2017年烟台大学材料科学基础复试仿真模拟三套题
● 摘要
一、名词解释
1． 全位错与不全位错
【答案】全位错是指柏氏矢量等于晶体点阵矢量的位错；不全位错是指柏氏矢量不等于晶体点阵矢量的位错。
2． 偏析
【答案】偏析是指合金中各组成元素在结晶时分布不均匀的现象。
二、简答题
3． 请对比分析回复、再结晶、正常长大、异常长大的驱动力及力学性能变化，并解释其机理。
【答案】
表
4． 根据图1所示铁碳亚稳平衡相图和你所学所有知识，回答下列问题：
图1
（1）分析氢、氮、碳、硼在中形成固溶体的类型，进入点阵中的位置和固溶度大小。已知元
素的原子半径如下：氣0.046nm , 氮0.071nm ，碳0.077nm ，硼0.091nm ，
（2）标注相图中平衡反应的成分及温度，写出平衡反应式。
（3）分析的铁碳合金平衡凝固到室温过程的组织变化。
（4）指出相的晶体结构、密排方向、密排面、致密度、配位数、晶胞中原子数和通常情况下的滑移系；画出其中一个滑移系，并标明指数。
（5）结合你所学的有关知识，说明如何提高Fe-C 合金的强度。
（6）
（7）
图；渗碳在【答案】（1）:的铁碳合金在拉伸中，一种情况是在拉伸出现塑性变形后去载，立即再加载；另的铁碳合金制作成齿轮，对齿轮气体渗碳强化。画出钢在渗碳后的组织分布示意中进行而不在中进行，即渗碳温度选择要高于温度，为什么？渗碳温度，四面体间隙半径
：中一般会溶入八面体间隙中心，形成间隙一种情况是去载后时效再加载。试解释前者无屈服现象后者有屈服现象的原因。 高于1100°C 会出现什么问题？ 为FCC 结构，八面体间隙半径。可见氢、氮、碳原子在
固溶体，固溶度较小；
硼在
也可以形成置换固溶体
（2）图1中平衡反应成分、温度和反应式如下（三条水平线，从上到下）：
B 、H 和J 点成分分别为：
C 、E 点和
，S 、P 点和成分分别为：
成分分别为：
（3）合金平衡凝固到室温过程的组织变化为：
（4）为FCC 结构，其密排方向、密排面、致密度、配位数、晶胞中原子数分别为<110>、{111}、0.74、12和4；通常情况下的滑移系为{111}<110>, 其中一个滑移系为（111）.
所示。
，指数如图2：中一般也是位于八面体间隙中心，形成间隙固溶体，但是有时
图2
（5）提高Fe-C 合金的强度方法有多种，主要有加工硬化、微合金强化、固溶强化、细化晶粒强化、热处理强化（马氏体相变强化等）。
（6）合金中由于C 原子与Fe 的弹性交互作用，形成称柯氏气团，柯氏气团与位错的交互作用导致合金出现屈服现象，在拉伸出现塑性变形后去载，立即再加载是已经克服了柯氏气团对位错的阻碍，立即再加载不会重新出现屈服现象，而卸载后时效再加载会使溶质原子重新聚集
形成与位错的新的交互作用，从而使合金再次出现屈服现象。
（7）合金齿轮渗碳后的组织分布示意图如图3所示。 渗碳在温度范围中（A3温度以上）进行而不在温度范围中进行的主要原因是，温度较高，渗碳速度可以较快，同时在温度范围中进行渗碳，可以得到较大的含碳量，但是渗碳温度高于ll00°C 会导致基体合金晶粒粗大，力学性能下降，同时对渗碳设备也会提出更高要求。
图3
5． 若面心立方晶体中有行位错反应？为什么？
【答案】能够发生反应。
几何条件：
能量条件： 的单位位错及的不全位错，此二位错相遇能否进
几何条件和能量条件均满足。
6． 举例说明材料的基本强化形式有哪几种，并说明其中三种的强化机制。
【答案】通过合金化、塑性变形和热处理等手段提高金属材料强度的方法，称为材料的强化。其强化基本形式有：固溶强化、形变强化、沉淀强化和弥散强化、细化晶粒强化等。
这些强化方式总的来说是向晶体内引入大量晶体缺陷，如位错、点缺陷、异类原子、晶界、高度弥散的质点或不均匀性（如偏聚）等，这些缺陷阻碍位错运动，也会明显地提高材料强度。 （1）固溶强化：无论是代位原子或是填隙原子，在条件合适的情况下，都可能发生原子偏聚而形成气团。对代位点阵来说，当溶质原子比溶剂原子的直径大时，溶质原子有富集在刃型位错受胀区的趋向；反之，富集于受压区。填隙原子则总是向受胀区富集。这种靠扩散在位错附近富集的现象，称为柯氏气团（Cottrellatmosphere ）。柯氏气团对位错有钉扎作用，从而使强度提高。 （2）沉淀强化和弥散强化：过饱和固溶体随温度下降或在长时间保温过程中（时效）发生脱溶分解。时效过程往往是很复杂的，如铝合金在时效过程中先产生GP 区，继而析出过渡相（0”及e' ），最后形成热力学稳定的平衡相（0）。细小的沉淀物分散于基体之中，阻碍着位错运动而产生强化作用，这就是“沉淀强化”或“时效强化”。
（3）加工硬化：冷变形金属在塑性变形过程中形成大量位错，这些位错部分成为不可动位错，从而导致其对可动位错的阻力增大，引起材料继续变形困难，形成加工硬化或形变强化。
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