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[考研真题] 2020年西安交通大学804材料科学基础考研试题

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发表于 2020-3-9 21:00 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
一、名词解释(1-10题,每题2分,共20分)
晶格刃位错攀移柯氏气团 置换固溶体
共晶反应 共轭曲线成分过冷
反应扩散固溶强化再结晶温度
二、判断对错(20分,每题1分)
11、空间点阵中,每一个阵点代表一个原子或分子。
12、在立方晶系中,相同指数的晶面与晶向必定垂直。
13、金属的典型点阵结构有体心立方、面心立方、密排六方。
14、刃位错的位错线垂直于晶体的滑移矢量,螺位错的位错线平行于晶体的滑移矢量,混合位错的位错线既不平行也不垂直于晶体的滑移矢量。
15、面心立方的金属滑移面为{111},滑移方向为<110>.
16、间隙相中金属组元在空间排列与原来的结构类型相同。
17、多组员多相系统平衡时,除力、热平衡外,化学位也达到平衡,即每一相中各组元化学位相同。
18、固溶体合金平衡结晶是在一个温度范围内进行,结晶出的固相与共存液相成分不同
19、亚共析钢和过共析钢的组织组成物中都有铁素体,但过共析钢中还有二次渗碳体。
20、在三元合金的变温截面上,可以方便地分析合金的结晶过程,确定转变温度,但不能确定平衡相的成分和相对量。
21、与平衡凝固相比,固溶体合金在正常凝固时,固相内无扩散,因而液固界面上固相的浓度不再沿着合金相图中的固相线变化。
22、在固体中物质的扩散方向总是与浓度梯度的方向相反。
23、晶体的滑移方向就是该滑移面内位错线运动的方向。
24、螺形位错可以发生交滑移。
25、割阶对原位错的运动起阻碍作用。
26、细晶强化就是材料晶粒越细小,强度和硬度升高,塑性和韧性下降的现象。
27、冷变形金属回复退火后,其力学性能可以恢复到变形前的状态。
28、经冷变形后再结晶退火的金属,晶粒一定可以得到细化。
29、再结晶虽然是一个形核和长大的过程,但不是一种相变过程。
30、金属的热加工(变形)与冷加工(变形)是以加工温度的高低来区别的。
三、简答题(共60分)
31、(4分)写出图中给出的晶面与晶相。(考试题中给的是(110)和[1_1_1])
32、(6分)分别写出bcc、fcc、hcp的最密排原子面、最密排原子面间距、最密排方向、最密排向间的平衡距离。
33、(5分)从结合键的角度说明金属比陶瓷表现更高塑性的原因。
34、(3分)为什么位错在金属的塑性变形和强度等问题中扮演了重要的角色?
35、(5分)什么是固溶体合金?形成二元无限互溶固溶体的必要条件有哪些?
36、(5分)什么是伪共晶?简述二元共晶合金组元熔点相对高低对其不平衡结晶时伪共晶区影响规律。
37、(5分)为什么三元相图中四相平衡共晶平面是一个水平面,该水平面上部和下部都有哪些三相平衡空间?
38、(6分)请写出金属凝固时均匀形核的临界形核功与过冷度的表达式,为什么说形成临界晶核时液固两相体积自由能差值只能补偿表面能的。
39、(4分)什么是肯达尔效应?其意义是什么?
40、(6分)金属材料的强化方式有哪四种?请用位错理论做简要解释。
41、(2分)影响单晶体加工硬化曲线形状的因素有哪些?
42、(3分)为什么金属材料在热压力加工后其力学性能比铸态有明显提升?
43、(6分)什么是时效强化?以Al-4wt.%Cu为例,用位错理论解释时效强化机理。
四、综合题(50分)
44、(7分)根据铁碳相图,回答下列问题:
(1)写出相图中的三个恒温反应,并指出反应类型。
(2)计算室温下20刚各个平衡相的百分含量和各个组织组成物的百分含量。
45、(12分)根据三元相图回答下列问题(图是16年三元相图,O点位置也相同):
(1)O点合金在平衡凝固条件下室温的组成相及其相对含量。
(2)分析O点合金的凝固结晶过程。
(3)计算室温下合金组织中通过四相平衡反应形成的三相共晶组织组成物的相对含量。
46、(8分)已知Cu-Cr合金相图中的富Cu端为共晶相图,假设液相线和固相线均为直线,共晶温度为1076.2℃,共晶成分点的Cr含量为1.3wt.%,纯铜熔点为1084.5℃,在1076.2℃时Cr在Cu中的固溶度最大,达到0.65wt.%。
(1)对于Cu-0.5wt%Cr合金体系,在单向凝固的稳态凝固过程中,如果Cr在液态Cu中的扩散系数为3.0×10-5cm2/s,当凝固速度为4×10-4cm/s,请问冷却应使凝固界面的温度梯度不低于多少才能保证凝固界面平衡推进?
(2)当实际温度低于5k/cm时,讨论实际定向凝固工艺中拉模速度(凝固速度)与冷却强度(温度梯度)应如何合理配合才能保证固液界面可平面推进。
47、(13分)某铜单晶体在外加拉伸应力作用下,首先开动的滑移系为(111)[101_]。
(1)写出引起滑移的单位位错的柏氏矢量,并说明原因。
(2)若滑移是由纯刃单位位错引起,指出位错线的方向及滑移时位错线运动的方向。
(3)若滑移是由螺型单位位错引起,指出位错线的方向及滑移时位错线运动的方向。
(4)假定拉伸轴方向为[001],拉应力σ=1.0×106Pa,求在(111)面上的单位长度刃型位错线所受力的大小和方向(Cu的点阵常数a=0.36nm)。
48、(10分)如图,一个楔形铝合金板材,左边薄右边厚,将其冷轧至厚度均匀的板。
(1)组织性能有何变化?
(2)在较高温度下再结晶,获得的晶粒尺寸是否均匀?为什么?
(3)从左到右,再结晶温度如何变化,为什么?(题图和18年903的最后一题相似)
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