材料科学基础期末试题3文档格式.doc

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3.运用区域熔炼方法可以（D）

A.使材料的成分更均匀B.可以消除晶体中的微观缺陷

C.可以消除晶体中的宏观缺陷D.可以提高金属的纯度

4.能进行攀移的位错可能是（B）。

A.肖克利位错 B.弗兰克位错C.螺型全位错D.前三者都不是

5.欲通过形变和再结晶方法获得细晶粒组织，应避免：

（A）

A.在临界形变量进行塑性变形加工B.大变形量

C.较长的退火时间D.较高的退火温度

6.实际生产中金属冷却时（C）。

A.理论结晶温度总是低于实际结晶温度;

B.理论结晶温度总是等于实际结晶温度;

C.理论结晶温度总是高于实际结晶温度;

D.实际结晶温度和理论结晶温度没关系.

7.相互作用参数Ω的物理意义是：

（A）

A.Ω>

0表示固溶体内原子偏聚B.Ω>

0表示固溶体内原子短程有序

C.Ω>

0表示固溶体内原子完全无序D.Ω<

0表示固溶体内原子偏聚

8.单晶体的临界分切应力值与（C）有关。

A.外力相对于滑移系的取向 B.拉伸时的屈服应力

C.晶体的类型和纯度 D.拉伸时的应力大小

9.fcc晶体中存在一刃型全位错，其伯氏矢量为，滑移面为（111），则位错线方向平行于（B）。

A.[111]B.C.[100]D.[110]

10．冷变形使金属中产生大量的空位、位错等晶体缺陷，对置换固溶体中的扩散过程而言，这些缺陷的存在将导致：

（D）

A.阻碍原子的移动，减慢扩散过程

B.对扩散过程无影响

C.有时会加速扩散，有时会减弱扩散

D.加速原子的扩散过程

11．凝固的热力学条件为：

（D）

A.形核率B.系统自由能增加C.能量守衡D.过冷度

12．下列有关固体扩散的说法中，正确的是：

（D）

A.原子扩散的驱动力是存在浓度梯度

B.空位扩散是指间隙固溶体中溶质原子从一个间隙跳到另一个间隙

C.晶界上点着畸变交大，因而原子迁移阻力较大，所以比晶内的扩散系数要小

D．成分均匀的材料中也存在着扩散

13．纯金属均匀形核时，D

A.当过冷度很小时，原子可动性低，相变驱动力低，因此，形核率低；

B.当过冷度很小时，原子可动性高，相变驱动力高，因此，形核率低；

C.当过冷度很小时，原子可动性低，相变驱动力高，因此，形核率低；

D.当过冷度很小时，原子可动性高，相变驱动力低，因此，形核率低；

14.在三元系中出现两相平衡时，若要计算两相的百分数，则：

（B）

A.在垂直截面上运用杠杆定理计算B.在水平截面上运用杠杆定理计算

C.在投影面上运用杠杆定理计算D.在水平截面上运用重心法则计算

5.金属镁的单晶体处于软取向时塑变量可达100%-200%，但其多晶体的塑性很差，其主要原因是：

（C）

A.镁多晶体的晶粒通常较粗大B.镁多晶体通常存在裂纹

C.镁滑移系通常较少D.因为镁是BCC结构，所以脆性大

16.层错和不完全位错之间的关系是：

A.层错和不完全位错交替出现

B.层错和不完全位错能量相同

C.层错能越高，不完全位错伯氏矢量的模越小

D.不完全位错总是出现在层错和完整晶体的交界处

17．凝固时不能有效降低晶粒尺寸的是以下那种方法？

（B）

A.加入形核剂B.减小液相的过冷度C.对液相进行搅拌

18．菲克第一定律表述了稳态扩散的特征，即浓度不随（B）变化。

A.距离B.时间C.温度D.压力

19.立方晶体中（110）和（211）面同属于（D）晶带。

A.[110]B.[100]C.[211]D.

