度的含意。
（13′）4.课本第153页习题第2题。
2013东北大学年材料科学基础真题
东北大学 2013 年材料科学基础真题
一名词解释（25 分）
1.再结晶温度
2.空间群 3.柯肯达尔效应 4.断裂韧性 5.电子化合物 二．1.一个简单的晶体学带公式的题目（角度什么的，忘了具体是什 么了） 2.沿着晶向施加应力，最后计算分切应力，具体数值忘记了 三．铁碳合金凝固，计算组织相对量，题目就是亚共晶白口铁的室温 组织相对量的计算； 四．相变强化的原理，特别比较相变强化和弥散强化的原理区别 五．从原理角度出发，重构型相变和位移型相变的区别是什么？（10 分） 六． 什么是时效强化？从位错和共格关系角度解释时效强化的原理和 过程（15 分） 七．什么是匀质形核？请导出匀质形核的临界形核功的计算公式， 并 写出计算过程； （10 分） 八．请写出以下平衡线上的反应类型和反应，表明温度。并说明图示 区域能否发生反应；(25 分)
材料科学基础试卷和答案
东 北 大 学 秦 皇 岛 分 校课程名称： 材料科学基础（上） 试卷： (A) 考试形式： 闭 卷授课专业： 材料科学与工程 考试日期：2008年06月25日 试卷：共 4 页一、 填空题（每空1分，共10分）1、Cu （原子序号29）的基态电子组态为 1s 22s 22p 63s 23p 63d 104s 1 。
2、聚乙烯高分子材料中C —H 化学键属于 共价键 。
3、金属的三种常见晶体结构中，密排六方 结构不能称作为一种空间点阵。
4、面心立方晶体的孪晶面是__（111） 。
5、在晶体中形成空位的同时又产生间隙原子，这样的缺陷是弗伦克尔缺陷 。
6、链段是用来描述高分子的柔顺 性。
7、固体金属内原子扩散的驱动力是 化学位梯度 。
8、既能提高硬度，又能降低其脆性的手段是 细晶强化 。
9、再结晶的驱动力是 储存能（应变能） 。
10、在金相试样表面上几组交叉滑移线的产生是由于多滑移 。
二、 选择题（每题1.5分，共30分）1、简单立方晶体的致密度为 。
（ C ） A 、100% B 、65% C 、52% D 、58%2、空间点阵是由 在空间作有规律的重复排列。
（ C ）A 、原子B 、离子C 、几何点D 、分子3、在SiO 2七种晶型转变中，存在两种转变方式：一种为位移转变，另一种为重构转变，位移转变需要的激活能____ 重构转变的激活能。
（ B ） A 、大于 B 、小于 C 、等于4、每一个面心立方晶胞中有八面体m 个，四面体间隙n 个，其中： 。
A 、m=4，n=8 B 、m=13，n=8 C 、m=1，n=4 （ A ）5、不能发生攀移运动的位错是 。
（ A ） A 、肖克莱不全位错 B 、弗兰克不全位错 C 、刃型全位错6、在一块晶体中有一根刃位错P 和一根相同长度的螺位错线Q ，比较两者的能量，有： 。
（ A ） A 、E （P ）>E （Q ） B 、E （P ）<E （Q ） C 、E （P ）=E （Q ）7、有两根右螺位错线，各自的能量都为E 1,当它们无限靠近时，总能量为： 。
【2024版】《材料科学》考试试题(研)
可编辑修改精选全文完整版硕士学位研究生入学考试试题考试科目：材料科学基础一、解释下列名词（30分，每题2分）(1) 交滑移 （2）位错 （3）固溶强化 （4）共析转变（5）加工硬化 （6）配位数 （7）伪共晶 （8）枝晶偏析(9) 上坡扩散 （10）合金 （11）金属键 （12）晶胞（13）过冷度 （14）结构起伏 （15）同素异晶转变二、填空题（50分，每空1分）1三种常见的金属晶格分别为（ ），（ ）和（ ）。
2 当金属结晶时，细化晶粒的方法有（ ），（ ），（ ）。
3 合金的固态相结构包括两大类，一类是（ ），另一类是（ ）。
4 金属材料在常温下的塑性变形方式主要有两种，分别是（ ），（ ）。
