（西安交通大学）材料科学基础真题2004年

(西安交通大学)材料科学基础真题2004年

(总分：150.00，做题时间：90分钟)

一、填空

(总题数：7，分数：50.00)

1.材料的结合键决定其弹性模量的高低。氧化物陶瓷材料以 1键为主，结合键 2故其弹性模量 3；金属材料以 4键为主，结合键 5故其弹性模量 6；高分子材料的分子链上是 7键，分子链之间是 8键，故其弹性模量 9。

（分数：9.00）

填空项1:__________________ （正确答案：离子） 填空项1:__________________ （正确答案：较强） 填空项1:__________________ （正确答案：较高） 填空项1:__________________ （正确答案：金属） 填空项1:__________________ （正确答案：较弱） 填空项1:__________________ （正确答案：较低） 填空项1:__________________ （正确答案：共价） 填空项1:__________________ （正确答案：分子） 填空项1:__________________ （正确答案：最低） 解析：

2.面心立方晶体的最密排面是 1，最密排方向是 2；体心立方晶体的最密排面是 3，最密排方向是 4；密排六方晶体的最密排面是 5，最密排方向是 6。

（分数：6.00）

填空项1:__________________ （正确答案：{111}） 填空项1:__________________ （正确答案：[*]） 填空项1:__________________ （正确答案：{110}） 填空项1:__________________ （正确答案：[*]） 填空项1:__________________ （正确答案：(0001)） 填空项1:__________________ （正确答案：[*]） 解析：

3.晶粒较细的金属比晶粒较粗的同种金属有 1的强度和硬度及 2塑性和韧性，这种现象称为 3强化；铸造工艺中细化晶粒的常用方法是 4、 5和 6。

（分数：6.00）

填空项1:__________________ （正确答案：更高） 填空项1:__________________ （正确答案：更好） 填空项1:__________________ （正确答案：细晶）

填空项1:__________________ （正确答案：增大冷却速度） 填空项1:__________________ （正确答案：加形核剂） 填空项1:__________________ （正确答案：搅拌或振动） 解析：

4.铁碳合金中可能存在的渗碳体有五种，按照形成温度由高到低，依次是： 1渗碳体、 2渗碳体、 3渗碳体、 4渗碳体和 5渗碳体。

（分数：5.00）

填空项1:__________________ （正确答案：一次） 填空项1:__________________ （正确答案：共晶） 填空项1:__________________ （正确答案：二次） 填空项1:__________________ （正确答案：共析） 填空项1:__________________ （正确答案：三次） 解析：

5.铁素体是碳是在 1-Fe中的 2固溶体，与纯铁相比，其强度和硬度 3，塑性和韧性 4，这是由于 5强化的结果。

（分数：5.00）

填空项1:__________________ （正确答案：α） 填空项1:__________________ （正确答案：间隙） 填空项1:__________________ （正确答案：更高） 填空项1:__________________ （正确答案：更低） 填空项1:__________________ （正确答案：固溶） 解析：

6.对于刃型位错线，其柏氏矢量 1于位错线，其滑移运动方向 2于柏氏矢量．其攀移运动方向 3于柏氏矢量；对于螺型位错线，其柏氏矢量 4于位错线，其滑移运动方向 5于柏氏矢量，其交滑移运动方向 6于柏氏矢量；对于混合型位错线，其柏氏矢量 7于位错线，其滑移运动方向 8于位错线。

（分数：8.00）

填空项1:__________________ （正确答案：垂直） 填空项1:__________________ （正确答案：平行） 填空项1:__________________ （正确答案：垂直） 填空项1:__________________ （正确答案：平行） 填空项1:__________________ （正确答案：垂直） 填空项1:__________________ （正确答案：垂直）

填空项1:__________________ （正确答案：既不垂直也不平行） 填空项1:__________________ （正确答案：垂直） 解析：

7.金属经冷塑性变形后，其强度和硬度 1，塑性和韧性 2，这种现象称为 3强化或 4；对

于经过预先冷塑性变形的金属，在进一步冷塑性变形前应进行 5退火，以提高其 6，退火温度为 7；而对于冷加工成形的零构件，成形后应及时进行 8退火，以去除 9，防止零构件在使用中 10或 11。

