2017年湘潭大学589材料科学基础(二)复试仿真模拟三套题
● 摘要
一、名词解释
1． 共价健
【答案】共价健是指由两个或多个电负性相差不大的原子间通过共用电子对而形成的化学键，具有饱和性和方向性。
2． 相图中的自由度
【答案】相图中的自由度是指在相平衡系统中，在一定范围内可以任意改变而不引起旧相消失或新相产生的独立变量。
二、简答题
3． 根据图所示的二元相图，回答下列问题。
图
（1）A1为面心立方金属，写出单胞中的原子数、致密度、配位数、密排面与密排方向。在单胞中画出密排面与密排方向。指出α的晶体结构。α与均是A1与Cu 相互作用的结果，说明α与的结构差别。
（2）何谓再结晶全图和起始再结晶温度？制订一种测定再结晶温度的方案，简述原理。
（3）比较纯铝平衡结晶时与x 合金平衡结晶时的异同点。分析x 合金平衡结晶和非平衡结晶中组织转变的过程。
（4）x 合金塑性变形后的组织、性能有何变化？用位错理论解释x 合金的室温强化措施。
【答案】（1）A1单胞中原子数4, 致密度0.74, 配位数12, 密排面{111}，密排方向<110>。α的晶体结构FCC 。α与均是A1与Cu 相互作用的结果，α是固溶体，晶体结构与A1相同，是化合物，晶体结构与Al 、Cu 均不相同。
（2）再结晶全图是变形金属变形程度、退火温度与退火后晶粒大小的图，起始再结晶温度指大变形金属退火lh 后开始再结晶的温度。一种测定再结晶温度的方案可以是大变形金属退火lh 后，测量硬度变化，硬度大幅下降温度为开始再结晶温度。
（3）纯铝平衡结晶时，需要能量与结构起伏，X 合金平衡结晶时还需要成分起伏，结晶速度快于
纯金属，有溶质原子再分配、成分过冷等。X 合金的平衡结晶组织转变过程为：
非平衡结晶中组织转变过程为：出现非平衡共晶，
（4）x 合金塑性变形后的组织、性能变化有加工硬化、组织纤维化、加工残余内应力，甚至有加工织构及其他物理化学性能变化。X 合金的室温强化措施有固溶强化、加工硬化、细化晶粒强化、沉淀强化等。位错理论解释为：固溶强化是固溶原子在位错周围形成各种气团，加工硬化是增加位错数目，细化晶粒强化是増加晶界数目，沉淀强化是第二相粒子与位错交互作用导致位错切过或绕过粒子，这些均增加了位错运动难度，使得强度上升。
4． 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。
表
5． 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【答案】如表所示。 外加切应力
图
6． 请简单说明层错能高低对螺型位错交滑移的影响，及其对金属加工硬化速率的影响。
【答案】（1）层错能高低对螺型位错交滑移的影响：
①在变形过程中，层错能高的金属，其高层错使得全位错不易发生分解，遇到阻碍时，可以通过交滑移继续运动，不会发生中断，直到与其他位错相遇形成缠结而后停止；
②层错能低的金属，由于其全位错容易分解为两个不全位错，难以发生交滑移，只能通过两个不全位错的运动来完成，所以位错组态的运动性差。
（2）在螺型位错交滑移过程中，由于同一滑移面上的两个异号的螺型位错相遇可以相互抵消，从而降低位错的增殖速率。而对于层错能低的金属难以发生交滑移，因此变形过程中位错增殖速率大，从而导致加工硬化速率増大。
7． 根据图1所示铁碳亚稳平衡相图和你所学所有知识，回答下列问题：
图1
（1）分析氢、氮、碳、硼在中形成固溶体的类型，进入点阵中的位置和固溶度大小。已知元
素的原子半径如下：氣0.046nm , 氮0.071nm ，碳0.077nm ，硼0.091nm ，
（2）标注相图中平衡反应的成分及温度，写出平衡反应式。
（3）分析的铁碳合金平衡凝固到室温过程的组织变化。
（4）指出相的晶体结构、密排方向、密排面、致密度、配位数、晶胞中原子数和通常情况下的滑移系；画出其中一个滑移系，并标明指数。
（5）结合你所学的有关知识，说明如何提高Fe-C 合金的强度。
（6）
（7）
图；渗碳在【答案】（1）:的铁碳合金在拉伸中，一种情况是在拉伸出现塑性变形后去载，立即再加载；另的铁碳合金制作成齿轮，对齿轮气体渗碳强化。画出钢在渗碳后的组织分布示意中进行而不在中进行，即渗碳温度选择要高于温度，为什么？渗碳温度，四面体间隙半径
：中一般会溶入八面体间隙中心，形成间隙一种情况是去载后时效再加载。试解释前者无屈服现象后者有屈服现象的原因。 高于1100°C 会出现什么问题？ 为FCC 结构，八面体间隙半径。可见氢、氮、碳原子在
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