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2、离异共品 4 置换固溶体 5 晶内偏析 6 相律 7 不全位错 8 固溶强化 9 热加工 10 交滑移 11 铁素体 12 上坡扩散 13 加工硬化 14 成分过冷 15 异质形核二 问答题 （共 90 分）1 低碳钢的渗碳一般选择在奥氏体区而不是在铁素体区进行，为什么？（本题 6 分）2 画图表示成分过冷的形成，并说明成分过冷对液固体界面生长形态的影响。 （本题 12 分）3 细化晶粒的措施有哪些？为什么晶粒越细，材料的强度越高，塑韧性也越好？（本题 8分）8 如右图所示，滑移面 ABCD 上有一正方形位错环 ABCD，位错环的各段分别与滑移面各边平行，且其柏氏矢量 b/AB。指出位错环上各
3、段位错线的类型，并画出位错运动出晶体后的滑移量和滑移方向。 （本题 8 分）5 多晶体的塑性变形与单晶体有何不同？（本题 4 分）6 共晶系中二元合金在不平衡结晶条件下将产生什么组织，分析其形成的条件、形成过程和组织特征。 （本题 10 分）7 一块纯锡板与一块钨板被子弹穿击，试分别画出弹孔周围的晶粒形态分布示意图，并作简要说明。 （本题 10 分）8 计算含碳量为 4%的铁碳合金按亚稳态冷却到室温后，组织中珠光体、二次渗碳体和莱氏体中二次渗碳体、共晶渗碳体和共析渗碳体的相对含量。 （本题 12 分）9 比较滑移变形和孪生变形的异同点。 （本题 4 分）10 画图说明金属熔液过冷度和形核率之间
4、的关系，并解释其原因。 （本题 6 分）11 画图表示冷变形金属在加热时的组织和性能变化。 （本题 6 分）12 在一个简单立方晶胞内画出（111） 、 （110）晶面和110、112 晶向。 （本题 4 分）三 论述题（共 30 分 每小题 15 分）1 材料中的位错密度与强度有何关系？材料强化常用的方法有哪些？其机制分别是什么？2 试述固态相变的特点。2010 年北京理工大学招收硕士学位研究生入学考试材料科学基础 试卷 答案要点一 名词解释1 几何点在三维空间有规律地重复规则排列。2 一列或若干列原子有规律地错排。3 两相分离的共晶组织。理硕教育专注于北理工考研辅导 4 溶质原子处于溶剂晶
5、格点阵位置的固溶体。5 一个晶粒内部化学成分不均匀的现象。6 描述系统的自由度与其相数和组元数关系的表达式。7 其柏氏矢量不等于点阵矢量整数倍的位错。8 由于溶质原子的溶入而引起的强化效应。9 发生动态再结晶的加工过程。10 在多个滑移系沿相同滑移方向同时或交替进行的滑移。11 碳原子溶入 -铁所形成的固溶体。12 由低浓度处向高浓度处进行的扩散。13 随变形量的提高，材料的强度，硬度的提高而塑韧性下降的现象。14 由成分分布和实际温度共同决定的过冷。15 以外来物质的微粒为核心择优形核。二 问答题1 因为奥氏体区温度高、溶碳量大、间隙半径大。2 随成分过冷度的增大，生长形态由平面状向树枝状变
6、化，图略。3 提高过冷度；变质处理；振动和搅拌。晶粒越细，材料的强度越高，塑韧性越好。原因略。要求写出霍尔-配奇公式。4 按柏氏矢量与位错线的关系及其本身的方向、大小判断。5 晶界对变形的阻碍作用；变形的相互协调性。6 不平衡共晶：共晶线以外成分的合金；伪共晶：接近共晶点成分的合金；离异共晶：共晶线上饱和成分点附近的合金。7 锡板晶粒的大小：原始晶粒粗晶粒细晶粒粗晶粒。钨板：纤维组织。8 10.6；3.10，86.3；9.38；1.22；10.15；41.21；3.9。 （%）9 相同点：均匀剪切变形；沿一定晶面和晶向进行；不改变结构类型。不同点：孪生改变晶体趋向；孪生滑移距离小；滑移对变形贡
