2014年江苏南京航空航天大学材料科学基础考研真题A卷

2014年江苏南京航空航天大学材料科学基础考研真题A

卷

一、简答题（共 70 分，每小题 5 分）

1、欲确定一成分为 18 Cr，18 Ni 的不锈钢晶体在室温下的可能结构是 fcc 还是 bcc，由 X 射线测得此晶体的（111）面间距为 ，已知 bcc 铁的 a=0.286nm，fcc 铁的 a=0.363nm， 试问此晶体属何种结构？

2、晶体结合键与其性能有何关系？

3、C 原子可与α-Fe 形成间隙固溶体,请问C 占据的是八面体间隙还是四面体间隙?为什么？

4、按照硅氧四面体在空间的组合情况，硅酸盐结构可以分成＿＿＿＿、＿＿＿＿、＿＿＿ ＿、＿＿＿＿和＿＿＿＿几种方式。硅酸盐晶体就是由一定方式的硅氧结构单元通过其它 ＿＿＿＿联系起来而形成的。

5、举例说明在离子晶体中，正、负离子是如何排列的？正离子的配位数主要取决于什么？ （即鲍林第一规则的实质是什么？）

6、如何理解高聚物分子量的多分散性？高聚物的平均分子量及分子量分布宽窄对高聚物性能有何影响？

7、在高聚物大分子链中有哪些热运动单元？这些热运动单元与高聚物宏观性状有何关联？

8、举例说明点缺陷转化为线缺陷；线缺陷生成点缺陷。

9、为什么点缺陷在热力学上是稳定的，而位错则是不平衡的晶体缺陷？

10、上坡扩散的驱动力是什么？列举两个上坡扩散的例子。

11、根据位错一般理论,论述实际晶体中位错及其运动的特殊性。

12、简述晶体结构类型对其塑性变形能力和扩散特性的影响。

13、简述细晶强化的原理以及应用范围。

14、为什么说两个位错线相互平行的纯螺型和纯刃型位错,它们之间没有相互作用?

二、释图与作图题（共 25 分）

1、根据下面 Gibbs 自由能曲线绘制相图（T1>T2>T3>T4>T5）（5 分）。 2、画出合金铸锭(件)的宏观组织并简述组织形成原因（5 分）。

3、如图是金属和陶瓷材料的工程应力应变曲线，试分析其性能差异（3 分）。

4、从图中分析回复的特点（3 分）。

5．示意画出高、低应变速率下动态再结晶的应力应变曲线（3 分）。

6、已知某铜单晶试样的两个外表面分别是（001）和（111）。当该晶体在室温下滑移时，示意画出上述两个外表面上的滑移线。（3 分）

7、纯铁在 950℃渗碳，表面碳浓度达到 0.9％，缓慢冷却后，重新加热到 800℃，继续渗碳， 示意画出：（3 分）

（1） 在 800℃长时间渗碳后（碳气氛为 1.5％C）的组织分布； （2） 在 800℃长时间渗碳后缓慢冷却至室温的组织分布。

三、计算分析题（共 55 分）

1、根据下面 Fe-C 相图，回答问题。（15 分）

（1） 写出 S 点和 C 点的相变类型。

（2） 计算 C 含量为 0.45wt 合金室温下的组织组成物和相组成物重量百分比。 （3） 画出 C 含量为 0.9wt 合金的冷却曲线和室温组织示意图。 （4） 画出 1200℃的 Gibbs 自由能-成分曲线。

2、考虑在一个大气压下液态铝的凝固，过冷度ΔT=10℃，计算：（10 分） （1）临界晶核尺寸；

（2）半径为 r*的晶核中原子个数；

（3）从液态转变到固态时，单位体积的自由能变化ΔGv；

（4）从液态转变到固态时，临界尺寸 r*处的自由能的变化ΔG*（形核功）。

93

已知：铝的熔点 Tm=993K，单位体积熔化热 Lm=1.836×10J/m，固液界面比表面能σ 2-2930

=93mJ/m，,原子体积 V =1.66×10m。

3、Cu-Sn-Zn 三元系相图在 600℃时的部分等温截面如图示：（10 分）

（1）请在此图中标出合金成分点 P 点（Cu-32 Zn-5 Sn）， Q 点（Cu-40 Zn-6 S n ） 和 T 点 （Cu-33 Zn-1 Sn）,并指出这些合金在 600℃时由那些平衡相组成。

（2）若将 5kgP 合金、5kgQ 合金和 10kgT 合金熔合在一起，则新合金的成分为多少？

4、某铝单晶体在外加拉伸应力作用下，首先开动的滑移系为(11 1)[011]， （10 分）

（1） 如果滑移是由纯刃型单位位错引起的，试指出位错线的方向、滑移时位错线运动的方向以及晶体

运动方向。

6

（2） 假定拉伸轴方向为[0 0 1 ]，σ=10Pa，求在上述滑移面上该刃型位错所受力的大小和方向。（已知 Al 的点阵常数 a=0.4049nm）

（3） 随着滑移的进行，拉伸试样中(11 1) 面会发生什么现象？它对随后进一步的变形有何影响？

-322 3 0

5、已知在 1227℃下，Al 在 Al O 中的 扩散常数 D （Al）=2.8×10m/s, 扩散激活能为

2

477KJ/mol,而O在 Al O 中的 扩散常数 D m/s, 扩散激活能为 636KJ/mol。（10

2 3 0 分）

（1）分别计算二者在该温度下的扩散系数。 （2）说明它们扩散系数不同的原因。

（3）试分析纯铝在该温度下氧化的扩散过程；提出在该温度下加速氧化过程的方法。