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大连交通大学 2011 年硕士研究生招生入学考试样题 考试科目代码及名称： 803 材料科学基础 本页为第 1 页 共 3 页 注意：本试题共 4 道大题，满分 150 分，答题时间为 3 小时，所有答案均应写 在由考场发给的专用答题纸上，答在其它地方为无效。 一、名词解释（本大题共 10 小题，每小题 3 分，总计 30 分） 1. 晶体 2. 柏氏矢量 3. 固溶强化 4. 扩展位错 5. 珠光体 变 7. 滑移系 8. 相图 9. 临界分切应力 10. 再结晶 二、单项选择（本大题共 10 小题，每小题 3 分，总计 30 分） 1. （ ）单位长度的能量最高。 A. 混合位错 B. 刃型位错 C. 螺型位错 2. 在面心立方晶体中，下面（ ）一对晶面和晶向能构成滑移系。 B. (111)[110] C. (111)[101] A. (111)[1 2 1] 3. （ ）加工硬化显著。 A. 单滑移 B. 多滑移 C. 交滑移 4. 合金凝固时，当液固相界面前（ ）时，固相界面将以树枝状形态向前 推进。 A. 成分过冷区大 B. 无成分过冷区 C. 成分过冷区较小 5. fcc 晶体中，下列（ ）一对 shockley 不全位错是由全位错分解而来。 a a a a a a [211]和 [121] A. [121]和 [ 2 11] B. [121]和 [ 2 11] C. 6 6 6 6 6 6 6. 第三类内应力是由（ ）引起的。 A．工件宏观变形不均匀 B. 各晶粒变形不均匀 C. 晶体缺陷 7. 晶粒长大时，驱动力来自（ ） 。 A. 界面能 B. 储存能 C. 化学位 8. 晶体塑性变形时，不能通过刃型位错进行的是（ ） 。 A. 单滑移 B. 多滑移 C. 交滑移 9. 金属的典型晶体结构有面心立方、体心立方和密排六方三种，它们的晶胞中 原子数分别为（ ） 。 A. 4、2、6 B. 6、2、4 C. 2、4、6 10. 立方晶体中（110）和（211）面同属于（ ）晶带。 A. [110] B. [100] C. [ 111 ] 6. 多晶型转

大连交通大学 2011 年硕士研究生招生入学考试样题 考试科目代码及名称： 803 材料科学基础 本页为第 2 页 共 3 页 三、简要回答下列问题（本大题共 5 小题，每小题 6 分，总计 30 分） 1. 什么是滑移系？说明晶体中存在滑移系的原因。 2. 一个位错环能否各部分都是螺位错？为什么？ 3. 为什么升高温度会提高扩散速度？ 4. 为什么实际晶体的屈服强度远低于理想晶体的屈服强度？ 5. 如何细化铸件的晶粒？ 四、综合类型题（本大题共 4 小题，总计 60 分） 1. 写出图 1 中立方系晶体 A、B、C 晶向的晶向指数，求 A、B 晶向间的夹角 （用反余弦函数表示） 。 （10 分） z A B C 1/2 y 1/2 x 图1 2. 一铁碳合金在平衡冷却条件下，所得到的显微组织中含有 74%的铁素体， 余 量为珠光体。 （共 20 分） 1 （ ）求此合金中含碳量和室温下平衡相的相对含量。 （10 分） （2）分析此合金从液态冷却到室温的平衡组织转变过程。 （4 分） （3）若该合金加热到 730℃，在平衡条件下获得什么组织？求组织中的含碳量 和各组织的相对含量。 （6 分） 3. 图 2（见下页）为 Cr-Ni-W 三元系合金 1000℃等温截面图。 （共 10 分） （1）写出合金 O1、O2、O3 在该温度下的相组成。 （6 分） （2）计算合金 O1 在该温度下各组成相的相对量（在答题纸上作出草图 ） 。 （4 分）

大连交通大学 2011 年硕士研究生招生入学考试样题 考试科目代码及名称： 803 材料科学基础 本页为第 3 页 共 3 页 O1 O2 O3 图2 Cr-Ni-W 等温截面（1000℃） 4. 在铝单晶体中沿[201]方向作用一拉应力。 （共 20 分） （1）写出（111）晶面上所有的滑移系，哪个滑移系最先开动？（10 分） （2）写出开动滑移系上全位错的柏氏矢量（设点阵常数为 a） 。 （5 分） （3）如果外加拉应力是 20MPa，问这时滑移系上产生的分切应力是多少 ?（5 分）

