2017年湘潭大学589材料科学基础(二)考研复试核心题库
● 摘要
一、名词解释
1． 过冷度
【答案】过冷度是指相变过程中冷却到相变点以下某个温度后发生相转变，平衡相变温度与该实际转变温度之差称过冷度。
2． 全位错与不全位错
【答案】全位错是指柏氏矢量等于晶体点阵矢量的位错；不全位错是指柏氏矢量不等于晶体点阵矢量的位错。
二、简答题
3． 假如从试验得到如图所示的高聚物形变-温度曲线，请问它们各主要适合做什么材料（如塑料、橡胶、纤维等）？为什么？
图
【答案】（a ）适合做塑料，由于其室温为玻璃态，玻璃化温度Tg 远高于室温；（b ）适合做橡胶，由于室温为高弹态，而且高弹区很宽。
4． 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，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）所示）。 【答案】⑴相组成：
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；
甚至不析出。
图1
（3）如图2所示。
图2
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． 为什么纯金属的平衡结晶是在恒温下进行，而二元合金是在变温下进行？
【答案】根据相率/=c-p+l，/为系统的自由度数，最小值为零。c 为组元数，p 为相数。对于纯金
属c=l，
结晶时p=2，/=0，所以温度不能变。而对于二元合金c=2，结晶时p=2，f=1，自由度数为1，说明成分一定时，温度可以改变。
7． 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
8． 写出图所示立方晶胞中ABCDA 晶面及BD 晶向的密勒指数。
图
；BD 晶向：【答案】ABCDA 晶面：（Oil ）
三、计算题
9． （1）试述含碳量为2.5%的铁碳合金从液相缓慢冷却到室温的过程中，将会发生哪些相变？写出其中三相平衡的反应式； （2）试计算在室温下，该合金中发生的相变反应如下：
当温度降到液相线以下时，液相中开始结晶出相，发生匀晶反应，反应式为：在1148°C 时，恒温下发生共晶反应，反应式为：在1148°CX727°C 之间，由Y 相中不断析出二次渗碳体。 在727°C 时，发生共析反应，反应式为：在727°C~室温之间，自a-Fe 内不断析出（2）根据杠杆法则求得，室温下组织中
所占重量的百分比为：
相的重量百分比。
【答案】（1）含2.5%C的Fe-C 合金为亚共晶白口铸铁。该合金自液相缓慢冷却到室温过程中所
直到L 相结晶完毕。 生成珠光体。