5 材料质点之间的键合（化学键）分为四类，分别是（ ），（ ），（ ）和（ ）。
6 根据Fe —Fe 3C 相图，三次渗碳体、二次渗碳体、一次渗碳体的最大相对重量分别为（ ），（ ），（ ）。
7 二元相图的基本类型分为三大类，分别是（ ），（ ），（ ）。
8 工业纯铁、亚共析钢、共析钢和过共析钢的含碳量范围分别为（ ），（ ），（ ），（ ）。
9 写出四种强化材料的手段（ ），（ ），（ ），（ ）。
10位错有两种基本类型，分别是（ ）、（ ）。
11 面心立方金属晶格的密排晶面指数为（ ），密排晶向指数为（ ），配位数为（ ），致密度为（ ），一个晶胞中四面体间隙个数为（ ），八面体间隙个数为（ ），间隙原子溶入（ ）间隙中，滑移系的个数为（ ）。
12 冷变形金属在加热过程中发生（ ）、（ ）和 （ ）长大等过程。
13 在二元合金相图中，根据相律，两个单相区必然交于（）点，两个单相区之间必然存在一个（ ）相区，三相平衡时，系统的自由度等于（ ），说明转变（ ）和三个相的（ ）都是恒定的。
14 当对金属材料进行冷塑性变形时，随着变形量的增加，对材料的力学性能影响规律为：（ ）和（ ）升高，（ ）和（ ）下降。
2010年东北大学826材料科学基础考研试题
2010年东北大学826材料科学基础考研试题（回忆版）
一、名词解释
动态再结晶孪生形状记忆效应同素异晶体相律反应扩散
二、1）a/2【-1，1，0】位错可以在11}品面族的哪几个晶面上滑移。
分别画出滑移系
2）写出a/2【-1，1，0位错在11}品面的分解反应式
3）扩展位错强度与那些因素有关。
其宽度对塑性变形有哪些影响。
三、说明置换固溶体，间隙固溶体与有序固溶体的区别
四、凝固和再结品的形核过程有什么区别。
五、1）稀土金属在回复和凝固过程如何细化品粒。
2）用位错理论解释细品强化原理
六、举出两个有长程扩散控制新相长大的实例
七、1）计算同一时间，两个不同温度下 Fe-C合金的渗碳厚度之比
2）简述扩散激活能及其影响因素
八、根据给定条件绘制相图。
东北大学材料科学基础试题01-09
东北大学2001年攻读硕士研究生学位研究生试题1.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′）2.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′）3. 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′）4.再结晶后的晶粒大小如何计算?与哪些因素有关？为何多数金属材料再结晶后晶粒尺寸随预定形变量的关系会在百分之10变形量附近出现一个峰值？（13′）5.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′）6.什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）7.解释名词（1）复合强化（2）晶界偏析（3）应变疲劳（4）扩散激活能（20′）东北大学2002年攻读硕士研究生学位研究生试题1.画出面心立方体的（111）和（100）面，计算面间距和面密度。
证实晶面的间距越大，原子面密度越高。
（15′）2.假定一块钢进行热处理时，加热到850摄氏度后，快冷到室温，铁中空位的形成能是104Kj/mol,R=8332J/K mol.。
试计算，从20摄氏度加热到850摄氏度以后，空位的数目应当增加多少倍？扼要解释快速淬冷到室温后，这些“额外”的空位会出现什么情况？如果缓慢冷却呢？（12′）3.三元相图中含有液相的四相区有哪几种形状？请分别画出并标出四个相的位置和进入与离开四相区的液相成分随温度变化的投影线，写出对应的各四相反应的表达式。
《材料科学基础》考试试卷(第一套).doc
