【考研类试卷】上海交通大学硕士材料科学基础真题2002年及答案解析.doc
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1、上海交通大学硕士材料科学基础真题 2002 年及答案解析(总分:100.00,做题时间:90 分钟)一、论述题(总题数:10,分数:100.00)1.对 fcc 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;(2)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。(分数:10.00)_2.在 fcc 晶体中存在两个位错 d1和 d2,若 d1的位错线方向 l1 (分数:10.00)_3.对某简单立方单晶体,其拉伸应力方向如图所示。该晶体的滑移系为100100。(分数:10.0
2、0)_4.有一合金试样其晶界能为 0.5J/m2,在退火前原始晶粒直径为 2.1610-3cm,屈服强度为 108MPa。对该合金在 700退火 2 小时处理后其屈服强度降低为 82MPa。在退火过程中保温 1 小时时测得该合金放出热量为 0.021J/cm3,继续保温 1 小时测得该合金又放出热量 0.014J/cm3。求如果该合金只在 700保温 1 小时后的屈服强度。(已知合金单位体积内界面面积 Sv与晶粒直径 d 之间得关系为 Sv=2/d,且放出的热量完全由于晶粒长大、晶界总面积减小所致。)(分数:10.00)_5.Fe-3%Si 合金(bcc 结构)的点阵常数 a=0.3nm,经形
3、变后,研究其回复再结晶机制。回复退火时材料发生多边化过程,观察到三个亚晶交于 O 点如图所示。经蚀坑法测得三段亚晶界(OA,OB 和 OC,其长度均为0.2mm)的刃型位错总数为 1.198104,设它们均匀分布构成亚晶界(=120,=80)。(分数:10.00)_6.渗碳可提高钢的表面硬度。若在 1000对 -Fe 渗碳,已知在距表面 1mm 至 2mm 之间,碳浓度从5at%(原子分数)降到 4at%。估算碳进入该区域的扩散通量 J(原子个数/m 2s)。(已知 -Fe 在 1000时的密度为 7.63g/cm3,扩散常数 D0=2.010-5m2/s,激活能 Q=142kJ/mol,Fe
4、 的相对原子质量为 55.85)。(分数:10.00)_7.根据图示 A-B 二元共晶相图(共晶温度为 600),将 (B)=10%的合金,用同样成分的籽晶在固相无扩散、液相完全不混合的条件下进行定向凝固制成单晶,为了保持液-固界面在整个凝固过程中处于平直状态,试计算界面处液相所需的最小温度梯度(G)。(已知凝固速度 R=1cm/h,D=210 -5cm2/s)(分数:10.00)_8.画出线型非晶态高分子形变一温度曲线,从分子运动的观点简述其三种力学状态产生的起因。(分数:10.00)_9.根据 Ag-Cu 二元相图(如图所示),(分数:10.00)_10.在图示的固态完全不互溶的三元共晶相
5、图中,a,b,c 分别是组元 A,B,C 的熔点,e 1,e 2,e 3分别是A-B,B-C,A-C 二元共晶转变点,E 为三元共晶转变点(已知 TaT cT bT e3Te1T e2T E),(1)画出以下不同温度(T)下的水平截面图: a) TcTT b b) Te3TT e1 c) Te2TT E d) TT E(2)写出图中 O 合金的凝固过程及其室温组织。(分数:10.00)_上海交通大学硕士材料科学基础真题 2002 年答案解析(总分:100.00,做题时间:90 分钟)一、论述题(总题数:10,分数:100.00)1.对 fcc 结构的晶体(点阵常数为 a)(1)分别计算原子在1
6、00、110和111晶向上的原子密度,并说明哪个晶向是密排方向;(2)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。(分数:10.00)_正确答案:(1)原子直径:d=0.707a100方向:=d/a=0.707110方向:=d/d=1 密排方向111方向:=d/1.732a=0.408(2)(100)面间距:a(110)面间距:1.414a/2=0.707a(111)面间距:1.732a/3=0.577a所以(100)的面间距最大。)解析:2.在 fcc 晶体中存在两个位错 d1和 d2,若 d1的位错线方向 l1 (分数:10.00)
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