材料科学基础试题库

材料科学基础》试题库

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 0

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 0 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、

2XV （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

衡分配系数）

A、 1B、 KoC、 Ke10、 面心立方晶体的孪晶面是

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

。（其中 Ko 是平

A、 1/3 B、 2/3 12、 金属结晶过程中（ C、过冷度越大，形核越易； 13、 三元相图中（

C、 3/4 ）：

临界晶核形成功越大，形核越易； b、

均质形核比非均质形核容易。 d、

a临界晶核半径越大，形核越易；

）：

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;

a垂直截面图上可应用杠杆定

应。

三、判断正误 (每小题 1 分，共 10分) 正确的在括号内画“2” ,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。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。 3. ( )

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 <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。

物质的扩散方向总是与浓度梯度的方向相反。 ( ) 7.

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。 8.

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

)

(

9. 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 加钢的淬透性。

C曲线左移，从而增

( )

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。

位错密度有哪几种表征方式？ 19、

铁碳相图为例说明什么是包晶反应、共晶反应、共析反应。 21、

已知916E时，YFe的点阵常数0.365nm, (011)晶面间距是多少？ ( 5分) 画示26、

意图说明包晶反应种类， 影响成分过冷的因素是什么？ ) 27、 写出转变反应式？ ( 4分2& 立方晶系的(111)，(110)， 29

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 = 2.0 X 10-5m/s，扩散激活能 Q= 1.4X10J/mol (R= 8.31J/(molK))。碳势均为

5

(9分)

(123)晶面族各包含多少晶面，写出它们的密勒

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ABCD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)

屮 h L.l

4、已知碳在丫 -Fe 中扩散时，Do =2.0X 10m/s, Q=1.4X 10J/mol。当温度在 927E 时，求其扩散系数为多少？(已知摩尔气体常数 R=8.314J/mol?K) &已知A (熔点600 E )与B (熔点500E )在液态无限互溶，固态时 A在B

-525

中的最大固溶度(质量分数)为3 室温时均不溶于A。在300r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 成物的相对量。

A = 0.30，室温时为3 A = 0.10；但B在固态和

A=0.20、 CD A=0.80

的合金在室温下的组织组成物和相组

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 铁中的 00=2.0 X0-m/s,Q=140X10J/mol请计算：(10 分)

(a) 870r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 930r渗碳10小时的渗层厚度 为

870r渗碳10小时的多少倍？ (气体常数R=8.314J/mol - K,渗层厚度

陌) 六、综合

5

2

3

b=3.2 A)

17、在870C比在930r渗碳有一定优越性，淬火变形小又可得到较细的晶粒， 碳在 Y

2、 对铁碳合金(wc = 0.0015)经过完全退火后：(20分) (1) (2) 量。

⑶ 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750r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、

分析合金I、II的平衡结晶过程，并绘出冷却曲线；

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; 如果希望得到共晶组织和5%的P初的合金，求该合金的成分； 分析在快速冷却条件下，I、II两合金获得的组织有何不同。 请根据所附二元共晶相图分析解答下列问题： (1)

在室温下包含哪些组成相，计算其相对量。

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

(2) (3) (4)

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e3E线和E点表示的意义； (3) 分析合金N的平衡结晶过程。

■f