1、武汉科技大学考研试题材料科学基础A卷和参考答案二O一三年招收硕士研究生入学考试试题考试科目代码及科目名称： 材料科学基础810可使用的常用工具：计算器、绘图工具S答题内容写在答题纸上，写在试卷或草稿纸上一律无效考完后试题随答题纸交回。:考试时间3小时，总分值 150分。一、填空题（每空1分，共20分）1、 晶体中有 种空间点阵，它们归属于 个晶系。面心立方结构中密排面的堆垛顺序是 。2、 下图为一立方晶胞，A、B、C为顶点，D为棱边中点，AB的晶向指数为 1，OCD码 号 证 考 准的晶面指数为（ ）。3、 铁碳合金相中的奥氏体为 相，FC属于金属间化合物中 相。业 专 考 报4、 钢中的硫会
2、引起钢发生 脆，磷会使钢发生 脆。5、 回复和再结晶的驱动力是 。6、 热变形或热加工指金属材料在再结晶温度以上的加工变形。热加工过程中，在金属内部同时进行着 与 两个相反的过程。7、 固态金属中原子扩散的驱动力是 ，其扩散方向是向着 的方向进行，其扩散机制主要有 和 ；前者是原子通过 进行迁移，后者是原子通过 进行迁移，因此前者的扩散激活能比后者 ，扩散系数比后者 。二、单选题（每题2分，共20分）1、实际金属材料的性能在不同方向并不存在差异，这是因为 。A晶体不同发现性能相同B晶体的各向异性现在测量不出来C金属材料结构不是晶体D大量晶粒随机取向掩盖了各向异性2、 一根弯曲的位错线， 。A具
3、有唯一的位错类型B具有唯一的柏氏矢量C位错类型和柏氏矢量处处相同3、 形核功与过冷度 。A成正比B成反比 C的平方成反比4、 关于离异共晶，错误的说法是 。A略小于极限溶解度的合金，在快冷条件下，将会出现离异共晶B离共晶点很远的亚共晶合金，在慢冷条件下，将会出现离异共晶C在先共晶相数量甚少而共晶组织较多的情况下，容易出现离异共晶5、 二元合金中，强度较高而塑性变形能力也较好的合金，通常应选在相图处在 成分点。A发生匀晶转变 B发生共晶转变 C发生包晶转变 D形成化合物转变6、 在二元合金相图中，稳定化合物为 。A 一条垂直线 B 一条曲线 C 一个区域7、 根据二元相图相区接触规则， A两个单
4、相之间必定有一个单相区隔开B两个两相区必须以单相区或三相共存水平线隔开C三相水平线必须和四个两相区相邻&能使单晶体金属产生塑性变形的应力为 。A压应力 B切应力 C张应力9、 假定材料的成分相同， 圆饼再加工成齿轮，得到的效果较为理想。A由厚钢板切出的 B由粗钢棒切下的 C由圆棒热镦成的 D由砂模铸造的10、 高温回复阶段，金属中亚结构发生变化时， 。A位错发生塞积 B形成位错缠结 C刃型位错通过攀移和滑移构成亚晶界三、 （1）画出Fe-Fe3C相图，并标注各点温度和成分。 （080501材料物理与化学、080502材料学方向10分，080503材料加工工程 15分）（2）在Fe-C系中有几种
5、类型的渗碳体？分析它们的形成条件（温度范围和成分范围）及组 织形貌。（15分）四、 请根据下图所示二元共晶相图（ 080501材料物理与化学、080502材料学方向回答（1）（2）（ 3）（4），共22分；080503材料加工工程方向回答（1）（ 2）（ 3），共17分）(1) 分析合金I、II的平衡结晶过程，并绘出冷却曲线； (6分)(2)说明室温下合金I、II的相和组织是什么？ ( 8分)(3) 如果希望得到室温组织为共晶组织和 5%的B初的合金，求该合金的成分；(3分)(4) 合金I、II在快冷不平衡状态下结晶，组织有何不同。 (5分)五、 问答题(080501材料物理与化学和 0805