大连交通大学 2012 年硕士研究生招生入学考试样题 考试科目代码及名称： 材料科学基础 本页为第 1 页 共 3 页 注意：本试题共四道大题，满分 150 分，答题时间为 3 小时，所有答案均应写 在由考场发给的专用答题纸上，答在其它地方为无效。 一、名词解释（本大题共 10 小题，每小题 3 分，总计 30 分） 1. 金属键 2. 合金 3. 刃型位错 4. 共格界面 5. 位错的攀移 6. 二次渗碳体 7. 加工硬化 8. 冷加工 9. 中间相 10. 回复 二、单项选择（本大题共 10 小题，每小题 2 分，总计 20 分） 1、柏氏矢量是表示位错特征的矢量，但它不能用于（ ） 。 A、判断位错性质 B、表示位错的能量 C、表示位错密度 D、表示位错周围的点阵畸变 2、伪共晶是指（ ） 。 A、共晶体中的一个相依附于先生成的同一相生长 B、并非共晶组织 C、非共晶成分的合金凝固后得到共晶组织 D、共晶成分的合金得到非共晶的组织 3、立方晶系中，[111]晶向和(111)晶面的关系是（ ） 。 A、平行 B、垂直 C、不平行也不垂直 D、夹角 45° 4、合金凝固时，当液固相界面前 （ ） 时，固相界面将以树枝状形态向前 推进。 A. 成分过冷区大 B、无成分过冷区 C、成分过冷区较小 D、热过冷 5、扩散的驱动力是（ ） 。 A、化学位 B、浓度 C、浓度梯度 D、化学位梯度 6、匀晶合金非平衡凝固时（ ） 。 A、先结晶部分富含高熔点组元 B、后结晶部分富含高熔点组元 C、晶界富含高熔点组元 D、晶内富含低熔点组元 7、螺型位错线与其柏氏矢量的关系是（ ） 。 A、平行 B、垂直 C、不平行也不垂直 D、夹角 45° 8、纯铁渗碳过程中，碳原子的扩散机制是（ ） 。 A、间隙扩散 B、空位扩散 C、上坡扩散 D、自扩散

大连交通大学 2012 年硕士研究生招生入学考试样题 考试科目代码及名称： 材料科学基础 本页为第 2 页 共 3 页 9、下面哪个合金具有最好的铸造性能（ ） 。 A、亚共晶合金 B、共晶合金 C、具有包晶反应的合金 D、成分位于中间部位的匀晶合金 10、面心立方金属的滑移系数目为（ ） 。 A、2 B、4 C、6 D、12 三、简要回答下列问题（本大题共 6 小题，总计 40 分） 1、间隙固溶体和间隙化合物的区别，举出铁碳合金中这两相各一例。 （6 分） 2、固溶体与纯金属的结晶有何异同？（6 分） a a a 3、下列位错反应 [ 1 10] → [ 1 2 1 ] + [ 211] 能否进行，为什么？（6 分） 2 6 6 4、 为什么间隙扩散速度快于空位扩散？钢渗碳和渗铝各属于哪种扩散？ （6 分） 5、霍耳—佩奇关系式表明晶粒细化能够强化金属，写出该关系式，并说明细晶 强化的原因。 （10 分） 6、什么是枝晶偏析? 说明合金在凝固时产生枝晶偏析的原因，如何消除枝晶偏 析？（6 分） 四、综合类型题（本大题共 4 小题，总计 60 分） 1、标定图 1 立方系晶胞中 A、B 晶面的晶面指数。求 A、B 晶面间的夹角（用 反余弦函数表示） 。 （10 分） z 0.2 0.5 A B y x 图1

大连交通大学 2012 年硕士研究生招生入学考试样题 考试科目代码及名称： 材料科学基础 本页为第 3 页 共 3 页 2、分析 0.5%C 铁碳合金从液相冷却至室温过程中的组织转变，计算该合金室 温下组织组成物和组成相的相对含量。 （20 分） 3、如图 2 所示，已知 A、B、C 三组元固态完全不互溶，合金 O 质量分数为 80 ％A，10％B，10%C，在冷却过程中将进行二元共晶反应和三元共晶反应，在 二元共晶反应开始时，该合金液相成分（ a 点）为 60％A，20％B，20％C，而 三元共晶反应开始时的液相成分（E）为 50％A，10％B 和 40％C。 （共 15 分） （1）试计算 A 初％， （A＋B）％和（A＋B＋C）％的相对量； （11 分） （2）写出图中 I 点和 P 点合金的室温平衡组织。 （4 分） C e3 e2 E a e1 图2 ● P I ● A · O B 4、fcc 晶体中有两根直线位错 L1、L2，若 L1 的位错线方向为 [11 2 ]，柏氏矢量 b1＝ a a [ 1 10]，L2 的位错线方向为 [110]，b2 ＝ [112]，问： （共 15 分） 2 6 （1）它们是全位错还是不全位错？（4 分） （2）这两根位错能否滑移？为什么？（6 分） （3）哪根位错是刃型位错？写出该位错半个原子面的晶面指数。 （5 分）

