2014年江苏南京航空航天大学材料科学基础考研真题A卷.doc

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2014年江苏南京航空航天大学材料科学基础考研真题A卷

一、简答题（共 70 分，每小题 5 分）

二、释图与作图题（共 25 分）

三、计算分析题（共 55 分）

2014年江苏南京航空航天大学材料科学基础考研真题A 卷一、简答题（共 70 分，每小题 5 分） 1、欲确定一成分为 18 Cr，18 Ni 的不锈钢晶体在室温下的可能结构是 fcc 还是 bcc，由 X 射线测得此晶体的（111）面间距为 0.21nm，已知 bcc 铁的 a=0.286nm，fcc 铁的 a=0.363nm，试问此晶体属何种结构？ 2、晶体结合键与其性能有何关系？ 3、C 原子可与α-Fe 形成间隙固溶体,请问C 占据的是八面体间隙还是四面体间隙?为什么？ 4、按照硅氧四面体在空间的组合情况，硅酸盐结构可以分成＿＿＿＿、＿＿＿＿、＿＿＿＿、＿＿＿＿和＿＿＿＿几种方式。硅酸盐晶体就是由一定方式的硅氧结构单元通过其它＿＿＿＿联系起来而形成的。 5、举例说明在离子晶体中，正、负离子是如何排列的？正离子的配位数主要取决于什么？（即鲍林第一规则的实质是什么？） 6、如何理解高聚物分子量的多分散性？高聚物的平均分子量及分子量分布宽窄对高聚物性能有何影响？ 7、在高聚物大分子链中有哪些热运动单元？这些热运动单元与高聚物宏观性状有何关联？ 8、举例说明点缺陷转化为线缺陷；线缺陷生成点缺陷。 9、为什么点缺陷在热力学上是稳定的，而位错则是不平衡的晶体缺陷？ 10、上坡扩散的驱动力是什么？列举两个上坡扩散的例子。 11、根据位错一般理论,论述实际晶体中位错及其运动的特殊性。 12、简述晶体结构类型对其塑性变形能力和扩散特性的影响。 13、简述细晶强化的原理以及应用范围。 14、为什么说两个位错线相互平行的纯螺型和纯刃型位错,它们之间没有相互作用? 二、释图与作图题（共 25 分）

1、根据下面 Gibbs 自由能曲线绘制相图（T1>T2>T3>T4>T5）（5 分）。 2、画出合金铸锭(件)的宏观组织并简述组织形成原因（5 分）。 3、如图是金属和陶瓷材料的工程应力应变曲线，试分析其性能差异（3 分）。 4、从图中分析回复的特点（3 分）。

5．示意画出高、低应变速率下动态再结晶的应力应变曲线（3 分）。 6、已知某铜单晶试样的两个外表面分别是（001）和（111）。当该晶体在室温下滑移时，示意画出上述两个外表面上的滑移线。（3 分） 7、纯铁在 950℃渗碳，表面碳浓度达到 0.9％，缓慢冷却后，重新加热到 800℃，继续渗碳，示意画出：（3 分）（1）在 800℃长时间渗碳后（碳气氛为 1.5％C）的组织分布；（2）在 800℃长时间渗碳后缓慢冷却至室温的组织分布。三、计算分析题（共 55 分） 1、根据下面 Fe-C 相图，回答问题。（15 分）（1）写出 S 点和 C 点的相变类型。（2）计算 C 含量为 0.45wt 合金室温下的组织组成物和相组成物重量百分比。（3）画出 C 含量为 0.9wt 合金的冷却曲线和室温组织示意图。（4）画出 1200℃的 Gibbs 自由能-成分曲线。

2、考虑在一个大气压下液态铝的凝固，过冷度ΔT=10℃，计算：（10 分）（1）临界晶核尺寸；（2）半径为 r*的晶核中原子个数；（3）从液态转变到固态时，单位体积的自由能变化ΔGv；（4）从液态转变到固态时，临界尺寸 r*处的自由能的变化ΔG*（形核功）。 9 已知：铝的熔点 Tm=993K，单位体积熔化热 Lm=1.836×10 3 J/m ，固液界面比表面能σ 2 =93mJ/m ，,原子体积 V =1.66×10 0 -29 m 3 。 3、Cu-Sn-Zn 三元系相图在 600℃时的部分等温截面如图示：（10 分）

（1）请在此图中标出合金成分点 P 点（Cu-32 Zn-5 Sn）， Q 点（Cu-40 Zn-6 S n ）和 T 点（Cu-33 Zn-1 Sn）,并指出这些合金在 600℃时由那些平衡相组成。（2）若将 5kgP 合金、5kgQ 合金和 10kgT 合金熔合在一起，则新合金的成分为多少？ 4、某铝单晶体在外加拉伸应力作用下，首先开动的滑移系为(11 1)[011]，（10 分）（1）如果滑移是由纯刃型单位位错引起的，试指出位错线的方向、滑移时位错线运动的方向以及晶体运动方向。（2）假定拉伸轴方向为[0 0 1 ]，σ=10 6 Pa，求在上述滑移面上该刃型位错所受力的大小和方向。（已知 Al 的点阵常数 a=0.4049nm）（3）随着滑移的进行，拉伸试样中(11 1) 面会发生什么现象？它对随后进一步的变形有何影响？ 5、已知在 1227℃下，Al 在 Al O 中的扩散常数 D （Al）=2.8×10 2 3 0 477KJ/mol,而 O 在 Al O 中的扩散常数 D （O）=0.19 m 2 3 0 -3 2 m /s, 扩散激活能为 2 /s, 扩散激活能为 636KJ/mol。（10 分）（1）分别计算二者在该温度下的扩散系数。（2）说明它们扩散系数不同的原因。（3）试分析纯铝在该温度下氧化的扩散过程；提出在该温度下加速氧化过程的方法。

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