福州大学材料科学基础期末考试试题.docx
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福州大学材料科学基础期末考试试题
课程名称材料科学基础考试日期2007年7月3日
考生姓名学号专业材料科学与工程
题号
一
二
三
四
五
六
七
八
九
总分
累分人
签名
题分
20
10
10
10
10
10
10
10
10
100
得分
考生注意事项：
1、本试卷共8页，请查看试卷中是否有缺页。
2、考试结束后，考生不得将试卷、答题纸和草稿纸带出考场。
一、填空（每个1分，共20分）
得分
评卷人
1．几种硅酸盐晶体的络阴离子分别为[Si2O7]6-、[Si2O6]4-、[Si4O10]4-、[AlSi3O8]1-，请确定它们的晶体结构类型，，
，。
2．在NiO晶体结构中，负离子紧密堆积方式是，正负离子配位数为，一个晶胞占有正负离子的数目为。
3．写出晶向指数确定的步骤：
1），2）
，3）。
福州大学2006～2007学年第2学期考试A卷
4．扩散第一定律的数学表达式。
扩散的驱动力是。
5．金属凝固时形核的方式有和，其中
的临界形核功较小。
6．二元合金相图三相平衡转变的类型有和。
三元合金相图四相平衡转变的类型有，，
和。
二、名词解释（每小题2.5分，共10分，）
得分
评卷人
1．扩展位错：
2．加工硬化：
3．间隙扩散：
4．非均匀形核：
（以下为问答题与计算题）
三、（10分）
得分
评卷人
一种玻璃化学式为0.1Na2O,0.1CaO,0.1Al2O3,0.7SiO2（化学式中的系数是摩尔分数）。
（1）请用无规则网络结构叙述该玻璃的结构；
（2）分别计算该玻璃的四个结构参数。
四、（10分）
得分
评卷人
（1）写出形成置换固溶体的影响因素；
（2）FeO加入ZrO2主晶相中能形成什么类型置换固溶体，说明理由。
五、（10分）
得分
评卷人
位错基本类型有哪两种？
试说明各种类型位错的位错线、柏氏矢量、位错运动方向之间关系。
指出这两种位错运动方式的异同点？
六、（10分）
得分
评卷人
分析含C为1.2％的铁碳合金从液态平衡冷却到室温的转变过程，画出冷却曲线示意图，指出室温下组织组成物和相组成物，并分别计算相对含量。
七、（10分）
得分
评卷人
A－B二元合金相图如下所示。
将含40%B的合金在细长的熔舟中进行定向凝固，固液相界面保持平直，液相中可完全混合，凝固中始终保持均匀成分，固相中的扩散可忽略不计。
试求：
（1）凝固后合金棒中单相α固溶体所占比例；
（2）画出凝固后合金棒中组织分布和溶质原子（B）分布示意图；
（3）计算合金棒中α固溶体的平均成分。
八、（10分）
得分
评卷人
比较滑移和孪生的异同点。
多晶体塑性变形有何特点？
九、（10分）
得分
评卷人
工业纯铝在室温经大变形量轧制成带材，测得其力学性能为塑性变形态的性能，查有关手册得知：
工业纯铝的再结晶温度为150℃。
但将上述工业纯铝加热至100℃，保温16天冷至室温，再测其强度，发现强度明显下降。
试解释原因。
2005级《材料科学基础》A卷标准答案及评分标准
一、填空（每个1分）
1．组群状链状层状架状。
2．ABC的堆积方式配位数各为6，4个
3．
（1）选择坐标系，确定a轴、b轴，c轴；
（2）确定晶向AB在三个坐标轴上的坐标xa、yb、zc；
（3）xa/a：
yb/b：
zc/c=u：
v：
w，写成[uvw]。
4．
化学位梯度
5．均匀形核非均匀形核非均匀形核
6．共晶型包晶型（也可写反应式
，
）
共晶型包共晶型包晶型（也可写反应式
，
，
）