7、献大等。10 上凸抛物线关系，非单调关系。因为形核由过冷度和扩散两个因素控制。11 图略12 图略三 论述题1 主要说明固溶强化、弥散强化、加工硬化、细晶强化和相变强化等方法和机制。2 变相阻力大；位向关系；惯习现象；缺陷促进相变；易出现过渡相。2011 年北京理工大学招收硕士学位研究生入学考试试题考试科目：材料科学基础（注：答案全部答在答题纸上，答在试卷上无效。 ）1、名词解释 （共 30 分，每小题 2 分）1 晶体的各向异性 2 多晶体 3 高分子材料的聚合度 4 线缺陷 5 攀移 6 费米能级7 枝晶偏析 8 奥氏体 9 均匀成核的临界半径 10 上坡扩散 11 成分过冷 12 柯肯达
8、尔效应（Kirkendall ） 13 孪晶变形 14 时效 15 钢的淬火二 问答题 （90 分）1. 提高热塑性高分子材料力学性能的方法有哪些？（从结构和性能的关系表述） （10 分）2. 右图是 Na2O 的理想晶胞的结构示意图，试回答：理硕教育专注于北理工考研辅导 （1）晶胞分子数十多少；（2）结构中何种离子做何种密堆积；（3）结构中各离子的配位数为多少；（4）指出此晶胞的（001）面。 （10 分）3. 柏氏矢量的意义？（6 分）4. 晶体是如何降低其表面较高的表面能？（6 分）5. 对某些置换固溶体其溶质可以有 100%的溶解度，而间隙固溶体却没有，为什么？（4分）6. 试画图说明
9、相图重点杠杆定律。 （8 分）7. 试画图说明什么是亚共晶合金、过共晶合金、共晶合金。 （9 分）8. 以碳含量 Wc=4.8%的过共晶白口铁为例，分析结晶后，室温组织中各组织组成的质量分数。 （6 分）9. 非均匀形核为什么比均匀形核容易？（6 分）10. 控制铸件晶粒的尺寸的主要途径是什么？（6 分）11. 产生加工硬化的几种原因是什么？（6 分）12. 在加工中，硅钢产生的二次再结晶的原因？（4 分）13. 固态相变的特点？（9 分）三、论述题（共 30 分，每小题 15 分）1. 论述点缺陷与材料行为的关系。2. 论述影响扩撒的因素。2012 年北京理工大学招收硕士学位研究生入学考试试
10、题材料科学基础 1、名词解释（共 30 分，每小题 2 分）1 变形强化 2 等轴晶 3 晶胞 4 弗兰克尔（Frenkel）缺陷 5 攀移 6 晶内吸附 7 晶内偏析8 伪共晶 9 共晶渗碳体 10 自然时效 11 孪晶变形 12 二次再结晶 13 抗磁体 14 蠕变 15 胞状偏析2、简答题（共 90 分）1. 烧结时的速率主要取决于哪些因素？（6 分）2. 马氏体相变的基本特征？（12 分）3. 加工硬化的原因？（6 分）4. 柏氏矢量的意义？（6 分）5. 如何解释低碳钢中有上下屈服点和屈服平台这种不连续的现象？(8 分）6. 已知 916时， -Fe 的点阵常数 0.365nm， （
11、011）晶面间距是多少？（5 分）6. 画示意图说明包晶反应的类型，写出转变反应式？（4 分）7. 计算 Wc=3.3%的铁碳合金常温下莱氏体的相对含量，组织中珠光体的相对含量和共析渗碳体的含量。 （9 分）8. 从形核分析人工降雨时为什么喷洒 AgI 粒子？（4 分）9. 影响成分过冷的因素是什么？（9 分）10. 影响线形聚合物结晶的因素是什么？（6 分）11. 单滑移、多滑移和交滑移的意义是什么？（9 分）12. 简要说明纯金属中晶粒细度和材料强度的关系，并解释原因。 （6 分）3、论述题（30 分，每小题 15 分）1. 试论述含碳量对铁碳合金平衡组织和性能的影响。2. 论述影响扩散的
