西北工业大学材料科学基础模拟题共三套docx.docx
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西北工业大学材料科学基础模拟题共三套docx
综令模姒題一
一、简答题（每题6分，共30分）
1.原子的结合键有哪几种？
各有什么特点？
2.而心立方晶体和体心立方晶体的晶胞原子数、配位数和致密度各是多少？
3.立方晶系屮，若位错线方向为［001］,b=a［\\O］，试说明该位错属于什么类型。
4.请说明间隙化合物与间隙固溶体的异同。
（Q\
D=D（）exp
5.试从扩散系数公式<丿说明影响扩散的因素。
6.何为过冷度？
它对形核率有什么影响？
二、作图计算题（每题10分，共40分）
1.在面心立方晶体屮，分别画出（101）、［110］和（了了了）、［1ToL指出哪些是滑移面、滑移方向，并就图屮情况分析它们能否构成滑移系？
2.已知A1为而心立方晶体，原子半径为no若在A1晶体的八面体间隙小能溶入最大的小原子半径为口，请计算口与门的比值是多少。
3.A-B二元合金屮具有共晶反应如下：
厶吹曲）OQ（忙°,⑸+0伽795）若共晶反应刚结束吋，a和0相的相对含量各占50%,试求该合金的成分。
4.已知铜的临界分切应力为lMpa,问要使（门1）面上产生［101］方向的滑移，应在［001］方向上施加多大的力？
三、综合分析题（每题15分，共30分）
1・按下列条件绘出A-B二元札I图：
（1）A组元（熔点600°C）与B组元（熔点500°C）在液态时无限互溶；
（2）固态吋，A在B屮的最大固溶度为疗尸0.30,室温时为疗尸0.10；而B在固态下不溶于A；
（3）300°C吋发生共晶反应厶计o.4o）°4+0（计o.7o）。
在A-B二元相图屮，分析“萨0.6的合金平衡凝固后，在室温下的相组成物及组织组成物，并计算各相组成物的相对含量。
2•请绘出下列Fe-C合金极缓慢冷却到室温后的金相组织示意图，并标注齐组织。
（腐蚀剂均为3%硝酸酒精）
一、简答题（每题6分，共30分）
1.工程材料分为哪几类？
它们的结合键如何？
2.根据凝固理论，请分析细化铸锭晶粒的途径及原理
3.固溶体非平衡凝固时，形成微观偏析和宏观偏析的原因有何区别？
4•请为置换固溶体、间隙固溶体、间隙化合物、正常价化合物、电子化合物和间隙化合物各举一具体例子。
5.为什么细晶强化可以同时提高合金强度、硬度、塑性和韧性？
二、作图计算题（每题10分，共40分）
1.钛的晶胞（密排六方）体积在20°C时为0.106血,其c/a=l.59,求：
（1）c、臼的值；
（2）钛原子半径。
2.已知钳为体心立方结构，请回答：
（1）画出其晶胞示意图；
（2）在图屮画出一个可能的滑移系，并标明滑移面和滑移方向的指数。
3.一碳钢在平衡冷却条件下，室温组织为珠光体+二次渗碳体，其屮珠光体含量为90%。
请确定该碳钢的含碳量，并画出组织示意图。
4.假设某面心立方晶体可以开动的滑移系为（iiT）、［（）ii］，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？
三、综合分析题（每题15分，共30分）
1.根据下列己知条件绘出A-B—元共晶相图：
i.tA>tB（tA>tB为A、B的熔点）；
ii・共晶反应为•（切皿60）O°（忙0.10）+Au-«=0.95）；
iii.B在A屮的固溶度随温度的下降而减小，室温吋为wB=O.03；A在B
屮的固溶度不随温度变化，
并请回答:
（1）分析1^0.85的合金平衡结晶过程；
（2）计算该合金室温下的相组成物及组织组成物。
（忽略二次相）
8.一楔型纯铜铸锭，经间距恒定的轧辘轧制（如图）；
（1）请画出轧制后，锭子的晶粒示意图。
（2）画出将该锭子进行再结晶退火后，晶粒示意图。
并分析原因。
一、简答题（每题5分，共30分）
1.何为空间点阵？
它与晶体结构有何异、同？
2•请简述晶界有哪些特征？
3•何为I古I溶强化？
置换固溶体与问隙I古I溶体相比，哪个的間溶强化效果强？
请简述影响固溶度的因索。
4•请简述二元合金结晶的基本条件有哪些。
5・什么是反应扩散？
请简述其特点。
6•简述在什么情况下会发生单滑移、多滑移和交滑移，它们的滑移线形貌特征是什么。
二、作图计算题（每题10分，共40分）
1.请计算简单立方和体心立方晶体的（100）、（110）和（111）晶面的面间距（假设两种点阵的点阵常数都是a）o
2.在面心立方晶体中,分别画出（1O1）、［1OT］、（订T）、［T1O］和、（111）、［0了1］,指出哪些是滑移面、滑移方向，并就图屮情况分析它们能否构成滑移系？
若外力方向为,请问哪些滑移系可以开动？
3.请判定下列反应能否进行，若能够进行，则在简单立方晶胞内绘出参加反应位错的柏氏矢量。
£[110]^|[121]+|[211]
1）
266
