华南理工大学2007年招收硕士学位研究生入学考试试卷
（试卷上做答无效，请在答题纸上做答，试后本卷必须与答题纸一同交回）
科目名称：844金属学
适用专业：材料科学与工程学院生物医学工程（01生物医学材料、02靶向药物载体与材料、03组织工程与组织工程材料方向），材料加工工程（02材料表面技术、03纳米功
能材料、04高性能金属材料、05薄膜材料、06磁性材料及器件、07电子封装材
料及工程方向）专业
一、填空题（每个空格0.5分，共10分）
（1）在实际晶体中，晶体堆垛顺序发生局部差错而产生的一种晶体缺陷称为，它是一种缺陷。
（2）在立方晶系中，一晶面在X、Y、Z坐标轴上的截距分别为1、1/3、1/2，其晶面指数为，属于晶面族。
（3）相变反应式γ（固）→（固）+（固）表示反应；相变反应式L（液）+ （固）→（固）表示反应。
（4）均匀形核既需要起伏，又需要起伏。
（5）纯金属结晶时，固液界面按微观结构分为和。
（6）根据组织特征，铁碳合金含碳量wc＜0.0218%的为；wc＞2.11%且碳以Fe3C形式存在，断口呈亮白色，称为。
（7）将固溶体按溶质原子在晶格中所占位置分类，可分为固溶体和固溶体
（8）面心立方晶胞中的原子数为；密排六方晶胞中的原子数为。
（9）螺型位错的位错线于滑移方向，位错线的运动方向于位错线。
（10）一个滑移系是由和组成。
二、选择题（每小题1.5分，共15分）
（1）[1-
20]晶向与晶向方向相反。
A.[-
1
-
20] B.[
-
120] C.[120]
（2）下列晶体缺陷中，为线缺陷。
A.孪晶界
B.空位
C.位错
（3）在形成金属化合物的二元合金相图中，稳定化合物是。
A.一条斜线
B.一条垂直线
C.一条水平线
（4）随着含碳量的增加，铁碳合金的组织变化顺序为。
A.珠光体→铁素体→莱氏体
B.莱氏体→珠光体→铁素体
C.铁素体→珠光体→莱氏体
（5）拉伸单晶时，滑移面转向时最易滑移。
A.与外力轴交成45º
B.与外力轴平行
C.与外力轴垂直
（6）根据二元相图相区接触规则，。
A.两个单相之间必定有一个单相区隔开
B.两个两相区必须以单相区或三相水平线隔开
C.三相水平线和四个两相区相邻
（7）一根弯曲的位错线，。
A.具有唯一的位错类型
B.具有唯一的柏氏矢量
C.位错类型和柏氏矢量处处不同
（8）金属中通常存在着溶质原子或杂质原子，它们的存在。
A.可能使晶格常数增大，也可能使其减小B总是使晶格常数减小
C.总是使晶格常数增大
（9）界面能最低的相界面是。
A.共格界面
B.非共格界面
C.小角度界面
（10）面心立方晶格中，下列晶面的晶面密度最大。
A.{110}
B.{100}
C.{111}
三、名词解释（每小题4分，共20分）
（1）配位数
（2）加工硬化
（3）共格界面
（4）再结晶
（5）离异共晶
四、简答题（每小题6分，共30分）
（1）简述金属原子的结构特点。
（2）什么是表面能?影响表面能的因素主要有哪些？
（3）简述溶质原子的大小对间隙固溶体的固溶度的影响作用。
（4）简述晶向指数的确定步骤。
（5）金属塑性变形后形成的残余应力有哪几类？它们分别由什么原因引起？
五、论述题（每题25分，共75分）
（1）论述固溶体合金在结晶时产生的正偏析、负偏析现象及其形成原因。
（2）什么是回复？论述低温回复、中等温度和较高温度回复的机理。
（3）根据Fe-Fe3C相图（见下图及有关数据表），分别描述：① wc = 1.5 %的铁碳合金；② wc = 4.5%的铁碳合金从液态冷却至室温的平衡结晶过程，并写出其室温平衡组织。
有关数据表
特征点温度, ℃含碳量
w c, %
特征点温度, ℃
含碳量
w c, %
A 1538 0 H 1495 0.09
B 1495 0.53 J 1495 0.17
C 1148 4.30 K 727 6.69
D 1227 6.69 N 1394 0
E 1148 2.11 P 727 0.0218
