1、材料科学基础-2 及答案解析(总分：106.00，做题时间：90 分钟)一、B论述题/B(总题数：8，分数：106.00)1.简述二元系中共晶反应、包晶反应和共析反应的特点，并计算其各相平衡时的自由度。（分数：12.00）_2.Al-Cu 相图的局部如图所示。（分数：20.00）_3.试在晶胞内画出 FCC 结构的一个滑移系，并回答在此滑移系上施加什么方向的应力此滑移系不能开动(在图上标出此应力的方向)。（分数：5.00）_4.在 FCC 晶体的(111)面上有一自左向右扫过的 Shockley 分位错 和一正三角形空位片 MNO，如图所示，已知 为 。 （分数：10.00）_5.Co-Sb
2、平衡相图如图所示。（分数：30.00）_6.什么是固溶体？影响固溶度的原因有哪些？固溶体与其纯溶剂组元相比，其结构、力学性能和物理性能发生了哪些变化？（分数：12.00）_7.何谓扩展位错？请写一例。（分数：7.00）_8.有两批工业纯铝的试样分别于 6 月 5 日和 6 月 9 日以相同的变形量进行轧制，然后于 9 日同时进行再结晶退火。实验发现对于采用相同的时间退火，两批试样需要完成再结晶的温度不同，你认为哪批试样的再结晶温度较高，为什么？（分数：10.00）_材料科学基础-2 答案解析(总分：106.00，做题时间：90 分钟)一、B论述题/B(总题数：8，分数：106.00)1.简述二
3、元系中共晶反应、包晶反应和共析反应的特点，并计算其各相平衡时的自由度。（分数：12.00）_正确答案：(共晶反应是：液相同时凝固出两个不同成分的固相，两固相相互配合生长，一般长成片层状。共析与共晶相似，只是母相是固相，即一个固相同时生成另两个不同成分的固相。 包晶反应是：液相与一个固相反应生成另一个固相，新生成的固相包住原有的固相，反应需要固相中的扩散，速度较慢。 这三种反应出现时，自由度都是 0，即三相成分固定，温度也固定。)解析：2.Al-Cu 相图的局部如图所示。（分数：20.00）_正确答案：(15.6%Cu 合金在平衡结晶时室温组织为 + ，快速冷却不平衡结晶时室温组织还出现少量非平
4、衡共晶组织(+)共晶；5.7%Cu 合金在平衡结晶时室温组织为 + +(+) 共晶 ，快速冷却不平衡结晶时室温组织出现离异共晶。2FCC 结构。3Cu 含量少于 5.65%的合金为变形合金，Cu 含量大于 5.65%的合金为铸造合金。4k 0=0.17。511.76%。6T=560温度时各相的自由能成分曲线示意图如图所示。*)解析：3.试在晶胞内画出 FCC 结构的一个滑移系，并回答在此滑移系上施加什么方向的应力此滑移系不能开动(在图上标出此应力的方向)。（分数：5.00）_正确答案：(见下图。 *)解析：4.在 FCC 晶体的(111)面上有一自左向右扫过的 Shockley 分位错 和一正
5、三角形空位片 MNO，如图所示，已知 为 。 （分数：10.00）_正确答案：(1MN、NO、OM 位错线的柏式矢量为*；EF 的柏式矢量为*(或者*。 2正三角形 MNO是个空位片，所以 MN、NO、OM 是 Frank 分位错；EF 是 Shockley 分位错。MN、NO、OM 都是刃型位错。当EF 柏式矢量为*时，是右旋螺型位错；当 EF 的柏式矢量为*，或者*时，为混合位错。 3：* ：ABCABCABCABC ：*)解析：5.Co-Sb 平衡相图如图所示。（分数：30.00）_正确答案：(11118：共晶反应线。1065：磁性转变线。936：包晶反应线。8740：包晶反应线。629
6、：共晶反应线。422：同素异构(多晶型)转变线。377：有序一无序转变线。2(Co)、(Co)、(Sb)皆为置换固溶体。：CoSb。 和 ：CoSb 2。：CoSb 3。3平衡相：+(Sb)，其中，*4平衡组织： 先 +(+(Sb) 共晶 ，其中*)解析：6.什么是固溶体？影响固溶度的原因有哪些？固溶体与其纯溶剂组元相比，其结构、力学性能和物理性能发生了哪些变化？（分数：12.00）_正确答案：(溶质原子以原子态溶入溶剂点阵中组成的单一均匀固体；溶剂的点阵类型被保留。 影响固溶度的因素有： 1原子尺寸因素。当溶剂、溶质原子直径尺寸相对差小于15%时，有大的代位溶解度。 2负电性因素。溶剂、溶质
7、的负电性差越小溶解度越大，一般小于 0.40.5 会有较大溶解度。 3电子浓度因素。有两方面的含义：一是原子价效应，即同一溶剂金属，溶质的原子价越高，溶解度越小；二是相对价效应，即高价溶质溶入低价溶剂时的溶解度高于相反的情况。 特点是：固溶体中有点阵畸变(强度、硬度会提高)而造成点阵常数变化；出现原子偏聚或有序化，甚至形成有序固溶体。 固溶体的结构变化：点阵畸变，点阵常数变化，偏聚及短程有序，甚至形成有序固溶体。力学性能变化：硬度、强度提高，塑性下降。物理性能变化：电阻加大，导电率下降。)解析：7.何谓扩展位错？请写一例。（分数：7.00）_正确答案：(两个不全位错及夹在它们之间的一片层错所组成的位错组态。如面心立方晶体中的*。)解析：8.有两批工业纯铝的试样分别于 6 月 5 日和 6 月 9 日以相同的变形量进行轧制，然后于 9 日同时进行再结晶退火。实验发现对于采用相同的时间退火，两批试样需要完成再结晶的温度不同，你认为哪批试样的再结晶温度较高，为什么？（分数：10.00）_正确答案：(6 月 5 日变形的样品在放置的过程中可能发生部分回复，因为形变储能要降低，要发生再结晶则比没有放置的样品需要更高的激活能，因此，6 月 5 日的试样再结晶温度较高。)解析：