（分数：11.00）

填空项1:__________________ （正确答案：升高；下降；形变；加工硬化；再结晶；塑性和韧性；0.4Tm；去应力；残余内应力；变形；开裂。） 解析：

二、论述题(总题数：6，分数：100.00)

8.1．在立方晶胞内画出、晶面，以及、[110]、晶向。

晶向的密勒-布拉菲晶向指数。

2．写出如图所示六方晶胞内ABCDA晶面的密勒-布拉菲晶面指数，以及 3．写出面心立方晶体中所有可能的滑移系。

（分数：20.00）

__________________________________________________________________________________________ 正确答案：(1．见下图。

2．ABCDA：3．(111)[110]，解析：

9.Fe-Ti二元合金相图如图所示。 1．填出图中两相区中存在的相。

2．写出595℃、1085℃、1289℃、1317℃的三相恒温反应的名称和反应式。

3．分析含Fe质量分数wFe=28%的合金的平衡结晶过程；写出该合金在400℃时的相组成物及组织组成物，并计算它们的质量分数。

（分数：20.00）

__________________________________________________________________________________________ 正确答案：(1．见下图。

2．595℃：共析反应，(αTi)+TiFe；1085℃：共晶反应，。

(βTi)+TiFe；1289℃：共晶反应，

；，(111)[011]，：；，(111)[101]，：，，；[101]，[011]。)

：。 [110]，，，；1317℃：包晶反应，L+3．结晶过程：T1温度以上是液相的简单冷却。温度降至略低于T1温度时，开始发生匀晶转变，从液相中结晶出(βTi)初。温度降至1085℃时，剩余液相在恒温下发生共晶转变，全部转变为((βTi)+TiFe)共晶。在1085℃以下降温时，从(βTi)初二次析出TiFeⅡ，而共晶体中的(βTi)二次析出的TiFeⅡ仍属于共晶体的组成部分。温度降至595℃，剩余的(βTi)初在恒温下发生共析转变，生成((αTi)+TiFe)共析，而共晶体中的(βTi)也发生相同转变，但转变产物仍属于共晶体的组成部分。温度继续下降，基本不变。400℃下的相组成物是((αTi)+TiFe)，组织组成物是((αTi)+TiFe)共析+TiFeⅡ+((αTi)+TiFe)共晶。 相组成物的质量百分数： 组织组成物的质量百分数：

w((αTi)+TiFe)共析=1-w((αTi)+TiFe)共晶-wTiFeⅡ=42.9%) 解析：

10.A-B二元合金相图如图所示。在固相不扩散、液相完全混合条件下，水平放置的质量分数wB=40%的A-B二元合金熔液从左至右定向凝固成长为L的横截面均匀的合金棒。 1．计算棒中单相α固溶体段占棒长的分数。提示：正常凝固方程为 2．计算棒中单相α固溶体段的平均B含量wB。

3．该棒单相α固溶体段是否会生长成树枝晶？为什么？

（分数：20.00）

__________________________________________________________________________________________ 正确答案：(1．设棒中单相d固溶体段占棒长的分数为z//。在正常凝固方程CS(z)=CS=30%，C0=40%，则

2．设棒中单相α固溶体段的平均B原子浓度为解法一(积分法)： 解法二(面积相等法)：

由于平衡分配系数k0＜1，液体结晶为α固溶体时，其B原子浓度下降，所排出的B原子完全进入液体中并分布均匀，因此，下图中阴影区1与阴影区2的面积相等，则

得 ，可有四种解法。

中，k0=30%/60%=0.5，

解法三(杠杆原理法)：

根据杠杆原理，α固溶体的平均成分、(α+β)共晶体的平均成分60%，以及棒的平均成分40%三点

构成一个杠杆，而且已知α固溶体段占棒长的5/9，共晶体段占棒长的4/9，故根据杠杆定理可列方程式

得 解法四(质量守恒法)：

根据溶质原子质量守恒原理，可列方程式