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2017年苏州大学材料学或材料加工之材料科学基础考研复试核心题库

  摘要

一、名词解释

1. 再结晶

【答案】再结晶是指形变金属在一定的加热条件下,通过新的可移动大角度晶界的形成及随后移动,从而形成无应变新晶粒组织的过程。

2. 非均匀形核

【答案】新相优先在母相中存在的异质处形核,即依附与液相中杂质或外来表面形核。与均匀形核相比,它需要的形核功和过冷度都较小。

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,

,长时间时效,GP 区溶解,硬度下降。相。GP 区的形成会使材料的硬度增加(第一个时效峰)

的形成使得硬度继续增加(第二个时效峰)。当全部溶解转化为转化为后,硬度开始下降。

4. 用位错理论分析纯金属与两相合金在冷形变加工时,在产生加工硬化机理上有何区别?

【答案】(1)对于纯金属单晶体,使其产生加工硬化的机理主表现在位错增殖、位错运动及位错的交互作用、以及位错反应三个方面:首先,对于位错増殖来说,位错源开动,位错增殖使位错密度增大;其次,位错运动时会受到点阵阻力,并且在位错之间发生交互作用的情况下,会形成割阶、缠结等,也会使其运动阻力增大;第三,位错之间还会发生位错反应,形成如洛玛位错、L-C 位错等的固定位错,从而造成位错塞积,使位错运动阻力进一步增大。综上三个方面使位错运动阻力增大从而产生加工硬化。

(2)对于纯金属多晶体而言,在纯金属单晶体加工硬化的机理的基础上多出了晶界造成的位错塞积作用,其位错运动阻力进一步增大。

(3)对于两相合金而言,首先,若基体相为固溶体,其加工硬化机理又比纯金属多晶体多出了固溶强化方面的作用,即一方面溶质原子会与位错发生弹性交互作用,形成柯垂尔气团,另一方面溶质原子会与位错发生化学交互作用形成铃木气团,这两个方面的原因使位错运动阻力进一步增大;其次,若第二相为硬的颗粒相,其加工硬化机理与固溶体合金相比,还存在分散强化机制,即奥罗万机制和位错切割第二相机制使位错运动阻力更进一步增大。

5. 在面心立方晶胞中,分别画出(101)、

方向;就图中情况能否构成滑移系?

【答案】见图。

并指出哪些是滑移面、滑移

6. 试绘出体心立方晶胞示意图,在晶胞中画出体心立方晶体的一个滑移系,标出指数;说明体心立方结构的单相固溶体合金在冷塑性变形中的特点。

【答案】(1)体心立方晶胞示意于图,晶胞中的一个滑移系为

效。

(2)体心立方结构的单相固溶体合金在冷塑性变形表现出的特点为加工硬化、屈服现象和应变时

7. 根据如下给出的信息,绘制出A 和B 组元构成的在600°C 到1000°C 之间的二元相图:A 组元的熔点是940°C ;B 组元在A 组元中的溶解度在所有温度下为零;B 组元的熔点是830°C ;A 在B 中的最大溶解度是在700°C 为12wt%;600°C 下A 在B 中的溶解度是8wt%;700°C 时在成

B 有一个共晶转变;730°C 时在成分点A-60B 有另一个共晶转变;755°C 分点A-75(wt%)(wt%)

时在成分点A-40(wt%)B 还有一个共晶转变;在780°C 时在成分点A-49(wt%)B 有一个稳定金属间化合物凝固发生;在755°C 时在成分点A-67(wt%)B 有另一个稳定金属间化合物凝固发生。

【答案】如图所示。

8. 简明解释为什么晶格中两个电子可以由吸引作用而形成库柏对。

【答案】电子间通过交换格波声子而产生间接的相互作用,例如波矢为的电子发射一个波矢为?

的声子被散射

到波矢为

子进入波矢为

由kl 散射

到的状态,

第二个电子本来的波矢为吸收了第一个电子发射的声的状态。另一过程是第一个电子吸收一个由第二个电子发射的波矢为的声子而第二个电子则从散射

到按照量子理论,如果能量

,则相互作用能为负,即电子间具有净的吸引作用而是声子角频率)

形成库柏对。显然,只有在费密面附近的

满足上述条件。

是德拜角频率)范围内的电子才能

三、计算题

9. 如图1所示是一幅常用的陶瓷材料的相图。

(1)据图标出图中A 和5相区的相名称;

(2)用相律分析计算相区4和5以及£点的自由度;

(3)写出组成含系统在凝固过程中的相变结构的变化关系;

(4)简述计算1600°C 时的相组含量的方法。