一、名词解释（本题30分，每小题3分）
配位数 有序度 扩展位错 自扩散 双交滑移
应变时效 能量起伏 调幅分解 区域熔炼 扩散型相变
二、分析计算题（本题共120分）
1、含12.3wt%Mn、1.34wt%的奥氏体钢，其点阵常数为0.3624nm，密度为7.83g/cm³，已知C、Fe、Mn的原子量分别为12，55.84，54.92，试计算此奥氏体钢晶胞内的实际原子数，并分析C、Mn在此奥氏体钢的固溶方式。（15分）
2、在铝单晶体中（FCC结构），位错反应
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能否进行？写出反应后扩展位错宽度的表达式和式中各符号的含义；若反应前的
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是刃位错，则反应后的扩展位错能进行何种运动？能在哪个晶面上进行运动？若反应前的
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是螺位错，则反应后的扩展位错能进行何种运动？（20分）
3、分别画出FCC结构的
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，分析它们能否构成可以开动的滑移系？（15分）
4、液态金属凝固过程中形成中心等轴晶区的条件是什么？合金成分对形成中心等轴晶区有什么影响？（15分）
5、根据图1所示的Pb-Sn相图：
1）分析合金Ⅰ平衡凝固析出二次相的形貌特征，绘出平衡凝固过程图；（6分）
2）分析合金Ⅱ的相转变特征，计算在转变温度下的相组成；（6分）
3）分析合金Ⅲ与合金Ⅳ在结晶过程、室温组织上的异同；（8分）
图1省
6、一块有效厚度20mm的共析钢试样在湿氢（强脱碳性气氛）中进行如下处理：
1）加热到780℃并长时间保温，然后空冷至室温；
2）加热到930℃并长时间保温，然后空冷至室温；
试分别分析经两种处理后试样从表面到心部的组织特征。（20分）
7、1）图2为Fe-W-C系低碳部分的液相面投影图，试写出所有四相反应。（8分）
2）图3为Al-Mg-Mn系富Al角投影图，分析合金Ⅰ和Ⅱ的凝固过程。（7分）考试时限：3小时 总分：150分、
一、名词解释（本题30分，每小题3分）
变质处理 临界晶核 枝晶偏析 平衡分配系数 莱氏体
屈服现象 金属化合物 自扩散 柯垂尔气团 割阶硬化
二、分析计算题（本题共120分）
1、铜-锌基单相固溶体进行均匀化热处理，试讨论如下问题：
1）在有限时间内能否使枝晶偏析完全消失？（5分）
2）冷加工对此合金均匀化过程有无影响？说明理由？（5分）
2、根据Fe-Fe3C相图：
1）写出纯Fe的两种结构、单胞的致密度及其滑移面；（6分）
2）分析Wc对Fe-C合金力学性能的影响；（6分）
3）分析45钢具有较好锻造性能的原因。（6分）
3、请根据图1所示的Pb-Bi-Sn相图，回答：
1）写出三相平衡和四相平衡反应式；（6分）
2）标出成分为5%Pb、65%Bi与30%Sn合金位置，写出该合金凝固过程。（6分）
图省
4、分析金属结晶过程中结晶条件及工艺方法的改变对铸锭组织及晶粒大小的影响。（15分）
5、试分析晶界在材料塑性变形中的作用。（10分）
6、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？（10分）
7、铜为FCC结构，其相对原子质量为63.55，密度为8.96g/cm3，计算铜的点阵常数和原子半径。测得Au的摩尔分数为40%的Cu-Au固溶体点阵常数a=0.3795nm,密度为14.213g/cm3，计算说明该固溶体的类型。（Cu的原子量为63.55，Au的原子量为169.97，阿伏伽德罗常数取6.02×1023）（10分）
8、试用三个实例分析弥散强化在粉末冶金材料改性中的作用？（15分）
9、对于简单立方晶体：
1）利用位错理论和晶体学计算分析其滑移系有哪些？（10分）
2）若外力方向分别为[100]、[101]，试分析哪个滑移系可以滑动？（10分）考试时限：3小时 总分：150分
一、名词解释（30分）
配位数 割阶硬化 层错能 滑移系 体扩散
凝固 相律 晶内偏析 离异共晶 直线定律
二、分析计算题
1、分析下列关于材料现象的描述是否正确。（18分）
a.空位和位错都是热力学稳定缺陷。
b.上坡扩散现象表明固体中原子扩散的驱动力是体系的化学势梯度。
c.冷变形是指材料室温下进行的变形过程。
d.液态金属凝固是需要过冷，那么固态金属融也需要过热。
e.在二元相图中，相邻相区的相数差永远为1。
f.固相平均成分线的位置取决于冷却速率，冷却极慢时与固相线重合。
2、下图为Fe-Fe3C相图，是Fe-C相图的一部分，请分析C%分别为1.2%、3.0%、（wt）两种合金的凝固过程（图中4、6两种合金），画出结晶过程组织变化示意图，指出室温下两种合金的组织组成物和相组成物分别是什么，并计算室温下组织组成物和相组成物的相对含量。(20分)
