中国矿业大学2012年材料科学基础试卷 - 图文

中国矿业大学

《 材料科学基础》试卷（A）卷

考试时间：100 分钟 考试方式：闭 卷

学院 班级 姓名 学号 题号 得分 阅卷人 一 二 三 四 五 六 总分 一、填空题。（每空1分，共10分）

1、固体中原子扩散的真正驱动力是（ ）。 2、滑移的本质是（ ）。

3、冷加工变形后的金属经加热，将发生（ ）、（ ）、（ ）三个阶段的变化，各个阶段的驱动力分别为（ ）、（ ）、（ ）。 4、铁素体是C在（ ）中的固溶体，奥氏体是C在（ ）中的固溶体。 二、选择题（每题2分，共10分，答案填写在下表中）

题 号 答 案 1 2 3 4 5 1、体心立方结构中原子的最密排晶向族是（ ）

A、<100> B、<110> C、<111> D、<112> 2、渗碳处理常常在钢的奥氏体区域进行，这是因为 。

A、 碳在奥氏体中的扩散系数比在铁素体中大 B、 碳在奥氏体中的浓度梯度比在铁素体中大 C、 碳在奥氏体中的扩散激活能比在铁素体中小

3、纯金属凝固时，非均匀形核比均匀形核所需的过冷度小得多，这是因为（ ）

A、非均匀形核的临界晶核半径较小 B、在未熔杂质上不需要再形核 C、非均匀形核的临界形核功较小

4、在热力学上稳定的缺陷是（ ）

A.点缺陷， B.线缺陷， C.面缺陷， D.体缺陷 5、下图是（ ）的结果

A.单滑移， B.多滑移， C.交滑移，

三、判断题（每题1分，共10分）

1、密排六方是一种空间点阵。 （ ） 2、过冷度是金属结晶时，冷却曲线上出现的平台的温度与熔点之差，动态过冷度是结晶过程中，实际液相温度与熔点之差。 （ ） 3、L+α→β是包晶反应，L→α+β是共晶反应。 （ ） 4、在三元相图的垂直截面图中的两相区内不可使用杠杆定律。 （ ） 5、再结晶是形核－长大过程，所以也是一个相变过程。 （ ） 6、在1000℃对金属W（熔点3680K）进行的加工是热加工。 （ ） 7、螺位错位错线与柏氏矢量平行，刃位错位错线与柏氏矢量垂直。 （ ） 8、位错线可以中止在晶体中。 （ ）9、再结晶织构是再结晶过程中被保留下来的变形织构。 （ ） 10、若两种金属能形成无限固溶体，则它们的晶体结构必然完全相同。（ ）

四、作图题（6分）

作图标出具有下列密勒指数的晶面和晶向： 立方晶系(110)，(123)，[346]，[111]。

2

五、简答题（8×5＝40分）

1、 比较固溶体和化合物在成分、结构和性能方面的差异。 2、 简述纯金属结晶的必要条件。

3、 试比较单晶体铜和多晶体铜塑性变形的特点。

4、 简要分析加工硬化、细晶强化、固溶强化和弥散强化的强化机制。 5、 为什么Mg（H.C.P）难以进行冷加工成型？

六、判断下列位错反应能否发生？（共6分，每小题3分）

aa?? [101] + [101] 1． a[100] ?22aaa?? [111] 2． [112] + [111] ?326 七、计算（8分）

如图所示，一条直径为3cm的厚壁管道，被厚度为0.001cm的铁膜隔开，在700℃下，通过输入氮气保持在膜片一边氮气浓度为1000mol/m3；膜片另一边氮气浓度为100mol/m3。已知: N2在Fe中扩散系数D＝0.03exp(-90763/RT)(cm2/s)，计算单位时间通过铁膜片的N原子总量。（R=8.31J/mol·K）

0.001cm1000 mol/m3100 mol/m3

八、（10分）

含碳量为4％的铁碳合金平衡冷却到室温，写出该合金的室温组织（1分），计算各组织组成物的相对含量（9分）。

3

3cmJ参考答案

一、填空题。（每空1分，共10分） 1、化学位梯度 2、位错的运动

3、回复、再结晶、晶粒长大、冷加工存储能，冷加工存储能，界面能 4、α－Fe，γ－Fe

二、选择题（每题2分，共10分）

题 号 答 案

三、判断题（每题1分，共10分）

1、× 2、× 3、√ 4、√ 5、× 6、× 7、√ 8、× 9、× 10、√

四、作图题（6分） 晶面及晶向如图所示：

z [346] [111] 0 x 每个晶面或晶向1.5分。

五、简答题（8×5＝40分）

4

1 C 2 B 3 C 4 A 5 C z (123) y x 0 (110) y

1、 比较固溶体和化合物在成分、结构和性能方面的差异。

固溶体化合物成分可变，位于相图两端典型成分可用分子式表示结同溶剂，但晶格常数有变化不同于任何组元，构溶质原子统计均匀分布各组元独立规则分布性强度硬度高于纯溶剂，远低于金高熔点，能属化合物；塑性韧性相反硬而脆

2、 简述合金结晶的必要条件。

过冷，结构起伏，能量起伏，成分起伏

3、 试比较单晶体铜和多晶体铜塑性变形的特点。

单晶体和多晶体塑性变形机制均是滑移＋孪生； 单晶体铜塑性变形能力呈各向异性 多晶体铜呈各向同性，屈服应力为定值

多晶铜滑移时有晶界的阻碍，表现出变形抗力高于单晶铜 多晶铜滑移时，具有变形不均匀性 多个晶粒，多个滑移系之间要协调作用 变形时晶粒转动可形成织构

4、 简要分析加工硬化、细晶强化、固溶强化和弥散强化的强化机制。加工硬化：位错与位错间交互作用。 细晶强化：位错与面缺陷间交互作用 固溶强化：位错与点缺陷间交互作用 弥散强化：位错与体缺陷间交互作用

5、 为什么Mg（H.C.P）难以进行冷加工成型？

Mg加工硬化指数低

Mg是密排六方结构，滑移系少

六、判断下列位错反应能否发生？（共6分，每小题3分）

5

aa1、结构条件： a[100] =

2 [101] + 2 [101] 满足 2 能量条件： a2?a2?a22 不满足 反应不能进行

2、结构条件： aa3 [112] + a2 [111]

≠

6 [111] 不满足 反应不能进行 七、计算（8分）

700℃时，扩散系数，D＝0.03exp(-90763/RT)(cm2/s) =0.03exp(-90763/8.31×973)(cm2/s) =4.0×10-7 cm2/s Q?A?J??A?D?dcdx ????(327(100?1000)/106? 2)?4?10?0.001 ?2.54?10?6mol/s ?1.53?1018个N原子/s

八、室温组织为： P+Ld′+ FeC3Ⅱ 1分 各组织组成物的相对含量为： Ld′％＝3.5?2.114.3?2.11?100％＝63.5％ 3分

P％＝

6.69?2.116.69?0.77?100％×（1－63.5％）＝28.2％ 3分

FeC3Ⅱ％＝1－63.5%-28.2%=8.3% 3分

6

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/xefh.html