《材料科学基础》考试试卷（第一套）12 分课程号6706601060 考试时间0 钟适用专业年级（方向）：材料科学与工程专业2。
6级考试方式及要求：闭卷考试题号—二三四五六总分得分阅卷人一、名词解释（简短解释，每题2分，共20分）空间点阵线缺陷吸附渗碳体组织一固态相变稳态扩散形核率调幅分解霍尔-配奇方程平衡凝固二、选择题（只有一个正确答案，每题1分，共10分）1、弯曲表面的附加压力总是（）曲面的曲率中心。
A.指向B.背向C.平行D.垂直2、润湿的过程是体系吉布斯自由能（）的过程。
A.升高B.降低C.不变D.变化无规律3、一级相变的特点是，相变发生时，两平衡相的（）相等，但其一阶偏微分不相等。
A3® B.体积 C.化学势D.热容4、固溶体合金的凝固是在变温下完成的，形成于一定温度区间，所以在平衡凝固条件下所得到的固溶体晶粒（）A.成分内外不均匀B.不同温度下形成的各晶粒成分是不同的C.晶粒内外，晶粒形成不分先后，同母液成分是一致的5、强化金属材料的各种手段，考虑的出发点都在于（）A.制造无缺陷的晶体或设置位错运动的障碍B.使位错增殖C,使位错适当的减少6、既能提高金属的强度，又能降低其脆性的手段是（）A.加工硬化B.固溶强化C.晶粒细化7、根据显微观察，固液界面有两种形式，即粗糙界面与光滑界面，区分两种界面的依据是值大小（）A. a <=2为光滑界面B. a >=1为光滑界面C. a >=5为光滑界面8、渗碳处理常常在钢的奥氏体区域进行，这是因为（）A.碳在奥氏体中的扩散系数比在铁素体中大B.碳在奥氏体中的浓度梯度比在铁素体中大C.碳在奥氏体中的扩散激活能比在铁素体中小9、界面能最低的相界面是（）A.共格界面B.挛晶界C.小角度晶界io、铁碳合金组织中的三次渗碳体来自于（）一A.奥氏体；B,铁素体；C,二次渗碳体三、简述题（每题4分，共20分）1、固-固相变与液-固相变有什么区别。
东北大学材料科学基础
C C1 C2 C1 C2 erf ( )
2
2
C1 C2 C1 C2 erf x
2
2
2 Dt
(10-16)
C C1 C2 C1 C2 erf ( )
2
2
C1 C2 C1 C2 erf x
2
2
2 Dt
对于焊接面，x=0, β=0, erf(β)=0, C=(C1+C2)/2。
v总= vm +vD
(10-20)
若扩散组元的体积浓度为Ci，原子的扩散速度为
vi，则扩散通量Ji可写成
Ji = Ci vi
(10-21)
根据(10-20)和(10-21)，二元系A,B两组元各自 相对于观察者的扩散通量分别为
J
A
总
CA
vm
vD
A
CAvm
J
A
JB 总 CB vm vD B CBvm JB (10-22)
C
C2 2
1 erf
2
x Dt
(10-17)
10.1.2.2 半无限长物体中的扩散
低碳钢工件渗碳处理是扩散原理在工业生产中 应用的实例。
设低碳钢工件原始含碳量为C1，在渗碳气氛中 将其加热至奥氏体相区某一温度(如930℃)进行 渗碳处理。
渗碳开始后工件表面碳浓度很快达到一恒定值。
=J1A 单位时间内扩散物质流出体积元的质量(或原子数）
=J2A 单位时间内扩散物质在体积元内积存的质量（或原
子数）=J1A-J2A 由于体积元很小，所以
J2A
J1A
2006年东北大学材料科学基础考研真题(回忆版)【圣才出品】
2006年东北大学材料科学基础考研真题（回忆版）
1．名词解释
晶带上坡扩散不连续脱熔加工硬化伪共晶
2．T＝0K时，金属中的自由电子有没有热振动？为什么？
3．在立方晶体中画出以下晶面和晶向：【112】，【－210】，（102）（11－2）
4．在面心立方晶体中，同一个（111）面上的两个位错a/2[00-1]和a/2[-110]在相互靠近时是否稳定？将发生什么变化？写出位错反应。
5．a,b,c三个相相交与一个三叉结点，a相所张的二面角为82°，b相所张的二面角为110°，ab表面能为0.3J/m2,求ac和bc表面能。
