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1999年招收攻讀碩士學(xué)位研究生入學(xué)考試試題 考試科目: 金屬學(xué) 適用專業(yè): 科學(xué)技術(shù)史 冶金物理化學(xué) 鋼鐵冶金 有色金屬 材料加工工程 說明:統(tǒng)考生做1~10題,單考生做1~7題和11~13題。 1、名詞解釋10分) (1)點(diǎn)陣畸變(2)組成過冷 (3)再結(jié)晶溫度 (4)滑移和孿生(5)慣習(xí)現(xiàn)象 2、說明面心立方、體心立方、密排六方(c/a≥1.633)三種晶體結(jié)構(gòu)形成的最密排面,最密排方向和致密度。(10分) 3、在形變過程中,位錯(cuò)增殖的機(jī)理是什么?(10分) 4、簡述低碳鋼熱加工后形成帶狀組織的原因,以及相變時(shí)增大冷卻度速度可避免帶狀組織產(chǎn)生的原因。(10分) 5、簡要描述含碳量0.25%的鋼從液態(tài)緩慢冷卻至室溫的相變過程(包括相變轉(zhuǎn)換和成分轉(zhuǎn)換)。(10分) 6、選答題(二選一,10分) (1)鑄錠中區(qū)域偏析有哪幾種?試分析其原因,并提出消除區(qū)域偏析的措施。 (2)固溶體結(jié)晶的一般特點(diǎn)是什么?簡要描述固溶體非平衡態(tài)結(jié)晶時(shí)產(chǎn)生顯微偏析的原因,說明消除顯微偏析的方法。 7、簡述金屬或合金冷塑性變形后,其結(jié)構(gòu)、組織和性能的變化。(10分) 8、簡述經(jīng)冷變形的金屬或合金在退火時(shí)其顯微組織,儲(chǔ)存能和性能的變化規(guī)律。(10分) 9、選答題(二選一,10分) (1)為了提高Al-4.5%Cu合金的綜合力學(xué)性能,采用了如下熱處理工藝制度,在熔鹽浴中505℃保溫30分鐘后,在水中淬火,然后在190℃下保溫24小時(shí),試分析其原因以及整個(gè)過程中顯微組織的變化過程。 (2)什么叫固溶體的脫溶?說明連續(xù)脫溶和不連續(xù)脫溶在脫溶過程中母相成分變化的特點(diǎn)。 10、簡述固溶強(qiáng)化,形變強(qiáng)化,細(xì)晶強(qiáng)化和彌散強(qiáng)化的強(qiáng)化機(jī)理。(10分) 11、簡述影響再結(jié)晶晶粒大小的因素有哪些?并說明其影響的基本規(guī)律。(10分) 12、畫出鐵碳相圖,并寫出其中包晶反應(yīng),共晶反應(yīng)和共析反應(yīng)的反應(yīng)式。(10分) 13、選做題(二選一,10分) (1)如果其他條件相同,試比較下列鑄造條件下,鑄件中晶粒大小,并分析原因。 a.水冷模澆鑄和砂模澆鑄 b.低過熱度澆鑄和高過熱澆鑄 c.電磁攪拌和無電磁攪拌 d.加入,不加入Al-Ti-B鉛合金。 (2)什么叫形變織構(gòu)?什么叫再結(jié)晶織構(gòu)?簡要說明形變織構(gòu),再結(jié)晶織構(gòu)的形成機(jī)理。 2000年招收攻讀碩士學(xué)位研究生入學(xué)考試試題 考試科目: 金屬學(xué) 適用專業(yè): 材料加工工程 科學(xué)技術(shù)史 說明:統(tǒng)考生答1-10題,單考生答1-7題和11-13題。 1.名詞解釋(10分) 1相界面2相律3過渡相④菲克第一定律⑤退火織構(gòu) 2.什么是固溶體?在單相合金中,影響合金元素的固溶度的因素有哪些?固溶體與組成固溶體的純金屬相比有什么特點(diǎn)?(10分) 3.什么叫晶界?簡述小角度晶界和大角度晶界的晶體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。(10分) 4.為什么固體相變比液態(tài)相變所需要的過冷度要大?固體相變形核時(shí)有何特點(diǎn)?(10分) 5.鑄錠的低倍組織由外向里可分為哪幾個(gè)區(qū)域?簡述各個(gè)區(qū)域組織形成原因。(10分) 6.什么叫孿生?什么叫滑移?對面心立方晶體而言,它們之間的區(qū)別和聯(lián)系是什么?(10分) 7.在多晶塑性變形中,各個(gè)晶體之間的變形是如何協(xié)調(diào)起來的?簡述晶界和晶粒的大小對形變的影響規(guī)律。(10分) 8.什么是上屈服點(diǎn)和下屈服點(diǎn)?如何避免上屈服點(diǎn)和下屈服點(diǎn)的出現(xiàn)?簡述呂德斯帶形成的原因。(10分) 9.什么是菲克第二定律?運(yùn)用菲克第二定律(擴(kuò)散方程)闡述在擴(kuò)散退火時(shí)是如何消除顯微偏析的?(10分) 10.再結(jié)晶過程中,晶核形成速度的定義是什么?影響晶核形成速度和長大速度的因素有哪些?并加以闡述。(10分) 11.再結(jié)晶過程中,晶核形成速度的定義是什么?影響晶核形成速度和長大速度的因素有哪些?并加以闡述。(10分) 12.敘述含碳量0.8%的碳鋼從液態(tài)緩慢冷卻到室溫的相變過程(包括相轉(zhuǎn)變和成分變化),以及室溫時(shí)的相組成和各相的比例是多少?(10分) 13.寫出面心立方晶體、體心立方晶體最可能發(fā)生滑移的晶面和晶向,畫出面心立方晶體的(123)晶面。(10分) 2001北京科技大學(xué)攻讀碩士研究生入學(xué)考試試題 考試科目:金屬學(xué)A適用專業(yè):科學(xué)技術(shù)史,冶金物理化學(xué),鋼鐵冶金,有色金屬,材料加工工程。說明:1.試題必須寫在答題紙上。 2.統(tǒng)考生做1--10題;單考生做1--7題和11--13題。 1.名詞解釋每小題2分,共10分) 1)單胞和復(fù)合單胞 2)金屬鍵 3)代位固溶體 4)位錯(cuò) 5)偏聚和有序化 2判斷對錯(cuò): (10分) 3.以液態(tài)無限互溶、固態(tài)有限溶解并具有共晶反應(yīng)的二元相圖為例說明二元相圖的制作方法和二元相圖的一般幾何規(guī)律。(10分) 4.結(jié)晶后的組織中產(chǎn)生顯微偏析的原因是什么?采用什么措施能減弱和消除偏析。(10分) 5.什么是晶界?討論晶界在多晶體形變過程中的作用。(10分) 6.什么是相界面?復(fù)相合金形變的特點(diǎn)是什么?(10分) 7.說明使多晶體晶粒細(xì)化能使材料的強(qiáng)度提高、韌性增加的原因。(10分) 8.簡要敘述馬氏體轉(zhuǎn)變的一般特點(diǎn)。(10分) 9.