材料科学基础期末试卷题集

　　篇一：材料科学基础期末试题

　　《材料科学基础》试卷Ⅲ

　　一、填空题(20分，每空格1分)

　　1. 相律是在完全平衡状态下，系统的是系统的平衡条件的数学表达式： f=C-P+2 。

　　2. 二元系相图是表示合金系中合金的

　　3. 晶体的空间点阵分属于大晶系，其中正方晶系点阵常数的特点为 =900交（任选三种）。

　　4. 合金铸锭的宏观组织包括

　　5.．在常温和低温下，金属的塑性变形主要是通过和扭折 等方式。

　　6.

　　二、单项选择题(30分，每题1.5分)

　　1. A.B 二组元形成共晶系，则（ A ）

　　A. 具有共晶成分的合金铸造工艺性能最好

　　B. 具有亚共晶成分的合金铸造工艺性能最好

　　C. 具有过共晶成分的合金铸造工艺性能最好

　　D. 不发生共晶转变的合金铸造工艺性能最好

　　2. 简单立方晶体的致密度为（ C ）

　　A. 100% B. 65% C. 52% D.58%

　　3. 运用区域熔炼方法可以（ D ）

　　A. 使材料的成分更均匀B. 可以消除晶体中的微观缺陷

　　C. 可以消除晶体中的宏观缺陷D. 可以提高金属的纯度

　　4. 能进行攀移的位错可能是（ B ）。

　　A. 肖克利位错 B. 弗兰克位错 C. 螺型全位错 D. 前三者都不是

　　5. 欲通过形变和再结晶方法获得细晶粒组织，应避免：（ A ）

　　A. 在临界形变量进行塑性变形加工B. 大变形量

　　C. 较长的退火时间 D. 较高的退火温度

　　6. 实际生产中金属冷却时( C)。

　　A. 理论结晶温度总是低于实际结晶温度; B. 理论结晶温度总是等于实际结晶温度;

　　C. 理论结晶温度总是高于实际结晶温度;D. 实际结晶温度和理论结晶温度没关系.

　　7. 相互作用参数Ω的物理意义是：（ A）

　　A. Ω>0表示固溶体内原子偏聚 B. Ω>0表示固溶体内原子短程有序

　　C. Ω>0表示固溶体内原子完全无序D. Ω<0表示固溶体内原子偏聚

　　8. 单晶体的临界分切应力值与( C )有关。

　　A. 外力相对于滑移系的取向 B. 拉伸时的屈服应力

　　C. 晶体的类型和纯度D. 拉伸时的应力大小

　　19. fcc晶体中存在一刃型全位错，其伯氏矢量为[10]，滑移面为（111），则位错线方向平2

　　行于（ B ）。

　　A. [111] B. [] C. [100] D. [110]

　　10．冷变形使金属中产生大量的空位、位错等晶体缺陷，对置换固溶体中的扩散过程而言，

　　这些缺陷的存在将导致：（ D ）

　　A. 阻碍原子的移动，减慢扩散过程

　　B. 对扩散过程无影响

　　C. 有时会加速扩散，有时会减弱扩散

　　D. 加速原子的扩散过程

　　11．凝固的热力学条件为：（ D ）

　　A. 形核率B. 系统自由能增加C. 能量守衡D.过冷度

　　12．下列有关固体扩散的说法中，正确的是：（ D ）

　　A. 原子扩散的驱动力是存在浓度梯度

　　B. 空位扩散是指间隙固溶体中溶质原子从一个间隙跳到另一个间隙

　　C. 晶界上点着畸变交大，因而原子迁移阻力较大，所以比晶内的扩散系数要小

　　D．成分均匀的材料中也存在着扩散

　　13． 纯金属均匀形核时，A. 当过冷度很小时，原子可动性低，相变驱动力低，因此，形核率低；

　　B. 当过冷度很小时，原子可动性高，相变驱动力高，因此，形核率低；

　　C. 当过冷度很小时，原子可动性低，相变驱动力高，因此，形核率低；

　　D. 当过冷度很小时，原子可动性高，相变驱动力低，因此，形核率低；

　　14. 在三元系中出现两相平衡时，若要计算两相的百分数，则：（ B）

　　A. 在垂直截面上运用杠杆定理计算 B. 在水平截面上运用杠杆定理计算

　　C. 在投影面上运用杠杆定理计算D. 在水平截面上运用重心法则计算

　　5. 金属镁的单晶体处于软取向时塑变量可达100%-200%，但其多晶体的塑性很差，其主要

　　原因是：( C )