6．分别列出对纯金属和合金可能采取的强化机制。
7．Al-Mn相图如图所示，写出相图中的全部恒温转变反应式及类型。
（图类似于P245图8－31，会这种类型的题目）
8．850摄氏度渗碳与950摄氏度渗碳相比，优点是热处理后产品晶粒细小。
a)计算上述两个温度下碳在r-Fe中的扩散系数，已知D0=2.0*10-5m2/s
Q=140*103J/mol.。
b）850摄氏度渗碳需用多长时间才能获得950摄氏度渗碳5小时的渗层厚度（不同温度下碳在r-Fe中的溶解度的差别可忽略）。
东北大学材料科学基础试卷
东北大学材料与冶金学院本科生考试试题考试科目：材料科学基础（上）班级：04（1-3）时间：2007.01.10 试题种类：A第一部分共6题40分1、（8分）在立方晶胞中画出下列晶向或晶面：[112]、(102)、(123)。
2、（8分）计算题：立方晶系中下列晶向或晶面的夹角：(201)与(100); [211]与[110]。
3、（8分）碳溶于铁形成间隙固溶体。
已知BCC结构致密度为0.68，FCC结构致密度为0.74，那么是α-Fe（BCC结构）还是γ-Fe（FCC结构）会溶解更多的碳？4、（6分）辨析“满带不导电，不满带导电”的说法。
5、（10分）如何将孤立原子的多电子问题近似转化为单电子问题？据此解释多电子体系中电子能量既与主量子数有关也与角量子数有关。
第二部分共6题60分1、（10分）Consider two edge dislocations of opposite sign and having slip planes that are separated bya distance (B) of several atomic sizes as indicated in the diagram. Please calculate the slip stress between the dislocations as a function of level position (x) and discuss the stress variation. Describe the defect that results when these two dislocations become aligned each other and discuss what will happen if the distance of B is long. 2、（10分）在15%体积分数SiC颗粒强化的Al基复合材料中，当塑性变形0.1%时，SiC是不发生塑性变形的，只有Al基体被变形，如果SiC 粒子的半径为1.2μm, Al中位错b矢量为3×10-4μm，此时在粒子前沿将塞积4条位错，如何算得（提示：粒子无法进行与基体等量的塑性变形将导致相应量的位错在其前沿塞积）？Al的屈服应力为200MPa，问此时SiC粒子中受多大的应力？此时复合材料的强度是多少？（答题必须给出计算的原理和讨论）3、（10分）假定将一块钢进行热处理时，加热到850℃后快冷到室温，钢种空位的形成能是104.6kJ/mol。
(完整版)材料科学基础试卷及答案7套
试题1一. 图1是Na2O的理想晶胞结构示意图，试回答：1．晶胞分子数是多少；2．结构中何种离子做何种密堆积；何种离子填充何种空隙，所占比例是多少；3．结构中各离子的配位数为多少，写出其配位多面体；4．计算说明O2-的电价是否饱和；5．画出Na2O结构在（001）面上的投影图。
二. 图2是高岭石(Al2O3·2SiO2·2H2O)结构示意图，试回答：1．请以结构式写法写出高岭石的化学式；2．高岭石属于哪种硅酸盐结构类型；3．分析层的构成和层的堆积方向；4．分析结构中的作用力；5．根据其结构特点推测高岭石具有什么性质。