要想獲得粗大的再結(jié)晶晶?？刹扇∈裁创胧?說明原因。(10分) 10.簡述固態(tài)相變在相變阻力、新相形核、新相成長方面的特點(diǎn)。(10分) 11.什么叫再結(jié)晶?什么是再結(jié)晶溫度?簡要描述再結(jié)晶過程。(10分) 12.以接近平衡的狀態(tài)下固溶體合金結(jié)晶過程說明固溶體結(jié)晶過程特點(diǎn)。(10分) 13.鐵碳相圖為例說明什么是包晶反應(yīng)、共晶反應(yīng)、共析反應(yīng)。(10分) 2002年攻讀碩士學(xué)位研究生入學(xué)考試試題 考試科目:金屬學(xué) 試卷一 適用專業(yè):材料加工工程、鋼鐵冶金、有色金屬冶金、科學(xué)技術(shù)史 說 明:統(tǒng)考生做一至九題;單考生做一至六和十至十二題 一、名詞解釋(20分,每個(gè)2.5分) 1.點(diǎn)陣畸變 2.柏氏矢量 3.相圖 4.過冷度 5.形變織構(gòu) 6.二次再結(jié)晶 7.滑移系 8.孿生 二、畫出立方晶系中(111)面、(435)面。寫出立方晶系空間點(diǎn)陣特征。(10分) 三、鑄錠的一般組織可分為哪幾個(gè)區(qū)域?寫出其名稱。并簡述影響鑄錠結(jié)晶組織的因素。(10分) 四、畫圖并敘述形變過程中位錯(cuò)增殖的機(jī)制。(10分) 五、寫出菲克第一定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式,并說明其意義。簡述影響擴(kuò)散的因素。(10分) 六、簡述形變金屬在退火過程中顯微組織、儲(chǔ)存能及其力學(xué)性能和物理性能的變化。(10分) 七、簡述固態(tài)相變與液態(tài)相變的相同點(diǎn)與不同點(diǎn)。(10分) 八、畫出鐵碳相圖,標(biāo)明相圖中各特征點(diǎn)的溫度與成分,寫出相圖中包晶反應(yīng)、共晶反應(yīng)與共析反應(yīng)的表達(dá)式。(10分) 九、分析再結(jié)晶過程中形核和長大與凝固過程中的形核和長大有何不同點(diǎn)。 十、分析含碳量0.12%的鐵碳合金的結(jié)晶過程(單考生做)。(10分) 十一、簡述鑄錠的宏觀偏析(單考生做)。(10分) 十二、簡述金屬晶體中缺陷的類型(單考生做)。(10分) 2003年攻讀碩士學(xué)位研究生入學(xué)考試試題考試科目:金屬學(xué)試卷 --------------------------- 適用專業(yè):科學(xué)技術(shù)史、冶金物理化學(xué)、鋼鐵冶金、有色金屬、材料加工工程 說明: 統(tǒng)考生做一至十一題;單考生做一至七、十二至十五題 一、名詞解釋(30分) 1.刃型位錯(cuò)和螺型位錯(cuò)模型 2.晶界與界面能 3.同分凝固與異分凝固 5.二次再結(jié)晶 4.形變織構(gòu) 6.淬透性與淬硬性 二、簡述二元系中共晶反應(yīng)、.包晶反應(yīng)和共析反應(yīng)的特點(diǎn),并計(jì)算其各相平衡時(shí)的自由度。(12分) 三、什么是點(diǎn)陣參數(shù)?正方晶系和立方晶系的空間點(diǎn)陣特征是什么?畫出立方晶系中(123)的晶面。(12分) 四、凝固過程中形核和長大與再結(jié)晶過程中形核和長大主要區(qū)別是什么?簡述再結(jié)晶過程中核心的產(chǎn)生方式。(12分) 五、簡述菲克第一定律和菲克第二定律的含義,寫出其表達(dá)式,并標(biāo)明其字母的物理含義。(12分) 六、簡述晶界和晶粒大小對多晶體范性變形的作用與影響。(12分) 七、什么是一次帶狀組織和二次帶狀組織?分析一次帶狀組織和二次帶狀組織形成的原因。(12分) 八、畫出Fe-C相圖,標(biāo)明Fe-C相圖中各點(diǎn)的溫度和含碳量。(12分)(統(tǒng)考生做,單考生不做) 九、簡述固態(tài)相變的一般特點(diǎn)。(12分)(統(tǒng)考生做,單考生不做) 十、簡述凝固過程的宏觀特征,敘述凝固過程中晶體成長的機(jī)理。(統(tǒng)考生做,單考生不做) 十一、什么是固溶體?影響固溶度的原因有哪些?固溶體與其純?nèi)軇┙M元相比,其結(jié)構(gòu)、力學(xué)性能和物理性能發(fā)生了哪些變化?(12分)(統(tǒng)考生做,單考生不做) 十二、列舉三種增加凝固過程中核心數(shù)的方法,簡要分析其增加核心數(shù)的原因。(12分)(單考生做,統(tǒng)考生不做) 十三、簡述含碳量為0.25%鋼的結(jié)晶過程和固態(tài)組織轉(zhuǎn)變過程。(12分)(單考生做,統(tǒng)考生不做) 十四、簡述連續(xù)脫溶和不連續(xù)脫溶的含義。(12分)(單考生做,統(tǒng)考生不做) 十五、根據(jù)缺陷相對于晶體尺寸和其影響范圍的大小,缺陷可以分為哪幾類?簡述這幾類缺陷的特征。 (12分)(單考生做,統(tǒng)考生不做) [試題]北京科技大學(xué)2004年考研金屬學(xué) ---------------------------------------------------- 適用專業(yè):材料學(xué)、材料科學(xué)與工程、材料加工工程 說 明:統(tǒng)考生做一至十一題;單考生做一至八和十二至十四題 一、簡述題(4分/小題,共40分) 1.滑移臨界分切應(yīng)力 2.金屬鍵 3.中間相4.布喇菲(Bravais)點(diǎn)陣5.再結(jié)晶溫度 6.滑移系 7.位錯(cuò) 8.二次再結(jié)晶 9.偏析 10.馬氏體相變 二、單相金屬或合金各晶粒間的界面一般稱之為晶界,通常晶界又分為小角度晶界和大角度晶界兩大類,試問:劃分為兩類晶界的依據(jù)是什么?并討論構(gòu)成小角度晶界的結(jié)構(gòu)模型。(10分) 三、分別畫出立方晶系晶胞內(nèi)的(110)、(112)晶面和E110]、E111)晶向。(10分) 四、討論晶體結(jié)構(gòu)和空間點(diǎn)陣之間的關(guān)系。(10分) 五、什么是固溶體?討論影響固溶體溶解度的主要因素。(10分) 六、分析和討論冷加工金屬或合金塑性變形后回復(fù)再結(jié)晶過程中組織和性能的變化特征。(10分) 七、畫出Fe-F3C相圖,分析含碳量為1.1wt%(重量百分比)的鐵碳合金從液相平衡凝固到室溫時(shí)的轉(zhuǎn)變過程,畫出組織轉(zhuǎn)變示意圖,并計(jì)算出室溫時(shí)各組織的相對含量。