2016929_12_812 材料加工科学基础-2016.zip

第 1 页 共 4 页姓 名：报 考 专 业：准 考 证 号 码：密封线内不要写题2016 年攻读硕士学位研究生入学考试试题（参考答案）2016 年攻读硕士学位研究生入学考试试题（参考答案）科目名称：材料加工科学基础（A 卷B 卷）科目代码：812考试时间：3 小时 满分 150 分可使用的常用工具：无 计算器 直尺 圆规（请在使用工具前打）注意：所有答题内容必须写在答题纸上，写在试题或草稿纸上的一律无效；考完后试题随答题纸交回。一、名词解释(共 7 小题，任选 5 小题，每小题 4 分，共 20 分)1、晶格：描述晶体中原子排列规律的空间格架。2、柏氏矢量：描述位错特征的一个重要矢量，它集中反映了位错区域内畸变总量的大小和方向。3、成分过冷：合金凝固时由于液固界面前沿溶质浓度分布不均匀，使其实际温度低于其理论熔点而造成的一种特殊过冷现象。4、组织：用肉眼或借助某种工具（放大镜、光学显微镜和电子显微镜等）观察到的材料形貌图像。它取决于组成相的类型、形状、大小、数量、分布等。5、奥氏体：碳溶于-Fe 中的间隙固溶体。6、滑移：由大量位错移动而导致晶体的一部分相对于另一部分沿着一定晶面和晶向作相对的移动。7、稳态扩散：在扩散过程中，各处浓度不随时间变化，只随距离变化而变化。二、判断题(共 10 小题，每小题 2 分，共 20 分)1、对2、对3、对4、错5、对6、错7、错8、对9、错10、对第 2 页 共 4 页 三、（8 分）四、相图题(共 3 小题，共 36 分)1、（16 分）（1）（3 分）包晶反应：jknL共晶反应：dghL（2）各区域组织组成物相图如下：（13 分）2、（10 分）第 3 页 共 4 页3、（10 分）（1）（4 分）1）熔体发生匀晶转变，结晶出奥氏体；2）熔体全部转变为奥氏体；3）奥氏体析出二次渗碳体；4）奥氏体转变为珠光体。（2）室温时的组织组成：二次渗碳体和珠光体；相组成：和 Fe3C。（4 分）（3）显微组织示意图（2 分）五、问答题(共 5 小题，共 66 分)1、（15 分）答：分为激冷细晶区、柱状晶区、等轴晶区，要获得成分均匀的铸锭应扩大等轴晶区。（6 分）可采用：（1）加入细化剂，促进异质形核；（2）机械振动，减少枝晶，提供新核；（3）超声波处理，或电磁场处理。（9 分）2、（20 分）第 4 页 共 4 页答：碳固溶在-Fe 中形成固溶体-固溶强化；冷拔钢丝-加工硬化；变质处理-细晶强化；粒状珠光体中的碳化物-第二相强化。（4 分）加工硬化是指金属晶体在塑性变形过程中，材料的强度随着塑性形变量的增加而增加。加工硬化产生的主要机制有位错塞积、林位错阻力和形成割阶时产生对位错运动的阻力及产生割阶消耗外力所做的功，宏观表现出金属强度提高。（4分）固溶强化指金属中由于溶质原子的存在，使得其强度提高。固溶强化的根本原因在于溶质原子与位错的交互作用，这种交互作用又分为溶质沿位错聚集并钉扎位错的弹性交互作用和化学交互作用两类。（4 分）弥散强化依靠弥散分布于金属基体中的细小第二相强化金属。其强化的原因在于细小第二相与位错的交互作用，主要有位错绕过颗粒的 Orowan 机制以及位错切过颗粒机制。（4 分）细晶强化是指多晶体的屈服强度随晶粒尺寸的减小而增加。可以用Hall-Petch 关系表示：120sKd。式中 0为常数，反映晶内变形阻力，相当于单晶体金属的屈服强度；K 为常数，表征晶界对强度的影响，与晶界结构有关；d 为多晶体中各晶粒的平均直径。