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2017年西安石油大学917材料工程综合之材料科学基础复试实战预测五套卷

  摘要

一、名词解释

1. 离子键

【答案】离子键是通过两个或多个原子或化学基团失去或获得电子而成为离子后形成的。带相反电荷的离子之间存在静电作用,当两个带相反电荷的离子靠近时,表现为相互吸引,而电子和电子、原子核与原子核之间又存在着静电排斥作用,当静电吸引与静电排斥作用达到平衡时,便形成离子键。因此,离子键是阳离子和阴离子之间由于静电作用所形成的化学键。

2. 上坡扩散

【答案】上坡扩散是指原子从低浓度向高浓度处的扩散,扩散的驱动力是化学位梯度。

二、简答题

3. 请根据

相图分析回答下列问题:

(1)请分析2.0wt%C合金平衡状态下的结晶过程,并说明室温下的相组成和组织组成。 (2)请分析2.0wt%C合金在较快冷却,即不平衡状态下,可能发生的结晶过程,并说明室温下组织会发生什么变化。

(3)假设将一无限长纯铁棒置于930°C 渗碳气氛下长期保温,碳原子仅由棒顶端渗入(如图1所示),试分析并标出930°C 和缓冷至室温时的组织分布情况(绘制在答题纸上)。 【答案】⑴相组成:甚至不析出。

组织组成:

的析出将受到抑制,

(2)根据冷速不同,可能出现共晶反应,得到Ld ;得到的P 层片细小;

图1

(3)如图2所示。

图2

4. 金属的加工硬化特性对金属材料的使用带来哪些利弊?

【答案】有利方面:作为提高金属材料强度的一种手段;便于金属材料塑性成形;使金属零件得以抵抗偶然过载。不利方面:使金属难以进一步冷塑性变形。

5. 已知镁单晶在孪生时所需的临界分切应力比滑移时大好几倍,试问,当沿着镁单晶的[0001]方向拉伸或压缩时晶体的变形方式如何? 【答案】镁单晶的滑移系统为所以此时不发生滑移;

所以[0001]在

可能的滑移方向均垂直于[0001],钝角区,孪生时会增长。因此在沿[0001]

方向拉伸时会发生孪生,孪生使晶体位向发生变化,因而可能进一步滑移;而压缩时,滑移和孪生都不能发生,晶体表现出很强的脆性。

6. 在位错发生滑移时,请分析刃位错、螺位错和混合位错的位错线/与柏氏适量与柏氏矢量

外加切应力

之间的夹角关系,及位错线运动方向。

7. 相图分析(A-B-C 三元相图如图1所示,本题作图部分直接画在图中) (1)划分分三角形。

(2)标出界线的性质(共熔界线用单箭头,转熔界线用双箭头)。 (3)指出化合物

的性质。

(4)说明E 、F 、B 点的性质,并列出相变式。

(5)分析M 点的析晶路程(表明液、固相组成点的变化,并在液相变化的路径中注明各阶段的相变化和自由度数)。 【答案】如表所示。

外加切应力

图1

【答案】(1

)三个分三角形(2)见图

2

图2

(3)为二元一致熔化合物

;(4)H :单转熔点E :低共熔点F :低共熔点

为二元不一致熔化合物。

(5)M 点析晶路程见图2(有穿S2的相区)。 液相:

固相:

8. 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;