2017年河南工业大学机电工程学院860材料科学基础考研冲刺密押题
● 摘要
一、简答题
1． 根据相图，铁碳合金中的渗碳体相可能存在有五种不同的形态，按照形成温度由高到低，依次是：一次渗碳体，共晶渗碳体，二次渗碳体，共析渗碳体和三次渗碳体。请画出含有上述五种渗碳体的铁碳合金的组织示意图（一种合金中可包含一种或多种形态的渗碳体），并标明渗碳体组织的名称。
【答案】如图所示。
一次渗碳体是从液相中直接析出的，
只有在含碳量的铁碳合金（白口铸铁）中才能见
，如图（a ）中白色条状组织所示。 到。其形貌是大块的板条（过共晶白口铸铁中）
二次渗碳体是过共析钢退火平衡组织，是从奥氏体中析出的，一般分布在原奥氏体晶界，呈网状，又称网状渗碳体，如图（b ）所示。
（a ）条状（b ）网状
图 和P 中的层状渗碳体； （c ）铁素体晶界上的（d ）共晶渗碳体（白色区域）
三次渗碳体是从铁素体中析出的，分布在铁素体晶界上，由于量较少，呈现断续蛇状分布。一般只在工业纯铁中可以看到，如图（c ）所示。
珠光体中的渗碳体叫做共析渗碳体，呈现为层片状形态，如图（b ）所示。
共晶莱氏体组织中的渗碳体叫做共晶渗碳体，是共晶组织的基体，呈现连续分布，如图（d ）所示。
2． 杂质掺杂从哪几个方面影响扩散系数？
【答案】（1）杂质原子的掺杂会使其化学成分发生变化，杂质原子的引入使系统热力学稳定性降低从而降低扩散活化能。
（2）生成空位和填隙。晶体中存在着空位，这些空位的存在使原子迁移更容易。在间隙扩散机制中，原子从一个晶格中间隙位置迁移到另一个间隙位置达到扩散的目的。所以杂质原子既生成空位提高扩散系数，又填隙降低了扩散系数，是一个动态平衡。
3．
在立方晶胞中画出
【答案】如图所示。
图
4． 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。
5． 何为上坡扩散？形成上坡扩散的热力学条件是什么？
【答案】物质从低浓度区向高浓度区扩散，扩散的结果提高了浓度梯度。例如铝铜合金时效早期形成的富铜偏聚区，以及某些合金固溶体的调幅分解形成的溶质原子富集区等，这种扩散称为“上坡扩散”。上坡扩散的真正驱动力是化学位梯度，而非浓度梯度，虽然扩散导致浓度梯度上升，但化学位梯度却是下降的。据此，形成上坡扩散的热力学条件是
6． 画出铁碳相图，标明相图中各特征点的温度与成分，写出相图中包晶反应、共晶反应与共析反应的表达式。
【答案】（1）铁碳相图如图。
图
（2）包晶反应：
共晶反应：
共析反应：
7． 简述固态相变的一般特点。
【答案】（1）相变阻力中多了应变能一项。
（2）形核方面：非均匀形核，存在特定的取向关系，共格或半共格界面。
（3）生长方面：出现惯习现象，即有脱溶贯序；特殊/规则的组织形态，如片状、针状。 （4）新相以亚稳方式出现以减少相变阻力。