12、主要因素。理硕教育专注于北理工考研辅导 材料科学基础答案：1、名词解释（共 30 分，每小题 2 分）1.变形强化纯金属经变形后，其流变压力随变形程度和增加而增加。2.等轴晶每个核心在各个方向上的生产条件接近，最终得到的晶粒在空间三维方向上的尺度相当，此晶粒为等轴晶。3.晶胞构成晶格和最基本单元4.弗兰克尔（Frenkel ）缺陷晶体中的原子挤入结点的间隙，形成间隙原子的点缺陷，把空位和间隙原子这一对点缺陷称为。5.攀移刃型位错的半原子面向上或向下移动，为错线运动方向与柏氏矢量垂直。6.晶内吸附少量杂质或金属元素在晶界内部分布不均匀，常偏聚于晶界，它是异类原子与晶界交互作用的结果，晶界处排列响
13、度无序，而外来原子与基体原子产生相晶格应变，逐渐迁移到表面。7.晶内偏析不平衡结晶的固溶体内部富含高熔点组元，而后结晶的外部富含低熔点组元，这种晶粒内部出现的成分不均匀现象叫做。8.伪共晶在不平衡结晶的条件下，成分在共晶点附近的合金由于过冷同时结出两相，形成共晶组织特征，但不是共晶成分。9.共晶渗碳体1148下，W c=2.116.69%的铁碳合金共晶生成莱氏体，莱氏体中渗碳体为。10.自然时效过饱和固溶体在快速冷却后，在室温长期放置，使之相变叫人工时效。11.孪晶变形晶体在切应力作用下沿一定的晶面和晶向，在一个区域内连续顺序的切变，变形的结果是这部分的晶体取向改变了（晶体结构和对称性未变）
14、，但已变形的晶体部分与未变形部分保持着晶面对称关系，这个对称晶面叫。12.二次再结晶再结晶完成后，晶体不连续不均匀的长大。13.抗磁体材料内部的磁矩削弱了外磁场， 时，方能使体系的自由能降低，因而是稳定的，kr它可进一步长大。 vkGr29.柯肯达尔效应由于界面两侧的两种原子，在相互扩散到对方的基体中，当扩散的速率不等时，会发生原始界面的移动，界面移向原子扩散速率较大的一方，这种现象称为。10.上坡扩散固态相变时，会发生浓度低的向浓度高的方向扩散，发生成分偏聚而不是成分的均匀化，这种现象较。11.屈服强度弹性变形结束后，塑性变形刚开始的应力，称为。12.二次再结晶再结晶结束时，晶体不联系不均匀
15、的长大。13.P 型半导体利用杂质元素在价带上产生大量空穴的半导体。理硕教育专注于北理工考研辅导 14.枝晶偏析如果固溶体是以树枝状结晶并长大的，则枝干和枝间会出现成分的差别，这种现象称为。15.交滑移交滑移式螺旋位错在两个相交的滑移面上运动，当螺型位错在一个滑移面上运动遇到障碍会转到另一个滑移面上继续滑移，滑移方向不变。二、简答题（90 分）1.简要说明材料的结合键（金属键、离子键和共价键）如何影响熔点和密度。 （6 分）答：共价键和离子键的熔点高，是由于其键能高，金属键键能低，熔点低。以金属键结合的原子排列很紧密，形成的晶体结构也较简单，没有方向性，故金属的密度高；以共价键结合的原子排列不
16、够紧密，形成的晶体结构也比较复杂，相邻的原子的个数受共价键数目限制，故共价晶体的密度低。2.计算 bcc 晶胞内的原子数。 （3 分）（体心立方，1+0/2+8/8=2）3.高分子材料中，分子结构如何影响结晶能力？（9 分）答：链结构的对称性和柔顺性（对称高的易结晶）：结构的规整性；共聚（无规共聚不能结晶） 。4.在下图中，阴影面为晶体的滑移面，该晶体的 ABCD 面有一圆形标记，它与滑移面相交，在标记左侧有根位错线，当刃、螺型位错线从晶体左侧滑移至右侧时，画出示意图表示表面的标记有什么变化？并指出相应的切应力方向。 （9 分）5.画出示意图标明成分过冷的概念。 （8 分）答：设固溶体合金为不
17、平衡凝固，固态无扩散，液体只有扩散（或扩散大于对流） ，当固相表面的浓度 0x，界面上液体浓度 0/kx，液相浓度 Lx，自界面上的 0/kx下降到 0x，这样界面上的温度 3T小于远离界面液相温度 1T，从 3到 1的凝固温度与实际温度的差异称为成分过冷。 （图略）6.在烧结初期和后期，扩散有何不同？（6 分）答：在烧结初期主要是表面扩散，在后期，主要是晶界扩散。7.非均匀形核为什么比均匀形核容易？ （ 5 分）答：非均匀形核的形核功， ）（均非 SG，其中 1)(0S,为形状因子，因此形核功比非均匀形核小。8.碳含量 5%（质量分数）的过共晶白口铁结晶后再室温下的组织是什么，其质量分数是多
