2017年北京工业大学材料科学与工程学院金属材料复试仿真模拟三套题
● 摘要
一、名词解释
1． 中间相
【答案】中间相是指合金中组元之间形成的、与纯组元结构不同的相。在相图的中间区域。
2． 科垂尔气团（CottrellAtmosphere ）
【答案】科垂尔气团是溶质原子在刃型位错周围的聚集的现象，这种气团可以阻碍位错运动，产生固溶强化效应等结果。
二、简答题
3． 冷加工金属加热时发生回复过程中位错组态有哪些变化？
【答案】回复是通过位错运动造成材料中储能的降低。位错运动所实现的有两个主要过程，这就是位错的相消与重排。两个过程的实现，有赖于位错滑动、攀移和交滑移。
回复的过程可归结为三种主要机制：亚晶规整化；多边化；亚晶的合并一亚晶结构合并是相邻亚晶通过转动而重合的过程，亚晶合并的另一种机制可以通过低角度界面的迁移来进行，最小的亚晶消失，而较大的则生长，这类似于晶粒长大。
4． 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。
5． 铜是工业上常用的一种金属材料，具有电导率高和耐腐蚀性好等优点，但是纯铜的强度较低，经常难以满足要求，根据你所学的知识，提出几种强化铜合金的方法，并说明其强化机理。 【答案】强化铜合金的方法及其强化机理如下：
（1）加工硬化，指金属晶体在塑性变形过程中，材料的强度随着塑性形变量的增加而増加。加工硬化产生的主要机制有位错塞积、林位错阻力和形成割阶时产生对位错运动的阻力及产生割阶消耗外力所做的功，宏观表现出金属强度提高。
（2）固溶强化，是金属中由于溶质原子的存在，使得其强度提高。固溶强化的根本原因在于溶质原子与位错的交互作用，使得其阻碍位错运动。这种交互作用又分为溶质沿位错聚集并钉扎位错的弹性交互作用和化学交互作用两类。
（3）分散强化，依靠弥散分布与金属基体中的细小第二相强化金属。其强化的原因在于细小的第
二相粒子与位错的交互作用，主要有位错绕过颗粒的奥罗万机制以及位错切过颗粒机制。 （4）细晶强化，依据霍尔-佩奇公式，由于晶界数量直接取决于晶粒的大小，因此，晶界对多晶体起始塑变抗力的影响可通过晶粒大小直接体现。多晶体的强度随其晶粒细化而提高。 这些强化方式的共同点即为金属强化的实质，在于增加了位错运动的阻力。
6． 试从结合键的角度，分析工程材料的分类及其特点。
【答案】金属材料：主要以金属键为主，大多数金属强度和硬度较高，塑性较好。陶瓷材料：以共价键和离子键为主，硬、脆，不易变形，熔点高。高分子材料：分子内部以共价键为主，分子间为分子键和氢键为主。复合材料：是以上三中基本材料的人工复合物，结合键种类繁多，性能差异很大。
7． 写出图所示六方晶胞中EFGHIJE 晶面、EF 晶向、FG 晶向、GH 晶向、JE 晶向的密勒-布拉菲指数。
图
【答案】EFGHIJE 晶面：
8． 立方形晶体中的位错环ABCDA 如图所示。AB 段和CD 段平行于Z 轴，AD 段和BC 段平行于X 轴，位错环的柏氏矢量b 平行于Y 轴，AD=d。刃位错的应力场如下
和螺位错的应力场
公式
（1）指出各段位错线是什么性质的位错（如为螺位错，指出其是左旋或右旋；如为刃位错，指出
其半原子面）。
（2）AB 段对CD 段单位长度的作用力是多大，在什么方向？ （3）在外应力
作用下，单位长度各段位错所受的力各是多大，在什么方向？
图
【答案】（1）AB 、BC 、CD 、DA 段均为刃位错，位错环外的平面为半原子面。 （2）（3）AB 段：CD 段：
一y 方向。
BC 段：不受力。
y 方向。
DA 段：不受力。
三、计算题
9． 已知和渗碳体相平衡的a-Fe 固溶度方程为
：
在奥氏体的溶解度方程也呈类似类型，试根据铁碳相图列出该方程。 【答案】
根据Fe-C 相图，可得：
则可得：
10．推导菱方晶体在菱方轴下的点阵常数【答案】如图，在
下，
（％, 质量）。设想碳
与在六方轴下的点阵常数
所以点阵常数
之间的换算公式。
又因为
是晶向
的夹角，所以点阵常数