图省
3、下图为Pb-Bi-Sn相图的投影图。（15分）
(1)写出P，E的反应式和反应类型。
(2)写出合金Q（WBi=70%,WSn=20%）的凝固过程及室温组织。
(3)计算合金Q室温下组织的相对量。
图省
4、在面心立方晶体中：
（1）密排面和密排方向分别是什么
（2）分别画出
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，指出以上晶面和晶向哪些是面心立方晶体可能滑移面、滑移方向，并就图中情况分析它们能否构成滑移系？（8分）
（3）若外力方向为[001],请分析以上滑移系哪些可以开动？（4分）
5、一个位错环，能否其各部分都是螺位错？能否各部分都是刃位错？为什么？（20分）
6、从显微组织上如何区分动、静回复和动、静再结晶。（16分）
7、已知金属钨的氧化物有WO2、WO2.72、WO2.90、WO3四种形式，试分析并回答：
A.若将一致密钨棒一端于700℃下长时间暴露在纯氧气氛中，其他端面密封 ，试画出沿长度方向棒中的相分布特征；（10分）
B.有人认为WO2.90是WO3与WO2机械混合物，是否正确？为什么？（5分）
中南大学
2012年硕士研究生入学考试试题参考答案
考试科目代码及名称：959 材料科学基础
考试时限：3小时 总分：150分
一、名词解释（30分）
配位数：在晶体中与某一原子距离最近且距离相等的原子数。
割阶硬化：运动位错交割后，产生的割阶与原位错线不在同一滑移面上，从而不能跟随主位错线一起运动成为位错运动的障碍，通常称为割阶硬化。
层错能：金属结构在堆垛时，没有严格的按照堆垛顺序，形成堆垛层错，层错是一种晶格缺陷它破坏了晶格的周期完整性，引起能量升高，通常把单位面积层错所增加的能量称为层错能。
滑移系：晶体中一个滑移面及该面上的一个滑移方向的组合称为一个滑移系统。
体扩散：扩散物质在晶粒点阵内部发生迁移，称为体扩散。
凝固：物质从液态冷却转变为固态的过程叫做凝固。
相律：在平衡条件下，合金的组元数和相数之间存在着一定的关系这种关系称为相律。其数学表达式为f=C-P 2，式中C为合金系组元数，P为平衡共存的相数，f为自由度，2表示温度与压力两个因素。
晶内偏析：(注，简答：在晶粒内部的成分不均匀的现象)由于冷却速度较快，是液相中的原子来得及扩散而固相中的原子来不及扩散，以至于固溶体先结晶的中心和后结晶部分成分不同，称为晶内偏析。
离异共晶：有共晶反应的合金中，如果成分离共晶点较远，由于初晶较多，共晶数量很少，共晶中与初晶相相同的相会依附于初晶长大，共晶中另外一相呈现单独分布于初晶晶粒的晶界处，使得共晶组织的特征消失，这种被分离的共晶称为离异共晶。
直线定律：当一个三元合金O分解为两个不同成分的平衡相D和E时，D、E和O三点必然位于一条直线上，且D和E两相的重量比与其到O点的距离成反比，这就是所谓的杠杆定律，又称为直线定律。
二、分析计算题
1、A、错，空位是热力学稳定缺陷，位错是非热力学稳定缺陷。
B、对。
C、错，冷变形是指在材料再结晶温度下进行的变形过程。
D、对。 E、对。 F、对
考试时限：3小时 总分：150分
一、名词解释 （10×3=30分）
加工硬化 沉淀强化 交滑移 上坡扩散 调幅分解
金属化合物 临界分切应力 珠光体 Orowan机制 等强温度
二、解答题（6×10=60分）
1、判断下列位错反应能否进行：
（1）
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；(2)
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2、请指明下列五种结构分别属于什么布拉菲点阵。注：a=b=c,α=β=γ=90°。
图省
3、冷变形金属在回复和再结晶过程中，组织和性能分别有什么变化？
4、试分别给出FCC,BCC及HOP的主要滑移系。
5、试分析液态金属凝固过程中形成中心等轴晶区的条件是什么？
6、为什么空位是热力学稳定缺陷，而位错是非热力学稳定缺陷。
三、问答题(3×20=60分)
1、绘出Fe-Fe3C相图，标出其中的关键成分和关键温度，并且回答：
（1）分析碳含量对Fe-C合金室温组织和力学性能的影响。
（2）分析45钢的拉伸变形过程可分为哪几个阶段及其相应的特征和机理。
2、试解释为什么材料的理论强度远高于其实际强度。随着现代科学技术的进步和国民经济的发展，材料的强韧化越来越重要，试举例说明材料强化或韧化的4种方法，并阐述相应的强化和韧化原理。
3、试分析下列材料科学过程是否与原子扩散有关，为什么？
A 热弹性马氏体箱变 B 脱溶分解 C 成分均匀化
D 高温蠕变 E G.P形成
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