1、(西安工业大学)材料科学基础真题 2006年及答案解析(总分：150.00，做题时间：90 分钟)一、名词解释(总题数：5，分数：10.00)1.晶胞原子数（分数：2.00）_2.间隙化合物（分数：2.00）_3.柯肯达尔效应（分数：2.00）_4.过冷度（分数：2.00）_5.应变时效。（分数：2.00）_二、是非判断并改错题(总题数：5，分数：20.00)6.奥氏体和珠光体都是碳在具有体心立方结构 -Fe 中的固溶体。（分数：4.00）填空项 1:_7.刃型位错和螺型位错的柏氏矢量随着位错线方向矢量的改变而改变。（分数：4.00）填空项 1:_8.溶质原子的扩散总是由浓度高的部位向浓度低的
2、部位进行。（分数：4.00）填空项 1:_9.铁一碳相图中发生共析的水平线上下都是两相区，不符合相区接触法则。（分数：4.00）填空项 1:_10.马氏体相变和贝氏体相变都属于无扩散性固态相变。（分数：4.00）填空项 1:_三、计算题(总题数：2，分数：20.00)11.画出纯铜晶体的一个晶胞，并完成下列工作：(1)计算(001)、(110)、(111)晶面的原子密度，并作以比较。(2)计算001、110、111晶向的原子密度，并作以比较。(3)在图上画出发生滑移的一个晶面以及这个晶面上所发生滑移的晶向。（分数：10.00）_12.若含碳量为 0.8%高碳钢的原始晶粒度为 0.05mm，试完
3、成下列工作：(1)计算在 760和 870温度下保温 1小时晶粒的晶粒度及其长大值。(2)说明在这两个温度下晶粒长大的特点以及工程上的应用。(计算时可采用公式 （分数：10.00）_四、完成下列各题(总题数：2，分数：30.00)13.以晶格常数为单位，计算 BCC、FCC 及 HCP晶体结构中的原子直径分别为多少。（分数：15.00）_14.试在六方晶系的完整晶胞上画出 晶面的交线，画出 、 晶向交线，并列出 （分数：15.00）_五、完成下列各题(总题数：4，分数：40.00)15.画出按组织分区的 Fe-Fe3C的平衡相图，并填写相区和组织分区。（分数：10.00）_16.具体说明相图中
4、有几个单相区、几个两相区和几个三相平衡反应。（分数：10.00）_17.说明相图中各水平线的相变过程，相变产物及反应条件。（分数：10.00）_18.绘图说明含 0.15%C铁碳合金平衡冷却到室温时的相变过程和组织示意图，并计算各个相的相对含量。（分数：10.00）_六、完成下列各题(总题数：2，分数：30.00)19.试作出低碳钢退火试样的静拉伸曲线，说明转折点的物理变化，并用位错理论来说明拉伸曲线的变化机制。（分数：15.00）_20.试用相律说明为什么三元合金可以出现四相平衡，三元平衡相图的水平截面可以使用杠杆定律来分析各个相的相对含量，而垂直截面却不能。（分数：15.00）_(西安工业
5、大学)材料科学基础真题 2006年答案解析(总分：150.00，做题时间：90 分钟)一、名词解释(总题数：5，分数：10.00)1.晶胞原子数（分数：2.00）_正确答案：(在晶体的空间结构中，一个晶胞要与 26个其他晶胞相邻接，故晶胞中 8个顶角、12 个棱边和 6个侧面上的原子都要与其他晶胞共有，只有晶胞内的原子才全部属于本晶胞。我们把与其他晶胞共有原子的份额和真正属于本晶胞的原子数之和，称之为晶胞原子数。)解析：2.间隙化合物（分数：2.00）_正确答案：(小尺寸的溶质原子，如 C、H、O、N 等分布在溶剂原子结构的间隙之中，改变了溶剂原子的晶体结构，且其成分大体上可用一个化学分子式表
