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中南大学2013年硕士研究生入学考试试题959一、名词解释（10×3=30分）加工硬化沉淀强化交滑移上坡扩散调幅分解金属化合物临界分切应力珠光体Orowan机制等强温度二、解答题（6×10=60分）1、判断下列位错反应能否进行：aaaaa（1）a[100][101][10]；(2)[112][11][111]223622、请指明下列五种结构分别属于什么布拉菲点阵。注：a=b=c,α=β=γ=90°。图省3、冷变形金属在回复和再结晶过程中，组织和性能分别有什么变化？4、试分别给出FCC,BCC及HOP的主要滑移系。5、试分析液态金属凝固过程中形成中心等轴晶区的条件是什么？6、为什么空位是热力学稳定缺陷，而位错是非热力学稳定缺陷。三、问答题(3×20=60分)1、绘出Fe-Fe3C相图，标出其中的关键成分和关键温度，并且回答：（1）分析碳含量对Fe-C合金室温组织和力学性能的影响。（2）分析45钢的拉伸变形过程可分为哪几个阶段及其相应的特征和机理。2、试解释为什么材料的理论强度远高于其实际强度。随着现代科学技术的进步和国民经济的发展，材料的强韧化越来越重要，试举例说明材料强化或韧化的4种方法，并阐述相应的强化和韧化原理。3、试分析下列材料科学过程是否与原子扩散有关，为什么？A热弹性马氏体箱变B脱溶分解C成分均匀化D高温蠕变EG.P形成中南大学2012年硕士研究生入学考试试题959一、名词解释（30分）配位数割阶硬化层错能滑移系体扩散凝固相律晶内偏析离异共晶直线定律二、分析计算题1、分析下列关于材料现象的描述是否正确。（18分）a.空位和位错都是热力学稳定缺陷。b.上坡扩散现象表明固体中原子扩散的驱动力是体系的化学势梯度。c.冷变形是指材料室温下进行的变形过程。d.液态金属凝固是需要过冷，那么固态金属融也需要过热。e.在二元相图中，相邻相区的相数差永远为1。f.固相平均成分线的位置取决于冷却速率，冷却极慢时与固相线重合。2、下图为Fe-Fe3C相图，是Fe-C相图的一部分，请分析C%分别为1.2%、3.0%、○6两种合金）（wt）两种合金的凝固过程（图中○，画出结晶过程组织变化示意图，指出室温下两种合金的组织组成物和相组成物分别是什么，并计算室温下组织组成物和相组成物的相对含量。(20分)图省3、下图为Pb-Bi-Sn相图的投影图。（15分）(1)写出P，E的反应式和反应类型。(2)写出合金Q（WBi=70%,WSn=20%）的凝固过程及室温组织。(3)计算合金Q室温下组织的相对量。图省4、在面心立方晶体中：（1）密排面和密排方向分别是什么（2）分别画出(101)、[10]、、[10]和(111)、[01]，指出以上晶面和晶向哪些是面心立方晶体可能滑移面、滑移方向，并就图中情况分析它们能否构成滑移系？（8分）（3）若外力方向为[001],请分析以上滑移系哪些可以开动？（4分）5、一个位错环，能否其各部分都是螺位错？能否各部分都是刃位错？为什么？（20分）6、从显微组织上如何区分动、静回复和动、静再结晶。（16分）7、已知金属钨的氧化物有WO2、WO2.72、WO2.90、WO3四种形式，试分析并回答：A.若将一致密钨棒一端于700℃下长时间暴露在纯氧气氛中，其他端面密封，试画出沿长度方向棒中的相分布特征；（10分）B.有人认为WO2.90是WO3与WO2机械混合物，是否正确？为什么？（5分）中南大学2011年硕士研究生入学考试试题959一、名词解释（本题30分，每小题3分）变质处理临界晶核枝晶偏析平衡分配系数莱氏体屈服现象金属化合物自扩散柯垂尔气团割阶硬化二、分析计算题（本题共120分）1、铜-锌基单相固溶体进行均匀化热处理，试讨论如下问题：1）在有限时间内能否使枝晶偏析完全消失？（5分）2）冷加工对此合金均匀化过程有无影响？说明理由？