(20分) 八、分析和討論影響金屬或合金中原子擴(kuò)散的主要因素。(10分) 九、以Al-4.5%Cu合金為例,分析過飽和固溶體的脫溶分解過程(脫溶貫序),并討論脫溶溫度對脫溶貫序的影響。(10分) 十、金屬的固態(tài)相變與金屬的結(jié)晶過程基本一樣,大多也包括形核和生長兩個(gè)基本階段,但在固態(tài)相變過程中新、舊兩相的比容不同,使系統(tǒng)額外增加了應(yīng)變能以及由相界面上的原子不匹配而引起的彈性應(yīng)變能,因此固態(tài)相變在許多方面與結(jié)晶過程有著顯著的差異。試分析固態(tài)相變的一般特點(diǎn)。(10分) 十一、寫出所附Au-Hf體系相圖(圖9-1)中的三相反應(yīng),并劃出虛線框內(nèi)部分的相平衡關(guān)系局部擴(kuò)大示意圖。(10分) 十二、分析固態(tài)相變和回復(fù)再結(jié)晶過程的驅(qū)動(dòng)力。(10分) 十三、敘述鋼錠中常見的宏觀組織缺陷,消除或改善方法。(10分) 十四、敘述常見的金屬晶體中的內(nèi)外界面。(10分) [試題]北京科技大學(xué)2005年考研金屬學(xué)試題 ------------------------------------------------------------ 適用專業(yè):材料學(xué)、材料科學(xué)與工程、材料加工工程 說 明:統(tǒng)考生做一至九題;單考生做一至六和十至十二題 一、晶體結(jié)構(gòu)(20分) 1.什么是晶面族{111}晶面族包含哪些晶面? 2.面心立方結(jié)構(gòu)金屬的[100]和正[111]晶向間的夾角是多少?{100}面間距是多少? 3.面心立方結(jié)構(gòu)和密排六方結(jié)構(gòu)金屬中的原子堆垛方式和致密度是否有差異?請加以說明。 二、合金相(15分) 1.解釋間隙固溶體和間隙相的含義,并加以比較。 2.為什么固溶體的強(qiáng)度常比純金屬高? 三、晶體缺陷(15分) 1.晶體內(nèi)若有較多的線缺陷(位錯(cuò))或面缺陷(晶界、孿晶界等),其強(qiáng)度會(huì)明顯升高,這些現(xiàn)象稱為什么?強(qiáng)度提高的原因是什么? 2.上述的兩類缺陷是怎樣進(jìn)入晶體的?舉例說明如何提高這些缺陷的數(shù)目? 四、相圖熱力學(xué)(10分) 利用圖10-1的自由能-成分曲線說明,公切線將成分范圍分成三個(gè)區(qū)域,各區(qū)域內(nèi)哪些相穩(wěn)定?為什么? 五、凝固(20分) 1.相同過冷度下比較均勻形核與非均勻形核的臨界半徑、臨界形核功、臨界晶核體積,哪個(gè)大? 2.合金凝固時(shí)的液/固界面前沿通常比純金屬液/固界面前沿更容易出現(xiàn)過冷?為什么? 3.典型的金屬(如鐵)和典型的非金屬(如硅,石墨)在液相中單獨(dú)生長時(shí)的形貌差異是什么? 六、擴(kuò)散(20分) 1.菲克第二定律的解之一是誤差函數(shù)解,C=A+Berf(x/2(Dt)1/2),它可用于純鐵的滲碳過程。若溫度固定,不同時(shí)間碳的濃度分布則如圖10-2。已知滲碳1 小時(shí)后達(dá)到某一特定濃度的滲碳層厚度為0.5mm,問再繼續(xù)滲碳8小時(shí)后,相同濃度的滲層厚度是多少? 2.圖10-3為測出的釷在不同溫度及以不同方式擴(kuò)散時(shí)擴(kuò)散系數(shù)與溫度的關(guān)系,從該實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)圖中能得出哪些信 七、形變(20分) 1.常溫下金屬塑性變形有哪些主要機(jī)制? 它們間的主要差異是什么? 2.面心立方金屬銅在三種不同條件下的真應(yīng)力-應(yīng)變曲線如圖10-4。說明它們可能是在怎樣的溫度和應(yīng)變速率下形成的?為何有這樣的形狀? 3.什么是上、下屈服點(diǎn)效應(yīng)(在純鐵或低碳鋼中)?原因是什么? 八、再結(jié)晶(20分) 1.給出金屬發(fā)生再結(jié)晶的基本條件(驅(qū)動(dòng)力)。 2.指出再結(jié)晶、結(jié)晶、固態(tài)相變之間的主要區(qū)別。 3. 圖10-5示意畫出一種常見的再結(jié)晶形核機(jī)制,請解釋該地點(diǎn)優(yōu)先形核的原因和形核過程。 4.再結(jié)晶動(dòng)力學(xué)公式為X=1-e(-ktn),各參數(shù)表示的含義是什么?以X—t的關(guān)系作圖,曲線的形狀大致是怎樣的?如何處理可得一條直線?處理成直線有何用途? 九、固態(tài)相變(10分) 圖10-6為兩組鋁銅合金的時(shí)效強(qiáng)化曲線;討論成分變化及時(shí)效溫度對力學(xué)性能(這里是硬度值)的影響,分析可能的原因 十、固態(tài)相變(15分) 1.簡述時(shí)效(強(qiáng)化)處理的工藝路線及原理。 2.同素異晶轉(zhuǎn)變、馬氏體相變、脫溶轉(zhuǎn)變有何主要區(qū)別? 十一、形變(15分) 簡述單向壓縮條件下,形變量、形變溫度對金屬組織及性能的影響(包括晶粒形狀和位錯(cuò)亞結(jié)構(gòu)的變化)?可用示意圖表示。 十二、鐵碳相圖(20分) 1.圖10-7a為鐵碳相圖,圖10-7b、c、d分別為3個(gè)不同成分(設(shè)為0.45%C、3.4%C、4.7%C)的鐵碳合金緩冷凝固組織(包括隨后的固態(tài)相變、硝酸酒精浸蝕)。說明它們各是哪個(gè)成分的合金,為什么? 2.分析圖10-7d組織的凝固過程,并計(jì)算該合金中白色長條狀組織的重量相對量(Fe3C含6.69%C)。 [試題]北京科技大學(xué)2006年考研金屬學(xué)試題 --------------------------------------------------------------------------- 考試科目:金屬學(xué) 適用專業(yè):材料加工工程、材料學(xué)、材料科學(xué)與工程 說 明:統(tǒng)考生做一至八題;單考生做二、三、四(2)、五、六、 七(1)、八至十一題 一、晶體結(jié)構(gòu)(20分) 1.(以面心立方晶胞為例)描述晶體結(jié)構(gòu)(晶胞)特征的常用參數(shù)有哪些? 2.