2017年西南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． 晶族
【答案】按晶体含轴次（高于2）的高次轴或反轴的情况可将晶体划分为高、中、低三类晶族。只含唯一一个高次主轴（含反轴）的晶体属于中级晶族，包括三方晶系、四方晶系、六方晶系三种晶系；无高次轴或反轴的晶体属低级晶族，包括三斜晶系、单斜晶系和正交晶系三种晶系；含多个高次轴的晶体属高级晶族，只有立方晶系一种。立方晶系必有与立方体对角线方向对应的4个三重轴或反轴。
2． 晶体
【答案】晶体是原子、分子或离子按照一定的规律周期性排列组成的固体。
二、简答题
3． 请以Al-4.5%Cu合金为例，说明时效过程及其性能（硬度）变化。
【答案】铝合金淬火后得到过饱和固溶体，之后加热保温，固溶体内会依次析出GP 区，相。GP 区的形成会使材料的硬度增加（第一个时效峰），长时间时效，GP 区溶解，硬度下降。
的形成使得硬度继续增加（第二个时效峰）。当
始下降。
4． 如何改善钢的初性？
【答案】主要措施有：①尽量减少钢中第二相的数量；②提高基体组织的塑性；③提高组织的均匀性；④细化晶粒；⑤加入Ni 可以降低冷脆转折温度；⑥防止溶质原子沿晶界分布与第二相沿晶界析出。
5． 典型面心立方（fcc ）金属的配位数和致密度是多少？并指出其间隙类型及一个晶胞中间隙的数目。写出fcc 晶胞中原子的密排面和密排方向，并说明其密排面与密排六方（hcp ）结构金属的密排面排列有何不同。
【答案】（1）fcc :配位数12，致密度0.74，八面体间隙4个，四面体间隙8个；密排面{111}，密排方向<111>。
（2）密排面排列ABCABC …，而密排六方为ABAB …。
6． Pb-Sn-Bi 三元合金相图如图所示。
（1）试写出图中五条单变量线及P 点、E 点反应的反应式。 （2）分析图中合金2的平衡结晶过程，指出它的开始凝固温度。
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全部溶解转化为转化为后，硬度开
图
【答案】（1）图中五条单变量线的反应式分别为：
P 点反应： E 点分反应：
合金2的开始凝固温度从图中可
（2）图中合金2的平衡结晶过程：
以得到为150°C 。
7． 任意选择一种材料，说明其可能的用途和加工过程。
【答案】如Al-Mg 合金。作为一种可加工、不可热处理强化的结构材料，由于具有良好的焊接性能、优良的耐蚀性能和塑性，在飞机、轻质船用结构材料、运输工业的承力零件和化工用焊接容器等方面得到了广泛的应用。
根据材料使用目的，设计合金成分，考虑烧损等情况进行配料，如A15Mg 合金板材，实验室条件下可在电阻坩埚炉中750°C 左右进行合金熔炼，精炼除气、除渣后720°C 金属型铸造，430〜470°C 均匀化退火10〜20h 后，在380〜450°C 热轧，再冷轧至要求厚度，在电阻炉中进行稳定化处理，剪切成需要的尺寸或机加工成标准试样，进行各种组织、性能测试。
8． 简述形变金属在退火过程中显微组织、储存能及其力学性能和物理性能的变化。
【答案】随退火温度的升高或时间延长，出现亚晶合并长大，再结晶形核及长大，无位错的等轴
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再结晶晶粒取代长条状高位错密度的形变晶粒，然后是晶粒正常长大。储存能逐渐被释放；硬度及强度下降，伸长率上升；电阻降低，密度提高。再结晶时各种性能变化都比回复时强烈得多。
三、计算题
9． Al-Fe-Si 合金的液相面投影图如图所示，请写出全部三相平衡转变与四相平衡转变的转变式，并分析0点成分的合金平衡冷却过程，说明室温下该合金的组织组成物有哪些？
图
【答案】（1）三相平衡转变有：
（2）四相平衡转变有：
（3）0点成分的合金平衡冷却过程：（4）室温下该合金的组织组成为：
先共晶a+两相共晶
10．对于
相图：
（1）写出该相图中所有三相平衡转变的反应式，并注明反应温度与各相成分。 （2）画出1148°C 时吉布斯自由能-成分（G-C%）曲线。
（3）计算碳含量为1.2%的碳钢室温下各组织组成物比例，并画出其室温下组织示意图。 【答案】（1）冷却时在1495°C 发生包晶转变：
冷却时在1148°C 发生共析转变：
冷却时在727°C 发生共析转变：
（2）如图1所示。
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