1、 西南交通大學碩士材料科學基礎真題 2008年(總分：118.00，做題時間：90分鐘)一、b概念題/b(總題數：5，分數：25.00)1.彌散強化(或沉淀強化)（分數：5.00）_正確答案：()解析：過飽和固溶體隨溫度下降或在長時間保溫過程中(時效)發生脫溶分解。時效過程往往是很復雜的，如鋁合金在時效過程中先產生 gp區，繼而析出過渡相( 及 )，最后形成熱力學穩定的平衡相( )。細小的沉淀物分散于基體之中，阻礙著位錯運動而產生強化作用，這就是“沉淀強化”或“時效強化”。為了提高金屬，特別是粉末冶金材料的強度，往往人為地加入一些堅硬的細質點，彌散于基體中，稱為彌散強化。2.再結晶退火（分數：

2、5.00）_正確答案：()解析：經過塑性變形的金屬，在重新加熱過程中，當溫度高于再結晶溫度后，形成低缺陷密度的新晶粒，使其強度等性能恢復到變形前的水平，但其相結構不變的過程。3.上坡擴散（分數：5.00）_正確答案：()解析：原子從低濃度向高濃度處的擴散，擴散的驅動力是化學位梯度。4.晶體（分數：5.00）_正確答案：()解析：原子、分子或離子按照一定的規律周期性排列組成的固體。5.一級相變（分數：5.00）_正確答案：()解析：相變前后新舊兩相的自由焓相等，但其一階偏導數不等的相變。二、b畫圖題/b(總題數：2，分數：18.00)6.在立方晶胞內畫出晶面，以及110、010、晶向。（分數：9

3、.00）_正確答案：()解析：如圖 5-3所示。7.畫出下列合金及其熱處理后的室溫組織： (1) 共析鋼的平衡組織 (2) 共晶白口鑄鐵 (3) t12鋼完全奧氏體化后的淬火組織 (4) 45鋼的平衡組織 (5) 鋁硅共晶組織 (6) 45鋼調質處理的組織（分數：9.00）_正確答案：()解析：如圖 5-4所示。三、b公式題/b(總題數：1，分數：10.00) 給出下列各公式，說明公式中各物理量的含義及單位：（分數：10.00）(1).hall-petch 公式（分數：2.50）_正確答案：()解析：表示屈服強度與晶粒尺寸之間的關系。式中，為常數；d 為晶粒直徑(m)， 為屈服強度(mpa)。

4、s(2).一維形式的菲克第二定律（分數：2.50）_正確答案：()解析：式中，c 為濃度(g/cm )；d 為擴散系數(cm /s)；t 為時間(s)；x 為距離(cm)。23_解析：_解析：四、b簡答題/b(總題數：4，分數：45.00)8.以低碳鋼的拉伸曲線為例，運用位錯理論說明屈服現象及加工硬化現象。（分數：15.00）_正確答案：()解析：低碳鋼的屈服是由于低碳鋼中的碳是間隙原子，它與鐵素體中的位錯交互作用形成溶質原子氣團，即所謂的柯氏氣團。該氣團對位錯有釘扎作用，只有在較大的應力作用下，位錯才能脫離溶質原子的釘扎，表現為應力一應變曲線上的上屈服點。而一旦位錯脫釘，繼續滑移，就不需要那

5、么大應力了，表現為應力一應變曲線上的下屈服點和水平臺階。當繼續變形時，由于位錯數量的大大增加，導致應力又出現升高的現象，稱為加工硬化現象。這是由于冷變形金屬在塑性變形過程中形成大量位錯，這些位錯部分成為不可動位錯，從而導致其對可動位錯的阻力增大，引起材料繼續變形困難，形成加工硬化或形變強化。9.請簡單說明層錯能高低對螺型位錯交滑移的影響，及其對金屬加工硬化速率的影響。（分數：10.00）_正確答案：()解析：對層錯能高的金屬而言，在變形過程中，全位錯不易分解，在遇到阻礙時，可以通過交滑移繼續運動，直到與其他位錯相遇形成纏結；而層錯能低的金屬，由于其全位錯易于分解為兩個不全位錯加層錯的組態，難以

6、交滑移，位錯組態的運動性差。 對于螺型位錯，通過交滑移，當同一滑移面上的兩個異號(左、右)螺型位錯相遇時，可以相互抵消，從而降低位錯增殖速率。對于層錯能低的金屬，位錯難以發生交滑移，因此變形過程中位錯增殖速率大，加工硬化速率增大。10.請以 al-4.5%cu 合金為例，說明 130時效過程(組織轉變)及其性能(硬度)變化。（分數：10.00）_正確答案：()解析：鋁合金淬火后得到過飽和固溶體，之后加熱保溫，固溶體內會依次析出 gp 區、 、 、 相。gp 區的形成會使材料的硬度增加(第一個時效峰)，長時間時效，gp 區溶解，硬度下降。 的形成使得硬 度繼續增加(第二個時效峰)。當 全部溶解轉

7、化為 和 轉化為 后，硬度開始下降。其中，、 為平衡相；gp 區、 、 為亞穩相。平衡11.說明馬氏體相變的主要特征。（分數：10.00）_正確答案：()解析：馬氏體相變的基本特征表現為(主要為前兩點)：(1) 無擴散性。馬氏體相變時無需原子的擴散，沒有原子的混合與再混合過程。新相 m 與母相 a 的化學成分完全相同。(2) 切變性。具體體現為：相變的協調一致性：am(fccbcc)。通過原子的整體協調運動(切變)，晶體結構從 fcc 變成 bcc。原子的移動距離小于原子間距。表面浮凸效應。在經過拋光的表面，若發生馬氏體轉變，在切變時，將產生表面浮凸效應。這是由于點陣形變在轉變區域中產生形狀改

8、變。慣習面。m 總是在母相的特定晶面上析出，伴隨著 m 相變的切變，一般與此晶面平行，此晶面為基體與m相所共有，稱為慣習面。新相與母相之間存在確定晶體學位向關系。兩種著名的取向關系(鋼的 m 轉變)，即 k-s 關系和西山關系。實際材料的馬氏體轉變，一般與上述關系存在幾度的偏差。(3) 馬氏體相變時伴隨有點陣畸變。(4) 馬氏體轉變存在開始溫度 m 和終了溫度 m (或 m )。sfz五、b綜合分析題/b(總題數：1，分數：20.00)根據 fe-fe c 相圖，完成下列工作：3（分數：20.00）(1).畫出 fe-fe c 相圖(可以忽略高溫鐵素體相變及包晶轉變)。3（分數：4.00）_正確答案：()解析：如圖 5-5a 所示。(2).畫出 35 鋼(w =0.35%，下同)從高溫液態到室溫的平衡冷卻曲線(不考慮鐵素體的c溶解度變化)，并標明相的變化過程。（分數：4.00）_正確答案：()解析：如圖 5-5b 所示。(3).示意畫出高溫液態到室溫的組織轉變過程圖。（分數：4.00）_正確答案：()解析：如圖 5-5c 所示。ll+aaa+fa+f+pf+p35 鋼在液態到室溫的冷卻過程中將發生以下轉變：勻晶轉變 ll+a，并全部轉變為 a，然后發生同素異晶轉變 af+a，在 727發生共析轉變 ap(f+c