2017年西北工业大学航空学院832材料科学基础之材料科学基础考研导师圈点必考题汇编
● 摘要
一、简答题
1． 三元合金相图中的垂直截面与二元合金相图有何不同？为什么二元合金相图可以使用杠杆定律来分析各个相的相对含量，而三元合金相图中的垂直截面却不能？
【答案】三元合金相图中垂直截面的两端并不是纯组元，而是一端纯组元、另一端二元合金，甚至两端都是二元合金。另外，在二元合金相图中纯组元的相变点只有一个，而在三元合金相图的垂直截面中，其两端往往是开口的，即有两个相变点。因此，它与二元合金相图不同，是一个伪二元合金相图。
杠杆定律表示在一定的温度下，合金两个相的相对含量与合金成分点到两个相区线的距离成反比。杠杆定律的应用必须保证自由度为零的条件。在三元合金相图中的垂直截面中，即使温度一定, 此时的自由度f=c—p=3—2=1，也不满足自由度为零的条件。因此，在三元合金相图中的垂直截面中，不能使用杠杆定律来分析各个相的相对含量。
2． 如图所示，一刃型位错环位于断面为正方形的棱柱滑移面上，正方形的两边分别沿x 和y 轴，
柏氏矢量沿z 轴。如果位错环只能滑移，示意画出在以下两种应力分布情况下位错环的平衡形状：
a ）位错环及所受应力状况；b ）位错环的平衡形状
图
【答案】位错环的平衡形状如图（b ）所示。
3． 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。
4． 定性比较陶瓷材料、金属材料、高分子材料的弹性模量的高低，并从材料中结合键的角度分析存在差异的原因。
【答案】（1）三类材料中，陶瓷材料的弹性模量最大，金属材料的弹性模量次之，高分子材料的弹性模最小。
（2）原因：材料弹性模量的大小取决于材料中结合键的强弱。①陶瓷材料由很强的离子键或共价键结合，故其弹性模量很大；②金属材料由较弱的金属键结合，故其弹性模量较小；③高分子材料分子链中为很强的共价键，但分子链间由很弱的二次键结合，故其弹性模量很小。
5． 写出立方晶系中<110>和<123>晶向族所包含的所有晶向。 【答案】共6个晶向。
共24个晶向。
6． 谈谈你对高强度材料的理解。
【答案】对于结构材料，最重要的性能指标之一是强度。强度是指材料抵抗变形和断裂的能力，提高材料的强度可以节约材料，降低成本。人们在利用材料的力学性能时，总是希望所使用的材料具有足够的强度，人们希望合理运用和发展材料强化方法，从而挖掘材料性能潜力的基础。 从理论上讲，提高金属材料强度有两条途径：
（1）完全消除内部的位错和其他缺陷，使它的强度接近于理论强度。目前虽然能够制出无位错的高强度金属晶须，但实际应用它还存在困难，因为这样获得的高强度是不稳定的，对操作效应和表面情况非常敏感，而且位错一旦产生后，强度就大大下降。
（2）在金属中引入大量的缺陷，以阻碍位错的运动，例如金属材料的强化手段一般有固溶强化、细晶强化、第二相粒子强化、形变强化等。综合运用这些强化手段，也可以从另一方面接近理论强度，例如在铁和钛中可以达到理论强度的38%。
7． 简述铸锭常见凝固技术及用途。
【答案】（1）控制晶粒大小：细化晶粒，提if]材料的强前性。
（2）制取单晶体：可以获取具有特殊性能的单晶材料，尤其是具有特殊物理性能的半导体材料。
（3）制取非晶态合金：制备具有特殊力学和物理性能的材料。
（4）定向凝固：制取叶片等在某一方向要求具有良好性能的工艺。
（5）区域熔炼：利用固溶体凝固原理来提纯材料的一种工艺。
8． 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。
9． 相图分析（A-B-C 三元相图如图1所示，本题作图部分直接画在图中）
（1）划分分三角形。
（2）标出界线的性质（共熔界线用单箭头，转熔界线用双箭头）。
（3）指出化合物的性质。
（4）说明E 、F 、B 点的性质，并列出相变式。
（5）分析M 点的析晶路程（表明液、固相组成点的变化，并在液相变化的路径中注明各阶段的相变化和自由度数）。
图1
【答案】（1
）三个分三角形
（2）见图
2
图2
（3）为二元一致熔化合物
；为二元不一致熔化合物。