华南理工大学
2016年攻读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：金属学及热处理
适用专业：材料加工工程；材料工程(专业学位)
共 2 页 一、填空题（每空1分，共20分） 1. 面心立方金属晶胞中的原子数为（ 1 ），致密度为（ 2 ），配位数为（ 3 ），原子半径为（ 4 ）。 2. 常见的点缺陷有（ 5 ）、（ 6 ）、（ 7 ）三种。 3. 在固态金属扩散过程中，按是否出现新相可分为（ 8 ）、（ 9 ）两种类型。 4. 金属发生滑移变形时，常沿晶体（ 10 ）的晶面和晶向进行。 5. 碳溶于铁素体中形成的是（ 11 ）型固溶体，铜溶于铝基体中形成的是（ 12 ）型固溶体。 6. 钢在（ 13 ）以下、（ 14 ）以上的温度范围内，过冷奥氏体发生贝氏体转变，在较低温度下形成下贝氏体，由（ 15 ）和（ 16 ）两相组成。 7. 铸铁是含碳量大于（ 17 ）的铁碳合金，按碳在合金中的存在形式可分为（ 18 ）（ 19 ）和（ 20 ）三类。 二、选择题（每题1分，共10分） 1、室温下，（ ）结构的滑移系最少。 A. 体心立方 B. 面心立方 C. 密排六方 2、（ ），再结晶温度越低。 A. 金属的变形程度越小 B. 金属的纯度越高 C. 形变金属的晶粒越大 3、工业生产中应用最广的铸造铝合金是（ ）。 A. 铝硅合金 B. 铝铜合金 C. 铝镁合金 4、（ ）是钢中的强碳化物形成元素。 A. Ni B. Mn C. Ti 5、下列钢中，（ ）是不锈钢。 A. 1Cr18Ni9Ti B. GCr15 C. 4Cr2W8V 6、下列元素中，（ ）可以用作球墨铸铁的球化剂。 A. Mg B. Al C. Si 7、下列铜合金中，导电性最好的是（ ）。 A. 锰黄铜 B. 无氧铜 C. 铝青铜 8、下列金属中，熔点最高的是（ ）。 A. W B. Ni C. Pt 第 1 页
9、面心立方结构金属的密排面是（ ）。 A. （001） B. （110） C. （111） 10、关于马氏体转变，不正确的叙述是（ ）。 A. 该转变是无扩散型转变 B. 该转变只在钢铁材料中存在 C. 该转变以切变共格方式进行 三、判断题（正确用“”、错误用“”表示，每题2分，共20分） 1、均匀化退火可以提高铸锭的塑性变形能力和耐蚀性。 2、Al-Mg-Si-Cu系合金可以采用固溶+人工时效处理进行强化。 3、冷变形金属再结晶前后的晶格类型不同，性能也有很大差异。 4、钛的化学活性高，耐腐蚀性较差。 5、镁为密排六方晶格，其塑性成形性能比面心立方结构的铝要差。 6、刃型位错的位错线与晶体的滑移方向垂直。 7、原子沿晶内扩散比沿晶界扩散更快。 8、共晶成分的合金熔点低，液体流动性好，适宜用作铸造合金。 9、钢的淬透性越好，淬火后的硬度越高。 10、钢的调质处理过程中发生的相变主要是调幅分解。 四、简答题（每题8分，共40分） 1、简述粒状珠光体组织的形成机制。 2、简述固溶体合金铸造生产时晶内偏析（或枝晶偏析）产生的原因及该类缺陷对材料性能的影响。 3、简述铸铁中影响石墨化的主要因素。 4、简述金属材料的晶粒尺寸对其塑性变形的影响。 5、简述金属材料的塑性断裂和脆性断裂。 五、问答题（每题12分，共60分） 1. 何谓调质钢？它应具备哪些性能？说明其热处理特点，说明其用途并举例。 2. 用20CrMnTi钢制造汽车变速箱齿轮，要求齿面硬度HRC58-60，中心硬度HRC30-45，试写出其加工工艺路线，并说明各热处理工序的目的。 3. 什么叫固溶强化？综述产生固溶强化的原因以及合金元素形成固溶体时其固溶强化的规律。 4. 试述对工业纯铝、Al-5%Cu合金、Al-5%Al2O3复合材料分别可能采用哪些强化机制来进行强化，为什么？ 5. 示意画出一个包含有限固溶体的典型二元共晶相图，分析不同典型成分下的合金凝固过程和相组成，并用示意图说明。 第 2 页 802
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2017年攻读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：金属学及热处理