　　A. 镁多晶体的晶粒通常较粗大 B. 镁多晶体通常存在裂纹

　　C. 镁滑移系通常较少 D. 因为镁是BCC结构，所以脆性大

　　16. 层错和不完全位错之间的关系是：( D )

　　A. 层错和不完全位错交替出现

　　B. 层错和不完全位错能量相同

　　C. 层错能越高，不完全位错伯氏矢量的模越小

　　D. 不完全位错总是出现在层错和完整晶体的交界处

　　17．凝固时不能有效降低晶粒尺寸的是以下那种方法？（ B ）

　　A. 加入形核剂 B. 减小液相的过冷度 C. 对液相进行搅拌

　　18．菲克第一定律表述了稳态扩散的特征，即浓度不随（ B ）变化。

　　A. 距离 B. 时间 C. 温度 D. 压力

　　19. 立方晶体中（110）和（211）面同属于（ D ）晶带。

　　A. [110] B. [100] C. [211] D. [11]

　　20. 在A-B二元固溶体中，当A-B对的能量小于A-A和B-B对的平均能量，该固溶体最易形成为（ B ）固溶体

　　A. 无序 B. 有序 C. 偏聚态 D. 间隙

　　三、简答题（20分）

　　1. 试述孪生和滑移的异同，比较它们在塑性过程中的作用。（10分）

　　答：相同点：

　　a.宏观上，都是切应力作用下发生的剪切变形； （1分）

　　b. 微观上，都是晶体塑性变形的基本形式，是晶体一部分沿一定晶面和晶向相对另一部分的移动过程；（1分）

　　c. 不改变晶体结构。 （1分）

　　不同点：

　　a. 晶体中的取向

　　滑移：晶体中已滑移部分与未滑移部分的位向相同。

　　孪生：已孪生部分和为孪生部分的位向不同，且两者之间具有特定的位向关系。（1分）

　　b. 位移的量

　　滑移：沿滑移方向上原子间距的整倍数，且在一个滑移面上的总位移较大。

　　孪生：原子的位移小于孪生方向的原子间距，一般为孪生方向原子间距的1/n。（1分）

　　c. 变形方式

　　滑移：不均匀切变 孪生：均匀切变 （1分）

　　d. 对塑性变形的贡献

　　滑移：对塑性变形的贡献很大，即总变形量大。

　　孪生：对晶体塑性变形有限，即总变形量小。 （1分）

　　e. 变形应力

　　滑移：有确定的临界分应力。

　　孪生：所需临界分切应力一般高于滑移所需的临界分切应力。 （1分）

　　f. 变形条件

　　滑移：一般情况先发生滑移变形

　　孪生：当滑移变形难以进行时，或晶体对称性很低、变形温度较低、加载速率较高时。 （1分）

　　g. 变形机制

　　滑移：全位错运动的结果。 孪生：不全位错运动的结果。（1分）

　　2. 分析位错的增值机制。（5分）

　　2. 答：

　　若某滑移面上有一段刃位错AB，它的两端被位错网节点钉住不能运动。（1分）现沿位错b方向加切应力，使位错沿滑移面向前滑移运动，形成一闭合的位错环和位错环内的一小段弯曲位错线。（2分）只要外加应力继续作用，位错环便继续向外扩张，同时环内的弯曲

　　位错在线张力作用下又被拉直，恢复到原始状态，并重复以前的运动，络绎不绝地产生新的位错环，从而造成位错的增殖，并使晶体产生可观的滑移量。（2分）

　　3. 请简述回复的机制及其驱动力。（5分）

　　答：低温机制：空位的消失 （1分）

　　中温机制：对应位错的滑移（重排、消失）（1分）

　　高温机制：对应多边化（位错的滑移＋攀移） （1分） 驱动力：冷变形过程中的存储能（主要是点阵畸变能）。（2分）

　　四、计算题(30分，每题10分)