细晶强化的原因是晶粒越细，晶界越多，位错运动的阻力越大。细晶强化有尺寸限制。（4 分）3、（16 分）答：（1）回复驱动力：储存能（主要是点阵畸变能）。力学性能：基本保持变形后性能。（2）再结晶驱动力：储存能（主要是点阵畸变能）。力学性能：恢复到冷变形前的水平（3）正常长大驱动力：总界面能。力学性能：基本保持再结晶后的水平。（4）异常长大驱动力：总界面能。力学性能：性能恶化，强度、塑性下降。4、（5 分）答：可以。通过进行较大的冷变形，而后在适当温度再结晶的方法获得细晶。或进行热加工，使之发生动态再结晶。5、（10 分）答：（1）扩散要有驱动力。（2）扩散原子与基体有固溶性。（3）足够高温度。（4）足够长时间。第 1 页 共 2 页姓 名：报 考 专 业：准 考 证 号 码：密封线内不要写题2016 年攻读硕士学位研究生入学考试试题2016 年攻读硕士学位研究生入学考试试题科目名称：材料加工科学基础（A 卷B 卷）科目代码：812考试时间：3 小时 满分 150 分可使用的常用工具：无 计算器 直尺 圆规（请在使用工具前打）注意：所有答题内容必须写在答题纸上，写在试题或草稿纸上的一律无效；考完后试题随答题纸交回。一、名词解释(共 7 小题，任选 5 小题，每小题 4 分，共 20 分)1、晶格 2、柏氏矢量 3、成分过冷 4、组织5、奥氏体 6、滑移 7、稳态扩散二、判断题(共 10 小题，每小题 2 分，共 20 分)1、对于螺型位错，其柏氏矢量平行于位错线，因此纯螺型位错只能是一条直线。2、非共晶成分的合金在非平衡冷却条件下得到 100%共晶组织，此共晶组织称为伪共晶。3、立方晶系90。4、扩散的决定因素是浓度梯度，原子总是由浓度高的地方向浓度低的地方扩散。5、晶粒长大过程中，大角度晶界具有比较快的迁移速度。6、根据滑移的临界分切应力定律，晶体滑移面平行于拉力轴时最容易产生滑移。7、在非晶态固体材料中，原子在三维空间不具备周期性的重复排列，处于完全无序状态。8、晶粒正常长大时，晶界迁移总是向着晶界曲率中心方向。9、在体心立方结构中有两种空隙，一是由 8 个原子形成的八面体间隙，另一种是由 4 个原子形成的四面体间隙。10、铁素体软而韧，而渗碳体硬而脆，由此两相组成的铁碳合金的性能取决于两者配合的显微结构。三、作图表示立方晶体的（301）、（132）晶面及201、122晶向。（8 分）四、相图题(共 3 小题，共 36 分)第 2 页 共 2 页1、在下图所示相图中：（16 分）（1）写出水平线上反应式。（3 分）（2）写出各区域的组织组成物。（13 分）2、画出 Fe-Fe3C 相图，并标注各点温度和成分。（10 分）3、分析含碳量为 1.0%（质量分数）的合金平衡冷却过程，说明室温时的组织组成物和相组成，并画出室温组织图。（10 分）五、问答题(共 5 小题，共 66 分)1、典型的金属铸锭组织一般分为三个什么区？要获得成分、性能均匀的铸锭往往要扩大什么区？提出三种实现上述区扩大的技术途径，并阐明其理论依据。（15 分）2、根据材料的强化机制说明下列材料所采用的强化方式，并根据位错理论加以解释。（1）碳固溶在-Fe 中；（2）冷拔钢丝；（3）变质处理；（4）粒状珠光体中的碳化物。（20 分）3、比较分析回复、再结晶、正常长大、异常长大的驱动力和力学性能的变化。（16 分）4、固态下无相变的金属如果不重熔，能否细化晶粒？如何实现？（5 分）5、简述固态金属扩散的条件。（10 分）