2）l[,12]+i[,,Tj^i[111]
4.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和组成；
2）请画出X合金平衡冷却吋的冷区曲线，及各阶段相变反应。
三、综合分析题（每题15分，共30分）
1.己知Mg-Ni合金系屮一个共晶反应:
L23.5轼：
oa纯MR+Mg2Ni54.6怖
设有G和CJ两种合金，G为亚共晶，G为过共晶。
这两种合金的初生相质量分数相等,但室温吋C1中a（即Mg）的总量是C2中a总量的2.5倍，请确定G和G的成分。
2.某工厂对一大型零件进行淬火处理，经过lioor加热后，用冷拉钢丝绳吊挂，由起重吊车送往淬火水槽，行至途屮钢丝突然发生断裂。
该钢丝是新的，且没有瑕疵，是分析该钢丝绳断裂的原因。
一、简答题（每题6分，共30分）
1.原子的结合键有哪儿种？
各有什么特点？
离子键：
正负离子相互吸引；键合很强，无方向性；熔点、硬度高，固态不导电，导热性差。
共价键：
相邻原子通过共用电子对结合；键合强，有方向性；熔点、硬度高,不导电，导热性有好有差。
金属键：
金属正离子于自由电子相互吸引；键合较强，无方向性；熔点、硕度有高有低，导热导电性好。
分子键：
分子或分子团显弱电性，相互吸引；键合很弱，无方向性；熔点、硬度低，不导电，导热性差。
氢键：
类似分子键，但氢原子起关键作用刃磔键合弱，有方向性；熔点、硕度低，不导电，导热性好。
2.而心立方晶体和体心立方晶体的晶胞原子数、配位数和致密度各是多少？
晶胞原子数
配位数
致密度
面心立方
4
12
74%
体心立方
2
8
68%
3.立方晶系屮，若位错线方向为［001］,丘=创110］，试说明该位错展于什么类型。
因位错线方向垂直于柏氏矢量，所以是刃位错。
4•请说明间隙化合物与间隙|古I溶体的异同。
相同点：
小原子溶入
不同点：
若小原子溶入后，大小原子数量成比例，在选取点阵时，大小原子点阵可以合并，这实际上改变了大原子的点阵结构，因此认为形成新相，称为间隙相（间隙化合物）。
若小原子溶入后，分布随机，大小原子点阵不能合并，仍然保留大原子点阵，称为间隙固溶体。
D=D°exp|
5•试从扩散系数公式<*丁丿说明影响扩散的因素。
从公式表达形式可以看出扩散系数与扩散激活能温度贿关。
扩散激活能越低扩散系数越大，因此激活能低的扩散方式的扩散系数较大，如晶界和位错处的扩散系数较大。
温度越高，原子活性越大，扩散系数越大。
6.何为过冷度？
它对形核率有什么影响？
过冷度：
实际结晶温度与理论结晶温度的差值。
随过冷度增大，形核率先增后减。
二、作图计算题（每题10分，共40分）
1.在面心立方晶体屮，分别画出（101）、［110］和（JTT）、指出哪
些是滑移面、滑移方向，并就图屮情况分析它们能否构成滑移系?
对面心立方晶体，（101）非密排面，因此它不是滑移面；［110］是密排方向，因此是滑移方向。
但这二者不能构成滑移系。
（TTT）和［1了°］是密排面和密排方向,因此可以构成滑移系。
2.已知A1为面心立方晶体，原子半径为巧。
若在A1晶体的八面体间隙屮能溶入最大的小原子半径为％请计算厲与门的比值是多少。
也=0.414
3.A-B二元合金屮具有共晶反应如下：
L（'T75）⑸+0伽=0.95）若共晶反
应刚结束时，G和0相的相对含量各占50%,试求该合金的成分。
设合金成分为C%,由题知：
095-c
a%=—xlOO%=50%
0.95-0.15
得：
c%=0.55%
4.已知铜的临界切分应力为IMpa,问要使（了11）面上产生［101］方向的滑移,应在［001］方向上施加多大的力？
对立方晶系，两晶向也和也夹角公式为:
故滑移面的法线［ill］与拉力轴方向Q01］的夹角为:
cosA=
同理，滑移方向D101］与拉力轴方向Q01］的夹角为:
由分切应力公式得:
cr==2.45MPa
cos0cos2
三、综合分析题（每题15分，共30分）
1.按下列条件绘出A-B-元相图：
1）A组元（熔点600°C）与B组元（熔点500°C）在液态时无限互溶；
2）固态吋，A在B屮的最大固溶度为^0.30，室温时为硏尸0.10；而13
在固态下不溶于A;
3）300°C时发生共晶反应仏曲））°人+Ahb=0.70）Q
在A-B二元相图中，分析咛0・6的合金平衡凝固后，在室温下的相组成物及
组织组成物，并计算各相组成物的相对含量。
相组成：
A+力
组织组成：
A+尸+A“
/?
%=1-33.3%=66.7%
2.请绘岀下列Fe-C合金极缓慢冷却到室温后的金相组织示意图，并标注各组织。
（腐蚀剂均为3%硝酸酒精）
工业纯铁：
F
20钢:
F+P
45钢:
F+P
T8钢:
P
T12钢:
P+Fe3C网状
亚共晶白口铸铁：
P+Ld‘
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