　　1、氧化镁（MgO）具有NaCl型结构，即具有O2-离子的面心立方结构。问：

　　（1）若其离子半径

　　（2）如果rMg2=0.066nm，rO2＝0.140nm，则其原子堆积密度为多少？ rMg2r2/O＝0.41，则原子堆积密度是否改变？

　　2. Al-Cu合金相图如图所示，设分配系数K和液相线斜率均为常数，试求：

　　(1)ω(Cu)=1%固溶体进行缓慢的正常凝固，当凝固分数为50%时所凝固出的固体成分；

　　(2)经过一次区域熔化后在x=5处的固体成分，取熔区宽度l=0.5；

　　(3)测得铸件的凝固速率R=3×10-4cm/s，温度梯度G=30℃/cm，扩散系数3×10-5cm/s时，合金凝固时能保持平面界面的最大含铜量。

　　3. 有一合金试样其晶界能为0.5J/m2，在退火前原始晶粒直径为2.16×10-3cm，屈服强度为108MPa。对该合金在700℃退火2小时后其屈服强度降低为82MPa。在退火过程中保温1小时时测得该合金放出热量为0.021J/cm3，继续保温1小时测得该合金又放出热量0.014J/cm3。求如果该合金只在700℃保温1小时后的屈服强度。（已知合金单位体积内界面面积Sv与晶粒直径d之间的关系为Sv=2/d，且放出的热量完全由于晶粒长大、晶界总面积减少所致。）

　　《材料科学基础》试卷Ⅲ 答案

　　五、计算题(30分，每题10分)

　　1、氧化镁（MgO）具有NaCl型结构，即具有O2-离子的面心立方结构。问：

　　（1）若其离子半径

　　（2）如果rMg2=0.066nm，rO2＝0.140nm，则其原子堆积密度为多少？ rMg2r2/O＝0.41，则原子堆积密度是否改变？

　　a2(rMg2rO2)0.412nm （3分）

　　答：（1）点阵常数

　　3(rMg2rO2)4

　　Pf0.733a堆积密度 （3分）

　　（2）堆积密度会改变，因为Pf与两异号离子半径的比值有关。（4分）

　　2. Al-Cu合金相图如图所示，设分配系数K和液相线斜率均为常数，试求：

　　(1)ω(Cu)=1%固溶体进行缓慢的正常凝固，当凝固分数为50%时所凝固出的固体成分；

　　(2)经过一次区域熔化后在x=5处的固体成分，取熔区宽度l=0.5；

　　(3)测得铸件的凝固速率R=3×10-4cm/s，温度梯度G=30℃/cm，扩散系数3×10-5cm/s时，合金凝固时能保持平面界面的最大含铜量。

　　答案：根据已知条件，由相图解得：

　　k0=S5.620.16 L35.2

　　660.37548320 （1分） 0.352

　　k01mx(1) 由正常凝固方程：S0k01L，等式两边同除合金密度ρ，得

　　x010.010.16(10.5)0.1610.286% （3分） L

　　(2) 由区域熔炼方程得 S0k0(1)k

　　S011k0expk0x0.1650.01110.16exp0.83% 0.5L

　　（3分）

　　(3) 保持平直界面的临界条件为

　　Gm01k0RDk0

　　GDk03031050.1600.18% （3分） Rm1k0310432010.163. 有一合金试样其晶界能为0.5J/m2，在退火前原始晶粒直径为2.16×10-3cm，屈服强度为108MPa。对该合金在700℃退火2小时后其屈服强度降低为82MPa。在退火过程中保温