6、示的相，就称之为间隙化合物。)解析：3.柯肯达尔效应（分数：2.00）_正确答案：(在黄铜块体材料上缠上数圈细钼丝作为标记线，再镀上一层较厚的纯铜，而后放在高温退火炉中进行长时间退火，数周后发现标记线向黄铜一侧移动了一定的距离。这个试验结果就称之为柯肯达尔效应。)解析：4.过冷度（分数：2.00）_正确答案：(在较快的冷却速度下，金属材料冷到其熔点温度时并不立即凝固，而是要冷到更低的温度时才开始凝固。这时，实际凝固温度与熔点温度的差值就称之为过冷度。)解析：5.应变时效。（分数：2.00）_正确答案：(第一次拉伸后，再立即进行第二次拉伸，拉伸曲线上不出现屈服阶段。但第一次拉伸后的低碳钢试样在室
7、温下放置一段时间后，再进行第二次拉伸，则拉伸曲线上又会出现屈服阶段。不过，再次屈服的强度要高于初次屈服的强度。这个试验现象就称之为应变时效。)解析：二、是非判断并改错题(总题数：5，分数：20.00)6.奥氏体和珠光体都是碳在具有体心立方结构 -Fe 中的固溶体。（分数：4.00）填空项 1:_ （正确答案：错！奥氏体是碳在具有面心立方结构 -Fe 中的固溶体，而珠光体是由铁素体和渗碳体组合而成的两相组织。）解析：7.刃型位错和螺型位错的柏氏矢量随着位错线方向矢量的改变而改变。（分数：4.00）填空项 1:_ （正确答案：错！刃型位错的柏氏矢量与位错线方向矢量垂直；螺型位错的柏氏矢量与位错线方
8、向矢量平行。）解析：8.溶质原子的扩散总是由浓度高的部位向浓度低的部位进行。（分数：4.00）填空项 1:_ （正确答案：错！确切地说法是溶质原子的扩散总是由化学位高的部位向化学位低的部位进行。只有这样，才能圆满地解释反应扩散的驱动力问题。）解析：9.铁一碳相图中发生共析的水平线上下都是两相区，不符合相区接触法则。（分数：4.00）填空项 1:_ （正确答案：错！铁-碳相图中发生共析的水平线表示的是三相平衡反应，实际上就是三相区。这样，与水平线上下的两相区的相数差仍然为 1，仍然符合相区接触法则。）解析：10.马氏体相变和贝氏体相变都属于无扩散性固态相变。（分数：4.00）填空项 1:_ （正
9、确答案：错！马氏体相变属于无扩散性固态相变，而贝氏体相变既有无扩散性的切变过程，又有扩散性的原子传输过程，两者是不一样的。）解析：三、计算题(总题数：2，分数：20.00)11.画出纯铜晶体的一个晶胞，并完成下列工作：(1)计算(001)、(110)、(111)晶面的原子密度，并作以比较。(2)计算001、110、111晶向的原子密度，并作以比较。(3)在图上画出发生滑移的一个晶面以及这个晶面上所发生滑移的晶向。（分数：10.00）_正确答案：(纯铜晶体具有面心立方结构，铜晶体的一个晶胞如图所示，其原子半径为 。(1)(001)的原子密度(110)的原子密度(111)的原子密度可见，(001)
10、、(110)、(111)三个晶面中，(111)面的原子密度最高，是滑移面；(001)面次之；(110)面最低。(2)001晶向的原子密度110晶向的原子密度111晶向的原子密度可见，001、110、111三个晶向的原子密度110最高，是滑移方向；001次之；111最低。由此可见，滑移系由密排面和密排方向构成。(3)见下图。)解析：12.若含碳量为 0.8%高碳钢的原始晶粒度为 0.05mm，试完成下列工作：(1)计算在 760和 870温度下保温 1小时晶粒的晶粒度及其长大值。(2)说明在这两个温度下晶粒长大的特点以及工程上的应用。(计算时可采用公式 （分数：10.00）_正确答案：(1)76
