08年年西工大材科考研真题及答案

西北工业大学

2008年硕士研究生入学考试试题

试题名称：材料科学基础（A卷）试题编号：832 说明：所有答题一律写在答题纸上第 1 页共3页

一、简答题（每题10分，共60分）

1. 固态下，无相变的金属，如果不重熔，能否细化晶粒？如何实现？ 2. 固体中有哪些常见的相结构？ 3. 何谓平衡结晶？何谓非平衡结晶？

4. 扩散第一定律的应用条件是什么？对于浓度梯度随时间变化的情况，能否应用扩散第一定律？ 5. 何为织构？包括哪几类？

6. 什么是成分过冷？如何影响固溶体生长形态？ 二、作图计算题（每题15分，共60分）

1. 请分别写出FCC、BCC和HCP晶体的密排面、密排方向，并计算密排面间距和密排方向上原子间距。 2. 请绘出面心立方点阵晶胞，并在晶胞中绘出（110）晶面；再以（110）晶面平行于纸面，绘出（110）晶面原子剖面图，并在其上标出[001]，，晶向。 3. 已知H70黄铜在400℃时完成再结晶需要1小时，而在390℃下完成再结晶需2小时，请计算在420℃下完成再结晶需要多长时间？ 4. 一个FCC晶体在[123]方向在2MPa正应力下屈服，已测得开动的滑移系是

(111)[101]，请确定使该滑移系开动的分切应力τ。 三、综合分析题（30分）

1. 请根据Fe-Fe3C相图分析回答下列问题：（17分）

1) 请分析2.0wt.%C合金平衡状态下的结晶过程，并说明室温下的相组成和

组织组成。 2) 请分析2.0wt.%C合金在较快冷却，即不平衡状态下，可能发生的结晶过程，并说明室温下组织会发生什么变化。

3) 假设将一无限长纯铁棒置于930℃渗碳气氛下长期保温，碳原子仅由棒顶端渗入（如图所示），试分析并标出930℃和缓冷至室温时的组织分布情

防护 C原子 930℃

防护

室温

况。（绘制在答题纸上）

2. 图示Cu-Cd二元相图全图及其400℃～600℃范围的局部放大：（13分）

1）请根据相图写出549℃、547℃、544℃、397℃和314℃五条水平线的三相平衡反应类型及其反应式； 2）已知β相成分为wcd=46.5％，400℃时γ相的成分为wcd=57％，请计算400℃时wCd＝50％合金的相组成。

2008年西北工业大学硕士研究生入学试题参考答案

一、简答题（每题10分，共60分）

7. 固态下，无相变的金属，如果不重熔，能否细化晶粒？如何实现？

答：可以。.通过进行适当冷变形，而后在适当温度再结晶的方法获得细晶（应主意避开临界变形度和避免异常长大）。或进行热加工，使之发生动态再结晶。 8. 固体中有哪些常见的相结构？

答：固体中常见的相结构有：固溶体（单质）、化合物、陶瓷晶体相、非晶相、分子相。

9. 何谓平衡结晶？何谓非平衡结晶？

答：平衡结晶是指结晶速度非常缓慢，液相和固相中扩散均很充分的情况下的结晶。非平衡结晶是指结晶速度比较快，扩散不充分的情况下的结晶。

10. 扩散第一定律的应用条件是什么？对于浓度梯度随时间变化的情况，能否应用扩散第一定律？ 答：扩散第一定律的应用条件是稳态扩散，即与时间无关的扩散。对于非稳态扩散的情况也可以应用扩散第一定律，但必须对其进行修正。 11. 何为织构？包括哪几类？

答：织构是晶体中晶面、晶向趋于一致现象。织构包括再结晶织构和变形织构。其中变形织构又包括丝织构和板织构。

12. 什么是成分过冷？如何影响固溶体生长形态？

答：凝固过程中，随液固界面的推进，液固界面附近液相一侧产生溶质原子富集，导致液相的熔点发生变化，由此产生的过冷现象称为成分过冷。无成分过冷时，固溶体以平面状生长，形成等轴晶；有较小过冷度时，形成胞状组织；有较大成分过冷时，形成树枝晶。

二、作图计算题（每题15分，共60分）

5. 请分别写出FCC、BCC和HCP晶体的密排面、密排方向，并计算密排面间距和密排方向上原子间距。 答：

晶体结构 密排面 密排方向 密排面间距 密排方向原子间距 FCC ｛111｝ <110> BCC {110} <111> a HCP

{0001} 6. 请绘出面心立方点阵晶胞，并在晶胞中绘出（110）晶面；再以（110）晶面平行于纸面，绘出（110）晶面原子剖面图，并在其上标出[001]，，晶向。 答：

7. 已知H70黄铜在400℃时完成再结晶需要1小时，而在390℃下完成再结晶需2小时，请计算在420℃下完成再结晶需要多长时间？ 答：在两个不同的恒定温度产生相同程度的再结晶时，

Q11(?)RT2T1t1?et2?t1?et3Q11?(?)RT3T1

两边取对数，并比之得

t1111ln1??t2TT1?2?400?273390?273 t1111ln1??t3T3T1400?273420?273

t3 = 0.26 h

8. 一个FCC晶体在[123]方向在2MPa正应力下屈服，已测得开动的滑移系是

(111)[101]，请确定使该滑移系开动的分切应力τ。 答：cos??[123]?[111]?1?2?3??0.617

[123]?[111]143cos??[123][101]1?0?3??0.756

[123][101]142??2?0.617?0.756?0.933MPa 三、综合分析题（30分）

3. 请根据Fe-Fe3C相图分析回答下列问题：（17分）

4) 请分析2.0wt.%C合金平衡状态下的结晶过程，并说明室温下的相组成和组织组成。 5) 请分析2.0wt.%C合金在较快冷却，即不平衡状态下可能发生的结晶过程，并说明室温下组织会发生什么变化。 6) 假设将一无限长纯铁棒置于930℃渗碳气氛下长期保温，碳原子仅由棒顶

端渗入（如图所示），试分析并标出930℃和缓冷至室温时的组织分布情况。

答：

1) L —— L→γ——γ——γ→Fe3CII ——γ→α+Fe3C ——α→Fe3CIII

相组成：α+ Fe3C 组织组成：P+ Fe3CII（忽略Fe3CIII）

2) 根据冷速不同，可能出现共晶反应，得到Ld；得到的P层片细小；Fe3CII

的析出将收到抑制，甚至不析出。 3) 附图如下

4. 图示Cu-Cd二元相图全图及其400℃～600℃范围的局部放大：（13分） 3）请根据相图写出549℃、547℃、544℃、397℃和314℃五条水平线的三相

平衡反应类型及其反应式； 4）已知β相成分为wcd=46.5％，400℃时γ相的成分为wcd=57％，请计算400℃时wCd＝50％合金的相组成。 答：

1）549℃：包晶反应，（Cu）+ L→β 547℃：包晶反应，β + L→γ 544℃：共晶反应，L→ γ + δ 397℃：包晶反应，δ + L→ ε 314℃：共晶反应，L→ ε +（Cd）

57?5050?46.5?100%?66.7%或?%??100%?33.3% 2）?%?57?46.557?46.5

C原子 防护 Fe3C

γ

930℃

防护

Fe3C P+Fe3C P P+F

F

室温

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