20.在A-B二元固溶体中，当A-B对的能量小于A-A和B-B对的平均能量，该固溶体最易形成为（B）固溶体

A.无序B.有序C.偏聚态D.间隙

三、简答题（20分）

1.试述孪生和滑移的异同，比较它们在塑性过程中的作用。

（10分）

答：

相同点：

a.宏观上，都是切应力作用下发生的剪切变形；

（1分）

b.微观上，都是晶体塑性变形的基本形式，是晶体一部分沿一定晶面和晶向相对另一部分的移动过程；

（1分）

c.不改变晶体结构。

（1分）

不同点：

a.晶体中的取向

滑移：

晶体中已滑移部分与未滑移部分的位向相同。

孪生：

已孪生部分和为孪生部分的位向不同，且两者之间具有特定的位向关系。

（1分）

b.位移的量

沿滑移方向上原子间距的整倍数，且在一个滑移面上的总位移较大。

原子的位移小于孪生方向的原子间距，一般为孪生方向原子间距的1/n。

c.变形方式

不均匀切变孪生：

均匀切变（1分）

d.对塑性变形的贡献

对塑性变形的贡献很大，即总变形量大。

对晶体塑性变形有限，即总变形量小。

（1分）

e.变形应力

有确定的临界分应力。

所需临界分切应力一般高于滑移所需的临界分切应力。

（1分）

f.变形条件

一般情况先发生滑移变形

当滑移变形难以进行时，或晶体对称性很低、变形温度较低、加载速率较高时。

（1分）

g.变形机制

全位错运动的结果。

孪生：

不全位错运动的结果。

（1分）

2.分析位错的增值机制。

（5分）

2.答：

若某滑移面上有一段刃位错AB，它的两端被位错网节点钉住不能运动。

（1分）现沿位错b方向加切应力，使位错沿滑移面向前滑移运动，形成一闭合的位错环和位错环内的一小段弯曲位错线。

（2分）只要外加应力继续作用，位错环便继续向外扩张，同时环内的弯曲位错在线张力作用下又被拉直，恢复到原始状态，并重复以前的运动，络绎不绝地产生新的位错环，从而造成位错的增殖，并使晶体产生可观的滑移量。

（2分）

3.请简述回复的机制及其驱动力。

低温机制：

空位的消失（1分）

中温机制：

对应位错的滑移（重排、消失）（1分）

高温机制：

对应多边化（位错的滑移＋攀移）（1分）

驱动力：

冷变形过程中的存储能（主要是点阵畸变能）。

（2分）

四、计算题（30分，每题10分）

1、氧化镁（MgO）具有NaCl型结构，即具有O2-离子的面心立方结构。

问：

（1）若其离子半径=0.066nm，＝0.140nm，则其原子堆积密度为多少？

（2）如果/＝0.41，则原子堆积密度是否改变？

2.Al-Cu合金相图如图所示，设分配系数K和液相线斜率均为常数，试求：

（1）ω（Cu）=1%固溶体进行缓慢的正常凝固，当凝固分数为50%时所凝固出的固体成分；

（2）经过一次区域熔化后在x=5处的固体成分，取熔区宽度l=0.5；

（3）测得铸件的凝固速率R=3×

10-4cm/s，温度梯度G=30℃/cm，扩散系数3×

10-5cm/s时，合金凝固时能保持平面界面的最大含铜量。

3.有一合金试样其晶界能为0.5J/m2，在退火前原始晶粒直径为2.16×

10-3cm，屈服强度为108MPa。

对该合金在700℃退火2小时后其屈服强度降低为82MPa。

在退火过程中保温1小时时测得该合金放出热量为0.021J/cm3，继续保温1小时测得该合金又放出热量0.014J/cm3。

求如果该合金只在700℃保温1小时后的屈服强度。

（已知合金单位体积内界面面积Sv与晶粒直径d之间的关系为Sv=2/d，且放出的热量完全由于晶粒长大、晶界总面积减少所致。

）

《材料科学基础》试卷Ⅲ答案

五、计算题（30分，每题10分）

（1）点阵常数（3分）

堆积密度（3分）

（2）堆积密度会改变，因为Pf与两异号离子半径的比值有关。

（4分）

答案：

根据已知条件，由相图解得：

k0=

（1分）

（1）由正常凝固方程：

，等式两边同除合金密度ρ，得

（3分）

（2）由区域熔炼方程得

（3分）

（3）保持平直界面的临界条件为

（3分）

设原始晶粒直径为d0，退火1小时的晶粒直径d1，退火两小时的晶粒半径为d2。

退火两小时：

①（2分）

d0=2.16×

10-3cm，Q=0.021+0.014=0.035J/cm3，γ=0.5J/m2

求得d2=8.9×

10-3cm（1分）

由σ=σ0+kd-1/2（2分）

可得108=σ0+2.16×

10-3·

k②82=σ0+8.9×

k③（1分）

由②③联立方程组求解得σ0=55.62MPa，k=2.39（1分）

退火1小时，由①得d2=3.95×

10-3cm（1分）

代入σ=σ0+kd-1/2，得到σ=96.65MPa（2分）