11、0保温 1h时：3.610-14=9.7710-14+3.610-14=13.410-14mm=0.0516mm870保温 1h时：)解析：四、完成下列各题(总题数：2，分数：30.00)13.以晶格常数为单位，计算 BCC、FCC 及 HCP晶体结构中的原子直径分别为多少。（分数：15.00）_正确答案：(BCC 结构的密排方向为111，在单位晶胞中，111方向上有两个原子，故原子直径为 ；FCC结构的密排方向为110，在单位晶胞中，110方向上也有两个原子，故原子直径为 ；HCP 结构的密排方向为 )解析：14.试在六方晶系的完整晶胞上画出 晶面的交线，画出 、 晶向交线，并列出 （分数：
12、15.00）_正确答案：( 晶面与六方晶系的完整晶胞的交线如图所示，其中画影线的晶面就是 面，它与晶胞的交线为 ABCDEF。图中 OB即为 ， 如图中 OG所示。 晶面族包括有 、 、 、 ，以及 )解析：五、完成下列各题(总题数：4，分数：40.00)15.画出按组织分区的 Fe-Fe3C的平衡相图，并填写相区和组织分区。（分数：10.00）_正确答案：(略。)解析：16.具体说明相图中有几个单相区、几个两相区和几个三相平衡反应。（分数：10.00）_正确答案：(相图中有五个单相区、七个两相区、三个三相平衡反应。)解析：17.说明相图中各水平线的相变过程，相变产物及反应条件。（分数：10.
13、00）_正确答案：(包晶转变线 HJB (1495)：L B+ H J，即 B点成分的 L相与 H点成分的 相，在 1495反应生成 J点成分的 相。共晶转变线 ECF(1148)：L C E+Fe3C，即 C点成分的液相在 1148反应生成了由 E点成分的 相和Fe3C组成的莱氏体。共析转变线 PSK(727)： S P+Fe3C，即 S点成分的 相在 727反应生成了由 P点成分的 相和Fe3C组成的珠光体。)解析：18.绘图说明含 0.15%C铁碳合金平衡冷却到室温时的相变过程和组织示意图，并计算各个相的相对含量。（分数：10.00）_正确答案：(含 0.15%C铁-碳合金平衡冷却到室温
14、时的相变过程和组织示意图如图所示。含 0.15%C铁-碳合金平衡冷却到室温后，组织中只有两个相，即 相和渗碳体 Fe3C相，其分别为： 相的相对含量 )解析：六、完成下列各题(总题数：2，分数：30.00)19.试作出低碳钢退火试样的静拉伸曲线，说明转折点的物理变化，并用位错理论来说明拉伸曲线的变化机制。（分数：15.00）_正确答案：(低碳钢退火试样的静拉伸曲线示意于下图。曲线上最明显的特点是出现上下屈服点，这可以用位错理论中的柯氏气团来解释。试样静拉伸时，一些小尺寸的间隙原子，如 C、H、O、N 等会聚集在位错线的下方，形成柯氏气团，对位错线起着钉扎作用，故形变材料要在较高的应力下位错线才
15、能脱钉而开始运动，当位错线脱钉时应力会突然有所下降，于是就出现了上屈服点。一旦位错线挣脱了柯氏气团的钉扎，就会在较低的应力下继续运动，于是就出现了下屈服点。)解析：20.试用相律说明为什么三元合金可以出现四相平衡，三元平衡相图的水平截面可以使用杠杆定律来分析各个相的相对含量，而垂直截面却不能。（分数：15.00）_正确答案：(相律公式是 f=c-p+1，式中 f、c、p 分别表示自由度、成分数和相数。对于三元合金来说，当 f为最小值 0时，相数 p为 4，说明可以出现四相平衡。但这时自由度 f为 0，表示各个相成分以及温度都是确定的，故三元平衡相图的水平截面(即四相平衡面)可以使用杠杆定律来分析各个相的相对含量。但是，三元平衡相图的垂直截面是一个伪二元相图，在此垂直截面上，无法确定平衡相的成分点。因此，三元平衡相图的垂直截面上是不能使用杠杆定律进行各个相相对含量计算的。)解析：
