【考研类试卷】2008年西安交通大学材料科学基础真题试卷及答案解析.doc
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1、2008年西安交通大学材料科学基础真题试卷及答案解析(总分:44.00,做题时间:90 分钟)一、画图题(总题数:1,分数:2.00)1.针对铁-碳合金回答下列问题: 画出 Fe-Fe 3 C平衡相图,并填写各相区的平衡相。(分数:2.00)_二、简答题(总题数:8,分数:16.00)2.写出图 26-1所示立方晶胞中 ABCDA晶面及 BD晶向的密勒指数。 (分数:2.00)_3.写出图 26-2所示六方晶胞中 EFGHIJE晶面、EF 晶向、FG 晶向、GH 晶向、JE 晶向的密勒-布拉菲指数。(分数:2.00)_4.已知晶体中两不平行晶面(和 h 1 k 1 l 1 )和(h 2 k 2
2、 l 2 ),证明晶面(h 3 k 3 l 3 )与(h 1 k 1 l 1 )和(h 2 k 2 l 2 )属于同一晶带,其中 h 3 =h 1 +h 2 ,k 3 =k 1 +k 2 ,l 3 =l 1 +l 2 。(分数:2.00)_5.-Fe 在 912时转变为 -Fe。这种转变称为什么转变?转变后的体积膨胀还是收缩?假定铁原子半径不变,则体积变化率 (分数:2.00)_6.已知 727时,碳在奥氏体中的溶解度为 w C =0.77%,而在铁素体中的极限溶解度仅为 w C =0.0218%。请解释二者差别如此明显的原因。(分数:2.00)_7.已知低碳钢常在 920左右进行气体渗碳。请
3、解释选择这一温度的原因。(分数:2.00)_8.碳质量分数 w C =0.2%的低碳钢工件在 920进行表面气体渗碳,工件表面碳浓度始终保持为 w C =1.0%,并将工件中碳浓度为 w C =0.4%处至表面的距离 x定义为渗碳层深度。已知渗碳 1h后,渗碳层深度为 0.12mm,若要求渗碳层深度达到 0.48mm,计算共需渗碳多长时间。(分数:2.00)_9.示意画出平衡态碳钢的强度随钢含碳量的变化曲线,并从成分-组织-性能的角度定性解释之。(分数:2.00)_三、公式题(总题数:1,分数:6.00)某 A-B-C三组元在液态完全互溶,固态完全不互溶,且具有共晶反应,其三元相图的全投影图如
4、图 26-3所示。图中 O点成分的合金自液态平衡冷却至室温 (分数:6.00)(1).分析 O合金的平衡结晶过程。(分数:2.00)_(2).写出室温时的相组成物和组织组成物。(分数:2.00)_(3).计算室温时各相组成物的质量百分数和各组织组成物的质量百分数。(分数:2.00)_四、综合分析题(总题数:2,分数:10.00)在晶格常数为 a的体心立方单晶体的123方向进行压缩变形,已知其屈服强度为 s 。(分数:8.00)(1).写出晶体的始滑移系及其可能的交滑移系。(分数:2.00)_(2).计算晶体开始滑移的临界分切应力 c 。(分数:2.00)_(3).分别写出屈服时晶体中所开动的刃
5、位错和螺位错的位错线方向及柏氏矢量,以及它们滑移运动的方向。(分数:2.00)_(4).若该压缩试样的一个自由表面为 (分数:2.00)_10.假设纯金属熔液按均匀形核方式形核,晶核形状为立方体。试证明:临界形核功G*等于临界晶核表面能的三分之一,即 (分数:2.00)_五、论述题(总题数:5,分数:10.00)11.何谓 n型半导体?何谓 p型半导体?两者的载流子特征有何不同?(分数:2.00)_12.何谓塑料?何谓橡胶?两者在室温时的力学性能有何显著差别?(分数:2.00)_13.何谓陶瓷?从组织结构的角度解释其主要性能特点。(分数:2.00)_14.何谓合金的成分过冷?用成分过冷概念解释
