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2010年吉林大学材料科学基础真题吉林大学二〇一〇攻读硕士学位研究生入学考试试题一．对比解释下列概念（50分）1.1离子导电电子导电1.2均匀形核非均匀形核1.3韧性断裂脆性断裂1.4点、线、面缺陷1.5热塑性和热固性高分子1.6晶界扩散表面扩散反应扩散1.7非晶准晶纳米晶1.8共晶转变共析转变1.9螺型位错长大二维晶核长大1.10热加工冷加工二．简答下列问题（40分）2.1回火马氏体与珠光体在组织和性能上的差别？2.2简述Frank–Read位错源增值过程。2.3金属-金属型共晶和金属-非金属共晶固液界面的异同点。2.4简述成分过冷对金属晶体结构的影响。三．论述题（30分）3.1画出过冷奥氏体等温冷却曲线，并对比分析珠光体转变和贝氏体转变的异同点。3.2说出至少两种细化金属的方法，并说出各自适用的材料，工艺参数，优缺点。四、画图说明并计算（30分）4.1画出完整的铁碳相图，标出各点的温度和成分，各相区的组织组成物，写出各水平线的相变反应式，并计算室温下含碳0.4%钢中α相和渗碳体的含量；并计算该合金相中珠光体的体积分数。吉林大学2009年攻读硕士学位研究生入学考试试题1对比解释下列概念（50分）1.1结晶、再结晶、二次再结晶1.2均匀形核、非均匀形核1.3固溶体、置换固溶体、间隙固溶体1.4离子键、金属键、共价键1.5施主态、受主态、受主能级1.6晶界扩散、表面扩散、反应扩散1.7晶粒、晶界、晶胞1.8屈服强度、断裂强度、疲劳强度1.9弹性形变、滞弹性、弹性能1.10非晶、准晶、纳米晶2简答下列问题（40分）2.1简述位错、位错线和柏氏矢量的概念，并论述柏氏矢量和位错的相对关系。2.2在结晶陶瓷晶体中，组元离子的哪些特性影响其最终的晶体结构？如何影响？2.3简述聚合物晶体形态和金属晶体形态的异同。2.4简述稳定态扩散和非稳定态扩散的规律，举例说明其使用范围。2.5列出面心立方晶体和密排六方晶体的滑移系数量，所涉及的晶面和晶向。分析比较这两种晶体的塑性变形能力。3论述题（30分）3.1画出共析钢的TTT曲线（C曲线），并对比分析珠光体转变和马氏体转变的异同点。3.2绘出三种聚合物材料（脆性、塑性和高弹性高分子材料）的应力-应变曲线图。分析这些材料的变形行为与金属材料的异同。4画图、说明并计算（30分）画出完整的Fe-Fe3C相图。标出各点的温度和成分、各相区的组织组成物，写出各水平线的相变反应式。并计算室温下含碳1.2%-wt钢中珠光体和先共析渗碳（二次渗碳体）的含量。画出该合金从1200°C冷却到室温的冷却曲线，写出各温度区间的相变反应，并画出组织示意图。吉林大学2008年攻读硕士学位研究生入学考试试题1对比解释下列概念（50分）1.1半导体、聚合物1.2金属晶体结构、陶瓷晶体结构1.3螺型位错、混合型位错1.4共价键、范德华健1.5晶胞、晶粒1.6间隙扩散、空位扩散1.7弹性变形、滞弹性1.8滑移、滑移系1.9中间固溶体、金属间化合物1.10固溶处理、人工时效2简答下列问题（40分）2.1解释原子间结合力和结合能的概念及二者之间的关系。2.2已知铜的原子半径为0.128nm，具有FCC晶体结构，原子质量为63.5g/mol，试计算其密度。2.3叙述固溶体合金中，间隙和置换溶质原子与刃型位错的相互作用。2.4给出固体原子扩散所遵守的Fick第一定律表达式，并解释各量物理意义。2.5描述多晶体材料的塑性变形过程，并解释晶粒细化强化机制。3回答下列问题（30分）3.1简要说明相变动力学所解决的问题是什么？哪些关键因素影响相变过程？如何影响？3.2画出三种常见晶体结构（面心立方、体心立方、密排六方）的晶胞示意图。列表说明每种晶体结构的原子半径与晶格常数的关系、晶胞原子个数、配位数和致密度。4画图、说明并计算（30分）4.1画出完整的Fe-Fe3C相图，标出各点的温度和成分，标出各相区的相组成物和组织组成物。