大连交通大学 2013 年硕士研究生招生入学考试业务课样题 考试科目代码及名称： 803 材料科学基础 本页为第 1 页 共 2 页 注意：本试题共 五 道大题，满分 150 分，答题时间为 3 小时，所有答案均应 写在由考场发给的专用答题纸上，答在其它地方为无效。 一、名词解释（本大题共 10 小题，每小题 2 分，总计 20 分） 1 晶体缺陷 6 非均匀形核 2 固溶体 7 柯氏气团 3 成分过冷 8 位错反应 4 稳态扩散 9 共析转变 5 孪生变形 10 扩散 二、填空题（每空 2 分，共 10 空，共 20 分） 1． [1 1 0] 晶向可以和 面心立方晶体点阵中， __ 晶面或____晶面组成滑移系。 2．扩展位错宽度与层错能成_____比关系。 3．二元合金凝固时，在_____的情况下，铸锭中成分最均匀。 4．固溶体分类有不同的方法：按溶质原子在溶剂晶格点阵中的位置可分成 _ _和_____固溶体； 按溶解度可分成_____和_____固溶体， 按溶质溶剂原子的 相对分布可分成____和____固溶体。 三、回答下列问题（本大题共 6 小题，总计 40 分） 1．液固相变时，临界晶核尺寸和临界形核功的物理意义，它们和过冷度之间存 在什么关系？（6 分） 2．什么是交滑移？哪种位错能够交滑移？为什么交滑移时滑移方向不变？（8 分） 3．为什么温度一定时，晶体中的点缺陷存在一平衡浓度？（6 分） 4．影响纯金属塑性高低有哪些因素，简要说明原因？（8 分） 5．升高温度为什么能加快扩散速度？（6 分） 6．什么是第二相强化，分析第二相强化的原因和影响因素。 （6 分） 四、相图（本大题共 3 小题，总计 35 分） 1． （共 20 分）有一铁碳合金，室温下平衡组织中含 7.3%Fe3CII，余量为 P， 问： (1) 该合金含碳量是多少，属于什么钢？（4 分） (2) 分析该合金在平衡凝固过程中的组织转变。 （4 分） (3) 该合金在室温下的平衡相是什么？重量百分数各为多少？（6 分） (4) 该合金加热至 730℃时，组织中有哪些平衡相？平衡相的含碳量各是多 少？重量百分数各为多少？（6 分）

大连交通大学 2013 年硕士研究生招生入学考试业务课样题 考试科目代码及名称： 803 材料科学基础 本页为第 2 页 共 2 页 2． （6 分）如图是三元相图液相面交线投影图。根据液相线的走向规律判断下 图中（a） 、 （b） 、 （c）对应的四相平衡反应类型，并写出反应式。 (a) (b) (c) 3． （9 分）三元相图变温截面图有几种？应当怎样截取？为什么？根据下面变 温截面中两种不同形状的三相区，写出其中的三相反应类型和反应式。 {a} {b} 五、综合题（本大题共 2 小题，共 35 分） 1． （10 分）在立方晶系中的一个晶胞中画出 (111) 和 (112) 晶面，这两个晶面 是否相交？如果是，写出这两晶面交线的晶向指数并求它们之间的夹角（用反 余弦函数表示） 。 2． （共 25 分）在铝单晶体上沿[123]方向作用一拉应力使该晶体( 1 1 1 )晶面上某 个滑移系开动，问： (1) ( 1 1 1 )晶面上有几个滑移系，哪个滑移系最先开动？（5 分） (2) 如果铝的临界分切应力是 10MPa，问至少需要加多大拉应力才能使该单晶 体发生塑性变形？（5 分） (3) 设开动滑移系是由刃型全位错滑动实现的，写出该位错的柏氏矢量、位错 线方向、位错线滑动方向和晶体变形方向（设晶格常数为 a） 。 （8 分） (4) 该全位错能否分解成 2 个 Shockley 不全位错？为什么？写出分解式。 （7 分）

