西北工业大学材料科学基础历年真题与答案解析. 下载本文

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三、 综合分析题(共40分)

1、 请分析对工业纯铝、Fe-0.2%C合金、Al-5%Cu合金可以采用的强化机制,并解释机

理。(15分)

答:工业纯铝:细晶强化——利用晶界和位向差对位错运动的阻碍作用进行强化;

加工硬化——利用冷变形后缠结位错之间的相互作用进行强化。

Fe-0.2%C:固溶强化——利用碳原子引起铁的晶格畸变对位错运动的阻碍作用进行强

化。

加工硬化——同上 细晶强化——同上

沉淀强化——利用碳化物对位错运动的阻碍作用进行强化。

Al-5%Cu:沉淀强化(时效强化)——利用沉淀相对位错运动的阻碍作用进行强化。

加工硬化——同上 细晶强化——同上

2、 请根据Cu-Zn相图回答下列问题:(25分)

1) 若在500℃下,将一纯铜试样长期置于锌液中,请绘出扩散后从铜棒表面至内部

沿深度方向的相分布和对应的浓度分布曲线。

2) 请分析902℃、834℃、700℃、598℃、558℃的相变反应类型,并写出反应式。 3) 请绘出Cu-75%Zn合金的平衡结晶的冷却曲线,并标明各阶段的相变反应或相组

成。

4) 请计算Cu-75%Zn合金平衡结晶至200℃时的相组成含量。

902℃:包晶—— L+α→β 834℃:包晶——L+β→γ 700℃:包晶——L+γ→δ 598℃:包晶——L+δ→ε 558℃:共析——δ→γ+ε

2009年西北工业大学硕士研究生入学试题参

考答案

一、简答题(每题10分,共60分)

1. 在位错发生滑移时,请分析刃位错、螺位错和混合位错的位错线l与柏氏矢量b、外加切应力τ与柏氏矢量b、外加切应力τ与位错线l之间的夹角关系,及位错线运动方向。(请绘表格作答,答案务必写在答题册上) 答:

b 与 l τ与 b τ与l 位错线运动方向

// ⊥ ⊥ 法线

法线 // // //

一定角度

//

一定角度

法线

2. 什么是置换固溶体?影响置换固溶体溶解度的因素有哪些?形成无限固溶体的条件是什么?

答:溶质原子取代溶剂原子,并保持溶剂结构的合金相称为置换固溶体。 影响因素有:1)原子尺寸;2)晶体结构;3)电负性;4)电子浓度 两组元晶体结构相同是形成无限固溶体的必要条件。

3. 置换扩散与间隙扩散的扩散系数有何不同?在扩散偶中,如果是间隙扩散,是否会发生柯肯达尔效应?为什么?

答:间隙扩散系数与空位浓度无关,而置换扩散系数与空位浓度有关(可用公式表示)。一般地,间隙扩散系数大于置换扩散系数。

不会发生。因为间隙扩散中考虑间隙原子定向流动,未考虑置换互溶式扩散。

4. 在室温下对铁板(其熔点为 1538℃ )和锡板(其熔点为 232℃ ),分别进行来回弯折,随着弯折的进行,各会发生什么现象?为什么? 答:根据T再=(0.35~0.45)Tm可知

Fe在室温下加工为冷加工,Sn在室温下加工为热加工

因此随着弯曲的进行,铁板发生加工硬化,继续变形,导致铁板断裂 Sn板属于热加工,产生动态再结晶,弯曲可不断进行下去

5. 何为固溶强化?请简述其强化机制。

答:固溶强化就是溶质原子阻碍位错运动,从而使合金强度提高的现象。 主要机制包括:1)柯氏气团,即溶质原子的弹性应力场阻碍位错运动;2)玲木气团,即溶质原子降低基体层错能,使位错分解为扩展位错,阻碍位错交滑移或攀移;3)电交互作用,即带电溶质原子与位错形成静电交互作用,阻碍位错运动。

6. 请比较二元共晶转变与包晶转变的异同。

答:相同点:恒温、恒成分转变;相图上均为水平线。

不同点:共晶为分解型反应,包晶为合成型反应;共晶线全是固相线,包晶线只有部分是固相线;共晶三角在水平线上,包晶三角在水平线下。

二、作图计算题(每题10分,共40分)