在體心立方晶胞中畫出一個(gè)最密排方向并標(biāo)明晶向指數(shù);再畫出過該方向的兩個(gè)不同的低指數(shù)(簡單)晶面,寫出對應(yīng)的晶面指數(shù)。這兩個(gè)面和與其平行的密排方向構(gòu)成什么關(guān)系? 二、合金相(20分) 1.(以金屬為基的)固溶體與中間相的主要差異(如結(jié)構(gòu)、鍵性、性能)是什么? 2.純金屬中溶人另一組元后(假設(shè)不會(huì)產(chǎn)生新相)會(huì)帶來哪些微觀結(jié)構(gòu)上的變化?這些變化如何引起性能上的變化? 三、晶體缺陷(20分) 1.點(diǎn)缺陷(如間隙原子或代位原子)和線缺陷(如位錯(cuò))為何會(huì)發(fā)生交互作用?這種交互作用如何影響力學(xué)性能? 2.舉例或畫圖說明什么是小角晶界的位錯(cuò)模型?描述大角晶界有何模型?其含義是什么? 四、相圖及凝固(30分). 1.圖11-1為鐵碳相圖和一個(gè)含3.5%C的鐵碳合金緩冷凝固組織。說明或示意畫出此合金由液相緩冷到共析溫度以下的組織變化過程,并說明圖11-1b的最終組織;計(jì)算圖11-1b中箭頭所指的樹枝狀組織的重量百分量;再分別計(jì)算共析轉(zhuǎn)變后合金中鐵素體和全部的珠光體組織重量百分量(Fe3C含6.69%C)。 2.圖11-2為一連鑄坯低倍組織照片,說明各晶區(qū)的名稱及成因;若想得到更多的等軸晶粒,可采用哪些方法或措施? 五、擴(kuò)散(10分) 擴(kuò)散的微觀機(jī)制有哪些?一般情況下,哪些機(jī)制擴(kuò)散快一些?一個(gè)經(jīng)凝固而有微觀非平衡偏析的合金,采用哪些措施可加速擴(kuò)散使合金均勻化?描述該過程應(yīng)用哪種擴(kuò)散擴(kuò)散第二定律的解? 六、形變(20分) 1.寫出面心立方金屬的一個(gè)具體的滑移系;多晶體變形時(shí),在一定的形變量下,為何有的晶粒內(nèi)是單系滑移而另一些晶粒內(nèi)是多系滑移?為何有的晶粒內(nèi)滑移量大而另一些晶粒內(nèi)滑移量小? 2.什么是形變織構(gòu)?有哪幾類?如何表示? 七、再結(jié)晶(20分) 1.簡述回復(fù)再結(jié)晶退火時(shí)材料組織和性能變化的規(guī)律;為何實(shí)際生產(chǎn)中常需要再結(jié)晶退火? 2.再結(jié)晶形核地點(diǎn)有什么特點(diǎn)或特征?哪些地點(diǎn)可能是優(yōu)先的形核地點(diǎn)? 八、固態(tài)相變(10分) 什么是連續(xù)脫溶?若一個(gè)過飽和固溶體在不同時(shí)效條件下分別得到如圖11-3所示的規(guī)則形狀和不規(guī)則形狀析出物,該現(xiàn)象說明什么?形成兩種組織的大致條件(或工藝)各是什么? 九、晶體結(jié)構(gòu)(20分) 1.(以體心立方晶胞為例)描述晶體結(jié)構(gòu)(晶胞)幾何特征的常用參數(shù)有哪些? 2.在面心立方晶體結(jié)構(gòu)晶胞中畫出一個(gè)最密排方向并標(biāo)明晶向指數(shù);再畫出過該方向的兩個(gè)不同的低指數(shù)(簡單)晶面,寫出對應(yīng)的晶面指數(shù)。這兩個(gè)面和與其平行的密排方向構(gòu)成什么關(guān)系? 十、相圖及凝固(20分) 參照圖11-1a(第四題)提供的鐵碳相圖,說明并示意畫出含碳1.3%的鐵碳合金由液相緩冷到共析溫度以下的組織變化過程;計(jì)算該合金二次滲碳體的最大重量百分量;再分別計(jì)算共析轉(zhuǎn)變后合金中鐵素體和珠光體組織重量百分量。 十一、再結(jié)晶(10分) 再結(jié)晶完成后的晶粒長大過程中,晶粒的平衡形貌(二維條件下)是直的六邊形;多于六邊的晶粒將吞并少于六邊的晶粒而長大。解釋原因。 2009金屬學(xué)完整回憶版（申請加精、置頂）2009年真題 1．晶體中原子排列如下： ABABABABAB BABABABABA ABABABABAB BABABABABA 構(gòu)造二位晶體結(jié)構(gòu)模型，試寫出與該結(jié)構(gòu)相匹配的晶體結(jié)構(gòu)點(diǎn)陣，并計(jì)算其化學(xué)式（A B原子等大、相切）。 2．比較面心立方、密排六方的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)（結(jié)構(gòu)、晶體原子排列方式等）以及機(jī)械性能。 3．利用擴(kuò)散定律及鐵碳相圖基礎(chǔ)知識，羅列出滲碳進(jìn)行時(shí)，所遵循的原則（溫度、時(shí)間等）（表面含C1%，有一定厚度的滲碳層）。 4．晶體中常見的缺陷類型。 5．凝固、脫溶、再結(jié)晶、二次再結(jié)晶的驅(qū)動(dòng)力、阻力。 6．Fe-Zr圖，較復(fù)雜，英文，和07年真題的那道找出三相反應(yīng)（不變反應(yīng)）類型相同。 7．為何出現(xiàn)上下屈服點(diǎn)現(xiàn)象，臨界應(yīng)力與上下屈服點(diǎn)之間的關(guān)系。 8．?dāng)U散第一定律的表達(dá)及各符號代表的意義及“上坡擴(kuò)散”出現(xiàn)的原因（Fe-C Fe-C-Si擴(kuò)散偶中）。 9．純金屬與合金在凝固過程中的晶體形貌特點(diǎn)（液-固微觀尺度上描述）。 北京科技大學(xué)金屬學(xué)試題參考答案（2002） 一，1，點(diǎn)陣畸變：在局部范圍，原子偏離其正常的點(diǎn)陣位置，造成點(diǎn)陣畸變。 2，柏氏矢量：描述位錯(cuò)特征的一個(gè)重要矢量，它集中反映了位錯(cuò)區(qū)域內(nèi)畸變總量的大小和方向，也是位錯(cuò)掃過后晶體相對滑動(dòng)的量。 3，相圖：描述各相平衡存在條件或共存關(guān)系的圖解，也可稱為平衡時(shí)熱力學(xué)參量的幾何軌跡。 4，過冷度：相變過程中冷卻到相變點(diǎn)以下某個(gè)溫度后發(fā)生轉(zhuǎn)變，平衡相變溫度與該實(shí)際轉(zhuǎn)變溫度之差稱過冷度。 5，形變織構(gòu)：多晶形變過程中出現(xiàn)的晶體學(xué)取向擇優(yōu)的現(xiàn)象。 6，二次再結(jié)晶：再結(jié)晶結(jié)束后正常長大被抑制而發(fā)生的少數(shù)晶粒異常長大的現(xiàn)象。 7，滑移第：晶體中一個(gè)滑移面及該面上的一個(gè)滑移方向的組合稱一個(gè)滑移系。 