《材料科学基础》研究生试题B答案.docVIP

陕西理工学院 2009年攻读硕士学位研究生入学考试试题（B卷） 参考答案及评分标准 考试科目名称：材料科学基础 考试科目代码：840 注意：所有的答题内容必须打在答题纸上，凡答在试题或草稿纸上的一律无效！ 一、名词解释（每题4分，共20分） 1. 配位数： 晶体结构中，与任一原子最近邻并且等距离的原子数。 2. 组元： 组成合金最基本的独立物质单元。 3.偏析： 化学成分不均匀的现象。 4. 反应扩散： 通过扩散而产生新相的现象。 5. 伪共晶： 非共晶合金得到完全的共晶组织。 6 晶胞：从点阵中取出一个仍能保持点阵特征的最基本单元。 7.过冷度：平衡结晶温度与实际结晶温度之差。 8.位错：晶体中的线缺陷。 9位错反应：位错之间的相互转变。 10交滑移：位错沿着同一滑移方向，在不同滑移面的滑移。 二、填空（每空1分，共22分） 1 体心立方、面心立方和密排六方，8，12，12。 2 低浓度，高浓度。 3α－Fe，板条马氏体和针状马氏体。 4表面激冷区、柱状晶区和中心等轴晶区。 5 原子尺寸因素、电负性、晶体结构和电子浓度。 6 变形度、退火温度和合金成分。 7 平行 三、选择题（下面各题的论述中有一个是正确的，请将正确答案的题号填在括号里）（每题1分，共10分） 1B,2B,3A,4C,5A.6B,7C,8A,9C,10A 四、简答题（每空40分） 何谓成分过冷？简述成分过冷对固溶体生长形态的影响。（8分） 答：在液态合金的凝固过程中，即使溶液的实际温度分布一定，由于溶液中溶质分布的变化改变了熔点，此时过冷是由成分变化和实际温度分布两个因素来决定的。这种过冷称为成分过冷。 在正温度梯度下，根据成分过冷区大小不同，合金也可以生成胞状组织，胞状树枝晶、柱状树枝晶，甚至出现等轴树枝晶。 低碳钢渗碳为何选在奥氏体区进行，而不选在铁素体区进行，简述原因。（8分） 答：主要原因是因为在奥氏体中碳的最大溶解度为2.11％，而碳在铁素体区中的最大溶解度仅为0.02%，在奥氏体中可以获得更大的碳浓度梯度；另外一个重要的原因是因为奥氏体的温度更高。这样尽管碳在铁素体中的扩散系数更大，在奥氏体中渗碳仍可以获得更快得多的速度。 分析金属冷变形度对再结晶后晶粒尺寸的影响（8分） 答：变形量很小时，储存能少，不足以发生再结晶，故退火后晶粒尺寸不变（较小）；当变形量在2%-8%范围时，形核率低，再结晶退火后晶粒特别粗大，称为“临界变形度”；超过临界变形度后，随变形量增加，储存能增加，再结晶驱动力增加，因形核率的增加速率大于长大率，故再结晶退火后晶粒细化。 原子间的键合有哪几种？金属为什么具有良好的延展性，而离子晶体一般熔点和硬度较高？（8分） 答：原子间的结合键有金属键、离子键、共价键、分子键和氢键。 金属键没有方向性，正离子间改变相对位置并不破坏电子和正离子之间的结合力，因而当金属受力变形而改变原子之间的相对位置时不至于使金属键破坏，因此，金属具有良好的延展性。一般离子晶体中正负离子静电引力较强，结合能较高而牢固，因此离子晶体一般熔点和硬度较高。 钢的淬火加热温度范围应当如何确定？其原因是什么？（8分） 答：亚共析钢的淬火加热温度为Ac3以上30-50℃；共析钢和过共析钢的淬火加热温度为Ac1以上30-50℃。 亚共析钢若在Ac1- Ac3之间加热，淬火组织中会保留因不完全奥氏体化加热而存在的铁素体，使工件淬火后硬度不均，强度和硬度降低。过共析钢若在Acm以上加热，先共析渗碳体将全部溶入奥氏体，使奥氏体的含碳量增加，Ms和Mf点降低，淬火后不仅保留大量残余奥氏体，而且获得的马氏体粗大，因而耐磨性较差，韧性降低。 五、试在面心立方晶胞中画出{111}晶面族所包含的晶面和〈111〉晶向族所包含晶向。（8分） 六、1．画出按组织标注的Fe-Fe3C相图，写出各关键点的字母、温度及成分。（9分） 2．写出该相图中所有三相平衡转变的类型和转变反应式。（3分） 答：包晶转变，L0.53 +δ0.09 (γ0.17（1495℃）； 共晶转变，L4.3 (γ2.11 + Fe3C（1148℃）； 共析转变，γ0.77 ( α0.0218+ Fe3C（727℃） 3．分析含碳1.2％的铁碳合金的结晶过程，并分别计算组织组成物和相组成物的相对量（列出计算式即可）。（8分） 答：答：结晶过程：L→γ+L→γ→Fe3CⅡ+γ→Fe3CⅡ+P； 组织组成物相对量： Fe3CⅡ% = (1.2-0.77)/(6.69-0.77)×100% P % = 1- Fe3CⅡ% 相组成物相对量：