2017年桂林电子科技大学材料科学与工程学院813材料科学基础(A)考研题库
● 摘要
一、简答题
1． 在晶体中插入附加的柱状半原子面能否形成位错环？为什么？
【答案】不能形成位错环。假设能形成位错环，由于插入的是附加的柱状半原子面，则该位错环各处均为刃型位错，根据刃型位错的则该位错环每一线元对应的b 应沿着径向，也就是说环上各线元对应的b 不同，这与一条位错线只有一个b 相矛盾。
2． 指出铁素体、各是什么类型的合金相？并比较铁素体、
件有什么不同？
【答案】（1）铁素体为间隙固溶体，晶格类型与溶剂同，溶质碳原子溶于晶格间隙中；CuZn 为电子化合物，属复杂晶型；
子位于晶格间隙中。
（2
）
晶型改变。在都是由过渡族元素与原子半径较小的非金属碳原子组成，都是尺寸因素起形成时溶质碳量少，晶型不变，而后两种碳量较多， 所以形成简单晶型。中，所以形成复杂晶型；在TiC 中，主要作用，其形成条件不同之处在于，为间隙化合物，属复杂晶型；TiC 为间隙相，面心立方结构，碳原的形成条
3． 请对比分析回复、再结晶、正常长大、异常长大的驱动力及力学性能变化，并解释其机理。
【答案】
表
4． 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%。
5． 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
固溶体，固溶度较小；
硼在
也可以形成置换固溶体
（2）图1中平衡反应成分、温度和反应式如下（三条水平线，从上到下）：
B 、H 和J 点成分分别为：
C 、E 点和成分分别为：
：中一般也是位于八面体间隙中心，形成间隙固溶体，但是有时
，S 、P
点和成分分别为：
（3）合金平衡凝固到室温过程的组织变化为：
（4）为FCC 结构，其密排方向、密排面、致密度、配位数、晶胞中原子数分别为<110>、{111}、0.74、12和4；通常情况下的滑移系为{111}<110>, 其中一个滑移系为（111）.
所示。
，指数如图2
图2
（5）提高Fe-C 合金的强度方法有多种，主要有加工硬化、微合金强化、固溶强化、细化晶粒强化、热处理强化（马氏体相变强化等）。
（6）合金中由于C 原子与Fe 的弹性交互作用，形成称柯氏气团，柯氏气团与位错的交互作用导致合金出现屈服现象，在拉伸出现塑性变形后去载，立即再加载是已经克服了柯氏气团对位错的阻碍，立即再加载不会重新出现屈服现象，而卸载后时效再加载会使溶质原子重新聚集形成与位错的新的交互作用，从而使合金再次出现屈服现象。
（7）合金齿轮渗碳后的组织分布示意图如图3所示。 渗碳在温度范围中（A3温度以上）进行而不在温度范围中进行的主要原因是，温度较高，渗碳速度可以较快，同时在温度范围中进行渗碳，可以得到较大的含碳量，但是渗碳温度高于ll00°C 会导致基体合金晶粒粗大，力学性能下降，同时对渗碳设备也会提出更高要求。
图3
6． 为什么金属材料经过大塑性变形量变形后会形成织构，变形织构的形成对金属材料的力学性能有何影响？
【答案】因为在塑性变形中，随着变形量的増加，各个晶粒的滑移面和滑移方向都要向变形方向移动，使多晶体中原来位相不相同的各个晶粒调整到空间位相逐渐趋于一致，这一现象称为择优取向，所以形成了织构。由于织构造成了各向异性，使其沿各个方向变形呈现不均匀性，而强度、硬度没有太大差别。
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