2018年南昌大学材料科学基础考研复试仿真模拟三套题

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2018年南昌大学材料科学基础考研复试仿真模拟三套题（一） (2)

2018年南昌大学材料科学基础考研复试仿真模拟三套题（二） (8)

2018年南昌大学材料科学基础考研复试仿真模拟三套题（三） (13)

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第 2 页，共 18 页 2018年南昌大学材料科学基础考研复试仿真模拟三套题（一）

特别说明：

1-本资料为2018复试学员内部使用，严格按照2018复试常考题型及难度全真模拟预测。

2-资料仅供复试复习参考，与目标学校及研究生院官方无关，如有侵权、请联系我们立即处理。 ————————————————————————————————————————

一、名词解释

1． 非均匀形核

【答案】新相优先在母相中存在的异质处形核，即依附与液相中杂质或外来表面形核。与均匀形核相比，它需要的形核功和过冷度都较小。

2． 再结晶

【答案】再结晶是指形变金属在一定的加热条件下，通过新的可移动大角度晶界的形成及随后移动，从而形成无应变新晶粒组织的过程。

二、简答题

3． 何为金属材料的加工硬化？如何解决加工硬化给后续加工带来的困难？

【答案】金属材料在塑性变形过程中，随着变形量的增加，强度和硬度不断上升，而塑性和韧性不断下降，这一现象称为“加工硬化”。该现象的原因是由于外力増加使得位错不断増殖，位错之间相互交结、反应使得位错的运动变得困难。该现象可以用再结晶退火处理消除加工硬化对后续加工带来的困难。

4． 设在简单立方晶体中有一个位于滑移面ABCD 上的位错环abed,其柏氏矢量b 、所受切应力如图1所示，回答下列问题：

（1）指出位错环abed 中各段位错线的类型。

（2）画出位错环abed 移出晶体后晶体所产生的滑移量及所产生变形的方向。

图

【答案】（1）位错线ab 和位错线cd 的方向矢量都和其柏氏矢量b 垂直，故它们属于刃型位错；而位错线be 和位错线da 的方向矢量都和其柏氏矢量b 平行，故它们属于螺型位错。

（2）位错环abed 全部移出晶体后，晶体会产生宽度为一个柏氏矢量的滑移量，所产生变形的方向与切应力t 的方向一致，如图2所示。

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图2

5． 在铁的晶体中固溶有碳原子和镍原子，问在同一温度下，碳原子和镍原子各以什么机制进行

扩散，为什么？其中哪一种原子具有更大的扩散系数，为什么？

【答案】碳原子以间隙扩散机制进行扩散，因为Fe-C 合金为间隙固溶体，碳原子半径比较小，间隙扩散不会引起较大的点阵畸变。

镍原子以空位扩散机制进行扩散，因为Fe-Ni 合金为置换固溶体，镍原子比较大，难以通过间隙机制从一个间隙位置迁移到邻近的间隙位置，因为这种迁移将导致很大的点阵畸变。

碳原子具有更大的扩散系数。因为空位扩散激活能除了需要原子跳跃所需的内能外，还比间隙扩散増加一项空位形成能。根据

所以碳原子具有更大的扩

散系数。

6． 何为成分过冷？它对固溶体合金凝固时的生长形貌有何影响？ 【答案】（1）成分过冷：在合金的凝固过程中，由于液相中溶质分布发生变化而改变了凝固温度，这可由相图中的液相线来确定，因此，将界面前沿液体中的实际温度分布低于由于溶质分布所决定的凝固温度时产生的过冷，称为成分过冷。

（2）对形貌的影响：

①当在液-固界面前沿有较小的成分过冷区时，平面生长就会被破坏；

②界面某些凸起的地方，在它们进入过冷区之后，由于过冷度稍有増加，促进了它们进一步凸向液体，但因成分过冷区较小，凸起部分不可能有较大的伸展，使界面形成了胞状组织；

③如果界面前沿的成分过冷区较大，则凸出部分就能继续伸向过冷液相中生长，同时在侧面产生分枝，形成二次轴，在二次轴上再长出三次轴等，这样就形成树枝状组织。

综上述，由于成分过冷，可是合金在正的温度梯度下凝固得到树枝状组织。

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第 4 页，共 18 页 7． 马氏体相变时的自由焓-成分曲线如图所示。

图 马氏体相变时的自由焓-成分曲线

（1）使用自由焓-成分曲线来说明马氏体转变在

时的驱动力。 （2）说明在温度下这一化学驱动力是如何估算的。

（3）解释为什么在Ms 温度时的马氏体形核驱动力与Fe-C 合金中的碳浓度无关。 【答案】（1）在

成分为x 的合金的M 相的自由焓曲线在Y 相的上面，因而这个温度和成分下奥氏体是稳定的，不可能发生马氏体相变。

在温度，成分为x 合金的M 相的自由焓曲线与Y 相的相交，即这个温度下，该成分的马氏体和奥氏体的自由焓相等，因而马氏体相变不具有驱动力。

在T=Ms 时，成分为x 的合金的M 相的自由焓曲线在Y 相的下面，所以在热力学上奥氏体不稳定，

马氏体相变驱动力正比与AB 线段的长度。

Ms 温度的意义是具有足以使马氏体转变发生的驱动力的最高温度。

在温度，尽管M 相的自由焓曲线在Y 相的下面，有一定的相变驱动力，但由于马氏体相变会产生很高的应变能，造成很大的相变阻力，这时的驱动力不能克服该相变阻力，马氏体相变仍不能发生。

（2）引起马氏体相变的驱动力可以根据以下公式估算：

该式表明，马氏体相变的驱动力正比于过冷度（TO —Ms ）,

是奥氏体和马氏体具有相同自由焓的温度，Ms 是开始形成马氏体的温度。

（3）在Fe-C 系中，

和Ms 都随碳含量的增加而下降，降低速度相等并且是线性的。因而对不同碳含量的合金，其保持不变，也就是说驱动力保持不变，所以与碳含量无关。 8． 高度冷轧的铝板在高温退火后会形成完善的{001}<100>织构（立方织构）。如果将这种铝板深冲成杯，会产生几个制耳？在何位置？

【答案】画出铝板的{001}正极图，如图1所示，其中极图边缘有4个阴影区，表示晶粒{001}分布较集中的区域。

在深冲时，铝板受力如图2所示。边缘受到同样大小的拉应力。

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图1

退火铝板的{001}极图

图2 冲压时的受力图

平行于<100>方向拉伸时，分别有8个滑移系统同时启动，且其取向因子相同，皆有

故在方向出现四个制耳；

同时，

在

方向

拉伸时，分别有4个滑移系统启动，且其取向因子相同，也有

故可能产生4个小制耳。

三、计算题

9． 试证明：

【答案】根据定义

由柯西不等式得

所以

故

同理

故有

10．证明混合位错在其滑移面上、沿滑移方向的切应力为

式中α是位错线1与柏氏矢量b 之间的夹角，v 是泊松比，r 是所论点到位错线的距离。 【答案】将b 分解为

可得

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