8，孿生：晶體受力后，以產(chǎn)生孿晶的方式進(jìn)行的切變過程。 二，立方晶系中（111）面、（435）面圖略。立方晶系空間點(diǎn)陣特征是點(diǎn)陣參數(shù)有如下關(guān)系：a=b=c, α=β=γ=90。也可用具有哪類對稱元素表示，若有四個(gè)三次轉(zhuǎn)軸，則對應(yīng)立方點(diǎn)陣。 三，分為三晶區(qū)：激冷區(qū)、柱狀晶區(qū)、中心等軸晶區(qū)。 影響鑄錠結(jié)晶組織的因素：1，液體過冷度，越小越好。2，凝固溫度范圍，越大越好，有利于枝晶的破碎。3，溫度梯度，越小越有利于等軸晶。4，合金熔點(diǎn)低，溫度梯度小。5，攪拌或加孕育劑。 四，frank-read源機(jī)制，圖略見課本。滑移面上一個(gè)在A，B兩點(diǎn)被釘扎的位錯(cuò)AB，在應(yīng)力 作用下弓出（狀態(tài)2），弓出到3狀態(tài)時(shí)，下方相鄰部分反號相吸，并局部合并，完成一次增殖過程放出一位錯(cuò)環(huán)（狀態(tài)4）。在應(yīng)力 作用下，繼續(xù)重復(fù)前面1-4過程。 五，一維下，J=-D；J：擴(kuò)散流量，單位時(shí)間通過單位面積擴(kuò)散的物質(zhì)量， D：擴(kuò)散系數(shù)， ：濃度梯度， ：其意義為物質(zhì)擴(kuò)散量與該物質(zhì)的濃度梯度成正比，方向相反。 影響擴(kuò)散的因素：1，溫度，滿足D=D0e 的關(guān)系，T升高，D增加。2，界面表面及位錯(cuò)，是擴(kuò)散的快速通道。3，第三組元，可對二元擴(kuò)散有不同影響 ，如Mo、W降低C在r-Fe中的擴(kuò)散系數(shù)，Co、Si加速C擴(kuò)散，Mn影響不大。4，晶體結(jié)構(gòu)，低對稱性的晶體結(jié)構(gòu)中，存在擴(kuò)散的各向異性，如六方結(jié)構(gòu)晶體，平等與垂直于基面的擴(kuò)散系數(shù)不同。5，熔點(diǎn)，同一合金系中，同一溫度下熔點(diǎn)高的合金中擴(kuò)散慢，熔點(diǎn)低的擴(kuò)散快。 六，隨退火溫度的升高或時(shí)間延長，出現(xiàn)亞晶合并長大，再結(jié)晶武術(shù)及長大，無位錯(cuò)的等軸再結(jié)晶晶粒取代長條狀高位錯(cuò)密度的形變晶粒，然后是晶粒正常長大。儲(chǔ)存能逐漸被釋放，硬度及強(qiáng)度下降，伸長率上升，電阻降低，密度提高。再結(jié)晶時(shí)各種性能變化都比回復(fù)時(shí)強(qiáng)烈得多。 七，相同點(diǎn)：都是相變，由形核、長大組成。臨界半徑，臨界形核功形式相同。轉(zhuǎn)變動(dòng)力學(xué)也相同。 不同之處：形核阻力中多了應(yīng)變能一項(xiàng)，千萬固態(tài)相變的臨界半徑及形核功增大，新相可以亞穩(wěn)方式出現(xiàn)，存在共格，半共格界面，特定的取向關(guān)系，非均勻形核。 八，鐵碳相圖。略 包晶反應(yīng)：L（0.53%C）+δ-Fe(0.09%C)→γ-Fe(0.17%C) 共晶反應(yīng)：L(4.3%C)→γ-Fe(2.11%C)+Fe3(6.69%C) 共析反應(yīng)：γ-Fe(0.77%C)→α-Fe(0.02%C)+Fe3C(6.69%C) 九，凝固時(shí)形核的驅(qū)動(dòng)力，是新、舊化學(xué)位差，再結(jié)晶驅(qū)動(dòng)力只是形變儲(chǔ)存能。 凝固常是均勻形核，再結(jié)晶形核在現(xiàn)有的形變不均勻區(qū)，如晶界附近、切變帶、形變帶、第二相粒子周圍。凝固長大時(shí)與母相不會(huì)有取向關(guān)系，再結(jié)晶長大時(shí)可有特定取向關(guān)系。 十，含碳0.12%的鋼，由液相冷卻時(shí)，先形成鐵素體，到1495℃包晶溫度，部分進(jìn)行包晶反應(yīng)；新相奧氏體在已生成的鐵素體上形核并向鐵素體和液相中生長。反應(yīng)后是兩相組織鐵素體+奧氏體，圖略。鐵素體相對量為：(0.17-0.12)/(0.17-0.09)=62.5%。繼續(xù)冷卻得到單相奧氏體。 十一，宏觀偏析：正常偏析和比重偏析。 正常偏析：指按合金的分配系數(shù)先析出的含溶質(zhì)低，后凝固的含溶質(zhì)多。因鑄錠尺寸大，由表面到中心成分不均勻，偏析出現(xiàn)在宏觀尺度上，稱宏觀偏析。 反常偏析：仍遵守分配系數(shù)關(guān)系，只是形成大量枝晶后，富集溶質(zhì)的液相會(huì)沿枝晶間的通道逆向反流到先凝固的鑄錠表面附近，千萬由表面到中心成分分布的反常。 比重偏析：是凝固時(shí)，固相與液相比重不同，而沉積或漂浮，從而造成鑄錠下端與上端成分的不均勻，也是宏觀尺度。 十二，按尺寸分為：點(diǎn)缺陷，如溶質(zhì)、雜質(zhì)原子、空位；線缺陷，如位錯(cuò)；面缺陷，如各種晶界、相界、表面等；體缺陷，如孔洞、氣泡等。體缺陷對材料性能是絕對有害的。 北京科技大學(xué)金屬學(xué)試題參考答案（2003） 一，1，刃型位錯(cuò)和螺型位錯(cuò)模型：將晶體上半部切開，插入半個(gè)晶面，再粘合起來；這樣，在相當(dāng)于刃端部為中心線的附近一定范圍，原子發(fā)生有規(guī)則的錯(cuò)動(dòng)。其特點(diǎn)是上半部受壓，下半部受拉。這與實(shí)際晶體中的刃型位錯(cuò)造成的情景相同，稱刃型位錯(cuò)模型。同樣，將晶體的前半部切開，以刃端為界使左右兩部分沿上下發(fā)生一個(gè)原子間距的相對切變，再粘合起來，這時(shí)在已切動(dòng)和未切動(dòng)交界線附近，原子錯(cuò)動(dòng)情況與真實(shí)的螺位錯(cuò)相似，稱螺型位錯(cuò)模型。 2，晶界與界面能：晶界是成分結(jié)構(gòu)相同的同種晶粒間的界面。界面上的原子處在斷鍵狀態(tài)，具有超額能量。平均在界面單位面積上的超額能量叫界面能。 3，同分凝固與異分凝固：凝固時(shí)不發(fā)生成分變化的稱同分凝固；反之，凝固時(shí)伴隨成分變化，稱異分凝固。 4，形變織構(gòu)：多晶形變過程中出現(xiàn)的晶體學(xué)取向擇優(yōu)現(xiàn)象。 二次再結(jié)晶：再結(jié)晶結(jié)束后正常長大過程被抑制而發(fā)生少數(shù)晶粒異常長大的現(xiàn)象。 