2015年西北工業(yè)大學碩士研究生入學試題-材料科學與工程-材料工程

2005 年西北工業(yè)大學碩士研究生入 學試題 一 簡答題 每題 8 分 共 40 分 1 請簡述二元合金結晶的基本條件有哪些 2 同素異晶轉(zhuǎn)變和再結晶轉(zhuǎn)變都是以形核長大方式進行的 請問兩者之間有何 差別 3 兩位錯發(fā)生交割時產(chǎn)生的扭折和割階有何區(qū)別 4 請簡述擴散的微觀機制有哪些 影響擴散的因素又有哪些 5 請簡述回復的機制及其驅(qū)動力 二 計算 作圖題 共 60 分 每小題 12 分 1 在面心立方晶體中 分別畫出 和 指出哪些是滑移面 滑移方向 并就圖中情況分析它們能否構成滑移系 若外 力方向為 001 請問哪些滑移系可以開動 2 請判定下列位錯反應能否進行 若能夠進行 請在晶胞圖上做出矢量圖 1 2 3 假設某面心立方晶體可以開動的滑移系為 請回答 1 給出滑移位錯的單位位錯柏氏矢量 2 若滑移位錯為純?nèi)形诲e 請指出其位錯線方向 若滑移位錯為純螺位錯 其位錯線方向又如何 4 若將一塊鐵由室溫 20 加熱至 850 然后非?？斓乩鋮s到 20 請計算處 理前后空位數(shù)變化 設鐵中形成 1mol 空位所需的能量為 104675 J 氣體常數(shù)為 8 314J mol K 5 已知三元簡單共晶的投影圖 見附圖 1 請畫出 AD 代表的垂直截面圖及各區(qū)的相組成 已知 TA TD 2 請畫出 X 合金平衡冷卻時的冷區(qū)曲線 及各階段相變反應 三 綜合分析題 共 50 分 每小題 25 分 1 請對比分析加工硬化 細晶強化 彌散強化 復相強化和固溶強化的特點和 機理 2 請根據(jù)所附二元共晶相圖分析解答下列問題 1 分析合金 I II 的平衡結晶過程 并繪出冷卻曲線 2 說明室溫下 I II 的相和組織是什么 并計算出相和組織的相對含量 3 如果希望得到共晶組織和 5 的 初的合金 求該合金的成分 4 分析在快速冷卻條件下 I II 兩合金獲得的組織有何不同 答案 一 簡答題 每題 8 分 共 40 分 1 請簡述二元合金結晶的基本條件有哪些 答 熱力學條件 G r 能量條件 A G max 成分條件 2 同素異晶轉(zhuǎn)變和再結晶轉(zhuǎn)變都是以形核長大方式進行的 請問兩者之間有何 差別 答 同素異晶轉(zhuǎn)變是相變過程 該過程的某一熱力學量的倒數(shù)出現(xiàn)不連續(xù) 再 結晶轉(zhuǎn)變只是晶粒的重新形成 不是相變過程 3 兩位錯發(fā)生交割時產(chǎn)生的扭折和割階有何區(qū)別 答 位錯的交割屬于位錯與位錯之間的交互作用 其結果是在對方位錯線上產(chǎn) 生一個大小和方向等于其柏氏矢量的彎折 此彎折即被稱為扭折或割階 扭折 是指交割后產(chǎn)生的彎折在原滑移面上 對位錯的運動不產(chǎn)生影響 容易消失 割階是不在原滑移面上的彎折 對位錯的滑移有影響 4 請簡述擴散的微觀機制有哪些 影響擴散的因素又有哪些 答 置換機制 包括空位機制和直接換位與環(huán)形換位機制 其中空位機制是主 要機制 直接換位與環(huán)形換位機制需要的激活能很高 只有在高溫時才能出現(xiàn) 間隙機制 包括間隙機制和填隙機制 其中間隙機制是主要機制 影響擴散的主要因素有 