材料科學基礎試卷(2023年1月17日)
一.名詞解釋（4分×5題=20分）
1.位錯：(4分)已滑移區與未滑移區的分界部分。
2.馬氏體轉變：(4分)同成分、不變平面切變型別的固態轉變。
3.晶體：(4分)質點（原子、分子或離子）以週期性重複方式在三維空間作有規則的排列的固體。
4.形變強化：(4分)由塑性變形引起的材料強度、硬度公升高的現象。
5.間隙固溶體：(4分)將外來組元引入晶體結構，佔據主晶相間隙位置的一部分，仍保持乙個晶相，這種固溶體稱為間隙固溶體。
二．填空（30分，每空1分）
1.乙個體心立方晶胞中占有的原子數目為2。
2．典型金屬的晶體結構有體心立方、麵心立方、密排六方。
3．晶界分為小角晶界、大角晶界兩類，兩個晶粒的位向差小於_10度，它們之間的晶界稱為小角度晶界。
4．相介面分為共格、半共格、非共格三大類。
5．固態相變按熱力學可分為一級相變、二級相變，
按原子遷移方式可分為擴散型、切變型，按相變方式可分為有核相變、無核相變。
6.板條馬氏體顯微組織是由許多成群的板條組成，亞結構為_高密度的位錯_。
7.馬氏體是c在α-fe中的過飽和間隙式固溶體。具有體心立方點陣。馬氏體相變屬於___位移型無擴散相變___相變。
8．脫溶沉澱包括gp區、θ″相、θ′相、θ相四個過程。9．晶體材料在力的作用下，主要表現為：線彈性變形、非線彈性變形、均勻塑性變形、非均勻塑性變形、斷裂五個過程。
10.菲克第一定律描述了穩態擴散的特徵，即濃度不隨時間變化。
11.原子擴散的驅動力是濃度梯度。
三、是非題（正確打√，錯誤打×）（每小題1分，共計10分）
1、麵心立方金屬滑移面通常為，滑移方向為<111>。（×）
2、再結晶是指無畸變的等軸新晶粒逐漸取代變形新晶粒的過程。（√）
3、從熱力學角度看，擴散的真正推動力是由濃度梯度的不同引起的，各組元的原子
總是由高濃度擴散到低濃度。（×）
4、晶粒細化可以提高材料的強度，同時又可以提高材料的塑性指標。（√）
5、利用三元相圖的垂直截面可分析給定合金在冷卻過程中的相變過程，在兩相區也
可應用槓桿定律來計算兩平衡相的相對量。（×）
6、實際金屬結晶過程中，形核有均勻形核和非均勻形核兩種方式，由於非均勻形核
所需形核功較高，所以主要以均勻形核為主。（×）
7、二元合金中，固溶體結晶時，在正的溫度梯度下，晶體只能以平面方式長大，不
能以樹枝狀和胞狀方式長大。（×）
8、孿生是晶體難以進行滑移時，而進行的另外一種塑性變形方式。（√）
9、一根位錯線不能在晶體內部中斷，也不能在晶體表面中斷，只能在晶體內部自成
封閉的位錯環或者和其它位錯線相連線。（×）
10、所有垂直於同一方向的晶面構成乙個晶帶。（×）
四．簡要回答下列問題（5分×3題=15分）
1.什麼叫臨界晶核半徑？它的物理意義？(5分)
答案:臨界晶核半徑是指δg為最大值時的晶核半徑。
r0，晶核不能自動形成。
r>rc時，δgv佔優勢，故δg<0，晶核可以自動形成，並可以穩定生長。
2．比較刃型位錯和螺型位錯的異同。為什麼只有螺位錯可以發生交滑移而刃位錯卻不能？(5分)
答案:（1）相同：線缺陷、應力場、畸變能；
不同：位錯線與柏氏向量的相對位向、應力場的性質、運動方式。
（2）螺位錯的柏氏向量與位錯線平行，因此包含位錯線的所有晶面都可以是螺位錯的滑移面，因此當螺位錯滑移受阻時，他可以在另外乙個晶面上進行滑移。
而刃位錯的柏氏向量與位錯線垂直，他的滑移面就只有由位錯線和柏氏向量構成的平面，所以他只能在這個面上滑移，故不能發生交滑移。
3．比較fe-fe3c合金平衡冷卻時fe3c的五種存在形式的異同。(5分)答案：比較一次滲碳體、二次滲碳體、三次滲碳體、共晶滲碳體、共析滲碳體形成
的溫度、條件、形態。
五．論述題:論述珠光體轉變、貝氏體轉變和馬氏體轉變的相同性和相異性。（10分）
答案：從以下幾個方面論述：形成溫度、相變過程及領先相、轉變時的共格性、轉變時的點陣切變、轉變時的擴散性、轉變時碳原子擴散的大約距離、合金元素的分布、等溫轉變的完全性、轉變產物的組織、轉變產物的硬度幾方面論述。
六．計算題（15分）
畫出fe-fe3c相圖，分析fe-1.0%c和fe-5.0%c兩種合金的冷卻相變過程，並計算兩種合金在室溫的組織組成和相組成。