6，淬透性與淬硬性：淬透性指合金淬成馬氏體的能力，主要與臨界冷卻有關(guān)，大小用淬透層深度表示。而淬硬性指淬火后能達(dá)到的最高硬度。主要與鋼中的碳含量有關(guān)。 二，共晶反應(yīng)是：液相同時(shí)凝固出兩個(gè)不同成分的固相相互配合生長，一般長成片層狀。 共析與共晶相似，只是母相是固相，即一個(gè)固相同時(shí)生成另兩個(gè)不同成分的固相。 包晶反應(yīng)是：液相與一個(gè)固相反應(yīng)生成另一個(gè)固相，新生成的固相包住原有的固相，反應(yīng)需要固相中的擴(kuò)散，速度較慢。 這三種反應(yīng)出現(xiàn)時(shí)，自由度都是0，即三相成分固定，溫度也固定。 三，點(diǎn)陣參數(shù)是描述點(diǎn)陣單胞幾何開關(guān)的基本參數(shù)，由六個(gè)參數(shù)組成，即三個(gè)邊長a、b、c和它們之間的三個(gè)夾角α、β、γ。 正文晶系的點(diǎn)陣參數(shù)特征是a≠b≠c，α=β=γ=90。 立方晶系的點(diǎn)陣參數(shù)特征是a=b=c，α=β=γ=90 立方晶系中(123)的晶面特征圖略。 四、凝固時(shí)形核和長大的驅(qū)動(dòng)力是新、舊相化們差，再結(jié)晶器形核和長大的驅(qū)動(dòng)力只是形變儲(chǔ)存能。 凝固時(shí)的形核常為均勻形核；再結(jié)晶形核常在現(xiàn)有的形變不均勻區(qū)中，如晶界附近、切變帶、形變帶、第二相粒子周圍；凝固長大時(shí)與母相不會(huì)有取向關(guān)系，再結(jié)晶長大時(shí)可能有一定的取向關(guān)系。 再結(jié)晶核心產(chǎn)生方式：1，原有晶界推移成核，也稱應(yīng)變誘導(dǎo)晶界遷移式形核；2，亞晶成核，即通過亞晶合并或長大形成新晶粒。 五、菲克第一定律第二定律，見課本。 六，多晶中，每個(gè)晶粒與周圍相鄰晶粒取向不同，滑移開始的早晚不同，滑移系數(shù)目也不同；晶粒間的協(xié)調(diào)是靠有足夠的獨(dú)立滑移系的開動(dòng)來實(shí)現(xiàn)的，即某一晶粒在一特定力軸作用下，取向因子大的滑移系先開動(dòng)，當(dāng)相鄰晶粒相接觸的區(qū)域受到周圍晶粒的影響而不能自己主滑移系開動(dòng)進(jìn)行形變時(shí)，可開動(dòng)次生的、新的滑移系，以協(xié)調(diào)各種復(fù)雜的形變方式；FCC/BCC結(jié)構(gòu)都有5個(gè)獨(dú)立滑移系，可實(shí)現(xiàn)任一種方式的形變。晶界兩側(cè)滑移面不平等，晶界一方面是位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的障礙，造成位錯(cuò)塞積和強(qiáng)化；同時(shí)要求晶界附近多系滑移的出現(xiàn)，以協(xié)調(diào)晶界兩側(cè)的形變。晶粒大小對形變的影響是：晶粒細(xì)小，整個(gè)晶?？奢^形變均勻，不同的滑移系組合少；晶粒粗大時(shí)，形變過程中晶內(nèi)不同區(qū)域不能相互協(xié)調(diào)，要求不同的滑移系組合并開動(dòng)，常常出現(xiàn)晶?！八榛?，即一個(gè)大晶粒，隨形變的進(jìn)行“碎化”成幾部分，不同部分內(nèi)有不同的滑移系開動(dòng)。 對性能的影響到遵循h(huán)all-petch關(guān)系σs=σ0+Kd-1/2 即晶粒越細(xì)，晶界越多晶界對運(yùn)動(dòng)位錯(cuò)阻礙越顯著，提高強(qiáng)度幅度越大。 七，一次帶狀組織是凝固時(shí)形成枝晶，熱軋后成帶狀而產(chǎn)生的；在CuCl浸蝕下，黑色條帶是枝晶干（含溶質(zhì)不），白色條帶常是富集雜質(zhì)的枝晶間，也稱原始帶狀。二次帶狀是固態(tài)轉(zhuǎn)變的產(chǎn)物，在硝酸酒精浸蝕下，白色帶狀是先共析鐵素體，黑色帶狀是珠光體，也稱顯微帶關(guān)組織。只有在一次帶狀的基礎(chǔ)上才會(huì)產(chǎn)生二次帶狀。這些帶狀都與元素的偏析和夾雜物的特殊分布有關(guān)。 八，略。 九，1，相變阻力中多了應(yīng)變能一項(xiàng)。 2，形核方面：非均勻形核，存在特定的取向關(guān)系，常為共格或半共格界面。 3，生長方面：出現(xiàn)慣習(xí)現(xiàn)象，即有脫溶貫序；特殊/規(guī)則的組織形態(tài)，如片狀、針關(guān)。 4，有亞穩(wěn)相出現(xiàn)以減少相變阻力。 十，凝固時(shí)宏觀特征是：要有一定的過冷度，會(huì)放出明顯的結(jié)晶潛熱。 成長機(jī)理有三種：連續(xù)式成長、二維形核及借助臺階側(cè)向生長、借螺旋位錯(cuò)生長。 十一，溶質(zhì)原子原子態(tài)溶入溶劑點(diǎn)陣中組成的單一均勻固體；溶劑的點(diǎn)陣類型被保留。 影響固溶度的因素有： 1，原子尺寸因素。當(dāng)溶劑、溶質(zhì)原子直徑尺寸相對差小于15%時(shí)，有大的代位溶解度。 2，負(fù)電性因素。溶劑、溶質(zhì)的負(fù)電性差越小溶解度越大，一般小于0.4~0.5%會(huì)有較大溶解度。 電子濃度因素。有兩方面的含義：一是原子價(jià)效應(yīng)，即同一溶劑金屬，溶質(zhì)的原子價(jià)越高，溶解度越??；二是相對價(jià)效應(yīng)，即高價(jià)溶質(zhì)溶入低價(jià)溶劑時(shí)的溶解度高于相反的情況。 特點(diǎn)是：固溶體中有點(diǎn)陣畸變（強(qiáng)度、硬度會(huì)提高）而造成點(diǎn)陣常數(shù)變化；出現(xiàn)原子偏聚或有序化，甚至形成有序固溶體。 固溶體的結(jié)構(gòu)變化：點(diǎn)陣畸變，點(diǎn)陣常數(shù)變化，偏聚及短程有序，甚至形成有序固溶體。力學(xué)性能變化：硬度、強(qiáng)度提高，塑性下降，物理性能變化：電阻加大，導(dǎo)電率下降。 十二，1，提高冷卻速度從而加大了過冷度。相變驅(qū)動(dòng)力加大，提高了形核率。 2。加孕育劑。提供大量的非均勻形核地點(diǎn)，提高了形核率，降低了形核位壘。 3，機(jī)械或電磁攪拌。將枝晶振碎增加核數(shù)目或加強(qiáng)熱滿打滿算能量落，提高了，形核率。 