材料科学基础试题库
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一、选择
1、在柯肯达尔效应中,标记漂移主要原因是扩散偶中________ 。
A、两组元的原子尺寸不同
B、仅一组元的扩散
C、两组元的扩散速率不同
2、在二元系合金相图中,计算两相相对量的杠杆法则只能用于________ 。
A、单相区中
B、两相区中
C、三相平衡水平线上
3、铸铁与碳钢的区别在于有无______ 。
A、莱氏体
B、珠光体
C、铁素体
4、原子扩散的驱动力是_____ 。
A、组元的浓度梯度
B、组元的化学势梯度
C、温度梯度
5、在置换型固溶体中,原子扩散的方式一般为_______ 。
A、原子互换机制
B、间隙机制
C、空位机制
6、在晶体中形成空位的同时又产生间隙原子,这样的缺陷称为________ 。
A、肖脱基缺陷
B、弗兰克尔缺陷
C、线缺陷
7、理想密排六方结构金属的 c/a 为_____ 。
A、1.6
B、2 XV (2/3)
C、“ (2/3)
8、在三元系相图中,三相区的等温截面都是一个连接的三角形,其顶点触及
A、单相区
B、两相区
C、三相区
9、有效分配系数Ke表示液相的混合程度,其值范围是_________ o(其中Ko是平衡分配系数)
A、 1<Ke<K 0
B、 Ko<Ke<1
C、 Ke<K 0<1
10、面心立方晶体的孪晶面是______ o
A、 {112}
B、 {110}
C、 {111}
11、形成临界晶核时体积自由能的减少只能补偿表面能的_______ o
A、 1/3
B、 2/3
C、 3/4
12、金属结晶过程中( ):
a、临界晶核半径越大,形核越易;
b、临界晶核形成功越大,形核越易;
c、过冷度越大,形核越易;
d、均质形核比非均质形核容易。
13、三元相图中( ):
a、垂直截面图上可应用杠杆定律;
b、垂直截面图上三相区域为直边三角形;
c、四相共晶反应平面在成份投影图上为曲边四边形;
d、四相反应为等温反应。
三、判断正误 ( 每小题 1 分,共 10 分)
正确的在括号内画“V” ,错误的画“X”
1.金属中典型的空间点阵有体心立方、面心立方和密排六方三种。
( )
2.作用在位错线上的力 F 的方向永远垂直于位错线并指向滑移面上的未滑移区。
( )
3.只有置换固溶体的两个组元之间才能无限互溶,间隙固溶体则不能。
( )
4.金属结晶时,原子从液相无序排列到固相有序排列,使体系熵值减小,因此是一
个自发过程。
( )
5.固溶体凝固形核的必要条件同样是△GB V 0、结构起伏和能量起伏。
( )
6.三元相图垂直截面的两相区内不适用杠杆定律。
( )
7.物质的扩散方向总是与浓度梯度的方向相反。
( )
8.塑性变形时,滑移面总是晶体的密排面,滑移方向也总是密排方向。
( )
9.和液固转变一样,固态相变也有驱动力并要克服阻力,因此两种转变的难易程
度相似。
( )
10.除Co以外,几乎所有溶入奥氏体中的合金元素都能使C曲线左移,从而增
加钢的淬透性。
( )
四、简答
2、简述 Al-Cu 二元合金的沉淀强化机制( 20分)
3、为什么奥氏体不锈钢(18-8型不锈钢)在450C〜850C保温时会产生晶间腐
蚀?如何防止或减轻奥氏体不锈钢的晶间腐蚀?
4、为什么大多数铸造合金的成分都选择在共晶合金附近?
5、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?
6、根据溶质原子在点阵中的位置,举例说明固溶体相可分为几类?固溶体在材料中有何意义?
7、固溶体合金非平衡凝固时,有时会形成微观偏析,有时会形成宏观偏析,原因何在?
8、应变硬化在生产中有何意义?作为一种强化方法,它有什么局限性?
9、一种合金能够产生析出硬化的必要条件是什么?
11.枝晶偏析是怎么产生的?如何消除?
12.请简述影响扩散的主要因素有哪些。
14、临界晶核的物理意义是什么?形成临界晶核的充分条件是什么?