4.2某Fe-Fe3C合金的平衡组织为：珠光体85%和铁素体15%。计算该合金中α-Fe相和渗碳体（Fe3C）的含量。4.3在相图中标出4.2所述合金的位置，并绘出某冷却曲线，写出该合金从液相冷却到室温过程中的相变过程。吉林大学2007年攻读硕士学位研究生入学考试试题1对比解释下列概念（50分）1.1凝固、结晶、再结晶1.2点缺陷、面缺陷、线缺陷1.3晶界扩散、表面扩散、反应扩散1.4晶界、亚晶界、孪晶界1.5组元、相、相律1.6均匀形核、非均匀形核1.7螺型位错长大、二维晶核长大1.8共晶、伪共晶、离异共晶1.9非晶、准晶、纳米晶1.10过饱和固溶体的连续脱溶和不连续脱溶2简答下列问题（40分）2.1简要叙述固溶强化的概念、强化机制和影响固溶强化的因素。2.2叙述Frank-Read位错源增殖位错的过程。2.3论述成分过冷对固溶体合金结晶后组织的影响。2.4论述金属-金属型共晶和金属-非金属型共晶结晶时，固液界面的差异。3画图、说明并计算（30分）画出完整的Fe-Fe3C相图，并说明其中三条水平线的意义，写出反应式。并计算T12钢中二次渗碳体的含量。4选作题（每位考生只能选作其中一题，30分）4.1对比分析贝氏体转变和马氏体转变动力学上的异同点。4.2在陶瓷系统中，当有气相或液相存在时，两个晶粒间的晶界自由能与晶粒与气相或液相间形成的槽角的关系如何描述？表面张力为0.6J/㎡的一种液态硅酸盐与一多晶氧化物表面接触，接触角θ为45°C；若与此氧化物混合，则在三晶粒交界处，形成液态小球，二面角ψ平均为85°C，假设没有液态硅酸盐时，氧化物-氧化物界面的界面张力为1J/㎡，试计算氧化物的表面张力。4.3描述高分子球晶的内部结构和其生长过程。吉林大学2006年攻读硕士学位研究生入学考试试题1对比解释下列概念（50分）1.1晶体、离子晶体1.2晶带、晶带轴、共带面1.3空位、间隙原子1.4柏氏回路、柏氏矢量1.5刃型位错的滑移、螺型位错的滑移1.6扩散驱动力、扩散激活能1.7组元、相、相律1.8晶胚、临界形核1.9共晶、亚共晶、过共晶合金1.10热过冷、成分过冷2简答下列问题（40分）2.1简要叙述金属键的特点和金属键晶体的性能。2.2纯铁在912°C以上和以下各是什么类型晶体结构？碳在哪个晶体结构中的固溶度大？为什么？2.3论述你所知道的纳米晶体材料的形成途径。2.4给出下图中立方晶胞中指定点的坐标、线的晶向指数和面的晶面指数。3画出Fe-Fe3C二元相图。并标出亚共析钢、过共析钢、亚共晶白口铁、过共晶白口铁所处的相区范围。画出45钢从液态熔体到室温的冷却曲线示意图，写出各温度段的转变式，计算室温时先共析铁素体的相对含量。（30分）4选作题（每位考生只要求在以下三道题中选作一道题，多作不多给分，满分30分）4.1简述钢马氏体的转变特点。4.2简述固相反应的热力学特征和动力学特征；简述描述固相反应扩散控制的动力学理论模型及其差异；若平均粒径为μm的MgO粉料与Al2O3粉料以1：1摩尔配料并均匀混合，将原料在1300°C恒温0.5小时后，有15%粉料发生反应而生成MgAl2O4，该固相反应为扩散控制反应并符合杨德方程，试求反应完成所需要的时间。4.3定性分析高分子主链结构的刚柔性，取代基对高分子链的柔性有哪些影响？吉林大学2005年攻读硕士学位研究生入学考试试题1对比解释下列概念（50分）1.1金属键、离子键、共价键1.2固溶体、间隙固溶体、置换固溶体1.3刃形位错、螺形位错1.4胞晶、共晶、共析反应1.5晶体、非晶体、准晶体1.6铁碳合金中的一次渗碳体和二次渗碳体1.7枝晶偏析、晶界偏析1.8相、相律和相图1.9小角度晶界、大角度晶界1.10自扩散、异（互）扩散2简答下列问题（40分）2.1已知铁原子半径0.124nm，原子量55.85g/mol，试计算体心立方结构纯铁晶体材料的密度。2.2计算面心立方晶胞中所包含的原子个数、致密度和配位数。2.3说明晶核形成前后晶胚尺寸变化引起的体系质量改变，并由此定义临界晶核。