十三，如圖所示。由液相先凝固出鐵素體，在1495℃進(jìn)行包晶反應(yīng)，生成奧氏體；繼續(xù)冷卻，由生產(chǎn)剩余的液相再次析出奧氏體，然后變成單相奧氏體。冷至約800℃，從奧氏體中析出先共析鐵素體，在727℃進(jìn)行共析反應(yīng)，形成珠光體，最后得到鐵素體加珠光體組織。 十四，連續(xù)脫溶：隨新相生成，母相成分連續(xù)的由過飽和態(tài)轉(zhuǎn)變到飽和態(tài)。 不連續(xù)脫溶：也稱胞狀脫溶，此時(shí)在母相和新生成的a相間存在一個(gè)界面，跨過界面母相由過飽和不連續(xù)地突變到飽和狀態(tài)狀態(tài)，點(diǎn)陣常數(shù)也不連續(xù)。 十五，有四類： 點(diǎn)缺陷：沿三個(gè)方向的尺寸很小，溶質(zhì)原子、間隙原子、空位。 線缺陷：沿兩個(gè)方向的尺寸很小，第三個(gè)方向睥尺寸很大，甚至可貫穿整個(gè)晶體，指位錯(cuò)。 面缺陷：沿一個(gè)方向上的尺寸很小，另兩個(gè)方向上的尺寸很大，如晶界，相界。 體缺陷：在三個(gè)方向上的尺寸較大，但不是很大，如第二相粒子，顯微空洞 北京科技大學(xué)金屬學(xué)試題參考答案（2004） 一，1，滑移臨界分切應(yīng)力：滑移系開動(dòng)所需的最小分切應(yīng)力；它是一個(gè)定值，與材料本身的性質(zhì)有關(guān)，與外力取向無關(guān)。 2，金屬鍵：自由電子與原子核之間靜電作用產(chǎn)生的鍵合力。 3，中間相：合金中組元之間形成的、與純組元結(jié)構(gòu)不現(xiàn)的相。在相圖的中間區(qū)域。 4，布喇菲點(diǎn)陣：除考慮晶胞外形外，還考慮陣點(diǎn)位置所構(gòu)成的點(diǎn)陣?；颍撼紤]旋轉(zhuǎn)對稱性外，還考慮平移對稱性，經(jīng)有心化后構(gòu)成的全部陣點(diǎn)。 5，再結(jié)晶溫度：形變金屬在一定時(shí)間內(nèi)剛好完成再結(jié)晶的最低溫度。 6，滑移系：晶體中一個(gè)可滑移面及該面上一個(gè)滑移晶向合稱一個(gè)滑移系。 7，位錯(cuò)：是晶體內(nèi)的一種線缺陷，其特點(diǎn)是沿一條線方向原子有規(guī)律地發(fā)生錯(cuò)排，這種缺陷用一線方向和一個(gè)柏氏矢量共同描述。 8，二次再結(jié)晶：不規(guī)則結(jié)晶結(jié)束后，正常長大過程被抑制而發(fā)生的少數(shù)晶粒反常長大的現(xiàn)象。 9，偏析：合金中化學(xué)成分的不均勻性。 10，馬氏體相變：其過程遵循無擴(kuò)散、切變方式的相轉(zhuǎn)變。 二，依據(jù)是按界面兩側(cè)晶粒間的取向差，<15的稱小角度晶界，>15的稱大角度晶界。小角度晶界的結(jié)構(gòu)模型是位錯(cuò)模型，比如對稱傾轉(zhuǎn)晶界用一組平等的刃位錯(cuò)來描述。 三，見圖 四，兩者之間的關(guān)系可用“空間點(diǎn)陣+基元=晶體結(jié)構(gòu)”來描述。 空間點(diǎn)陣只有14種，基元可以是無窮多種，因面構(gòu)成的具體的晶體結(jié)構(gòu)也是無窮多種。 五，溶質(zhì)原子以原子態(tài)溶入溶劑點(diǎn)陣中而組成的單一均勻固體；溶劑的點(diǎn)陣類型被保留。 影響固溶度的因素有： 1，原子尺寸因素。當(dāng)溶劑、溶質(zhì)原子直徑尺寸相對差小于15%時(shí)，有利于大的代位固溶體溶解度；當(dāng)兩組元的直徑相對差大于41%時(shí)，有利于高的間隙固溶體的溶解度。 2，負(fù)電性因素。溶劑、溶質(zhì)的負(fù)電性差越小溶解度越大，一般小于0.4~0.5會(huì)有圈套溶解度。 3，電子濃度因素。有兩方面的含義：一是原子價(jià)效應(yīng)，即同一溶劑金屬中，溶質(zhì)原子價(jià)越高，溶解度越??；二是相對價(jià)效應(yīng)，即高價(jià)溶質(zhì)溶入低價(jià)溶劑時(shí)的溶解度高于相反的情況。 六，隨退火溫度的升高或時(shí)間延長，出現(xiàn)亞晶合并長大，再結(jié)晶形核及長大，無位錯(cuò)的等軸再結(jié)晶晶粒取代長條狀高位錯(cuò)密度的形變晶粒，然后是晶粒正常長大。儲(chǔ)存能逐漸釋放，特別是再結(jié)晶階段釋放的最顯著；硬度及強(qiáng)度下降，伸長率上升；電阻降低，密度提高。再結(jié)晶時(shí)各種性能變化都比回復(fù)時(shí)強(qiáng)烈得多。 七，鐵碳相圖略。 1.1%的鋼由液相冷卻時(shí)先進(jìn)入L+γ奧氏本兩相區(qū)，形成枝晶或等軸狀γ奧氏相，然后進(jìn)入奧氏體單相區(qū)；繼續(xù)冷卻到~760℃剩余的奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w，最后的組織是珠光體+網(wǎng)狀二次滲碳體，如圖所示 珠光體的相對含量：(6.67-1.1)/(6.67-0.77)=94.4% 網(wǎng)狀滲碳體相對含量：(1.1-0.77)/(6.67-0.77)=5.6% 影響擴(kuò)散的因素有： 1，溫度；2，界面、表面及位錯(cuò)：3，第三組元：4，晶體結(jié)構(gòu)：5，熔點(diǎn)：同一合金系中，同一溫度下熔點(diǎn)高的合金擴(kuò)散慢，熔點(diǎn)低的擴(kuò)散快。 九，Al-4.5%Cu合金固溶處理后，在最佳時(shí)效溫度~150時(shí)效，會(huì)出現(xiàn)脫溶貫序： 過飽和固溶體→GP區(qū)→θ’’→ θ’→ θ 其中GP區(qū)是銅原子富集區(qū)：θ’’、θ’是四方結(jié)構(gòu)亞穩(wěn)相，圓盤狀，沿基體的{100}面析出，具有共格/半共格界面，與基體存在特定的取向關(guān)系；θ是四方結(jié)構(gòu)穩(wěn)定相，不規(guī)則形狀。 提高時(shí)效溫度，脫溶加快，但過飽和度減少，相變驅(qū)動(dòng)力減少，可能導(dǎo)致辭直接析出平衡相，時(shí)效強(qiáng)化能力減弱；時(shí)效溫度過低則情況相反，達(dá)到最佳性能的時(shí)間過長。 十，1，相變阻力中多了應(yīng)變能一項(xiàng)。 2，形核方面：非均勻形核為主：具有特定的取向關(guān)系；相界面常為共格或半共格的。 