考研之材料科学基础考研真题

一、名词解释（每小题 3 分。共 30 分） 晶界内吸附交滑移： 上坡扩散： 纤维组织： 枝晶偏析： 伪共晶组织： 重心法则： 配位数：致密度： 晶带 二、答题（每小题 10 分、共 50 分） 1．在一个面心立方晶系的晶胞中画出 晶面 （111）和（112），并写出两 晶面交线的晶向指数。 2．位错反应的条件是什么？判断下列反应能否进行 （1） a【100】 —a /2【111】+ a /2【111】(2) a /2【101】+ a /6 【121】— a 【111】 3．试推导菲克第二定律 4．试述柯氏气团理解释低碳钢存在屈服平台现象 5．简答液—固界面的类型及晶体生长的方式 三、默画 Fe—FeC3相图，并分析 05%C 合金的平衡凝固过程，计算在室温其平 衡组织组成的重量分数和想组成的重量分数（20） 答案： 一、名次解释 晶界内吸附： 少量杂质或合金元素在晶体内部的分布是不均匀的，常偏聚于晶界 交滑移：螺位错，在一滑移面运动受阻，转到另一滑移面上继续滑移。 上坡扩散：扩散物质由浓度低处向浓度高处进行的扩散。 纤维组织：晶粒及加杂物沿受力方向呈条带状态分布。 枝晶偏析：在非平衡凝固条件下，若固溶体以树枝状结晶并长大，则枝干与枝间 会出现成分差别，称为~。 伪共晶组织： 非平衡结晶条件下，成分在共晶点附近的合金也可能全部转变为共 晶组织，这种非共晶成分的共晶组织，称为~。 重心法则：处于三者相平衡的合金，其成分必位于共扼三角形重心位置。 配位数：晶体结构中任一原子周围最邻近且等距离的原子数 致密度：晶体结构中原子体积占总体积的百分数 晶带：相交和平行于某一晶向直线的所有晶面的组合 二、1． 2． 反应条件： 1） ．几何条件：∑b b 前=∑b b后 2） ．能量条件：∑b2 前〉∑b 2 后 (1)几何条件满足； 能量条件：∑b2 前=（ a） [(1) +0 +0 ]=a ,（5 分） 2222 22 a 2 a 2 3a2 ∑b 后=（ ） [1 +1 +1 ]+ () [1 +(－1) +(-1) ]= 222 2 2 222 2 3 a2a 2,故反应不能进行 2 （2）几何条件满足 2222 a 222 2a2a 2 能量条件：∑b 前=（ ） [1 +0 +（-1） ]+（） [（-1） +2 +1 ]= 236 2 222 a2a 2 ∑b 后=（ ） [1 +1 +（-1） ]= 33 2 a22a2 〉故反应能进行 3 ， 3 3．菲科第二定律 设扩散流量为 J，扩散系数为 D，体积浓度为 C，图阴影部分 体积的横截面积为 A，则： 物质流入速率＝J 1A （JA） 物质流出速率＝J 2A＝J1A＋ dx x J Adx物质积存速率＝J 1A －J2A＝－ x C 积存速率又可写为Adx（2 分） t 故 JCCJ Adx，即＝－Adx＝－ ttxx 将扩散第一定律：J＝－D CC ＝(D) txx dC 代入，得： dx 4． 溶质原子形成的应力场与位错应力场可发生交互作用。 比溶剂原子大的溶质原子 倾向于聚集在刃型位错受张力一侧， 比溶剂原子小的溶质原子倾向于聚集在刃型 位错受压力一侧， 从而形成了包围着位错线的比较稳定分布的溶质原子 “气团” ， 称～（5 分） 。位错要挣脱气团的束缚而运动，需要较大的力，这就形成了上屈服 点；儿一旦挣脱之后位错的运动就比较容易，因此有应力降落，出现下屈服点和 水平平台。 5． 