16、为什么钢的渗碳温度一般要选择在丫 -Fe相区中进行?若不在丫 -Fe相区进
行会有什么结果?
17、一个楔形板坯经冷轧后得到相同厚度的板材,再结晶退火后发现板材两端
的抗拉强度不同,请解释这个现象。
19、位错密度有哪几种表征方式?
21、铁碳相图为例说明什么是包晶反应、共晶反应、共析反应。
26、已知916C时,〒Fe的点阵常数0.365nm, (011)晶面间距是多少? ( 5分)
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)
29、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。
30、简要说明成分过冷的形成及其对固溶体组织形态的影响。
31、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?
39、何为位错反应?如何判断一个位错反应能否进行?
五、计算、作图
1、已知碳在 r — Fe中的扩散常数D0二2.0 x 10-5m7s,扩散激活能Q= 1.4X105J/mol (R= 8.31J/(molK))。
碳势均为 1.1 % C 的条件下对 20#钢在880E进行渗碳,为达到927E渗碳5h同样的效果,渗碳时间应为多少? (12 分)
2、对fee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:
⑵ 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ABC[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)
4、已知碳在丫 -Fe 中扩散时,D0 =2.0x 10-5m2/s, Q=1.4 x 105J/mol。
当温度在927 E时,求其扩散系数为多少?(已知摩尔气体常数R=8.314J/mol?K)
6已知A (熔点600C )与B (熔点500C )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3 A = 0.30,室温时为3 A = 0.10;但B在固态和室温时均不溶于A。
在300°C时,含3 B=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3 A=0.20、3 A=0.80的合金在室温下的组织组成物和相组成物的相对量。
8、已知某低碳钢 (T 0 =64KPa , K=393.7,若晶粒直径为 50卩m ,该低碳钢的屈服强度是多少?
11、计算wc= 3.3%的铁碳合金常温下莱氏体的相对含量,组织中珠光体的相对含量和共析渗碳体的含量。
(9分)
12、已知Cu的原子量为63.5,原子半径是0.1278 nm。
( 20分)
(1)计算铜的密度、点阵常数和最大面间距。
14、假设在镁晶体中,由一个位错源放出的位错移到晶体表面,使晶体表面产生高度约为10-4cm的滑移台阶,问有多少个位错运动至表面?(已知 b=3.2 A) 17、在870C比在930C渗碳有一定优越性,淬火变形小又可得到较细的晶粒,碳在丫铁中的 D0=2.0 X0-5m2/s,Q=140X103J/mol,请计算:(10 分)
(a)870C时碳在丫铁中的扩散系数;
(b)将渗层加深一倍需多长时间?
(c)若规定0.3%C作为渗碳层厚度的量度,则在 930C渗碳10小时的渗层厚度为
870C渗碳10小时的多少倍?
(气体常数R=8.314J/mol • K,渗层厚度.Dt )
六、综合
2、对铁碳合金(w c= 0.0015)经过完全退火后:(20分)
(1)在室温下包含哪些组成相,计算其相对量。
(2)在室温下由哪些组织组成物构成,画出组织示意图,并计算各自的相对量。
(3)在室温下该合金经过较大的塑性变形(例如压缩50%),其组织会发生哪些变化?
(4)变形后再经过750C充分保温后缓慢冷却到室温,所得到的组织与原完全退火的组织有哪些差别?
3、请根据所附二元共晶相图分析解答下列问题:
(1)分析合金I、II的平衡结晶过程,并绘出冷却曲线;
(2)说明室温下I、II的相和组织是什么?并计算出相和组织的相对含量;
(3)如果希望得到共晶组织和5%的B初的合金,求该合金的成分;
(4)分析在快速冷却条件下,I、II两合金获得的组织有何不同。
6试论述含碳量对铁碳合金平衡组织和性能的影响。
7、右图为固态有限互溶三元共晶相图的 投影图,请回答下列问题: (1) 指出三个液相面的投影区; (2) 指出esE 线和E 点表示的意义; (3) 分析合金N 的平衡结晶过程。
A 5
20 50 ED 90 B
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E。