三. 简答题：1.晶体中的结构缺陷按几何尺寸可分为哪几类？2.什么是负扩散？3．烧结初期的特征是什么？4.硅酸盐晶体的分类原则是什么？5.烧结推动力是什么？它可凭哪些方式推动物质的迁移？6.相变的含义是什么？从热力学角度来划分，相变可以分为哪几类？四. 出下列缺陷反应式：1.NaCl形成肖特基缺陷；2.AgI形成弗仑克尔缺陷（Ag+进入间隙）；3.TiO2掺入到Nb2O3中，请写出二个合理的方程，并判断可能成立的方程是哪一种？再写出每个方程的固溶体的化学式。
4.NaCl溶入CaCl2中形成空位型固溶体五. 表面力的存在使固体表面处于高能量状态，然而，能量愈高系统愈不稳定，那么固体是通过何种方式降低其过剩的表面能以达到热力学稳定状态的。
六.粒径为1μ的球状Al2O3由过量的MgO微粒包围，观察尖晶石的形成，在恒定温度下，第一个小时有20%的Al2O3起了反应，计算完全反应的时间：⑴用杨德方程计算；⑵用金斯特林格方程计算。
七.请分析熔体结构中负离子团的堆积方式、聚合度及对称性等与玻璃形成之关系。
八.试从结构和能量的观点解释为什么D晶界>D晶内？九.试分析二次再结晶过程对材料性能有何影响？工艺上如何防止或延缓二次再结晶的发生？十.图3是A-B-C三元系统相图，根据相图回答下列问题：1．写出点P，R，S的成分；2．设有2kgP，问需要多少何种成分的合金Z才可混熔成6kg成分为R的合金。
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东北大学2001年攻读硕士研究生学位研究生试题1.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′）2.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′）3. 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′）4.再结晶后的晶粒大小如何计算?与哪些因素有关？为何多数金属材料再结晶后晶粒尺寸随预定形变量的关系会在百分之10变形量附近出现一个峰值？（13′）5.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′）6.什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）7.解释名词（1）复合强化（2）晶界偏析（3）应变疲劳（4）扩散激活能（20′）东北大学2002年攻读硕士研究生学位研究生试题1.画出面心立方体的（111）和（100）面，计算面间距和面密度。
证实晶面的间距越大，原子面密度越高。
（15′）2.假定一块钢进行热处理时，加热到850摄氏度后，快冷到室温，铁中空位的形成能是104Kj/mol,R=8332J/K mol.。
试计算，从20摄氏度加热到850摄氏度以后，空位的数目应当增加多少倍？扼要解释快速淬冷到室温后，这些“额外”的空位会出现什么情况？如果缓慢冷却呢？（12′）3.三元相图中含有液相的四相区有哪几种形状？请分别画出并标出四个相的位置和进入与离开四相区的液相成分随温度变化的投影线，写出对应的各四相反应的表达式。
讨论四相区零自由度的含意。
（13′）4.课本第153页习题第2题。
（15′）5.比较共价键,离子键，和金属键的不同点，解释产生这三种化学键各自的主要原因，另外讨论为什么通常共价键晶体的密度比其他两种键的晶体的密度低?(13′)6.（1）.如果不考虑畸变能，第二相粒子在晶内析出是何形态？在晶界析出呢？（2）如果不考虑界面能，析出物为何形态？是否会在晶界优先析出呢？（12′）7.解释名词（1）相变增韧（2）复合强化（3）断裂增韧(4)再结晶（20′）东北大学2003年攻读硕士研究生学位研究生试题1.当两个反号垂直相隔数个原子距离（B）的刃位错相互滑移成为一列，写出计算滑移力随水平相互距离x的表达式，试分析相互滑移作用力的变化过程？另外，图示解释，当两位错成为垂直一列时，位错间将形成什么缺陷？当B值很大时呢？（18分）2.已知金属铱是面心立方结构，原子量是192.2g/mol,密度是22.4g/cm3,请计算铱的原子半径。