（5分）2、根据Fe-Fe3C相图：1）写出纯Fe的两种结构、单胞的致密度及其滑移面；（6分）2）分析Wc对Fe-C合金力学性能的影响；（6分）3）分析45钢具有较好锻造性能的原因。（6分）3、请根据图1所示的Pb-Bi-Sn相图，回答：1）写出三相平衡和四相平衡反应式；（6分）2）标出成分为5%Pb、65%Bi与30%Sn合金位置，写出该合金凝固过程。（6分）图省4、分析金属结晶过程中结晶条件及工艺方法的改变对铸锭组织及晶粒大小的影响。（15分）5、试分析晶界在材料塑性变形中的作用。（10分）6、什么是交滑移？为什么只有螺位错可以发生交滑移而刃位错却不能？（10分）7、铜为FCC结构，其相对原子质量为63.55，密度为8.96g/cm3，计算铜的点阵常数和原子半径。测得Au的摩尔分数为40%的Cu-Au固溶体点阵常数a=0.3795nm,密度为14.213g/cm3，计算说明该固溶体的类型。（Cu的原子量为63.55，Au的原子量为169.97，阿伏伽德罗常数取6.02×10）（10分）8、试用三个实例分析弥散强化在粉末冶金材料改性中的作用？（159、对于简单立方晶体：1）利用位错理论和晶体学计算分析其滑移系有哪些？（10分）2）若外力方向分别为[100]、[101]，试分析哪个滑移系可以滑动？（10分）中南大学2010年硕士研究生入学考试试题959一、名词解释（30分）二元包晶反应成分过冷弹性变形σ0.2微观偏析异常长大动态再结晶刃型位错软取向晶体二、分析计算题（共6小题，70分）1、根据凝固理论，试述纯金属结晶与固溶体结晶的异同。（12分）2、根据图1所示的V-Cr-C三元相图液相面的投影图，写出各温度所发生四相平衡反应的反应式及反应类型。(8分)图1省3、计算面心立方结构（100）、（110）、（111）晶面的面间距和面密度（单位面积上的原子数）并分析面间距与面密度间的定性关系。（10分）4、将经过70%拉伸冷变形的长铜棒（Cu的熔点为1083℃）一端浸入0℃冰水，另一端加热到850℃（如图2），过程持续一个小时：图2省1)估计其再结晶温度；（4分）2)分析沿试样长度方向的组织和硬度变化规律；（6分）3)画出试样中组织连续变化示意图和硬度变化曲线。（6分）5、分析柯肯达尔效应的形成机理和意义。若以纯铜和铝青铜组成扩散偶，标志物会向哪个方向移动？（12分）6、什么是割阶硬化？若是螺位错中形成一割阶，分析割阶的高度不同，该螺位错的运动行为有什么不同？（10分）三、综合题（共2小题，50分）1、根据Fe-Fe3C相图：1）分析碳在α-Fe和γ-Fe中形成固溶体的类型及固溶度的大小，并说明原因；（5分）2）画出Wc=0.45%的Fe-C合金室温下的组织示意图，并计算其组织的相对量；（5分）3）简述Wc=1.2%的Fe-C合金结晶过程及室温下的组织；（5分）4）分析含碳量对碳钢力学性能的影响。（5分）2、试叙述三种金属材料强化方法，并阐述其机理，给出各种方法下的应用实例。（30分）中南大学2009年硕士研究生入学考试试题一、名词解释（本题30分，每小题3分）配位数有序度扩展位错自扩散双交滑移应变时效能量起伏调幅分解区域熔炼扩散型相变二、分析计算题（本题共120分）1、含12.3wt%Mn、1.34wt%的奥氏体钢，其点阵常数为0.3624nm，密度为7.83g/cm³，已知C、Fe、Mn的原子量分别为12，55.84，54.92，试计算此奥氏体钢晶胞内的实际原子数，并分析C、Mn在此奥氏体钢的固溶方式。（15分）aaa2、在铝单晶体中（FCC结构），位错反应[10][11][2]能否进266行？写出反应后扩展位错宽度的表达式和式中各符号的含义；若反应前的a[10]是刃位错，则反应后的扩展位错能进行何种运动？能在哪个晶面2a上进行运动？若反应前的[10]是螺位错，则反应后的扩展位错能进行2何种运动？（20分）3、分别画出FCC结构的（101）、[10][10]和（111）、[01]，分析它们能否构成可以开动的滑移系？（15分）4、液态金属凝固过程中形成中心等轴晶区的条件是什么？