2.4说明置换扩散的可能机制，并说明各机制所需激活能的相对大小。3绘出Fe-Fe3C相图。标出共晶点、共析点、碳在相和相中最大固溶度点的温度和成分。画出含碳1.2%钢的结晶过程和冷却曲线示意图；计算缓慢冷却到室温后，该合金组织中的二次渗碳体的相对含量。（30分）4选作题（以下三小题中任选其一，作多者不重复计分，30分）4.1论述碳钢中过冷奥氏体中珠光体转变、贝氏体转变和马氏体转变的特点，说明三种转变所形成材料的性能特点。4.2烧结的驱动力是什么？烧结中传质方式主要有哪几种？各种传质的驱动力是什么？哪种传质方式可不引起体积的收缩？4.3在恒定压力下，线型非晶态高分子化合物在不同温度下有几种状态，分界温度是什么？不同状态下大分子热运动有什么区别？使用性能上有哪些特点？吉林大学2004年攻读硕士学位研究生入学考试试题1对比解释下列概念1.1相起伏、能量起伏1.2铁素体、铁素体魏氏组织1.3无序固溶体、有序固溶体1.4共晶转变、伪共晶转变1.5塑性变形金属的临界变形度和二次再结晶2简答下列问题2.1说明晶体生长形态与温度梯度的关系。2.2固态金属要发生扩散必须满足哪些条件？2.3在ABC成分三角形中，画出Wa=20%,Wb=15，其余为A组元的位置2.4试用多晶体的塑性变形过程说明金属晶粒越细金属的室温强度越高，塑性越好的原因。如果讨论金属材料的高温强度问题，还应该考虑哪些问题？上述结论会有哪些变化？2.5与液态金属结晶相比，金属固态相变有哪些主要特征？3已知面心立方晶格的晶格常数为a，试求（110），（111），（100）晶面的晶面间距，指出晶面间距最大的晶面，并讨论这个晶面在金属塑性变形中的作用。4试述金属结晶过程晶胚尺寸和体系能量变化的关系，并讨论临界晶核和临界形核功的物理意义。5根据Fe-Fe3C平衡相图分析Wc=3%时铁碳合金从液态冷却到室温的平衡转变过程；说明各阶段的组织；并分析计算室温下相组成物和组织组成物的相对含量。6现有一批45钢普通车床传动齿轮，其加工工艺路线为锻造——热处理——机械加工——高频淬火——回火。试问，锻后的热处理应该是什么热处理；并请说明理由和注意事项。吉林大学2003年攻读硕士学位研究生入学考试试题1对比解释下列概念1.1共晶转变、匀晶转变1.2空间点阵、晶体结构1.3滑移带、位错的滑移1.4再结晶、动态再结晶1.5扩散、上坡扩散1.6马氏体转变、珠光体转变2绘出Fe-Fe3C相图，标出P、S、E、C点的成分，共晶转变和共析转变的温度各相区的平衡相。并（1）分析1.2%C碳钢从液态冷却到室温时的平衡结晶过程，画出结晶过程示意图。（2）回答室温下该合金的平衡组织中有哪几种组织（3）计算室温下该合金各组织组成物的相对含量。3比较说明均匀形核和非均匀形核的异同点，说明非均匀形核比均匀形核容易的原因，探讨优良的形核剂应该具备的共同特征。4比较纯金属结晶过程和固溶体结晶过程中哪一个更容易结晶出树枝状晶？为什么？对铸造组织有何影响？5画示意图说明三元合金匀晶合金相图的变温截面和二元匀晶合金相图之间的差别。6说明金属塑性变形过程中产生加工硬化的原因，及其对机械零件生产和服役过程的意义7比较淬火后的回火产物（回火珠光体、回火索氏体、回火屈氏体）和奥氏体直接分解产物（珠光体、索氏体、回火屈氏体）之间的力学性能上的差别。在材料使用过程中如果用后者代替前者，可能存在的技术风险有哪些？生产成本有哪些差别？8画出立方晶系{111}晶面族示意图，写出该晶面族中各晶面的晶面指数。9比较说明珠光体转变和马氏体转变的异同。吉林大学2002年攻读硕士学位研究生入学考试试题1.1对比解释下列概念1.1置换固溶体、间隙固溶体1.2晶界、亚晶界1.3凝固、结晶1.4共析转变、共晶转变1.5滑移带、滑移线1.6脆性断裂、韧性断裂1.7一次再结晶、二次再结晶1.8第一次、第二次回火脆性1.9上贝氏体、下贝氏体1.10晶体生长的光滑界面、粗糙界面2α-Fe属于哪种晶体结构，配位数是多少？画出晶胞示意图并计算其致密度和四面体间隙