（16分）3.铁的界面能是0.78J/m2,若夹杂物a)在铁的晶界上形成球状夹杂的二面角为80°，b）沿铁的晶界面分布，分别求铁和夹杂物间的界面能。
（16分）4.在百分之15体积分数碳化硅颗粒强化的铝基复合材料中，当塑性变形百分之0.1时，碳化硅是不发生塑性变形的，只有铝基体被变形。
如果，碳化硅粒子的半径为1.2um，铝中位错b矢量为3×10－4um,此时在粒子前沿将塞积4条位错，如何计算（提示：粒子无法进行与基体等量的塑性变形将导致相应量的位错在其前沿塞积）？铝的屈服应力为200Mpa，问此时碳化硅粒子中受多大的力？此时复合材料的强度是多少？（18分）5.写出图中立方晶系的晶面指数，写出所属面族的其他所有晶面。
（会标晶面指数）(18分)6.下图是AL-Nd二元相图，只有单相区标了出来，请指出所有的共晶，共析，包晶和异晶（成分不变只有晶体结构转变）转变的成分位置和转变温度，并写出它们各自的降温转变的反应式。
（图类似于课本P245图8－31）7.奥氏体向珠光体转变符合Avrami公式y=1-exp(-ktn),按照下表给出的试验数据，计算转变百分之95所需要的时间：转变数量需要时间（s）百分之20 12.6百分之80 28.2 （20分）8.解释名词（1）扩散系数（2）成分过冷（3）再结晶（4）布里渊区（28分）东北大学2004年攻读硕士研究生学位研究生试题1.会标晶向指数。
（15分）2.（15分）为什么单相金属的晶粒形状在显微镜下多为六边形？3.（15分）金属中的自由电子为什么对比热贡献很小却能很好的导电？4（15分）已知：空位形成能是1.08ev/atm,铁的原子量是55.85g/mol,铁的密度是7.65g/cm3,NA=6.023*1023,K=8.62×10-5ev/atom-K,请计算1立方米的铁在850°C下的平衡空位数目。
5.（15分）在面心立方晶体中，在（1 -11）面上，有柏氏矢量为a/2[-1 0 1]的刃位错运动，在（1 1 －1）面上有柏氏矢量为a/2[1－1 0]的刃位错运动，当它们靠近时是否稳定？有什么变化？说明之。
6.（15分）(1)用晶向和晶面指数的组合写出面心立方，体心立方及密排六方金属的全部滑移系。
（2）在面心立方晶体的单位晶胞中画出一个滑移系，并标出晶面晶向指数。
7（15分）为什么材料有时会在其屈服强度以下的应力载荷时失效？如何防止？如何进行容器只漏不断的设计？8.（15分）根据如下给出的信息，绘制出A和B组元构成的600摄氏度到1000摄氏度之间的二元相图：A组元的熔点是940摄氏度；B组元在A组元中的溶解度在所有温度下为零；B组元的熔点是830摄氏度，A在B中的最大溶解度是700摄氏度为百分之12；600摄氏度以下A在B中的溶解度是百分之8；700摄氏度时在成分点A－百分之75B有一个共晶转变；755摄氏度时在成分点A－百分之40B还有一个共晶转变；在780摄氏度时在成分点A－百分之49B有一个稳定金属间化合物凝固发生；在755摄氏度时成分点A－百分之67B有另一个稳定金属间化合物凝固反应。
9（10分）为什么在正温度梯度下合金结晶时也会发生枝晶？凝固时合金液体中成分船头波的区域尺寸对枝晶有什么影响？另外，何种情况下发生胞状结晶组织？10.（20分）解释名词（1）扩散系数（2）珠光体（3）再结晶（4）位错割阶东北大学2005年攻读硕士研究生学位研究生试题1（15分）名词解释空间点阵间隙相成分过冷反应扩散连续脱溶2（20分）判断题(1)属于同一种空间点阵的晶体可以具有不同的晶体结构（2）一个位错环不可能处处都是螺位错，也不可能处处都是刃位错。