　　1

　　篇二：西工大材料科学基础期末模拟试题集

　　模拟试题1

　　简答题（每题5分，共30分）

　　1. 已知fcc晶体的致密度比bcc晶体的大，请解释为什么fcc的固溶度仍比bcc的大？

　　答：间隙分为四面体间隙和八面体间隙。在fcc中八面体间隙较大，而bcc中因八面体间隙为扁八面体间隙，故其四面体间隙较大。因此fcc晶体能够容纳更多的溶质原子。

　　2. 请简述影响固溶体固溶度的因素有哪些。

　　答：1）原子尺寸因素：置换固溶体的溶质与溶剂原子尺寸越相近固溶度越大。 间隙固溶体的溶质原子与溶剂间隙尺寸越相近固溶度越大。 2）晶体结构因素：置换固溶体溶质溶剂的`晶体结构相似固溶度越大。 3）电负性因素：溶质与溶剂的电负性越相近固溶度越大。 4）电子浓度因素：电子浓度越低固溶度越大。

　　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：非均匀形核与均匀形核的临界晶核半径相等，但非均匀形核的临界晶核体积小。非均匀

　　形核的临界形核功也等于三分之一表面能，但非均匀形核的表面能小于均形核的表面能，即非均匀形核的临界形核功小。因此非均匀形核比较容易。

　　4. 原子的热运动如何影响扩散？

　　答：原子热运动越强烈，原子的跃迁距离增大，跃迁频率增大，跃迁几率增大，将使得扩散系数增大，即促进扩散。

　　5. 如何区分金属的热变形和冷变形？

　　答：冷、热变形温度的分界是再结晶温度。

　　6. 基体、增强体和界面在复合材料中各起什么作用？

　　答：基体：1）固定和粘附增强体2）保护增强体免受物理化学损伤3）隔离和阻断损伤。 增强体：1）承担载荷；2）阻碍基体变形。 界面：协调变形

　　二、作图计算题（每题10分，共40分）

　　1. 请分别计算简单立方晶体与面心立方晶体（100）、（110）和（111）晶面的间距。 晶面

　　（100）

　　（110）

　　2a

　　2（2分）

　　（111）

　　a

　　3（2分）

　　简单立方 a（1分） 面心立方

　　a

　　2（1分）

　　2a

　　4（2分） a

　　3（2分）

　　2. 已知某晶体在500℃时，每1010个原子中可以形成有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）

　　答：

　　cAexp(

　　EV

　　)kTc101023

　　EVkTln[1.38110(500273)]ln

　　A0.0539

　　1.068102017.81.91019J

　　aaa

　　[10][21][11]

　　633. 请判定在fcc中下列位错反应能否进行：2

　　答：几何条件：

　　2111a1111

　　b1b2abcabc11

　　633332626

　　能量条件：

　　a2a22a2a2aa

　　26263326

　　满足几何条件和能量条件，反应可以进行。

　　22

　　4. 已知三元简单共晶的投影图，见附图，

　　1) 请画出DF代表的垂直截面图及各区的相组成；

　　2) 请画出X合金平衡冷却时的冷区曲线，及各阶段相变反应。 答：

　　A

　　B

　　C

　　L

　　L+C

　　L+A+C

　　A+B+C

　　D

　　F

　　L+B+C

　　L

　　L→C

　　L→B+C

　　L→AA+B+C

　　三、综合分析题

　　1. 如附图二所示，请分析：（22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的点成分）； 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III平衡冷却到室温后组织组成物相对含量的表达式。

　　t/℃I II

　　δj

　　α

　　g id h

　　β

　　A b c1 g’ c2 d’h’ e B

　　答：

　　1） 水平线kj为包晶反应：

　　Ljkn

　　水平线gh为共晶反应：

　　Ldgh

　　2） Ab： αbg′： α+βIIg′d： α+(α+β)共+βIId’： (α+β)共 d′h′： β+(α+β)共+αII h′e： β+αII eB： β