适用专业：材料加工工程；材料工程（专硕）
共 2 页 一、填空题（每空1分，共10分） 1. 立方结构晶体中，当某一晶向[uvw]位于或平行于某一晶面(hkl)时，必须满足以下关系： 。 2. 纯金属结晶时均匀形核的过冷度△T约为 。 3. 有利于大量固溶的原子尺寸条件是，溶质与溶剂原子半径比在 之间。 4. 密排六方结构的滑移系数目是3，滑移面和滑移方向是： 。 5. 影响扩散系数的最主要因素是 。 6. 正火工艺为 。 7. Ti在882度发生 。 8. 应力腐蚀是指 。 9. TC4合金的常用热处理工艺为淬火 + 。 10. 钢的微合金化是 。 二、选择题（每空1分，共10分） 1. 面心立方结构的四面体间隙的间隙半径为（ ）。 a. 0.067a b. 0.146a c. 0.06a 2. 树枝状生长是具有（ ）界面物质的最常见晶体长大方式。 a. 光滑 b. 粗糙 c. 固—液 3. 以下能形成无限固溶体的合金系是（ ）。 a. Cu-Ni b. Cu-Zn c. Cu-Pb 4. 以下可用于制备钛合金的方法不包括（ ）。 a. 3D打印 b. 真空铸造 c. 普通铸造 5. 碳原子从奥氏体向渗碳体扩散属于（ ）。 a. 上坡扩散 b. 下坡扩散 c. 自扩散 6. 2Cr13是（ ）。 a. 马氏体不锈钢 b. 铁素体不锈钢 c. 奥氏体不锈钢 7. 低碳马氏体的亚结构是（ ）。 a. 孪晶 b. 位错 c. 层错 8. 磨刀棒的金属材质为（ ）。 a. 灰铸铁 b. 低碳钢 c. 中碳钢 第 1 页
9. 蛟龙号深海潜水器的壳体材料为（ ）。 a. 镁合金 b. 铝合金 c. 钛合金 10. 我国正在研制的大飞机中，所用轻质铝合金体系是（ ）。 a. Al-Mn b. Al-Li c. Al-Cu 三、判断题（每空2分，共20分，对的打√，错的打×） 1. 在立方晶系中判断晶向垂直于晶面或平行于晶面的关系式，在六方晶系中仍然使用，例如[0001]⊥(0001)，[11-20]⊥(-1-120)。（ ） 2. 液相结晶过程中，自由能降低是结晶的驱动力，晶胚界面能是结晶阻力。（ ） 3. 对固溶体合金来说，晶体形态主要受成分过冷的影响。（ ） 4. 利用二次再结晶可获得纳米晶与微米晶共存的双尺度金属材料。（ ） 5. 电子束选区熔化可用于制备复杂形状的铝基复合材料零件。（ ） 6. Ni是扩大Fe-C合金相区的元素。（ ） 7. 上贝氏体的冲击韧性优于下贝氏体。（ ） 8. 钨合金一般用粉末冶金方法制备成形。（ ） 9. Mn是一种强碳化物形成元素。（ ） 10. 合金元素总量＜5%是低合金钢。（ ） 四、简答题（每题8分，共40分） 1. 简述金属材料的成分—加工/热处理—组织—性能之间的相互关系，举例说明。 2. 简述钢的强化机制，举例说明。 3. 简述金属零件选材的基本原则。 4. 简述铸铁的石墨化及其影响因素。 5. 简述铸锭三晶区的形成及其组织控制。 五、论述题（每题14分，共70分） 1. 试从相图的角度，举例论述熔体凝固法和粉末烧结法制备的Ti-6Al-4V合金，其相组成、晶粒尺寸、晶粒形态和力学性能的异同。 2. 以高速工具钢W18Cr4V为例，试写出加工工艺路线，并论述其热处理工艺及各热处理的目的。 3. 试述镁合金的特性（优、缺点），分析其应用领域，并展望发展前景。 4. 以纯钛、纯铜、纯铁或其合金中某一个具体成分金属材料为例，利用塑性变形与回复再结晶理论，论述如何制备出纳米晶与微米晶共存的金属材料。 5. 根据金属强韧化理论，论述如何进一步实现Al-Mg-Si合金的强韧化。 第 2 页 802
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2018年攻读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：金属学及热处理
适用专业：材料科学与工程；材料工程(专硕)
