2016929_12_810 金属材料科学基础-2016.zip

1可使用的常用工具：无 计算器 直尺 圆规（请在使用工具前打）一、名词解释（3618 分）临界形核半径：在均匀形核过程中，系统总自由能最大时所对应的晶核半径，称为临界晶核半径。成分过冷：合金凝固过程中，液固界面前沿液体中的实际温度低于由溶质分布所决定的凝固温度时产生的过冷。取向因子：当晶体受到外力时，如果外力轴与滑移面法线夹角为，与滑移方向夹角为，则 coscos 称为取向因子。再结晶温度：通常把再结晶温度定义为经过严重冷变形的金属（70%），加热 1小时，再结晶体积占到总体积的 95%的温度。扩散激活能：对于空位扩散，表示 NA个空位形成能加上每 mol 原子向空位跳动时需要跃过的势垒，对于间隙扩散，表示每 mol 间隙原子跳跃时需要跃过的势垒。脱溶转变：从过饱和固溶体中析出一个成分不同的新相或形成溶质原子富集的亚稳过渡相的过程称为脱溶转变。二、（22 分）1、它们属于同一个晶带，晶带轴是012，如图所示。2、aabraarar414.0)22(21)2(213、纯铁在 1394熔点范围内为 bcc 结构，912-1394 度之间时为 fcc 结构，而温度低于 912 度时，为 bcc 结构。不同条件下，晶体呈现不同的结构称为多晶型性。三、（15 分）1、位错线：211，柏氏矢量为：a011/2，二者相互垂直，为刃型位错。2016 年攻读硕士学位研究生入学考试试题参考答案2016 年攻读硕士学位研究生入学考试试题参考答案科目名称：金属材料科学基础（A 卷B 卷）科目代码：810考试时间：3 小时 满分 150 分22、1113 11260112aaa，根据几何法则和能量法则，反应可以进行，生成的位错为弗兰克不全位错。四、（16 分）1、两种形核方式为：均匀形核和非均匀形核。均匀形核：液相中各个区域出现新相晶核的几率相同的形核方式。非均匀形核：在金属的凝固过程中，择优位置形核的过程就是非均匀形核。二者都是过冷液态金属的形核方式，二者的形核位置、所需的形核功大小不同。2、缩孔：由于凝固收缩所造成的体积上的缩小，最后凝固的位置没有液体补充造成的空洞。疏松：弥散细小的缩孔。非金属夹杂物：冶炼过程中没有完全去除干净的熔渣。气孔：炼钢过程中产生的气泡没有来得及排出。五、（30 分）1、2、室温下相为：铁素体+渗碳体：%51%,49%10069.64.369.63CFe%59%,41%10011.23.44.33.4Ld%13%41%10069.611.23CFe共晶莱氏体中的奥氏体含量：3%52%10011.269.63.469.62.11C%的奥氏体中的珠光体含量：%7.23%59%52%10077.069.611.269.6P六、（15 分）i）如图所示，液相成分从 X 点处沿液相面变化到 Y 点，而后沿 E1E 线变化到 E点。ii）X 成分在 T6 和 T7 温度均为 A+L 两相平衡。七、（19 分）1、冷加工过程中：金属的显微组织沿变形方向上被拉长，晶粒发生破碎；金属的强度和硬度增加，塑韧性下降。不是，在再结晶温度以下的加工是冷加工，比如锡在室温下就可以发生再结晶，其再结晶温度只有二十度左右。2、溶质原子倾向于聚集在位错上从而减小材料的畸变能，二者的组合称为柯氏气团。柯氏气团可以阻碍位错的运动，从而对材料产生强化作用，称为固溶强化。八、（17 分）1、影扩散的因素有：温度、晶体结构、高扩散通道有：晶界、位错、表面、界面2、1)tkx，其中 k 为与扩散系数有关的常数。