　　3） 合金I L

　　II

　　ec14） 合金I相组成：

　　w

　　be100% ； 合金II

　　L

　　IIwbc1be100%

　　合金II组织组成：

　　w()共

　　ig

　　100% ； gd

　　wII初共晶前析出量II析出比例＝w初

　　idbg100%； gdbeid

　　初共晶前析出量II析出量＝100%wII

　　gd

　　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。（8分）

　　答：

　　回复 存储能

　　（主要是点阵畸

　　变能） 基本保持变形后

　　性能

　　再结晶 存储能 （主要是点阵畸

　　变能） 恢复到冷变形前

　　的水平

　　正常长大

　　异常长大 总界面能和表面

　　能 性能恶化 强度、塑性下降

　　驱动力 总界面能

　　力学性能变化

　　基本保持再结晶后的水平

　　模拟试题2

　　简答题（每题5分，共30分）

　　1．何为空间点阵？它与晶体结构有何异、同？

　　答：空间点阵是对晶体结构按照一定法则进行的高度数学抽象；晶体结构是对晶体的直观表示。点阵只有七大类，14种，晶体结构有无限多种。

　　2．请简述晶界有哪些特征？

　　答：晶界有自发变直的趋势；晶界引起晶体强度升高；晶界扩散比晶体内扩散速度快；晶界容易收到腐蚀；晶界容易吸附溶质原子和杂质；晶界是相变首先发生的地方。

　　篇三：材料科学基础期末试题

　　几种强化

　　加工硬化：金属材料在再结晶温度以下塑性变形时强度和硬度升高，而塑性和韧性降低的现象。

　　强化机制：金属在塑性变形时，晶粒发生滑移，出现位错的缠结，使晶粒拉长、破碎和纤维化，金属内部产生了残余应力。

　　细晶强化：是由于晶粒减小，晶粒数量增多，尺寸减小，增大了位错连续滑移的阻力导致的强化；同时由于滑移分散，也使塑性增大。

　　弥散强化：又称时效强化。是由于细小弥散的第二相阻碍位错运动产生的强化。包括切过机制和绕过机制。 (2 分)

　　复相强化：由于第二相的相对含量与基体处于同数量级是产生的强化机制。其强化程度取决于第二相的数量、尺寸、分布、形态等，且如果第二相强度低于基体则不一定能够起到强化作用。 (2 分)

　　固溶强化：固溶体材料随溶质含量提高其强度、硬度提高而塑性、韧性下降的现象。 。包括弹性交互作用、电交互作用和化学交互作用。

　　几种概念

　　1、滑移系：一个滑移面和该面上一个滑移方向的组合。

　　2、交滑移：螺型位错在两个相交的滑移面上运动，螺位错在一个滑移面上运动遇有障碍，会转动到另一滑移面上继续滑移，滑移方向不变。

　　3、屈服现象：低碳钢在上屈服点开始塑性变形，当应力达到上屈服点之后开始应力降落，在下屈服点发生连续变形而应力并不升高，即出现水平台（吕德斯带） 原因：柯氏气团的存在、破坏和重新形成，位错的增殖。

　　4、应变时效：低碳钢经过少量的预变形可以不出现明显的屈服点，但是在变形后在室温下放置一段较长时间或在低温经过短时间加热，在进行拉伸试验，则屈服点又重复出现，且屈服应力提高。

　　5、形变织构：随塑性变形量增加，变形多晶体某一晶体学取向趋于一致的现象。 滑移和孪晶的区别

　　滑移 是指在切应力的作用下，晶体的一部分沿一定晶面和晶向，相对于另一部分发生相对移动的一种运动状态。

　　孪生：在切应力作用下，晶体的一部分相对于另一部分 沿一定的晶面和晶向发生均匀切变并形成晶体取向的镜面对称关系。

　　伪共晶：在不平衡结晶条件下，成分在共晶点附近的合金全部变成共晶组织，这种非共晶成分的共晶组织，称为伪共晶组合。

　　扩散驱动力：化学位梯度是扩散的根本驱动力。

　　一、填空题(20 分，每空格1 分)

　　1. 相律是在完全平衡状态下，系统的相数、组元数和温度压力之间的关系，是系统的平衡条件的数学表达式： f=C-P+2

　　2.二元系相图是表示合金系中合金的相与 温度、成分间关系的图解。

　　3.晶体的空间点阵分属于7 大晶系，其中正方晶系点阵常数的特点为a=b≠c,α=β=γ=90°，请列举除立方和正方晶系外其他任意三种晶系的名称三斜、单斜、六方、菱方、正交（任选三种）。