光滑界面和粗糙界面 光滑界面：生长依赖在界面上出现台阶，有3 种方式：二维晶核，螺型位错，孪 晶面。后 2 种可连续生长。 粗糙界面： 由于界面上有 50％的结晶空位， 液相原子进入这些空位使晶体均匀连 续地生长。 三、 图略 组织组成物：F+P 0.77 0.50 W 先共析 F＝ 100% 36.1% 0.77 0.0218 Wp=1-36.1%=62.9% 相组成:α+Fe3C 6.69 0.50 Wα=100% 92.5% 6.69 W Fe3C=1- 92.5%=7.5% 一、解释下列名词的物理意义（每小题 3 分、共 30 分） 晶界内吸附，菲克第一定律，上坡扩散，形变织构，枝晶偏析, 伪共晶组织，直线法则，配位数，致密度，晶带 二、简答下列各题（每小题 10 分、共 50 分）  1．在一个面心立方晶胞中画出下列晶面和晶向（012） ， （123） ，[012]，[1 23] 2．位错反应的条件是什么？判断下列反应能否进行: aa aaa (1)a[100] [111][111] (2)[101][121] [111] 22263  3．试述形成置换固溶体的条件和影响置换固溶体溶解度的因素 4．试用柯氏气团理解释低碳钢存在屈服平台现象 5．简答液—固界面的类型及晶体生长的方式 三、默画 Fe—Fe3C 相图，并分析 0.4%C 合金的平衡凝固过程，计算在室温其平 衡组织组成的重量分数和相组成的重量分数（20 分） 答案： 一、名次解释 晶界内吸附： 少量杂质或合金元素在晶体内部的分布是不均匀的，常偏聚于晶界 菲克第一定律： 在稳态扩散的条件下，单位时间内通过垂直于扩散方向的单位截 面积的扩散物质的通量 J 与浓度梯度(dC/dx)成正比。J=-D(dC/dx) 上坡扩散：扩散物质由浓度低处向浓度高处进行的扩散。 形变织构：金属变形量较大时，由于晶粒的转动，各晶粒的取向趋于一致，即形 成择优取向，称为~ 枝晶偏析：在非平衡凝固条件下，若固溶体以树枝状结晶并长大，则枝干与枝间 会出现成分差别，称为~。 伪共晶组织： 非平衡结晶条件下，成分在共晶点附近的合金也可能全部转变为共 晶组织，这种非共晶成分的共晶组织，称为~。 直线法则： 三元系统两相平衡共存时，合金成分点与两平衡相的成分点必须位于 一条直线上。 配位数：晶体结构中任一原子周围最邻近且等距离的原子数 致密度：晶体结构中原子体积占总体积的百分数 晶带：相交和平行于某一晶向直线的所有晶面的组合 二、1． 2． 反应条件： 1） ．几何条件：∑b b 前=∑b b后 2） ．能量条件：∑b2 前〉∑b 2 后 (1)几何条件满足； 能量条件：∑b2 前=（ a） [(1) +0 +0 ]=a ,（5 分） 2222 22 a 2 a 2 3a2 ∑b 后=（ ） [1 +1 +1 ]+ () [1 +(－1) +(-1) ]= 222 2 2 222 2 3 a2a 2,故反应不能进行 2 （2）几何条件满足 2222 a 222 2a2a 2 能量条件：∑b 前=（ ） [1 +0 +（-1） ]+（） [（-1） +2 +1 ]= 236 2 222 a2a 2 ∑b 后=（ ） [1 +1 +（-1） ]= 33 2 a22a2 〉故反应能进行 3 ， 3 3． 溶质原子置换溶剂原子（占据结点位置）形成的固体为～。（2 分）影响因素：组 元的晶体结构，原子尺寸因素，化学亲和力，电子浓度的作用（原子价因素） （各 2 分） 4． 溶质原子形成的应力场与位错应力场可发生交互作用。 比溶剂原子大的溶质原子 倾向