6、为什么共晶点成分的合金具有最好的铸造性能。(分数:2.00)_15.何谓金属的结晶?何谓金属的再结晶?两者是否都是相变,为什么?两者的驱动力是否相同,为什么?(分数:2.00)_2008年西安交通大学材料科学基础真题试卷答案解析(总分:44.00,做题时间:90 分钟)一、画图题(总题数:1,分数:2.00)1.针对铁-碳合金回答下列问题: 画出 Fe-Fe 3 C平衡相图,并填写各相区的平衡相。(分数:2.00)_正确答案:(正确答案:略。)解析:二、简答题(总题数:8,分数:16.00)2.写出图 26-1所示立方晶胞中 ABCDA晶面及 BD晶向的密勒指数。 (分数:2.00)_正确答案
7、:(正确答案:ABCDA 晶面:(011) BD 晶向: )解析:3.写出图 26-2所示六方晶胞中 EFGHIJE晶面、EF 晶向、FG 晶向、GH 晶向、JE 晶向的密勒-布拉菲指数。(分数:2.00)_正确答案:(正确答案:EFGHIJE 晶面: EF晶向: FG晶向: GH晶向: JE晶向:)解析:4.已知晶体中两不平行晶面(和 h 1 k 1 l 1 )和(h 2 k 2 l 2 ),证明晶面(h 3 k 3 l 3 )与(h 1 k 1 l 1 )和(h 2 k 2 l 2 )属于同一晶带,其中 h 3 =h 1 +h 2 ,k 3 =k 1 +k 2 ,l 3 =l 1 +l 2
8、 。(分数:2.00)_正确答案:(正确答案:证明:由于两不平行晶面属于同一晶带,设(h 1 k 1 l 1 )和(h 2 k 2 l 2 )所属晶带的晶带轴为uvw。 根据晶带定理 hu+kv+lw=0 (26-1) 可得 h 1 u+k 1 v+l 1 w=0 (26-2) h 2 u+k 2 v+l 2 w=0 (26-3) 式(26-2)与式(26-3)相加可得 (h 1 +h 2 )u+(k 1 +k 2 )v+(l 1 +l 2 )w=0 (26-4) 即 h 3 u+k 3 v+l 3 w=0 (26-5) 比较式(26-5)和式(26-1)可知,晶面(h 3 k 3 l 3 )
9、也属于以uvw为晶带轴的晶带。 故,晶面(h 3 k 3 l 3 )与(h 1 k 1 l 1 )和(h 2 k 2 l 2 )属于同一晶带。)解析:5.-Fe 在 912时转变为 -Fe。这种转变称为什么转变?转变后的体积膨胀还是收缩?假定铁原子半径不变,则体积变化率 (分数:2.00)_正确答案:(正确答案:这种转变称为同素异构转变。由于 -Fe 是面心立方结构,-Fe 是体心立方结构,前者的致密度大于后者,故转变后体积膨胀。 考虑晶体中的 4个铁原子,可构成一个 一-Fe 的晶胞,或两个 -Fe 的晶胞。设 -Fe 的晶胞边长为 a,-Fe 的晶胞边长为 b,铁原子半径为 r。 则)解析
10、:6.已知 727时,碳在奥氏体中的溶解度为 w C =0.77%,而在铁素体中的极限溶解度仅为 w C =0.0218%。请解释二者差别如此明显的原因。(分数:2.00)_正确答案:(正确答案:奥氏体为面心立方结构,碳原子位于其八面体间隙中;铁素体为体心立方结构,碳原子位于其扁八面体间隙中。面心立方的八面体间隙半径与铁原子半径之比(0.414)大于体心立方的八面体间隙半径与铁原子半径之比(0.155),而碳原子半径大于问隙半径,一个碳原子固溶于奥氏体中所引起的晶体能量增高远小于固溶于铁素体中所引起的晶体能量增高。)解析:7.已知低碳钢常在 920左右进行气体渗碳。请解释选择这一温度的原因。(
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