2）根据 1）中的公式可知，16.3101002121ttxx在 930渗碳 100 小时的渗层厚度为 930渗碳 10 小时的 3.16 倍Y YLL+AL+A+BL+A+B+CA+B+CT5LL+AL+A+BL+A+B+CA+B+CT5第 1 页 共 2 页姓 名：报 考 专 业：准 考 证 号 码：密封线内不要写题2016 年攻读硕士学位研究生入学考试试题2016 年攻读硕士学位研究生入学考试试题科目名称：金属材料科学基础（A 卷B 卷）科目代码：810考试时间：3 小时 满分 150 分可使用的常用工具：无 计算器 直尺 圆规（请在使用工具前打）注意：所有答题内容必须写在答题纸上，写在试题或草稿纸上的一律无效；考完后试题随答题纸交回。一、名词解释(共 6 小题，每小题 3 分，共 18 分)临界形核半径，成分过冷，取向因子，再结晶温度，扩散激活能，脱溶转变二、(共 3 小题，共 22 分)1、画出立方晶体中的 100、121和 132晶面。它们是否属于同一个晶带，如果是，计算晶带轴，并在图中画出。（12 分）2、以点阵常数 a 和原子半径 ra表示 fcc 结构中的八面体间隙半径 rb。（5 分）3、以纯铁为例解释材料的多晶型性。（5 分）三、(共 2 小题，共 15 分)1、在 fcc 单晶体中插入)011(半原子面，此面终止在（111）面上。此操作后得到的位错的位错线是什么？柏氏矢量是什么？是什么类型的位错？（7 分）2、若 fcc 晶体中有0112ab 的单位位错及 1126ab 的不全位错，此位错相遇产生位错反应。写出反应式，并分析此反应能否进行？为什么？分析合成位错的类型。（8 分）四、(共 2 小题，共 16 分)1、过冷液态金属中形成晶核的两种方式是什么？解释它们的异同点。（8 分）2、写出四种铸锭中常见的宏观缺陷，并解释它们形成的原因。（8 分）五、(共 2 小题，共 30 分)1、A 组元和 B 组元的熔点分别为 1000和 850，室温时 B 在 A 中的固溶体 的溶解度是 XB=0.05，A 在 B 中的固溶体 的固溶度是 XA=0.15。在 550时有一个零变量平衡，在此温度 的成分是 XB=0.15。一个成分为 XB=0.30的体系在稍高于 550时有 50%相和 50%的液相，在稍低于 550时有 第 2 页 共 2 页和 两相，和 相量的比值为 3/1。构造一个合理的 A-B 二元相图。（12 分）2、根据 Fe-Fe3C 相图，计算 Wc 为 3.4%的铁碳合金在室温时平衡状态下相的相对量。计算刚凝固完毕时初生奥氏体相和共晶莱氏体的相对量。计算在共析温度下由初生奥氏相析出的渗碳体占总体（整个体系）量的百分数。计算由共晶莱氏体转变生成的珠光体占总体（整个系统）量的百分数。（18 分）六、(共 1 小题，共 16 分)图中所示为 A-B-C 三元系液相面的等温线投影图，已知 A、B 和 C 在固态对其他组元都没有溶解度（图中温度 T 的下标数字越大，温度越低）：i）X 成分体系在平衡条件下冷却，在投影图上画出液相成分的变化轨迹；画出冷却过程的温度-时间曲线，并标出转折点温度。ii）X 成分体系在 T6 和 T7 温度有什么相平衡？（16 分）abab第六题图七、(共 2 小题，共 15 分)1、总结冷加工过程中，金属组织形貌和性能的变化。金属材料在室温下的加工都是冷加工吗？（9 分）2、说明固溶强化过程中的位错强化机制。（6 分）八、(共 2 小题，共 18 分)1、影响扩散的因素有哪些？扩散的快速通道有哪些？（8 分）2、一块厚钢板，碳含量为 0.1%，在 930渗碳，表面碳浓度保持为 1%，设扩散系数为常数，D=2.010-5exp（-140000/RT）(m2/s)。1）导出扩散系数为常数时，在同一温度下渗入距离和时间关系的一般表达式。2）若规定 0.3%C作为渗碳层厚度的量度，则在 930渗碳 100 小时的渗层厚度为 930渗碳10 小时的多少倍？（10 分）