　　4.合金铸锭的宏观组织包括表层细晶区、柱状晶区和 中心等轴晶区三部分。

　　5．在常温和低温下，金属的塑性变形主要是通过滑移 的方式进行的。此外还有孪生 和 扭折等方式。

　　6.成分过冷区从小到大，其固溶体的生长形态

　　分别为平面状，胞状 和 树枝状。

　　1．原子扩散的驱动力是：组元的化学势梯度

　　2．凝固的热力学条件为：过冷度

　　3. 某金属凝固时的形核功为△G*，其临界晶核界面能为△G，则△G*和△G 的关系为△G*=1/3 △G

　　5．金属液体在凝固时产生临界晶核半径的大小主要取决于过冷度。

　　6．菲克第一定律表述了稳态扩散的特征，即浓度不随变化。

　　7. 冷变形金属加热过程中发生回复的驱动力是：冷变形过程中的存储能

　　9.合金铸锭的缺陷可分为缩孔和偏析两种。

　　二、判断题（正确的打“√”错误的打“×”，每题1 分，共12 分）

　　1. 体心立方结构是原子的次密排结构，其致密度为0.74。 （ × ）

　　2. 同一种空间点阵可以有无限种晶体结构，而不同的晶体结构可以归属于同一种空间点阵。（ √ ）

　　3. 结晶时凡能提高形核率、降低生长率的因素，都能使晶粒细化。 （ √ ）

　　4. 合金液体在凝固形核时需要能量起伏、结构起伏和成分起伏。 （ √ ）

　　5. 小角度晶界的晶界能比大角度晶界的晶界能高。 （ × ）

　　6. 非均匀形核时晶核与基底之间的接触角越大，其促进非均匀形核的作用越大。 （ × ）

　　7. 固溶体合金液体在完全混合条件下凝固后产生的宏观偏析较小。 （ × ）

　　8. 冷形变金属在再结晶时可以亚晶合并、亚晶长大和原晶界弓出三种方式形核。 （ √ ）

　　9. 动态再结晶是金属材料在较高温度进行形变加工同时发生的再结晶、其形变硬化与再结晶软化交替进行。 （ √ ）

　　10. 金属-非金属型共晶具有粗糙-光滑型界面，所以它们多为树枝状、针状或螺旋状形态。（ √ ）

　　11. 孪生变形的速度很快是因为金属以孪生方式变形时需要的临界分切应力小。（ × ）

　　12. 相图的相区接触法则是相邻相区相数差1。 （ √ ）

　　1. 请简述扩散的微观机制有哪些？影响扩散的因素又有哪些？ （8 分）

　　答：置换机制：包括空位机制和直接换位与环形换位机制，其中空位机制是主要机制，直接换位与环形换位机制需要的激活能很高，只有在高温时才能出现。（2 分） 间隙机制：包括间隙机制和填隙机制，其中间隙机制是主要机制。 （2 分）

　　影响扩散的主要因素有：温度（温度约高，扩散速度约快）；晶体结构与类型（包括致密度、固溶度、各向异性等）；晶体缺陷；化学成分（包括浓度、第三组元等）。

　　2.请对比分析加工硬化、细晶强化、弥散强化、复相强化和固溶强化的特点和机理 答案：加工硬化：金属材料在再结晶温度以下塑性变形时强度和硬度升高，而塑性和韧性降低的现象。

　　强化机制：金属在塑性变形时，晶粒发生滑移，出现位错的缠结，使晶粒拉长、破碎和纤维化，金属内部产生了残余应力。

　　细晶强化：是由于晶粒减小，晶粒数量增多，尺寸减小，增大了位错连续滑移的阻力导致的强化；同时由于滑移分散，也使塑性增大。

　　弥散强化：又称时效强化。是由于细小弥散的第二相阻碍位错运动产生的强化。包括切过机制和绕过机制。 (2 分)

　　复相强化：由于第二相的相对含量与基体处于同数量级是产生的强化机制。其强化程度取决于第二相的数量、尺寸、分布、形态等，且如果第二相强度低于基体则不一定能够起到强化作用。 (2 分)