（3）致密度高的密排金属作为溶剂形成间隙固溶体时，其溶解度总比致密度低的金属小。
（4）非共晶成分的合金，经较快冷却而形成的全部共晶组织称为伪共晶。
（5）液态金属结晶时，形成临界晶核时体积自有能的减少只能补偿新增表面能的1/3.（6）单晶体的临界分切应力主要取决于晶体的类型及纯度，而与外力的大小和取向无关。
（7）强化金属材料的各种手段，其出发点都在于制造无缺陷的晶体或设置位错运动的障碍。
（8）一般情况下，高纯金属比工业纯度金属更容易发生再结晶。
（9）纯金属经同素异构转变后，会产生组织和结构方面的变化。
（10）调幅分解过程中发生溶质原子的上坡扩散。
3.黄铜是一种Cu-Zn合金，可由于蒸发而失去锌，（锌的沸点低达900°C）.。
设经900摄氏度10分钟处理后，在深度1mm处合金的性能将发生某种变化，如果只能容许在0.5mm处的性能发生这一程度的变化，那么这种合金在800摄氏度能停留多长时间？（已知锌在铜中的扩散激活能Q＝20000R） (15分)4.下图中给出两个纯螺型位错，其中一个含有一对扭折，另一个含有一对割阶，图中箭头方向为位错线的正方向，问：（1）这两对位错线何者为扭折，何者为割阶？它们属于什么类型位错？（2）假定图上所示的滑移面为面心立方晶体的（111）面，问哪一对位错线可以通过自身的滑动而消除，说明理由。
（3）含有割阶的螺位错在滑移时是怎样形成空位的？（4）指出各位错中多余半原子面的位置。
（注：一定要把位错部分吃透）5.下图是-A-B-C三元相图富A角的投影图（1）说明E点是什么四相反应？写出它的反应式，并说明判断依据。
（2）什么成分合金的结晶组织是（忽略二次相）a) a+(a+Am Bn +Aj Ck )b) (a+Am Bn)+ (a+Am Bn +Aj Ck )注：图不好画，只要把三元相图搞明白就可以了。
6.（1）假设原子为钢球，直径不因晶体结构改变而改变，计算从r-Fe转变为a-Fe的体积膨胀率。
（2）用x射线测得912摄氏度时r-Fe和r-Fe的点阵常数分别为0.3633nm和0.2892nm。
计算r-Fe转变为r-Fe的体积膨胀率。
（3）比较（1）（2）结果，说明原子半径随配位数改变的规律。
为了区分两种弄混的碳钢，工作人员分别截取了A,B两块试样，加热至850摄氏度保温后，以极缓慢的速度冷至室温，观察金相组织，结果如下：A试样的先共析铁素体面积时百分之41.6，珠光体的面积是百分之58.4，B试样的二次渗碳体面积是百分之7.3，珠光体面积是百分之92.7。
设铁素体和渗碳体的密度相同，铁素体中的含碳量为零，试求A,B两种碳钢的含碳量。
8.Cu为面心立方结构，x射线测定的点阵常数a=0.3615nm, （1）按钢球密堆模型计算最近邻原子中心距离是多少？以任何以原子为中心，这样距离的原子数目是多少？（2）在一个晶胞内画出一个能发生滑移的晶面，并标出指数。
（3）在所画晶面上指出一个可滑移的晶面，并标出指数。
（4）若铜晶体表面恰平行于（0 0 1）面，当在[0 0 1]晶向施加应力，使所有滑移面上均发生滑移时，图示在表面上可能看到的滑移线痕迹。
东北大学2006年攻读硕士研究生学位研究生试题1.名词解释晶带上坡扩散不连续脱熔加工硬化伪共晶2.T＝0K时，金属中的自由电子有没有热振动？为什么？3.在立方晶体中画出以下晶面和晶向：【112】，【－210】，（102）（11－2）4.在面心立方晶体中，同一个（111）面上的两个位错a/2[00-1]和a/2[-110]在相互靠近时是否稳定？将发生什么变化？写出位错反应。
5.a,b,c三个相相交与一个三叉结点，a相所张的二面角为82°，b 相所张的二面角为110°，ab表面能为0.3J/m2,求ac和bc表面能。
6.分别列出对纯金属和合金可能采取的强化机制。
7.Al-Mn相图如图所示，写出相图中的全部恒温转变反应式及类型。