2017年桂林电子科技大学信息与通信学院813材料科学基础(A)考研题库
● 摘要
一、简答题
1． 分析含碳3.5%的铁碳合金的平衡凝固过程，画出其冷却曲线和室温时的显微组织示意图。
【答案】（1）平衡凝固过程为：
①该合金液相冷却时，首先结晶形成奥氏体，此时液相成分沿液相线变化，而奥氏体成分沿固态线变化；
②当温度达到1148°C 时，初生奥氏体
莱氏体；
③继续缓冷，初生相奥氏体和共晶奥氏体中都会析出二次渗碳体，当温度降至727°C 时，所有奥氏体都发生共析转变而形成珠光体，最后得到枝晶状分布的珠光体和变态莱氏体。
（2）该合金的冷却曲线和室温时的显微组织示意图分别如图（a ）、（b ）所示。
此时发生共晶转变，生成
图
2． 什么是金属的加工硬化现象？
【答案】金属材料在塑性变形过程中，所施加的流变应力随应变量的增大而不断增大的现象，称为加工硬化。或金属材料经冷塑性变形后，其强度、硬度升高，塑性、韧性下降的现象，称为加工硬化。
3． 什么是织构（或择优取向）？形成加工织构（或形变织构）的基本原因是什么？
【答案】金属在冷加工以后，各晶粒的位向间就有一定的关系，这样的一种位向分布就称为择优取向，即织构。形成加工织构的根本原因是在加工过程中每个晶粒都沿一定的滑移面滑移，并按一定的规律转动，使滑移方向趋向于主应变方向或使滑移面趋向于压缩面。因此当形变量足够大时，大量晶粒的滑移方向或滑移面都将与拉伸方向或压缩面平行，从而形成形变织构。
4． 请说明什么是全位错和不全位错，并请写出FCC 、BCC 和HCP 晶体中的最短单位位错的柏氏矢量。
【答案】全位错是指柏氏矢量等于点阵矢量的整数倍。
不全位错是指柏氏矢量不等于点阵矢量的整数倍。
5． 解释冷变形金属加热时回复、再结晶的过程及特点。
【答案】冷变形金属加热时，各自特点如下：
（1）回复过程的特征
①回复过程组织不发生变化，仍保持变形状态伸长的晶粒。
②回复过程使变形引起的宏观一类应力全部消除，微观二类应力大部分消除。
③回复过程中一般力学性能变化不大，硬度、强度仅稍有降低，塑性稍有提高，某些物理性能有较大变化，电阻率显著降低，密度增大。
④变形储能在回复阶段部分释放。
（2）再结晶过程的特征
①组织发生变化，由冷变形的伸长晶粒变为新的等轴晶粒。
②力学性能发生急剧变化，强度、硬度急剧降低，塑性提高，恢复至变形前的状态。
③变形储能在再结晶过程中全部释放，三类应力（点阵畸变）清除，位错密度降低。
（3）晶粒长大过程的特征
①晶粒长大。
②引起一些性能变化，如强度、塑性、初性下降。
③伴随晶粒长大，还发生其他结构上的变化，如再结晶织构。
6． 关于扩散，请回答以下问题：（1）扩散可以分为哪几种基本类型？（2）固溶体中原子的扩散必须具备哪些基本条件？（3）在间隙固溶体中，溶质原子各以何种机制进行扩散？（4）均匀奥氏体晶粒的长大以及扩散退火时晶内偏析的均匀化各属于何种类型的扩散？
【答案】（1）根据扩散有无浓度变化，可以分为自扩散和化学扩散；根据扩散方向，可以分为上坡扩散和下坡扩散；根据是否出现新相，可以分为原子扩散和反应扩散。
（2）其基本条件为存在化学势梯度。
（3）以间隙扩散机制扩散，原子从一个晶格中间隙位置迁移到另一个间隙位置。
（4）均匀奥氏体晶粒的长大属于原子扩散，扩散退火时晶内偏析的均匀化属于化学扩散。
7． 画出下述物质的一个晶胞：
金刚石 NaCl 闪锌矿 纤锌矿 石墨
【答案】金刚石、NaCl 、闪锌矿、纤锌矿、石墨的晶胞分别如图所示。
图
a ）金刚石；b ）NaCl ；c ）闪锌矿（立方ZnS ）；d ）纤锌矿（六方ZnS ）；e ）石墨
8． 液态金属在结晶时如何细化晶粒？
【答案】常用的方法有：
（1）增加过冷度。可以增加结晶的驱动力，
降低临界形核功
增加形核率；
（2）变质处理。烧注前加入形核剂，利用异质形核来细化晶粒；
（3）机械（或电磁）振动、搅拌。
总之，增加形核率，降低长大速度，就可以细化晶粒。
减小临界晶核半径