　　固溶强化：固溶体材料随溶质含量提高其强度、硬度提高而塑性、韧性下降的现象。 。包括弹性交互作用、电交互作用和化学交互作用。

　　3.请简述回复的机制及其驱动力。

　　答：低温机制：空位的消失 ； 中温机制：位错的重排和消失

　　高温机制：位错的滑移＋攀移；

　　驱动力：冷变形过程中的存储能（主要是点阵畸变能）。

　　一、名词解释（任选5题，每题4分，共20分）

　　单位位错：柏氏矢量等于单位点阵矢量的位错称为单位位错。

　　交滑移：两个或多个滑移面沿着某个共同的滑移方向同时或交替滑移，称为交滑移。 滑移系：一个滑移面和此面上的一个滑移方向合起来叫做一个滑移系。

　　伪共晶：在非平衡凝固条件下，某些亚共晶或过共晶成分的合金也能得全部的共晶组织，这种由非共晶成分的合金所得到的共晶组织称为伪共晶。

　　离异共晶：由于非平衡共晶体数量较少，通常共晶体中的α相依附于初生α相生长，将共晶体中另一相β推到最后凝固的晶界处，从而使共晶体两组成相相间的组织特征消失，这种两相分离的共晶体称为离异共晶。

　　奥氏体：碳原子溶于γ-Fe形成的固溶体。

　　成分过冷：在合金的凝固过程中，将界面前沿液体中的实际温度低于由溶质分布所决定的凝固温度时产生的过冷称为成分过冷。

　　二、选择题（每题2分，共20分）

　　1． 在体心立方结构中，柏氏矢量为a[110]的位错( A )分解为a/2[111]+a/2[111].

　　(A) 不能(B) 能(C) 可能

　　2．原子扩散的驱动力是： ( B )

　　(A) 组元的浓度梯度 (B) 组元的化学势梯度 (C) 温度梯度

　　3．凝固的热力学条件为：（ D ）

　　（A）形核率(B)系统自由能增加

　　（C）能量守衡（D）过冷度

　　4．在TiO2中，当一部分Ti4+还原成Ti3+，为了平衡电荷就出现（ A）

　　(A) 氧离子空位 (B) 钛离子空位 (C)阳离子空位

　　5．在三元系浓度三角形中，凡成分位于（ A ）上的合金，它们含有另两个顶角所代表的两组元含量相等。

　　（A）通过三角形顶角的中垂线

　　（B）通过三角形顶角的任一直线

　　（C）通过三角形顶角与对边成45°的直线

　　6．有效分配系数ke表示液相的混合程度，其值范围是（ B ）

　　（A）1

　　7．A和A-B合金焊合后发生柯肯达尔效应，测得界面向A试样方向移动，则（ A ）

　　（A）A 组元的扩散速率大于B 组元 （B）与（A）相反

　　（C）A、B两组元的扩散速率相同

　　8．A和B组成的二元系中出现α和β两相平衡时，两相的成分（x）-自由能（G）的关系为（ B ）

　　（A）Gα= Gβ （B）dGα= dGβ（C）GA= GB

　　9．凝固时不能有效降低晶粒尺寸的是以下那种方法？（ B ）

　　（A）加入形核剂 （B）减小液相的过冷度 （C）对液相进行搅拌

　　10．菲克第一定律表述了稳态扩散的特征，即浓度不随（ B ）变化。

　　（A）距离 （B）时间 （C）温度

　　1.简述塑性变形对材料组织和性能的影响。

　　答： 组织结构：(1)形成纤维组织：晶粒沿变形方向被拉长； (2)形成位错胞；(3)晶粒转动形成变形织构。

　　力学性能：位错密度增大，位错相互缠绕，运动阻力增大，造成加工硬化。

　　物理化学性能：其变化复杂，主要对导电，导热，化学活性，化学电位等有影响。（2分）体系能量：包括两部分：(1)因冷变形产生大量缺陷引起点阵畸变，使畸变能增大；(2)因晶粒间变形不均匀和工件各部分变形不均匀引起的微观内应力和宏观内应力。这两部分统称为存储能，其中前者为主要的。

　　2. 试用位错理论解释低碳钢冷拉伸变形时的屈服现象。

　　答：低碳钢中的少量碳、氮原子与晶体中的位错发生交互作用，形成柯氏气团，对位错起钉扎作用，使其运动阻力增大，导致应力-应变曲线上出现上屈服点，当位错摆脱柯氏气团的钉扎作用后，应力下降出现下屈服点。即柯氏气团的存在、破坏和重新形成，位错的增殖。