一.名詞解釋（4分×5題=20分）
1.位錯：(4分)已滑移區與未滑移區的分界部分。
2.馬氏體轉變：(4分)同成分、不變平面切變型別的固態轉變。
3.晶體：(4分)質點（原子、分子或離子）以週期性重複方式在三維空間作有規則的排列的固體。
4.形變強化：(4分)由塑性變形引起的材料強度、硬度公升高的現象。
5.間隙固溶體：(4分)將外來組元引入晶體結構，佔據主晶相間隙位置的一部分，仍保持乙個晶相，這種固溶體稱為間隙固溶體。
二．填空（30分，每空1分）
1.乙個體心立方晶胞中占有的原子數目為2。
2．典型金屬的晶體結構有體心立方、麵心立方、密排六方。
3．晶界分為小角晶界、大角晶界兩類，兩個晶粒的位向差小於_10度，它們之間的晶界稱為小角度晶界。
4．相介面分為共格、半共格、非共格三大類。
5．固態相變按熱力學可分為一級相變、二級相變，
按原子遷移方式可分為擴散型、切變型，按相變方式可分為有核相變、無核相變。
6.板條馬氏體顯微組織是由許多成群的板條組成，亞結構為_高密度的位錯_。
7.馬氏體是c在α-fe中的過飽和間隙式固溶體。具有體心立方點陣。馬氏體相變屬於___位移型無擴散相變___相變。
8．脫溶沉澱包括gp區、θ″相、θ′相、θ相四個過程。
9．晶體材料在力的作用下，主要表現為:線彈性變形、非線彈性變形、均勻塑性變形、非均勻塑性變形、斷裂五個過程。
10.菲克第一定律描述了穩態擴散的特徵，即濃度不隨時間變化。
11.原子擴散的驅動力是濃度梯度。
三、是非題（正確打√，錯誤打×）（每小題1分,共計10分）
1、麵心立方金屬滑移面通常為，滑移方向為<111>。（×）
2、再結晶是指無畸變的等軸新晶粒逐漸取代變形新晶粒的過程。（√）
3、從熱力學角度看，擴散的真正推動力是由濃度梯度的不同引起的，各組元的原子總是由高濃度擴散到低濃度。（×）
4、晶粒細化可以提高材料的強度，同時又可以提高材料的塑性指標。（√）
5、利用三元相圖的垂直截面可分析給定合金在冷卻過程中的相變過程，在兩相區也可應用槓桿定律來計算兩平衡相的相對量。（×）
6、實際金屬結晶過程中，形核有均勻形核和非均勻形核兩種方式，由於非均勻形核所需形核功較高，所以主要以均勻形核為主。（×）
7、二元合金中，固溶體結晶時，在正的溫度梯度下，晶體只能以平面方式長大，不能以樹枝狀和胞狀方式長大。（×）
8、孿生是晶體難以進行滑移時，而進行的另外一種塑性變形方式。（√）
9、一根位錯線不能在晶體內部中斷，也不能在晶體表面中斷，只能在晶體內部自成封閉的
位錯環或者和其它位錯線相連線。（×）
10、所有垂直於同一方向的晶面構成乙個晶帶。（×）
四．簡要回答下列問題（5分×3題=15分）
1.什麼叫臨界晶核半徑？它的物理意義？(5分)
答案:臨界晶核半徑是指δg為最大值時的晶核半徑。
r0，晶核不能自動形成。
r>rc時，δgv佔優勢，故δg<0，晶核可以自動形成，並可以穩定生長。
2．比較刃型位錯和螺型位錯的異同。為什麼只有螺位錯可以發生交滑移而刃位錯卻不能？(5分)
答案:（1）相同：線缺陷、應力場、畸變能；
不同：位錯線與柏氏向量的相對位向、應力場的性質、運動方式。
（2）螺位錯的柏氏向量與位錯線平行，因此包含位錯線的所有晶面都可以是螺位錯的滑移面，因此當螺位錯滑移受阻時，他可以在另外乙個晶面上進行滑移。
而刃位錯的柏氏向量與位錯線垂直，他的滑移面就只有由位錯線和柏氏向量構成的平面，所以他只能在這個面上滑移，故不能發生交滑移。
3．比較fe-fe3c合金平衡冷卻時fe3c的五種存在形式的異同。(5分)
答案：比較一次滲碳體、二次滲碳體、三次滲碳體、共晶滲碳體、共析滲碳體形成的溫度、條件、形態。
五．論述題:論述珠光體轉變、貝氏體轉變和馬氏體轉變的相同性和相異性。（10分）
答案：從以下幾個方面論述：形成溫度、相變過程及領先相、轉變時的共格性、轉變時的點陣切變、轉變時的擴散性、轉變時碳原子擴散的大約距離、合金元素的分布、等溫轉變的完全性、轉變產物的組織、轉變產物的硬度幾方面論述。
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