2017年上海大学材料工程基础(固态相变或金属材料学)之材料科学基础复试实战预测五套卷
● 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． 晶体
【答案】晶体是原子、分子或离子按照一定的规律周期性排列组成的固体。
二、简答题
3． 在晶体的宏观对称性中，包含哪8种最基本的对称元素？
【答案】晶体的宏观对称性中，只有以下8种最基本的对称元素，即回转对称轴
：
对称中心：i ；对称面：m ；回转一反演轴：
4． 试述针对工业纯铝、Al-5%Cu合金、
来进行强化。
【答案】（1）对工业纯铝主要的强化机制为加工硬化、细晶强化；
（2）Al-5%Cu合金的强化机制为固溶强化、沉淀强化、加工硬化、细晶强化；
（3）复合材料的强化机制为加工硬化、细晶强化、弥散强化。
5． 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
6． 图中的晶体结构属于哪种空间点阵？对于图2-6（a ）、（c ）求B 原子数与A 原子数之比。
【答案】如表所示。 复合材料分别可能采用哪些主要的强化机制外加切应力
图
【答案】图a 的晶体结构为简单立方，其中，B 原子数与A 原子数之比为1:1；图b 的晶体结构为体心立方；图c 的晶体结构为体心立方，其中B 原子数与A 原子数之比为6:2=3:1。
7． 有两尺寸相同、形状相同的铜合金铸件，一个含Ni90%, —个含Ni50%, 铸后自然冷却，问哪个铸件固态下偏析严重？为什么？
【答案】含Ni50%的铸件固态下偏析严重，因为固态时的成分偏析是由于固溶体合金凝固过程中存在溶质分配现象造成的。含Ni50%的铸件在凝固过程中溶质变化的浓度差值大，而且凝固过程中经过温度变化的区间也大，这些都会造成溶质分配的不均匀程度增加，因此凝固后铸件的偏析越严重。
8． 对Cu-Ni 合金什么成分硬度最高？硬度最高的合金流动性如何？为什么？如果两个形状相同的铜镍合金铸件，一个含镍90%、一个含镍50%, 铸后自然冷却，哪一个合金产生的偏析大？为什么？
【答案】（1）含50%~60%Ni的合金硬度最高。
（2）由于结晶间隔最大，因此硬度最高的合金流动性不好。
（3）含镍50%的合金铸件在铸后自然冷却，铸件的偏析较为严重，因为它的成分间隔大，会造成较大的枝晶偏析。
三、计算题
9． 已知一BCC 晶体，其滑移系统为{110}<111>，现沿
启动时的系统。
【答案】首先画出晶体的（001）标准投影图，如图所示。在标准投影图中找到加载方向在的取向三角形
像系统为
滑移方向应为 的镜像[111]。因此，该BCC 晶体在加载方向为的拉力下，滑移所方向加载一一拉力，试计算其滑移已知该BCC 晶体的滑移系统为{110}<111>，所以通过镜像规则可以得到滑移面应为（011）的镜
图 立方晶系的[001]标准投影
10．纯金属结晶时，当液相中形成立方体晶核时，请写出系统自由焓的变化，即
求：
（1）临界晶核
表示，
证明形核功 （2）若立方体的临界晶核表面积用的表达式，并
【答案】（1）当过冷液体中出现晶胚时，一方面，由于这个区域原子由液态的聚集状态转变为晶态的排列状态，使体系内的自由能降低，这是相变的驱动力；另一方面，由于晶胚构成新的表面，又会引起表面自由能的增加，这构成相变阻力。由于晶胚为立方体，故总的自由能变化为：
两端求导得：
由此可得：
（2）
11．三元合金800°C 等温截面图如图1所示。
图1
（1）确定图中A 合金的成分，写出它在该温度时的相组成物，在图中标出各组成相的成分点，并计算各相的质量百分数（用字母列式表示即可）。
（2）确定图中B 合金的成分，写出它在该温度时的相组成物，在图中标出各组成相的成分点，并计算各相的质量百分数（用字母列式表示即可）。
【答案】（1）A 合金的成分：
相组成物：
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