大连交通大学 2014 年硕士研究生招生入学考试业务课试题 考试科目代码及名称：803 材料科学基础 本页为第 1 页 共 3 页 注意：本试题共四道大题，满分 150 分，答题时间为 3 小时，所有答案均应写 在由考场发给的专用答题纸上，答在其它地方为无效。 一、名词解释（本大题共 10 小题，每小题 3 分，总计 30 分） 1. 稳态扩散 2. 晶体缺陷 3. 固溶体 4. 再结晶 5. 位错反应 6. 过冷度 7. 晶向族 8. 孪生变形 9. 固溶强化 10. 珠光体 二、单项选择题（本大题共 10 小题，每小题 2 分，总计 20 分） 1. 复相合金当一相为脆性相分布在另一相基体上时，对材料的强韧性较为有利 的组织形态是（ ）。 A、一组呈网状分布在另一相晶界上 B、一组以颗粒状弥散分布于另一相基体上 C、一相以大块状分布在另一相基体上 2. 弥散分布的小粒子的存在可增加材料的强度，其强化效果取决于（ ） 。 A、粒子的尺寸和体积百分数 B、溶质原子的化合价 C、粒子的粘弹性变形速率 3. 钢在渗碳处理时，渗层中碳浓度分布和渗层厚度可由 （ ） 求得。 A、高斯解 B、误差函数解 C、扩散第一定律 4. 二次再结晶是（ ） 。 A、相变过程 B、形核长大过程 C、某些晶粒特别长大现象 5. 据 Fe-Fe3C 相图，当铁碳合金碳含量为 wC=（ ）时其室温组织中 Fe3CⅡ 相对含量最高。 A、4.3% B、1.2% C、2.11% 6. 晶粒长大时，驱动力来自（ ） 。 A、储存能 B、界面能 C、化学位 7. 在置换固溶体中，原子扩散的方式一般为（ ）。 A、空位机制 B、换位机制 C、间隙机制 8. 室温下含 0.3％C 的钢平衡条件下，组织组成物（ ） 。 A、F+P B、F+Fe3C C、 （Fe3C）Ⅱ＋P 9. 在立方系中，晶面（hkl）与晶向 [hkl] 关系为（ ） 。

大连交通大学 2014 年硕士研究生招生入学考试业务课试题 考试科目代码及名称：803 材料科学基础 本页为第 2 页 共 3 页 A、[hkl]∥（hkl） B、[hkl]⊥（hkl） C、无确定关系 10. 下列材料具有各向异性的是（ ）。 A、单晶体铜 B、多晶体纯铁 C、玻璃 三、简要回答下列问题（本大题共 6 小题，总计 40 分） 1、结晶和再结晶有什么不同？二者的驱动力是什么？（6 分） 2、 为什么间隙扩散速度快于空位扩散？钢渗碳和渗铝各属于哪种扩散？ （6 分） 3、 霍耳—佩奇关系式表明晶粒细化能够强化金属？写出该关系式， 并说明细晶 强化的原因。 （10 分） 4、 为什么点缺陷在热力学上是稳定的， 而位错则是不平衡的晶体缺陷？ （6 分） 5、什么是第二相强化，分析第二相强化的原因和影响因素（6 分） 6、什么是滑移系？说明晶体中存在滑移系的原因。 （6 分） 四、综合类型题（本大题共 4 小题，总计 60 分） 1、写出如图 1(a), (b), (c)所示的立方系晶胞中的晶向和晶面指数。 （10 分） (b) (c) 图1 2、 （1） 分析含碳量为 1.2% 的铁碳合金的平衡结晶过程， 画出室温组织示意图； （4 分） （2） 计算含碳量为 1.2% 的铁碳合金室温时组织的相对量和相的相对量。 （16 分） 3、含 0.85％C 的普碳钢加热到 900℃在空气中保温一小时后，外层碳浓度降到 零 ， 假 如 要 求 零 件 外 层 的 碳 浓 度 为 0.8 ％ ， 表 面 应 车 去 多 少 深 度 。 （ γ （15 分） DC = 1.1 × 10 −7 cm 2 ⋅ s −1 ，erf（β）=0.9412 时，β=1.35） (a) 4、如图 2 为 A-B-C 三元不互溶共晶相图的投影图。合金 O1 成分位于直线 Cd 上，合金 O2 成分位于直线 pq 上。 （1）指出共晶合金 E 的成分？（5 分）