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中国海洋大学2020年考研真题：925材料科学基础

考试科目：925材料科学基础

适用专业：080500材料科学与工程、085601材料工程

一、填空题(每空1分，共30分)

1.铂的原子序数为78，它在5d亚层中有（     ）个电子，有（     ）个成单轨道。

2.在三种典型的金属晶体结构中,通过观察可以发现面心立方结构中的（     ）晶面和密排六方结构中的（     ）晶面上的原子排列情况完全相同。

3.依据正负离子半径比，负离子配位多面体的形状通常有哑铃状、三角形、（     ）、（     ）、（     ）等。

4.按照硅氧四面体在空间的组合情况，一般可以把硅酸盐结构分成孤岛状、组群状、（     ）、（     ）和（     ）五种类型。

5.晶体中常见的两种基本热缺陷是弗仑克尔缺陷和（     ）缺陷。

6.两个不全位错夹一片层错的位错称为（     ）位错。

7.多晶材料的扩散物质可沿三种不同路径进行，即（     ）扩散、（     ）扩散和表面扩散,其中扩散系数最大的是（     ）扩散。

Q

8.在扩散系数表达式D=D₀exp(-Q/RT)中，Q是（     ）

9.回复阶段的加热温度不同，冷变形金属的回复机制各异。低温时，回复主要与（     ）的迁移有关;加热温度稍高时，回复的机制主要与位错的（     ）有关;高温时，刃型位错可获得足够的能量产生（     ），形成多边化结构。

10.固溶体晶体的生长状态与成分过冷关系密切，随着过冷度的增大，固溶体晶体由平面状、向胞状、（     ）状的形态发展。

11.在二元系合金相图共晶、包晶、匀晶反应中，能够产生枝晶偏析的是（     ）反应/转变。

12.相律表达式f=c-p+2中，f、c、p分别是自由度数、（     ）、（     ），“2”代表温度和（     ）这两个影响系统平衡的外界因素。

13.铁-碳合金中共有五种不同形态的渗碳体，它们分别是（     ）、（     ）、（     ）、（     ）和（     ）

14.单组元凝固时产生临界晶核半径的大小主要取决于（     ）

二、判断题(判断对错。每小题1分，共10分)

1.范德瓦耳斯力没有方向性和饱和性。()

2.晶向族中的各个晶向都相互平行、方向一致。()

3.通常，低指数的面间距较小，高指数的面间距较大。()

4.刃位错线周围的点阵中既有正应变又有切应变，而螺位错线周围的点阵只有切应变而无正应变。()

5.材料受力时总是先发生弹性变形，然后才发生塑性变形。()

6.晶体缺陷可影响晶体的物理和化学性质，但不会影响发生在晶体中的扩散、烧结、化学反应等过程。()

7.稳定扩散可直接用Fick第二定律解决。()

8.晶体凝固的热力学条件表明，实际凝固温度在熔点处，因此凝固不需要过冷度。()

9.结晶过程包括成核和生长，所以结晶速率是由成核速率和长大速率共同决定的。()

10.低碳钢渗碳处理时，一般都在950°C的高温下进行,这是因为此时碳原子的活动能力强，有利于扩散的快速进行。()

三、简答题(共6题，共40分)

1、写出面心立方结构金属的密排面的晶面指数、画出密排面上原子的具体排列情况，并分别

在晶胞中标出所有八面体间隙和四面体间隙的位置。(8分)

2、什么是固溶体?影响固溶度的原因有哪些?固溶体与纯组元相比，其结构、力学性能和物理性能发生了哪些变化?(8分)

3、请列举晶界的特性并进行简单描述。(6分)

4、什么是单滑移、多滑移、交滑移?三者滑移线的形貌各有什么特征?(6分)

5、在一定的过冷度下，液态金属在凝固过程中发生均匀形核时，形成临界晶核时的自由能是增高的(ΔG^*>0),请解释为什么此时仍能实现液态金属的凝固。(6分)

6、试论晶粒尺寸对材料性能的影响，并根据凝固理论阐述细化晶粒的基本途径。(6分)

四、计算题(12分)

有两种激活能分别为Q₁=83.7kJ/mol和Q₂=251kJ/mol的扩散反应。说明温度从25°C升高到600°C时对这两种扩散的影响，并对结果做出评述。

五、物质结构分析题(30分)

1.针对面心立方晶体，回答下列问题:

(1)判断下列位错反应能否进行。(6分)

(2)若两个扩展位错的领先位错发生上述反应，会对面心立方金属性能有何影响?(3分)

(3)若单晶体铜的表面恰好为{100}晶面，假设晶体可以在各个滑移系上滑移，说明表面上可以

见到的滑移线形貌。若单晶体表面为{11}面时表面上可以见到的滑移线形貌又是什么?(4分)

2.已知如下图所示的边长为a的立方晶胞中，ABCD晶面及AC晶向是晶体的一个滑移系。

回答下列问题:

(1)写出ABCD晶面及AC晶向的米勒指数，并计算ABCD晶面的面间距。(6分)

(2)写出该晶体属于哪种布拉维格子，该晶体晶胞内原子数、配位数、致密度是多少?(5分)

(3)当ABCD晶面及AC晶向组成的滑移系首先开动后，若晶体发生交滑移，写出可能的交滑移系。(2分)

(4)当作用在ABCD晶面及AC晶向组成的滑移系的临界分切力为60MPa,试问在[001]和[010]方向必须施加多少的应力才会发生滑移?(4分)

六、相图题:(28分)

1、下图为具有包晶转变的二元系统相图示意图，其中B在A中形成的固溶体为a，A在B中形成的固溶体为β，回答下列问题。(14分)

(1)指出相图中的相区有几个，分别是什么?(6分)

(2)描述合金点1的平衡凝固过程。(4分)

(3)与合金点1相比，指出合金点2和3在平衡凝固过程中的相变化有什么不同。(4分)

2、Fe-Fe₃C相图分析(14分)

(1)画出Fe-Fe₃C相图。(4分)

(2)某碳钢在平衡冷却条件下所得的显微组织中，含有50%的珠光体和50%的铁素体，求出该合金中含碳质量分数是多少?分析该合金的平衡冷却过程并画出冷却曲线。(6分)

(3)将(2)中的合金加热到730°C，在平衡条件下将获得什么组织?若加热到850°C，又将得到什么平衡组织?(4分)