F 1148 6.69 S 727 0.77
G 912 0 Q 600 0.0057
华南理工大学2007年招收硕士学位研究生入学考试试卷答案解析（试卷上做答无效，请在答题纸上做答，试后本卷必须与答题纸一同交回）
科目名称：844金属学
适用专业：材料科学与工程学院生物医学工程（01生物医学材料、02靶向药物载体与材料、03组织工程与组织工程材料方向），材料加工工程（02材料表面技术、03纳米功
能材料、04高性能金属材料、05薄膜材料、06磁性材料及器件、07电子封装材
料及工程方向）专业
二、选择题（每小题1.5分，共15分）
（7）一根弯曲的位错线，。
A.具有唯一的位错类型
B.具有唯一的柏氏矢量
C.位错类型和柏氏矢量处处不同
【答案解析】
答案选择B。
第一章中柏氏矢量的重要特性。
考生应将这部分的知识点熟记，常以填空、选择的形式出现。
其中，考生易犯的错误是认为“弯曲的位错线位错类型和柏氏矢量处处不同”，实际上，一条不分叉的位错线，不论其形状如何，只有一个恒定的柏氏矢量。
与柏氏矢量重要特性的第四条——“一条位错线的柏氏矢量是恒定不变的，它与柏氏回路的大小和回路在位错线上的位置无关。
”是相符合的。
四、简答题（每小题6分，共30分）
（5）金属塑性变形后形成的残余应力有哪几类？它们分别由什么原因引起？
【考察重点】
这是第六章常考察的重点。
各位考生注意要对这类记忆性的考点进行联想性、对比性、逻辑性记忆，以减轻备考负担。
残留应力分为三类，宏观内应力、微观内应力（对比记忆）、点阵畸变（占变形金属总储存能的绝大部分）。
同时应联想记忆这些残留应力的消除方法。
【答案解析】
残留应力的分类：
金属塑性变形过程中，外力所做的功大部分以热能散失，但有一小部分保留在金属内部，形成残留应力，可以把它们分为三类：
①宏观内应力（第一类内应力）
宏观内应力是由于金属工件或材料各部分的不均匀变形所引起的，它是在整个物体范围内处于平衡的力。
若除去其中一部分，力的平衡就遭到破坏，就会产生变形。
②微观内应力（第二类内应力）
它是金属经冷塑性变形后，由于晶粒或亚晶粒变形不均匀而引起的，它是在晶粒或亚晶粒范围内处于平衡的力。
如果此应力在局部超过一定的数值，可能会使工件在不大的外力下产生显微裂纹，导致断裂。
③点阵畸变（第三类内应力）
塑性变形使金属内部产生大量的位错和空位，使点阵中的一部分原子偏离其平衡位置，造成点阵畸变。
它的作用范围更小，只在晶界、滑移面等附近不多的原子群范围内维持平衡，具有向稳定状态转变的自发趋势。
五、论述题（每题25分，共75分）
（1）论述固溶体合金在结晶时产生的正偏析、负偏析现象及其形成原因。
【考察重点】
第三章的基础考点，属于不平衡结晶及其组织的内容。
【答案解析】
铸锭中低熔点元素的含量从先凝固的外层到后凝固的内层逐渐增多，高熔点元素的含量逐渐减少，这种区域偏析称为正偏析。
比如K0<1的合金，根据溶质的分配规律，在不平衡结晶过程中，溶质原子在固相中基本不扩散，则先凝固的固相中溶质原子浓度低于平均成分。
如果结晶速度慢，液体内的原子扩散比较充分，溶质原子通过对流可以向远离结晶前沿的区域扩散，使后结晶的液体的浓度逐渐提高，结晶结束后，铸锭（件）内外溶质浓度差别较大，即正偏析严重；如果结晶速度较快，液相内不存在对流，原子扩散不充分，溶质原子只在枝晶间富集，则正偏析较小。
正偏析一般难以避免，通过压力加工和热处理也难以完全改善，正偏析使铸锭（件）性能不均匀，因此在浇注时应采取适当的措施。
相反，如果是低熔点元素富集在铸锭先凝固的外层，则这种现象称为负偏析。
其原因大致是，原理铸件中心地区富集低熔点元素的液体，由于铸件凝固时发生收缩而在树枝晶之间产生空隙（此处为负压），加上温度降低使液体中的气体析出而形成压强，把铸件中心低熔点元素浓度较高的液体沿着柱状晶之间的“渠道”压至铸件的外层，形成负偏析。
这种偏析多发生在结晶范围较大的合金中，例如锡青铜铸件表面出现的“锡汗”就是典型的负偏析，会使铸件的切削性能变差。