发布时间 : 星期四 文章材料科学基础试题库（内附部分自己整理答案）更新完毕开始阅读641ec44ba8956bec0975e3f4
24、柏氏矢量的意义？（6分）
它描述了位错线上原子畸变特征、方向、大小；位错的畸变能和柏氏矢量的平方成正比. 26、已知916℃时，γ-Fe的点阵常数0.365nm，（011）晶面间距是多少？（5分） 面心立方的?-Fe，a＝b＝c＝0.365nm，对立方晶系，d?a0?1?1?0.3652222?1.03nm
27、画示意图说明包晶反应种类，写出转变反应式？（4分） 28、影响成分过冷的因素是什么？（9分）
温度梯度（平缓有利）；凝固速度（越快越有利）；凝固范围（越大越有利）。
29、单滑移、多滑移和交滑移的意义是什么？（9分）
只有一个滑移系统上的分切应力最大并达到临界分切应力，形成单滑移，这种情况下，加工硬化最弱；当拉力轴在晶体的特定取向上可能使几个滑移系的分切应力相等，在同时达到了临界分切应力时发生多滑移，这种情况下会发生加工硬化现象；交滑移是螺旋位错在两个相交的滑移面上运动，当螺型位错在一个滑移面上运动遇到障碍会转到另一个滑移面上继续滑移，滑移方向不变。交滑移影响材料的塑性。
30、简要说明纯金属中晶粒细度和材料强度的关系，并解释原因。（6分）
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Hall-Petch霍尔-佩奇公式，细度减小，屈服强度增加，用晶界位错塞积模型解释。对粗晶粒，晶界塞积的位错多，产生应力集中大，在变形传递中容易使位错源开动，因此屈服强度低。
31、某晶体的原子位于四方点阵的节点上，点阵的a=b，c=a/2，有一晶面在x，y，z轴的截距分别为6个原子间距、2个原子间距和4个原子间距，求该晶面的密勒指数。 32、证明理想密排六方结构的轴比c/a=1.633。(a,厂3/3a)
33、立方晶系的(111)，(110)，(123)晶面族各包含多少晶面，写出它们的密勒指数。 34、说明柏氏矢量的确定方法，如何利用柏氏矢量和位错线来判断位错的类型？
答：首先在位错线周围作一逆时针回路,然后在无位错的晶格内作同样的回路,该回路必不闭合,连接终点与起点即为柏氏矢量. 位错线与柏氏矢量垂直的是刃型位错,平行的是螺型位错.
35、简要说明成分过冷的形成及其对固溶体组织形态的影响。
答: 固溶体凝固时,由于溶质原子在界面前沿液相中的分布发生变化而形成的过冷. 36、为什么晶粒细化既能提高强度，也能改善塑性和韧性？
答: 晶粒细化减小晶粒尺寸,增加界面面积,而晶界阻碍位错运动,提高强度; 晶粒数量增加,塑性变形分布更为均匀,塑性提高; 晶界多阻碍裂纹扩展,改善韧性.
37、共析钢的奥氏体化有几个主要过程？合金元素对奥氏体化过程有什么影响？
答: 共析钢奥氏体化有4个主要过程: 奥氏体形成、渗碳体溶解、奥氏体均匀化、晶粒长大。合金元素的主要影响通过碳的扩散体现，碳化物形成元素阻碍碳的扩散，降低奥氏体形成、渗碳体溶解、奥氏体均匀化速度。
38、提高钢材耐蚀性的主要方法有哪些？为什么说Cr是不锈钢中最重要的合金元素？
?ys??0?kyd2答：提高钢材耐蚀性的主要方法有：在表面形成致密氧化膜、提高基体电极电位、形成单相组织。Cr可形成表面致密氧化膜Cr2O3,可提高电极电位，可形成单相铁素体. 39、何为位错反应？如何判断一个位错反应能否进行？ 40、根据凝固理论，试述细化晶粒的基本途径。
由 凝固理论可知，结晶时单位体积中的晶粒数目 z 取决于形核率 N 和晶体长大速率 Vg 两个因素，即 z ∝ N/Vg 。基本途径：
(1) 增大过冷度 △ T。△T增加，N和Vg 都随之增加，即 z增多。
(2) 加入形核剂。加入形核剂后，可以促使过冷液体发生非均匀形核。即不但使非均匀形核所需要的基底增多，而且使临界晶核半径减小，这都将使晶核数目增加，从而细化晶粒。 (3) 振动结晶。振动结晶，一方面提供了形核所需要的能量，另一方面可以使正在生长的晶体破断，以提高更多的洁净核心，从而使晶粒细化。