　　一、名词解释（20分，每题4分）

　　全位错：伯什矢量等于点阵矢量的位错。

　　再结晶：经受形变的材料在加热时发生的以无畸变晶粒取代变形晶粒的过程

　　珠光体：铁碳合金共析转变的产物，是共析铁素体和共析渗碳体的层片状混合物。 形变织构：随塑性变形量增加，变形多晶体某一晶体学取向趋于一致的现象。

　　离异共晶：由于非平衡共晶体数量较少，通常共晶体中的α相依附于初生α相生长，将共晶体中另一相β推到最后凝固的晶界处，从而使共晶体两组成相相间的组织特征消失，这种两相分离的共晶体称为离异共晶。

　　二、填空题（17分，每空1分）

　　1

　　2

　　3. 某金属凝固时的形核功为△G*，其临界晶核界面能为△G，则△G*和△G的关系为：△G* =1/3 △G

　　4．在常温和低温下，金属的塑性变形主要是通过的方式进行的。此外还有 孪生和扭折 等方式。

　　5．金属液体在凝固时产生临界晶核半径的大小主要取决于。

　　6．菲克第一定律表述了稳态扩散的特征，即浓度不随 变化。

　　7. 冷变形金属加热过程中发生回复的驱动力是： 冷变形过程中的存储能

　　8. 合金铸锭的宏观组织包括 表层细晶区、柱状晶区和 中心等轴晶区 三部分。

　　9. 合金铸锭的缺陷可分为缩孔和偏析两种。

　　10. 相图是表示合金系中合金的 间关系的图解。

　　三、选择题（20分，每题2分）

　　1． 在体心立方结构中，柏氏矢量为a[110]的位错( A )分解为a/2[111]+a/2[111].

　　(A) 不能(B) 能(C) 可能

　　2．在置换型固溶体中，原子扩散的方式一般为（ C ）

　　A．原子互换机制B. 间隙机制 C. 空位机制

　　3．A和B组成的二元系中出现α和β两相平衡时，两相的成分（x）-自由能（G）的关系为（ B ）

　　（A）Gα= Gβ （B）dGα= dGβ（C）GA= GB

　　4．A和A-B合金焊合后发生柯肯达尔效应，测得界面向A试样方向移动，则（ A ）

　　（A）A组元的扩散速率大于B 组元 （B）与（A）相反

　　（C）A、B两组元的扩散速率相同

　　5．凝固时不能有效降低晶粒尺寸的是以下那种方法？（ B ）

　　（A）加入形核剂 （B）减小液相的过冷度 （C）对液相进行搅拌

　　6. 从金属与合金的角度看，冷加工和热加工一般是以( B )温度为界限区分的。

　　A.结晶 B.再结晶 C.相变 D.25℃

　　7. 运用区域熔炼方法可以( D )

　　A. 使材料的成分更均匀B. 可以消除晶体中的微观缺陷

　　C. 可以消除晶体中的宏观缺陷D. 可以提高金属的纯度

　　8. 单晶体的临界分切应力值与（ A ）有关。

　　A. 外力相对于滑移系的取向 B. 拉伸时的屈服应力

　　C. 晶体的类型和纯度 D. 拉伸时的应力大小

　　9. 能进行攀移的位错可能是（ B ）。

　　A. 肖克利位错 B. 弗兰克位错 C. 螺型全位错D. 前三者都不是

　　10. 铸铁与碳钢的区别在于有无（ A ）

　　A．莱氏体 B. 珠光体 C. 铁素体D. 渗碳体

　　1. Mn的同素异构体有一为立方结构，其晶格常数为0.632nm，密度为

　　7.26g/cm3，原子半径r等于0.122nm，问Mn晶胞中有几个原子，其致密度为多少？ 答案解析：习题册 P9 2-22.

　　2. 如图1所示，设有两个相晶粒与一个相晶粒相交于一公共晶棱，并形成三叉晶界，已知相所张的两面角为80℃，界面能为0.60Jm-2, 试求相与相的界面能。