材料科学基础2015试卷A1答案

注：1、教师命题时题目之间不留空白；2、考生不得在试题纸上答题，教师只批阅答题册正面部分，若考生须在试题图上作解答，请另附该试题图。3、请在试卷类型、考试方式后打勾注明。（第1页）试题2014__年~__2015__年第2学期课程名称：材料科学基础答案专业年级：材料物理2012考生学号：考生姓名：试卷类型：A卷√B卷□考试方式:开卷□闭卷√……………………………………………………………………………………………………………………一、名词解释（每小题4分，共20分）1、高分子化合物由一种或多种简单低分子化合物聚合而成的相对分子量大于5000的化合物，又称聚合物或高聚物。2、肖脱基（schottky）缺陷晶体结构中的原子或离子离开原来所在的晶格格点位置而形成的空位式的点缺陷。3、成分过冷固溶体不平衡凝固时，溶质原子富集在固/液界面前沿，是液体中的实际温度低于理论凝固温度，从而使液体处于过冷状态，这种过冷称为成分过冷。4、孪生金属塑性变形的重要方式。晶体在切应力作用下一部分晶体沿着一定的晶面（孪晶面）和一定的晶向（孪生方向）相对于另外一部分晶体作均匀的切变，使相邻两部分的晶体取向不同，以孪晶面为对称面形成镜像对称，孪晶面的两边的晶体部分称为孪晶。形成孪晶的过程称为孪生。5、临界变形度再结晶后的晶粒大小与冷变形时的变形程度有一定关系，在某个变形程度时再结晶后得到的晶粒特别粗大，对应的冷变形程度称为临界变形度。二、判断题（正确在括号内打√，错误打×，每小题1分，共10分）1、√；2、×；3、×；4、√；5、×；6、×；7、√；8、×；9、√；10、×三、简答题（每小题5分，共20分）1、简述高分子材料结构的含义。高分子材料的结构包括两个层次：一是高分子链的结构；二是高分子的聚集态结构。（1分）高分子链的结构：指组成高分子结构单元的化学组成、键接方式、空间构型、高分子链的几何形状及构象。（2分）高分子的聚集态结构：指分子链的排列和堆积结构。（2分）2、简述负温度梯度下的晶体生长特点。（1）负温度梯度：液态金属处于过冷状态时，由于结晶潜热，导致固/液界面处液相的温度高于远离界面处的温度。（2分）（2）在负的温度梯度下，晶体生长较快，伸入液相的晶体形成一次晶轴。由于一次晶轴生长时也放出结晶潜热，其侧面周围的液相中又产生负的温度梯度。于是，一次晶轴上又会注：1、教师命题时题目之间不留空白；2、考生不得在试题纸上答题，教师只批阅答题册正面部分，若考生须在试题图上作解答，请另附该试题图。3、请在试卷类型、考试方式后打勾注明。（第2页）产生二次晶轴等。生长的最终结果如同树枝，所以称为树枝状生长。（3分）3、简述扩散的微观机制有哪些？影响扩散的因素又有哪些？置换机制：包括空位机制和直接换位与环形换位机制，其中空位机制是主要机制，直接换位与环形换位机制需要的激活能很高，只有在高温时才能出现。间隙机制：包括间隙机制和填隙机制，其中间隙机制是主要机制。（2分）影响扩散的主要因素有：温度（温度约高，扩散速度约快）；晶体结构与类型（包括致密度、固溶度、各向异性等）；晶体缺陷；化学成分（包括浓度、第三组元等）（3分）4、已知某低碳钢σ0=64MPa，K=393.7，若晶粒直径为50μm，该低碳钢的屈服强度是多少？由霍尔－配奇公式得：a7.11968.5564507.39364d21-21-0sMPK（5分）四、计算题（每小题10分，共40分)1、解：（1）[101][121][111]263aaa（3分）22222263aaab前223ab后＜2b前，（3分）所以反应能进行。（1分）（2）[111]3ab，该位错为弗兰克不全位错，为刃型位错，由于柏氏矢量不是FCC的滑移方向，故弗兰克位错不能滑移，只能攀移。（3分）2、解:（1）室温下的组织组成：铁素体+珠光体（忽略三次渗碳体）（2分）0.770.15100%82.9%0.770.0218F117.1%PF（3分）（2）室温下的相组成：铁素体+渗碳体（2分）6.690.15100%97.8%6.690.0008F（考虑三次渗碳体析出）312.2%FeCF（3分）3、解：(1)对立方晶系，两晶向[h1k1l1]和[h2k2l2]夹角公式为：222222212121212121coslkhlkhllkkhh注：1、教师命题时题目之间不留空白；2、考生不得在试题纸上答题，教师只批阅答题册正面部分，若考生须在试题图上作解答，请另附该试题图。3、请在试卷类型、考试方式后打勾注明。（第3页）故滑移面的法线]111[与拉力轴方向[001]的夹角为：3110011)1(110101cos222222同理，滑移方向[101]与拉力轴方向[001]的夹角为：21cos（5分）由分切应力公式得：（2分）(2)由于滑移方[110]和[001]方向点积为零，故知两晶向互相垂直cosλ=0,σ=∞.即施加应力方向为[001]时，在[110]方向不会产生滑移。（3分）4、已知含Wzn=0.30的黄铜在400℃的恒温下完成再结晶需要一小时，而在390℃完成再结晶需要2小时，试计算420℃恒温下完成再结晶需要多少时间？解再结晶进行的速率为为再结晶激活能）—再QAV(eQ/RT（3分）设t为完成再结晶所需要的时间，则1t再V（2分）3/2/1Q/RTtetete321RTQRTQAAA———1221ttln)21(TTRQ—1331ttln)11(TTRQ—13123121ttlnttln1111TTTTT3=0.26h（5分）五、综合分析题（10分）解:MPa45.2coscosc注：1、教师命题时题目之间不留空白；2、考生不得在试题纸上答题，教师只批阅答题册正面部分，若考生须在试题图上作解答，请另附该试题图。3、请在试卷类型、考试方式后打勾注明。（第4页）（1）P点：包共晶反应，()LPbSn（2分）E点：共晶型反应，()LSnBi（2分）（2）合金Q的凝固过程：iitLBLLB初晶液相面温度初晶随温度降低，Bi初晶不断增多，L相成分沿Bi-Q的延长线向E3E方向移动。tan+ii+n+itLSBLBSB共晶共晶初晶（）（）L相成分到达a点后，开始发生两相共晶反应：n+iLSB共晶（），同时L成分沿E3E线向E点移动。Etn+i+i+n+in+i+tLSBLBSBSB共晶共晶共晶初晶（）（）（）液相成分到达E点，剩余全部液相发生三相共晶反应：n+i+LSB共晶（）继续冷却，不再发生变化。（2分）室温组织：i+n+in+i+BSBSB共晶共晶初晶（）（）（1分）（3）iBW初晶=a-100%a-BiQn+i+SBW共晶（）=b-100%b-EQn+iWSB共晶（）=1-iBW初晶-n+i+SBW共晶（）（3分）