41、分析金属冷变形度的大小对再结晶晶粒尺寸的影响，说明原因。 42、简述成分过冷的形成以及成分过冷对固溶体生长形态的影响。 43、位错增值机理
五、计算、作图
1、已知碳在r—Fe中的扩散常数D0＝2.0×10-5m/s，扩散激活能Q＝1.4X10J/mol（R＝8.31J/(molK))。碳势均为CP＝1.1％C的条件下对20#钢在880℃进行渗碳，为达到927℃渗碳5h同样的效果，渗碳时间应为多少？(12分) 2、对fcc结构的晶体(点阵常数为a)
(1)分别计算原子在[100]，[110]和[111]晶向上的原子密度，并说明哪个晶向是密排方向： (2)计算原子在(100)，(110)和(111)晶面上的原子密度和三个面的面间距，并指出面间距最大的晶面。
3、写出附图1.1所示立方晶格中晶面ABCD和晶向CE的指数；在右图单胞中画出晶面(111)和该面上属于<112>三个晶向，并标出具体指数。(12分)
2
5
-5
2
5
4、已知碳在γ-Fe中扩散时，D0 =2.0×10m/s，Q=1.4×10J/mol。当温度在927℃时，求其扩散系数为多少？（已知摩尔气体常数R=8.314J/mol?K） 5、作图表示立方晶体的10分）
?011?、?231?、?321?晶面和、?112?、?102?晶向。
（每题2分，共
6、已知A（熔点600℃）与B（熔点500℃）在液态无限互溶，固态时A在B中的最大固溶度（质量分数）为ωA＝0.30，室温时为ωA＝0.10；但B在固态和室温时均不溶于A。在300℃时，含ωB=0.40的液态合金发生共晶反应。试绘出A-B合金相图；并分析ωA=0.20、ωA=0.80的合金在室温下的组织组成物和相组成物的相对量。
在A-B二元相图中，分析wB=0.6的合金平衡凝固后，在室温下的相组成物及组织组成物，并计算各相组成物的相对含量。
相组成：A＋β
组织组成：A＋β＋AII
A%?90?6090?0?100%?33.3% ?%?1?33.3%?66.7%
解：
按已知条件，A-B合金相图如图4-13所示(各相区均用组织成物标注)。
Ⅰ合金(A-0.80B):室温下由A与B两相组成，其相对量为Wβ=(0.8-0)/(0.9-0)=89%. WA=1-β=11%.室温下的组织为β+ A Ⅱ，其组织组成物的相对量与组成物相同，即 W β=89%, WA Ⅱ=11%.
Ⅱ合金(A-0.55B):室温下由Ａ与Ｂ两相组成，其相对量为 0.55?0.40W?'??100%?50%0.70?0.40 W(A??)?1??初'?50%初共晶室温下的组织为β初+(A+β)共晶+AⅡ。在共晶反应刚完成时。则有β初+(A+β)共晶.冷至室温时，将由β初‘ 与共晶β中析出AⅡ，但由于共晶β中析出的AⅡ与共晶A连接在一起。不可分辨，故略去不计。 由β初‘中析出ＡⅡ的相对量为
WAII?0.90?0.700.90?50%?11%所以，室温下β初的相对量为Wβ初 = Wβ初‘ - WAⅡ= 50% - 11% = 39%
该合金室温下组织成物的相对量为 Wβ初 = 39% .W(A+β)共晶 =50% .WAⅡ = 11%
7、绘出Fe-Fe3C相图，标出铁碳相图上的C、E、F、G、K、P、S点，说明ECF、PSK水平线和ES、GS曲线的意义，其上发生的转变及生成的组织组成物。
A C D E G P S Q 1538 1148 1227 1148 912 727 727 600 0 4.3 6.69 2.11 0 纯铁的熔点 共晶点，LC→ld 渗碳体的熔点（计算值） 碳在γ-Fe中的最大溶解度 纯铁的同素异晶转变点，α-Fe→γ-Fe 0.0218 碳在α-Fe中的最大溶解度 0.77 共析点，As→P 0.0057 600℃时碳在α-Fe中的溶解度 ECF ACD AECF PSK ES 共晶线 发生共晶转变，生成莱氏体（Ld）。共晶反应式为：Lc—→Ld 液相线 此线以上为液相（L），缓冷至液相线时，开始结晶 固相线 此线以下为固相 共析发生共析转变，生成珠光体（P）. 共析反应式为：AS—→P
线 A1 Acm 碳在γ-Fe中的溶解度曲线