合金成分对形成中心等轴晶区有什么影响？（15分）5、根据图1所示的Pb-Sn相图：1）分析合金Ⅰ平衡凝固析出二次相的形貌特征，绘出平衡凝固过程图；（6分）2）分析合金Ⅱ的相转变特征，计算在转变温度下的相组成；（6分）3）分析合金Ⅲ与合金Ⅳ在结晶过程、室温组织上的异同；图1省6、一块有效厚度20mm的共析钢试样在湿氢（强脱碳性气氛）中进行如下处理：1）加热到780℃并长时间保温，然后空冷至室温；2）加热到930℃并长时间保温，然后空冷至室温；试分别分析经两种处理后试样从表面到心部的组织特征。（20分）7、1）图2为Fe-W-C系低碳部分的液相面投影图，试写出所有四相反应。（8分）2）图3为Al-Mg-Mn系富Al角投影图，分析合金Ⅰ和Ⅱ的凝固过程。（7分）3）中南大学2008年硕士研究生入学考试试题一、名词解释（本题30分，每小题3分）变质处理临界晶核枝晶偏析平衡分配系数莱氏体临界分切应力Orowan机制Cottroll气团非共格相界中间相二、分析计算题（本题共120分）1、简述典型纯金属凝固是固/液界面的微观结构及长大机制。试比较固溶体与纯金属结晶的异同。（20分）2、根据Fe-Fe3C相图：（15分）1）写出纯Fe的两种结构、单胞的致密度及其滑移面；（5分）2）分析Wc对Fe-C合金室温组织和力学性能的影响；（5分）3）分析45钢具有较好锻造性能的原因。（5分）3、根据Pb-Bi相图（图1）回答下列问题：（15分）（1）设X合金平衡凝固完毕时的组织为（Bi）初晶+[β+(Bi)]共晶，并初晶与共晶的百分含量相等，则该合金的成分是多少？（5分）（2）分析Pb-40%Bi合金非平衡凝固后室温下组织与平衡凝固组织有何不同？为什么？(5分)（3）试分析WBi＜12%的Bi-Pb合金能否采用形变强化提高强度？为什么？（5分）图1、2省4、三元相图：（15分）（1）图2（见上）是有限溶解三元共晶相图的投影图，画出mn垂直截面图，写出X合金的室温组织。（6分）（2）图3是Fe-Cr-C系12%Cr垂直截面图，写出Wc=0.2%合金在平衡冷却时的结晶过程。（6分）（3）根据图3省，分析2Cr13钢热处理的加热温度大约是多少？(35、说明金属冷变形程度的大小对再结晶形核机制和再结晶晶粒尺寸的影响。（10分）6、试分析晶界在材料塑性变形中的作用。（10分）7、为什么空位是热力学稳定缺陷，而位错是非热力学稳定缺陷。（108、当Fe从FCC结构转变为BCC结构时，a）按晶体的钢球模型，若球的直径不变，计算其体积膨胀多少？b）经X射线衍射测定在912℃时，α-Fe的a=0.2892nm，γ-Fe的a=0.3633nm，计算从γ-Fe转变α-Fe时，其体积膨胀多少？与a）相比，说明导致差别的原因。（10分）9、试分析下列哪些材料科学过程与原子扩散有关：（15分）10、A晶体凝固时形核、长大B合金的成分过冷C成分均匀化D固态相变时的形核E高温蠕变F涂层中南大学2013年硕士研究生入学考试试题参考答案一、名词解释（30分）加工硬化：随着冷变形程度的增加，金属材料强度和硬度指标都有所提高，但塑性、韧性有所下降的现象。沉淀强化：过饱和固溶体随温度下降或长时间保温过程中（时效）发生脱溶分解，细小的沉淀物分散于基体之中，阻碍位错运动而产生强化的现象。交滑移：当某一螺位错在原滑移面上运动受阻时，有可能从原滑移面转移到与之相交的另一滑移面上去继续滑移，这一过程称为交滑移。上坡扩散：组元从低浓度区向高浓度区迁移的扩散过程。扩散的驱动力是化学位梯度。调幅分解：（过饱和）固溶体通过上坡扩散在一定的温度下分解成结构相同、成分不同的两个相的转变过程。金属化合物：金属与金属、金属与某些非金属之间形成的化合物，结构与组成金属化合物的纯金属不同，一般具有熔点高、硬度高、脆性大的特点。临界分切应力：滑移系开动所需的最小分切应力。它是有一个定值，与材料本身性质有关，与外力取向无关。珠光体：铁碳合金共析转变产物，是共析铁素体和共析渗碳体的层片状混合物。Orowan机制：合金相中