溫度 溫度約高 擴散速度約快 晶體結構與類型 包括致密度 固溶度 各向異性等 晶體缺陷 化學成分 包括濃度 第 三組元等 5 請簡述回復的機制及其驅(qū)動力 答 低溫機制 空位的消失 中溫機制 對應位錯的滑移 重排 消失 高溫機制 對應多邊化 位錯的滑移 攀移 驅(qū)動力 冷變形過程中的存儲能 主要是點陣畸變能 二 計算 作圖題 共 60 分 每小題 12 分 1 在面心立方晶體中 分別畫出 和 指出哪些是滑移面 滑移方向 并就圖中情況分析它們能否構成 滑移系 若外力方向為 001 請問哪些滑移系可以開動 2 請判定下列位錯反應能否進行 若能夠進行 請在晶胞圖上做出矢量圖 1 幾何條件 滿足幾何條件 能量條件 滿足能量條件 反應可以進行 2 幾何條件 滿足幾何條件 能量條件 滿足能量條件 反應可以進行 3 假設某面心立方晶體可以開動的滑移系為 請回答 1 給出滑移位錯的單位位錯柏氏矢量 2 若滑移位錯為純?nèi)形诲e 請指出其位錯線方向 若滑移位錯為純螺位錯 其 位錯線方向又如何 答 1 單位位錯的柏氏矢量 2 純?nèi)形诲e的位錯線方向與 b 垂直 且位于滑移面上 為 純 螺位錯的位錯線與 b 平行 為 011 4 若將一塊鐵由室溫 20 加熱至 850 然后非?？斓乩鋮s到 20 請 計算處理前后空位數(shù)變化 設鐵中形成 1mol 空位所需的能量為 104675 J 答 5 已知三元簡單共晶的投影圖 見附圖 1 請畫出 AD 代表的垂直截面圖及各區(qū)的相組成 已知 T A T D 2 請畫出 X 合金平衡冷卻時的冷區(qū)曲線 及各階段相變反應 答 三 綜合分析題 共 50 分 每小題 25 分 1 請對比分析加工硬化 細晶強化 彌散強化 復相強化和固溶強化的特點和 機理 答 加工硬化 是隨變形使位錯增殖而導致的硬化 細晶強化 是由于晶粒減小 晶粒數(shù)量增多 尺寸減小 增大了位錯連續(xù)滑移 的阻力導致的強化 同時由于滑移分散 也使塑性增大 該強化機制是唯一的 同時增大強度和塑性的機制 彌散強化 又稱時效強化 是由于細小彌散的第二相阻礙位錯運動產(chǎn)生的強化 包括切過機制和繞過機制 復相強化 由于第二相的相對含量與基體處于同數(shù)量級是產(chǎn)生的強化機制 其 強化程度取決于第二相的數(shù)量 尺寸 分布 形態(tài)等 且如果第二相強度低于 基體則不一定能夠起到強化作用 固溶強化 由于溶質(zhì)原子對位錯運動產(chǎn)生阻礙 包括彈性交互作用 柯氏氣團 電交互作用 玲木氣團 和化學交互作用 2 請根據(jù)所附二元共晶相圖分析解答下列問題 1 分析合金 I II 的平衡結晶過程 并繪出冷卻曲線 2 說明室溫下 I II 的相和組織是什么 并計算出相和組織的相對含量 3 如果希望得到室溫組織為共晶組織和 5 的 初 的合金 求該合金的成 分 4 分析在快速冷卻條件下 I II 兩合金獲得的組織有何不同 答 1 2 I 初 II 相組成與組織組成比例相同 II 初 共 II 忽略 3 設所求合金成分為 x 4 I 合金在快冷條件下可能得到少量的共晶組織 且呈現(xiàn)離異共晶的形 態(tài) 合金中的 II 量會減少 甚至不出現(xiàn) II 合金在快冷條件下 初呈樹枝狀 且數(shù)量減少 共晶體組織變細小 相對 量增加