一、名词解释（每个2.5分，共10分）
1．由两个不全位错夹着一片层错组成的位错组态。
2．材料经过冷塑性变形后，强度和硬度提高，塑性和韧性降低的现象。
3．溶质原子在晶体间隙位置之间跃迁导致的扩散。
4．晶胚依附在其他物质基体表面形核的过程。
三、10分
（1）在玻璃化学式中，SiO2是网络形成体，Na2O和CaO是网络变性体，Ai2O3是网络中间体，它既能代替网络形成体，又能代替网络变性体。
（5分）
（2）Na2O+CaO/Ai2O3=2＞1，所以Ai2O3是网络形成体，
R=0.1×1+0.1×1+0.1×3+0.7×2/0.1×2+0.7×1=2.11Z=4
X=2R-Z=2.11-4=0.22Y=4-0.22=3.78
（Ai2O3归属、R、Z、X、Y值各占1分，计5分）
四、10分
（1）
A、离子和原子半径大小的影响，当△r=r1-r2/r1×100%＜15%时，两两可以形成连续固溶体；当△r=15-30%之间时，两两可以形成有限型固溶体；当△r＞30时，两两不能形成固溶体，只能形成化合物。
B、结构类型的影响，当两两结构相同时，两两可以形成连续固溶体；当两两结构相同，△r＜15%时是两两形成连续固溶体充分必要条件；当两两结构不同时，只能形成有限型固溶体。
C、电负性影响，电负性相近有利于形成固溶体，电负性相差越大，溶质与溶剂之间溶解度越小；D电子浓度影响，高价元素在低价金属中溶解度随溶质原子价的增大而减少（随电子浓度减小而降低）。
（影响因素各1分，说明3分，小计7分）
（2）FeO加入ZrO2主晶相中只能形成有限型固溶体，原因是两者结构不同（电价不同）。
（3分）
五、10分
1）刃型位错螺型位错（2分）
2）刃型位错：
位错线与b垂直，运动方向与位错线垂直，与b相同，（2分）
螺型位错：
位错线与b平行，运动方向与位错线垂直，与b垂直。
（2分）
3）刃型位错运动方式：
滑移攀移（2分）
螺型位错运动方式：
滑移交滑移（2分）
六、10分
1）1以上：
L，1－2：
L→γ，2－3：
γ→Fe3C
3：
γ→P（α＋Fe3C）
（可用文字说明）（1.5分）
2）冷却曲线：
（1.5分）
3）室温组织：
P＋FeC（1分）
组成相：
α＋Fe3C（1分）
4）组织相对含量：
室温下P的含量等于727℃发生共析前γ的含量
Fe3C
％
（2.5分，有写出杆杆定律，但计算错误扣2分）
相的对含量：
（2.5分，有写出杆杆定律，但计算错误扣2分）
七、10分
1）该合金K0=0.5设单相α固溶体所占比例为
（5分）
或
单相α固溶体所占比例为
2）（2分）
3）设单相α固溶体的平均成分为Cα（3分）
根据溶质原子质量守恒原理，有：
单相α固溶体的平均成分为24％。
（K0计算正确，写出正确的凝固方程各给1分）
八、10分
1、比较滑移和孪生的异同点：
（5分）
相同点：
塑性变形的方式（1分）
不同点：
滑移时原子的位移是原子间距的整数倍，孪生时原子位移小于原子间距；（1分）
滑移不改变位向，孪生改变位向；（1分）
滑移集中变形，孪生均匀切变；（1分）
滑移线抛光可以去除，孪晶不行。
（1分）
2、多晶体塑性变形的特点：
（5分）
各晶粒变形的不均匀性；晶粒间变形时的相互协调，需5个滑移系；晶界在变形时的阻碍作用。
（各点1.5—2分）
九、10分
再结晶温度不是材料的物理常数，与变形量等多种因素有关。
手册上查得再结晶温度是指大变形量金属在1h内完成再结晶得温度。
如果加热温度低于再结晶温度，但延长保温时间，同样可以发生再结晶。
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