6、02材料学选做1、2、3、6、7小题，共50分， 080503材料加工工程选做 1、2、3、4、5小题，共50分)1、 金属晶体为什么倾向于密堆？( 10分)2、 临界晶核的物理意义是什么？形成临界晶核的充分条件是什么？ ( 8分)3、 如果其它条件相同，试比较在下列铸造条件下，铸件晶粒的大小： (12分)(1)金属模浇注与砂模浇注；(2)高温浇注与低温浇注；(3)铸成薄件与铸成厚铸件；(4)浇注时采用振动与不采用振动。4、 为细化某纯铝板晶粒，将其冷变形 5%后于620C退火1h,组织反而粗化，增大冷变形量 至80%,再于620C退火1h,仍然得到粗大晶粒。 试分析其原因，指出上述工艺不合理
7、之处， 并拟定一种合理的晶粒细化工艺。( 10分)5、 从显微组织上如何区分动、静态回复和动、静态再结晶？( 10分)6、 某面心立方晶体的可动滑移系为 (111)110。( 10分)(1)指出引起滑移的单位位错的柏氏矢量；(2)如果滑移是由纯刃型位错引起的，试指出位错线的方向；(3)如果滑移是由纯螺型位错引起的，试指出位错线的方向；(4)指出在上述 、(3)两种情况下滑移时位错线的滑移方向；7、 将一批齿轮进行渗碳，每炉装 500 件。已知 Q=32900cal/mol , R=1.987cal/mol K ,1cal=4.1868J , 若在900 C渗10h可以达到规定的深度，计算 10
8、00 C渗碳需要多少时间？假定在 900 C渗碳 每炉每小时生产成本为 1000元，而在1000 C渗碳为1500元。问在哪一温度渗碳成本较低？(已知 Q=32900cal/mol , R=1.987cal/mol K, 1cal=4.1868J) (10 分)六、 已知三元简单共晶的投影图如图所示。 (1)请画出AD代表的垂直截面图及各区的相组13 分）成（已知Ta A* （临界形核功）的形核 功。3、 （ 12 分）答：（1）金属模浇注晶粒较细，砂模浇注晶粒较粗。（2） 高温浇注晶粒较粗，柱状晶发达，低温浇注晶粒较细，等轴晶较多。（3） 铸成薄件晶粒较细，铸成厚铸件晶粒较粗。（4） 浇注时
9、采用振动晶粒较细，不采用振动晶粒较粗。4、 （ 10 分）答：前种工艺，由于铝件变形处于临界变形度下，故退火时可形成个别再结晶核心，最终晶核极为粗大；而后种工艺是由于进行再结晶退火时的温度选择不合理， 若按T再=0.4T熔计算,则T熔=100C，故再结晶温度不超过 200C为宜。由于采用 620C退火1h,处于再结晶图上的晶粒异常长大区，故晶粒仍然粗大。正确工艺：150 C退火处理1h。5、 （ 10 分）答：从显微组织上观察，静态回复时可以看到清晰的亚晶界，静态再结晶形成等轴晶粒；而 动态回复时形成胞状亚结构，动态再结晶时，晶粒是等轴的，大小不均匀，晶界呈锯齿状， 等轴晶内存在被缠结位错所分
10、割成的亚晶粒，其组织比静态再结晶要细。6、 （ 10 分）a -解：（1）引起滑移的单位位错的柏氏矢量为 b 110，即沿滑移方向上相邻两个原子间2的连线所表示的矢量。（2） 设位错线方向为uvw。因刃位错线与其柏氏矢量垂直，同时也垂直于滑移面法线，即uvw 111 110 112（3） 因螺位错与其柏氏矢量平行，故 uvw 110。（4） 在（2）时，位错线运动方向平行于 b ；在（3）时，位错线的运动方向垂直于 b。7、 （10 分）解：900C =1173K , 1000C =1273K由 D1273t1273=D 1173t1173可得t1273=D1173t1173/D 1273=10exp-32900心.987 1178）/ex p-32900/（1.987 1273笊=10 exp（-14.1156）/exp（-13.0068）h=10 exp（-1.1088）h=3.299h900C渗碳，一炉齿轮需要 1000元/h X0h=10000元1000C渗碳，一炉齿轮需要 1500元/h 3.299h=4948.5。因此，在1000C渗碳成本较低。六、（13分）答：（1）见下图a。（2）见下图b。