共 3 页 一、填空题（每空1分，共10分） 1. 工业上使用的金属元素中，绝大多数都具有比较简单的晶体结构。其中，最典型、最常见的金属晶体结构有3种类型，即_______________、______________和__________。 2. 设晶胞的点阵常数为a， 那么对于典型的密排六方金属，其原子半径和致密度分别为：__________________、_______________。 3. __________________曲线是过冷奥氏体的连续冷却转变图。 4. 白铜是铜和___________________的合金。 5. 1Cr18Ni9Ti为_______________________钢。 6. 在钢中加入微量的V、Ti、Nb、Zr、B、Co和稀土等，能使其物理、化学及力学性能产生明显变化的技术称之为_____________________。 7. 临界冷却速度Vk是指钢淬火的最__________________冷却速度。 二、选择题（单选，每题2分，共20分） 1. 碳在α-Fe中的最大固溶度（原子百分数）约为0.1%。若碳原子位于八面体的间隙，则α-Fe中八面体间隙被碳原子占据的比例为（ ）。 A. 1.6710-4 B. 3.3410-4 C. 5.0110-4 2. 下面（ ）强化机制既可以提高合金材料的强度，又可以提高其韧性。 A. 细晶强化 B. 位错强化 C. 第二相强化 3. 工业生产中，在铝合金铸锭过程中常会采用Ti-B的中间合金以细化晶粒，这是利用了（ ）。 第 1 页
A. 共晶转变 B. 包晶转变 C. 包析转变 4. 变压器和电动汽车电机中常采用铁芯材料，其主要合金成分为（ ）： A. Fe-C B. Fe-Si C. Fe-Mn 5. 汽车发动机缸体对合金材料的性能要求高且形状复杂，工业生产中常采用铸造工艺制作。试问下面（ ）成分的铝合金最适合作为缸体材料。 A. Al-Si B. Al-Cu C. Al-Mg 6. 调质工艺为淬火+（ ）。 A. 低温回火 B. 中温回火 C. 高温回火 7. 斩骨刀的材质是（ ）。 A. 低碳钢 B. 铁素体不锈钢 C. 马氏体不锈钢 8. 穿甲弹弹头用高比重合金为（ ）。 A. 钨合金 B. 铌合金 C. 钼合金 9. 我国发射的首枚大推力运载火箭“长征五号”，其燃料贮箱所用材料是（ ），该合金比强度高、耐蚀性好、低温性能优异。 A. 铝合金 B. 钛合金 C. 镁合金 10. 我国首次实现海域可燃冰试采成功，“蓝鲸一号”钻井平台的超厚NVF690海洋平台用钢特性要求为（ ）。 A. 高的低温韧性 B. 高的耐磨性 C. 高的硬度 三、 判断题（每题2分，共20分。对的划√， 错的划） 1. 常温常压下，铝镁合金的熔点为660℃。 （ ） 2. 对于固溶强化效果而言，溶质原子与溶剂原子尺寸差越大，则强化效果越好。（ ） 3. 间隙固溶体的扩散激活能比置换固溶体的扩散激活能要大，扩散更易进行。（ ） 4. 液态金属的纯度越高，冷却速度越快，过冷度就越大。 （ ） 第 2 页 5. 马氏体相变是一种典型的扩散型相变。 （ ） 6. 可锻铸铁中石墨的形态为片状。 （ ） 7. 除 Co外，凡溶入奥氏体的合金元素都使C曲线左移。 （ ） 8. 零件产生过量弹性变形的原因是强度不够。 （ ） 9. 钛合金的热处理强化方式主要是淬火时效。 （ ） 10. 第二类回火脆性是指其在500-600℃范围内回火后缓冷时出现的脆性。 （ ） 四、 简答题（每题12分，共48分） 1. 为什么金属结晶时一定要有过冷度？并解释影响过冷度的因素。 2. 利用Fe-Fe3C合金相图试说明铁碳合金的成分、组织与性能之间的关系。 3. 简述钢的正火及目的，并举例说明。 4. 扼要分析机械零件的主要失效形式，并举例说明。 五、 论述题（共52分） 1. 试写出Hall-Petch 公式，并加以阐述；若晶粒尺寸纳米化，试分析该公式的适用度，并阐述理由。（18分） 2. 非晶材料是一种性能优异的结构/功能材料，可通过液态法和固态法两种工艺获得。试采用相变原理解释两种工艺的各自形成过程特点，并举例说明。（16分） 3. 铝合金和镁合金材料是汽车轻量化设计中的两种首选材料。对于汽车轮毂、方向盘、车门及防撞梁等零部件，试分析这些零部件可分别采用哪种材料及成形工艺；试说明采用该材料及成形工艺的原因（重点分析该成形工艺下的材料组织与性能之间的关系）。（18分） 第 3 页
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