西工大材料学院2008年材料科学基础考研真题及答案

西工大材料学院2008年材料科学基础考研真题及答案

西北工业大学2008年硕士研究生入学考试试题

试题名称：材料科学基础（A卷） 试题编号：832 说 明：所有答题一律写在答题纸上 第 1 页 共 3 页

一、简答题（每题10分，共60分）

1. 固态下，无相变的金属，如果不重熔，能否细化晶粒？如何实现？ 2. 固体中有哪些常见的相结构？ 3. 何谓平衡结晶？何谓非平衡结晶？

4. 扩散第一定律的应用条件是什么？对于浓度梯度随时间变化的情况，能否应用扩散第一

定律？ 5. 何为织构？包括哪几类？

6. 什么是成分过冷？如何影响固溶体生长形态？

二、作图计算题（每题15分，共60分）

1. 请分别写出FCC、BCC和HCP晶体的密排面、密排方向，并计算密排面间距和密排方

向上原子间距。 2. 请绘出面心立方点阵晶胞，并在晶胞中绘出（110）晶面；再以（110）晶面平行于纸面，

绘出（110）晶面原子剖面图，并在其上标出[001]，，晶向。 3. 已知H70黄铜在400℃时完成再结晶需要1小时，而在390℃下完成再结晶需2小时，请计算在420℃下完成再结晶需要多长时间？ 4. 一个FCC晶体在[23]方向在2MPa正应力下屈服，已测得开动的滑移系是

(111)[01]，请确定使该滑移系开动的分切应力τ。 三、综合分析题（30分）

1. 请根据Fe-Fe3C相图分析回答下列问题：（17分）

1) 请分析2.0wt.%C合金平衡状态下的结晶过程，并说明室温下的相组成和组织组成。 2) 请分析2.0wt.%C合金在较快冷却，即不平衡状态下，可能发生的结晶过程，并说

明室温下组织会发生什么变化。 3) 假设将一无限长纯铁棒置于930℃渗碳气氛下长期保温，碳原子仅由棒顶端渗入（如

图所示），试分析并标出930℃ 和 缓冷至室温时的组织分布情况。（绘制在答题纸上）

防护

C930℃

2. 图示Cu-Cd二元相图全图及其400℃～600

（13分）

室温

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1） 请根据相图写出549℃、547℃、544℃、397℃和314℃五条水平线的三相平衡反应

类型及其反应式； 2） 已知β相成分为wcd =46.5％，400℃时γ相的成分为wcd =57％，请计算400℃时wCd＝

50％合金的相组成。

2008年西北工业大学硕士研究生入学试题参考答案

西工大材料学院2008年材料科学基础考研真题及答案

一、简答题（每题10分，共60分）

7. 固态下，无相变的金属，如果不重熔，能否细化晶粒？如何实现？

答：可以。.通过进行适当冷变形，而后在适当温度再结晶的方法获得细晶（应主意避开临界变形度和避免异常长大）。或进行热加工，使之发生动态再结晶。

8. 固体中有哪些常见的相结构？

答：固体中常见的相结构有：固溶体（单质）、化合物、陶瓷晶体相、非晶相、分子相。

9. 何谓平衡结晶？何谓非平衡结晶？

答：平衡结晶是指结晶速度非常缓慢，液相和固相中扩散均很充分的情况下的结晶。非平衡结晶是指结晶速度比较快，扩散不充分的情况下的结晶。

10. 扩散第一定律的应用条件是什么？对于浓度梯度随时间变化的情况，能否应用扩散第一

定律？ 答：扩散第一定律的应用条件是稳态扩散，即与时间无关的扩散。对于非稳态扩散的情况也可以应用扩散第一定律，但必须对其进行修正。

11. 何为织构？包括哪几类？

答：织构是晶体中晶面、晶向趋于一致现象。织构包括再结晶织构和变形织构。其中变形织构又包括丝织构和板织构。

12. 什么是成分过冷？如何影响固溶体生长形态？

答：凝固过程中，随液固界面的推进，液固界面附近液相一侧产生溶质原子富集，导致液相的熔点发生变化，由此产生的过冷现象称为成分过冷。无成分过冷时，固溶体以平面状生长，形成等轴晶；有较小过冷度时，形成胞状组织；有较大成分过冷时，形成树枝晶。

二、作图计算题（每题15分，共60分）

5. 请分别写出FCC、BCC和HCP晶体的密排面、密排方向，并计算密排面间距和密排方

向上原子间距。 答：

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6. 请绘出面心立方点阵晶胞，并在晶胞中绘出（110）晶面；再以（110）晶面平行于纸面，

绘出（110）晶面原子剖面图，并在其上标出[001]，，晶向。 答：

D

7. 已知H70黄铜在400℃时完成再结晶需要1小时，而在390℃下完成再结晶需2小时，

请计算在420℃下完成再结晶需要多长时间？ 答：在两个不同的恒定温度产生相同程度的再结晶时，

Q11( )RT2T1

t1

et2

t1

et3

Q11 ( )RT3T1

两边取对数，并比之得

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ln

t11111 tTT ln1 t3T3T1400 273420 273

t3 = 0.26 h

8. 一个FCC晶体在[23]方向在2MPa正应力下屈服，已测得开动的滑移系是

(111)[01]，请确定使该滑移系开动的分切应力τ。

答：cos

[23] [111] 1 2 3

0.617

[23] [111][23][01]1 0 3

0.756

23][01]2

cos

2 0.617 0.756 0.933MPa

三、综合分析题（30分）

3. 请根据Fe-Fe3C相图分析回答下列问题：（17分）

4) 请分析2.0wt.%C合金平衡状态下的结晶过程，并说明室温下的相组成和组织组成。 5) 请分析2.0wt.%C合金在较快冷却，即不平衡状态下可能发生的结晶过程，并说明

室温下组织会发生什么变化。 6) 假设将一无限长纯铁棒置于930℃渗碳气氛下长期保温，碳原子仅由棒顶端渗入（如

图所示），试分析并标出930℃ 和 缓冷至室温时的组织分布情况。 答：

1) L —— L→γ —— γ —— γ→Fe3CII —— γ→α+Fe3C —— α→Fe3CIII

相组成：α+ Fe3C 组织组成：P+ Fe3CII （忽略Fe3CIII）

2) 根据冷速不同，可能出现共晶反应，得到Ld；得到的P层片细小；Fe3CII的析出将收到抑制，甚至不析出。

3) 附图如下

C3C

γ

930℃

防护

3C P+Fe3C P P+F

F

室温

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4. 图示Cu-Cd二元相图全图及其400℃～600℃范围的局部放大：（13分）

3） 请根据相图写出549℃、547℃、544℃、397℃和314℃五条水平线的三相平衡反应

类型及其反应式； 4） 已知β相成分为wcd =46.5％，400℃时γ相的成分为wcd =57％，请计算400℃时wCd

＝50％合金的相组成。

答：

1）549℃：包晶反应，（Cu）+ L→β 547℃：包晶反应，β + L→γ 544℃：共晶反应，L→ γ + δ 397℃：包晶反应，δ + L→ ε 314℃：共晶反应，L→ ε +（Cd）2） % 57 5057 46.5 100% 66.7%

或 % 50 46.5

57 46.5

100% 33.3%