18、少 ？（8 分）答：室温组织为 dL，室温莱氏体和 ICF3e，一次渗碳体，各组织组成物的质量分数：%7103.4695dLW29-3FeIC理硕教育专注于北理工考研辅导 9.比较孪晶变形在密排六方金属、体心立方金属和面心立方金属中发挥作用。 （9 分）答：对密排六方金属，孪晶改形十分重要，虽然变形中滑移占主要地位，但当滑移滑移变形困难时它能改变晶体位向帮助滑移。在体心立方金属中，在一定条件下可发生孪晶变形，它容易导致解理断裂裂纹的萌生。在面心立方金属中，一般不会发生孪晶变形，但只有加入能降低层错能的溶质因素，就能比纯金属更容易出现孪晶。10.纯金属变形后产生强化的原因？（9 分）答：位错交割
19、；位错反应；位错增殖。11 含碳量对亚共析钢和过共析钢的力学性能有何影响？（6 分）铁素体硬度和强度低，塑性好，渗碳体硬而脆。珠光体是铁素体和渗碳体的机械混合物，渗碳体分布到铁素体上起强化作用。亚共析钢随碳含量上升，强度和硬度上升，塑性下降；过共析钢，除珠光体外，晶界上还有二次渗碳体， 小于 1%影响不大，大于 1%时，塑cw性很低，脆性大大增加。12.影响固溶体形成的主要因素？（8 分）（1）尺寸因素（2）晶体结构（3）电负性差（4）电子浓度。13.高分子材料合成的主要反应类型是什么？(4 分）加聚反应和缩聚反应。4、论述题（共 30 分，每小题 15 分）1.试论述影响再结晶的因素。答：（
20、1）临界变形度（2）临界变形度越小，开始再结晶的温度越高；（3）变形量越大，再结晶后的晶粒越细；（4）微量元素可提高再结晶温度或延迟过程；（%）第二相影响，尺寸大，易发生，尺寸小，抑制；（6）原始结晶时间越细，或退火时间越长，降低再结晶温度。2.试论述金属冷却变形对性能（力学）与组织的影响。 、答：（1）冷变形金属的力学性能。随着变形的增加，金属的屈服强度和抗拉强度不断提高，特别是屈服强度升高很快，导致屈强比增加，塑性和韧性降低。 （2）对组织的影响。等轴状晶体经过拉拔和冷轧后延拉拔和轧制方向深长，晶界可能模糊。可能形成纤维组织，也可能位错胞状结构，性能上可能产生各项异性。 （3）变形结构（4
21、）残余应力（5）电导率下降（6）抗腐蚀性下降。2014 年材料科学基础真题回忆版主要变化有三：一在题型上，前些年的名词解释、作图题等常考题目被选择题、填空题、判断对错题取代，上述三类题型分别是 20 道（40 分） 、20 道（20 分） 、15 道（15 分）计算题是关于立方晶体的临界形核半径和临界形核功的推导（10 分）一个复杂相图标出各相区并计算室温下某成分点的相组成（10 分） ，很常规思维题并没让写出反应式和反应过程，画出冷却曲线，计算组织组成等也没有出铁碳相图，关于菲克定律定义的描述、各物理量的意义和单位以及扩散浓度和时间计算。 （15 分）其余是四道问答题（40 分这是自考这门课以来每年都会考的题型） ；变化二是在考点上：往年不常考的知识点或是几乎从未考过的知识点如高分子在升温时的弹性模量的变化情况、晶体的对称性（晶面、反演、中心对称等）拓扑密堆相的特点、蠕变的影响因素、三元相图的等温面和垂直截面和三元四相共晶反应以及三元四相渗层能否出现三相平衡、三元共晶反应（相律的运用） 、非晶态、平衡偏聚对层错和扩展位错的影响，过冷度对动态回复和再结晶及晶体生长形态的影响、粗糙和光滑、结构对再结晶和组织形态和力学性能的影响。理硕教育专注于北理工考研辅导
