2017年河南工业大学机电工程学院860材料科学基础考研题库
● 摘要
一、简答题
1． 分析图中V 合金的平衡结晶过程。
图
【答案】图中合金中V 的平衡结晶过程为
2． 画一个斜方晶胞
指数。
【答案】如图所示。
，与互析。 .. 并标注出坐标原点和三个基矢（a 、b 、c ），然后在晶胞中画出（210）晶面和一个与（210）晶面等同（同一晶面族）的晶面，并标出它的晶面
图
3． 在立方晶胞内画出
【答案】如图所示。 晶面，以及晶向。
图
4． 论述位错的运动方式、条件及其对材料变形的影响。
【答案】（1）运动方式。刃型位错：滑移，攀移；螺型位错：滑移和交滑移。
（2）条件。滑移需要临界切应力，启动单个位错滑移的力为力。攀移运动需要正应力和高温作用。只有螺型位错才能发生交滑移，层错能的大小对交滑移的影响很明显，层错能越高，则扩展层错越窄，位错越容易束集而发生交滑移。
（3）位错滑移和交滑移是材料主要的塑性变形方式，只有在高温和高正应力作用时才能发生正刃型位错的攀移。
5 设在简单立方晶体中有一个位于滑移面ABCD 上的位错环abed , 其柏氏矢量b 、所受切应力．
如图1所示，回答下列问题：
（1）指出位错环abed 中各段位错线的类型。
（2）画出位错环abed 移出晶体后晶体所产生的滑移量及所产生变形的方向。
图
【答案】（1）位错线ab 和位错线cd 的方向矢量都和其柏氏矢量b 垂直，故它们属于刃型位错；而位错线be 和位错线da 的方向矢量都和其柏氏矢量b 平行，故它们属于螺型位错。
（2）位错环abed 全部移出晶体后，晶体会产生宽度为一个柏氏矢量的滑移量，所产生变形的方向与切应力t 的方向一致，如图2所示。
图2
6． 点缺陷（如间隙原子或代位原子）和线缺陷（如位错）为何会发生交互作用？这种交互作用如何影响力学性能？
【答案】（1）发生交互作用的原因：
①在晶体中，点缺陷会引起晶格畸变，产生内应力，形成应力场；点缺陷的应力场与位错的应力场会发生交互作用，其结果是通过点缺陷运动而使点缺陷相位错形成特定的分布，从而使体系的自由能达到较低状态；
②柯垂尔提出了溶质原子与位错之间的交互作用，在间隙固溶体中，由于间隙原子的半径比晶体间隙的半径大，与位错进行弹性交互作用，结果间隙原子将在位错附近聚集，形成小原子集团，称为柯垂尔气团。柯垂尔气团的存在，使位错运动困难，这是因为位错只有从气团中挣脱或者抱着气团一起前进才能继续运动，这需要外力作更多的功，这就是固溶强化效应；
③而空位通常被吸引到刃型位错的压缩区，或消失在刃型位错线上，使位错线产生割阶，空位与位错在一定条件下可互相转化。
（2）由刃型位错的应力场可知，在滑移面以上，位错中心区域为压应力，而滑移面以下的区域为拉应力，若有间隙原子C ，N 或比溶剂原子尺寸大的置换溶质原子存在就会与位错交互作用偏聚于刃型位错的下方，以抵消部分或全部的张应力，从而使位错的弹性应变能降低，当位错处于能量较低状态时，位错趋于稳定，不易运动，即对位错形成钉扎作用，位错要运动就必须在更大应力作用下才能挣脱柯垂尔气团的钉扎作用而移动，这就形成上下屈服点。
7． 铜是工业上常用的一种金属材料，具有电导率高和耐腐蚀性好等优点，但是纯铜的强度较低，经常难以满足要求，根据你所学的知识，提出几种强化铜合金的方法，并说明其强化机理。
【答案】强化铜合金的方法及其强化机理如下：
（1）加工硬化，指金属晶体在塑性变形过程中，材料的强度随着塑性形变量的增加而増加。加工硬化产生的主要机制有位错塞积、林位错阻力和形成割阶时产生对位错运动的阻力及产生割阶消耗外力所做的功，宏观表现出金属强度提高。
（2）固溶强化，是金属中由于溶质原子的存在，使得其强度提高。固溶强化的根本原因在于溶质原子与位错的交互作用，使得其阻碍位错运动。这种交互作用又分为溶质沿位错聚集并钉扎位错
相关内容
相关标签