硕士研究生入学考试材料科学基础真题模拟西工大.doc

硕士研究生入学考试材料科学基础真题西工大

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西北工业大学硕士研究生入学试题

一、          简答题（每题10分，共50分）
1、  请说明什么是全位错和不全位错，并请写出FCC、BCC和HCP晶体中的最短单位位错的柏氏矢量。
2、  已知原子半径与晶体结构有关，请问当配位数降低时，原子半径如何变化？为什么？
3、  均匀形核与非均匀形核具有相同的临界晶核半径，非均匀形核的临界形核功也等于三分之一表面能，为什么非均匀形核比均匀形核容易？
4、  原子的热运动如何影响扩散？
5、  如何区分金属的热变形和冷变形？

二、          作图计算题（每题15分，共60分）
1.         已知某晶体在500℃时，每1010个原子中能够形成有1个空位，请问该晶体的空位形成能是多少？（已知该晶体的常数A＝0.0539，波耳滋曼常数K＝1.381×10-23 J / K）
2.         请计算简单立方晶体中，(111)和 的夹角。
3.         请判定在FCC晶体中下列位错反应能否进行：
4.         试画出立方晶体中的(123)晶面和 晶向。

三、          综合分析题（共40分）
1.         如附图所示，请分析：（24分）
1)      两水平线的反应类型，并写出反应式；
2)      分析Ab、bg′、g′d′、d′、 d′h′、 h′e、eB七个区域室温下的组织组成物（ j点成分小于g点成分）；
3)      分析I、II合金的平衡冷却过程，并注明主要的相变反应；
4)      写出合金I平衡冷却到室温后相组成物相对含量的表示式及合金II平衡冷却到室温后组织组成物相对含量的表示式。
t/℃

k n j

g i d h

A b c1 g¢ c2 d¢ h¢ e B

δ

α

β

I

II

2.         请对比分析回复、再结晶、正常长大、异常长大的驱动力及力学性能变化，并解释其机理。（16分）

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50分）
1、 请说明什么是全位错和不全位错，并请写出FCC、BCC和HCP晶体中的最短单位位错的柏氏矢量。
答：全位错：柏氏矢量等于点阵矢量的整数倍；
不全位错：柏氏矢量不等于点阵矢量的整数倍。
Fcc： ； bcc： ； hcp：

2、 已知原子半径与晶体结构有关，请问当配位数降低时，原子半径如何变化？为什么？
答：半径收缩。若半径不变，则当配位数降低时，会引起晶体体积增大。为了减小体积变化，原子半径将收缩。

3、 均匀形核与非均匀形核具有相同的临界晶核半径，非均匀形核的临界形核功也等于三分之一表面能，为什么非均匀形核比均匀形核容易？
答：因为非均匀形核时，用杂质或型腔充当了一部分晶核。也就是说，需要调动的原子数少。

4、 原子的热运动如何影响扩散？
答：热运动增强将使原子的跃迁距离、跃迁几率和跃迁频率均增大，即增大扩散系数。

5、 如何区分金属的热变形和冷变形？
答：变形温度与再结晶温度的高低关系。高于再结晶温度的为热变形，反之为冷变形。

二、          作图计算题（每题15分，共60分）
1.         已知某晶体在500℃时，每1010个原子中能够形成有1个空位，请问该晶体的空位形成能是多少？（已知该晶体的常数A＝0.0539，波耳滋曼常数K＝1.381×10-23 J / K）
解：

2.         请计算简单立方晶体中，(111)和 的夹角。
解：
a＝70°32¢

3.         请判定在fcc中下列位错反应能否进行：
解：几何条件：
（6分）
能量条件：
（6分）
满足几何条件和能量条件，反应能够进行。（3分）

4.试画出面心立方晶体中的 (123) 晶面和 晶向
解：

三、          综合分析题（共40分）
1.         如附图所示，请分析：（24分）
1)      两水平线的反应类型，并写出反应式；
2)      分析Ab、bg′、g′d′、d′、 d′h′、 h′e、eB七个区域室温下的组织组成物（ j点成分小于g点成分）；
3)      分析I、II合金的平衡冷却过程，并注明主要的相变反应；
4)      写出合金I平衡冷却到室温后相组成物相对含量的表示式及合金II平衡冷却到室温后组织组成物相对含量的表示式。

t/℃

k n j

g i d h

A b c1 g¢ c2 d¢ h¢ e B

δ

α

β

I

II

解：
1）  水平线kj为包晶反应：
（2分）
水平线gh为共晶反应：
（2分）
2）  Ab： α （1分）
bg′： α+βII （1分）
g′d： α+(α+β)共+βII （1分）
d'： (α+β)共 （1分）
d′h′： β+(α+β)共+αII（1分）
h′e： β+αII （1分）
eB： β （1分）
3）  合金I （5分） 合金II （3分）
L

L→α

α→βII

L→α+β

L

L→δ

L→α

α

L+δ→α

α→βII

4）  合金I相组成： （2分）
合金II组织组成：
（3分）
2.         请对比分析回复、再结晶、正常长大、异常长大的驱动力及力学性能变化。（16分）

回复
再结晶
正常长大
异常长大
驱动力
存储能
（主要是点阵畸变能）
存储能
（主要是点阵畸变能）
总界面能
总界面能和表面能
力学性能变化
基本保持变形后性能
恢复到冷变形前的水平
基本保持再结晶后的水平
性能恶化
强度、塑性下降