3，生長方面：具有慣習(xí)現(xiàn)象，有特定的組織形態(tài)，如片狀、針狀。 4，有亞穩(wěn)相。 十一，L+Au5Hf→FCC(Au) L+Au4Hf→Au5Hf L+Au3Hf→Au4Hf L+Au2Hf→Au3Hf L→Au2Hf+β-AuHf Au2Hf+β-AuHf→Au10Hf7 β-AuHf→Au10Hf7+α-AuHf L→β-AuHf+AuHf2 β-AuHf+AuHf2→α-AuHf L→AuHf2+BCC(Hf) BCC(Hf) →AuHf2+HCP(Hf) 十二，固態(tài)相變的驅(qū)動(dòng)力是新、舊兩相間的自由能差，回復(fù)再結(jié)晶的驅(qū)動(dòng)力是形變儲(chǔ)存能。 十三，宏觀缺陷有：宏觀偏析（如正常偏析、反常偏析、畢生偏析）和帶狀組織以及縮孔、疏松、氣泡等。嚴(yán)格來講，也包括三晶區(qū)的組織不均勻性。 宏觀缺陷（化學(xué)不均勻性、物理不均勻性和組織不均勻性）往往是相互聯(lián)系的，一般希望盡可能多而細(xì)的中心等軸晶，可采用加孕育劑、加大冷速、這樣，與柱狀晶/枝狀晶區(qū)相伴隨的宏觀偏析和縮孔、氣泡也就明顯改善了。 十四，它們包括晶界、相界、表面、孿晶界、層錯(cuò)。 晶界是同種晶粒之間的交界面；相界是結(jié)構(gòu)、成分不，同的相間的交界面；表面是晶體與大氣或外界接觸的界面；孿晶界是發(fā)生孿生后產(chǎn)生的新界面，是特殊的大角晶界，可是共格的或半共格的；低能層錯(cuò)是單相晶體內(nèi)因堆垛順序反常變化后出現(xiàn)的新界面，也是低能界面，與孿晶界能量相近。 北京科技大學(xué)金屬學(xué)試題參考答案（2005） 1．晶體中原子或分子排列相同的晶面的組合稱為晶面族。因?qū)ΨQ關(guān)系，這些面往往不止一種。立方系{111}晶面族包括(111)、(111)、(111)、(111）四個(gè)。 2．晶面間夾角cosφ=1／√3；φ=54．7。面間距d=a/2(a為點(diǎn)陣常數(shù))。 3．FCC按ABCABC方式堆垛，而HCP按ABABAB堆垛；致密度無差異，都是0．74。 二、1．前者為固溶體，保持溶劑的晶體結(jié)構(gòu)，且溶解度很低；后者是中間相(尺寸因素化合物)，且A、B原子數(shù)成比例。性能上有很大差異，前者韌、塑性好；后者硬，塑性差。共性是兩者中的合金組元都在間隙位置，本身尺寸很小。 2．因合金中兩類原子尺寸不同，引起點(diǎn)陣畸變，阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)，造成固溶強(qiáng)化。 三、1．稱形變強(qiáng)化和晶界強(qiáng)化(或細(xì)晶強(qiáng)化)。原因是兩類缺陷的增多都明顯阻礙位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)，從而提高強(qiáng)度。 2．位錯(cuò)的增多主要靠形變，通過萌生與增殖在晶粒內(nèi)不斷產(chǎn)生位錯(cuò)；晶粒細(xì)化可通過凝固時(shí)加非均勻形核劑或高的冷卻速度獲得，也可通過大形變，或再結(jié)晶，或相變的方法。 四、左側(cè)A～NαB范圍是α相穩(wěn)定，因它的自由能最低；右側(cè)NβB～B范圍是β相穩(wěn)定，也因其自由能最低；兩公切點(diǎn)之間范圍是α+β兩相共存穩(wěn)定，因任意一個(gè)單相存在時(shí)的自由能都不如它分解為成分為公切點(diǎn)處的α+β時(shí)兩相自由能的加權(quán)值（在公切線直線上）低。 五 1．臨界半徑相同；臨界形核功是均勻形核時(shí)高；臨界晶核體積也是均勻形核時(shí)大。 2．合金界面前沿會(huì)出現(xiàn)組成過冷，即界面前溶質(zhì)的富集提高了局部區(qū)域的熔點(diǎn)，所以更易出現(xiàn)過冷。 3．因兩者分別是粗糙型(鐵)和光滑型界面(硅等)，前者是外形均勻的等軸晶或枝晶，后者為規(guī)則多邊形、有棱角的形狀。 六、1．因濃度C、擴(kuò)散系數(shù)D都不變，有X1/X2=√（t1/t2），代人相應(yīng)值得：X2=3X1=1.5mm。 2．隨溫度升高，擴(kuò)散速度加快；表面擴(kuò)散最快，晶內(nèi)擴(kuò)散最慢。擴(kuò)散系數(shù)D與溫度T是指數(shù)關(guān)系，即該圖是D=D0exp(-Q／RT)對數(shù)處理的結(jié)果；利用直線關(guān)系可求常數(shù)D0和激活能Q0。 七、1．主要形變機(jī)制是滑移和孿生；滑移產(chǎn)生的切變量是原子間距的整數(shù)倍，孿生產(chǎn)生的切變量是原子間距的一個(gè)分?jǐn)?shù)；由此產(chǎn)生一系列其他方面的差異。答其他方面差異的也酌情賦分。 2．有明顯加工硬化的是在低溫(或高應(yīng)變速率)下變形；出現(xiàn)硬化、軟化抗衡(動(dòng)態(tài)回復(fù))的是在中溫(或中等應(yīng)變速率)下變形；有一明顯軟化階段(動(dòng)態(tài)再結(jié)晶)的是在高溫(或低應(yīng)變速率)下變形。 3．含C、N間隙原子的低碳鋼形變時(shí)，滑移啟動(dòng)時(shí)的抗力較大(上屈服點(diǎn))，滑移進(jìn)行時(shí)的抗力較小(下屈服點(diǎn))，在應(yīng)力應(yīng)變曲線上可明顯看出。原因是間隙原子聚集在位錯(cuò)上(柯氏氣團(tuán))釘扎了位錯(cuò)，出現(xiàn)上屈服點(diǎn)，位錯(cuò)一旦擺脫釘扎后便不受影響(對應(yīng)下屈服點(diǎn))。 八、1．要有一定的形變儲(chǔ)存能，一定的溫度。 2．再結(jié)晶只是一種組織變化，沒有結(jié)構(gòu)變化，驅(qū)動(dòng)力是形變儲(chǔ)存能；結(jié)晶是從非晶態(tài)的液相、氣相或固態(tài)非晶體中形成晶體的過程；固態(tài)相變是固／固相的結(jié)構(gòu)變化。后兩者的驅(qū)動(dòng)力都是化學(xué)自由能差。 3．這是應(yīng)變誘導(dǎo)晶界遷移機(jī)制；晶界兩側(cè)應(yīng)變量不同，位錯(cuò)密度不同，形變儲(chǔ)存能不同，造成高應(yīng)變能的一側(cè)被低應(yīng)變能的一側(cè)吃掉；形成新晶粒。 4．X是再結(jié)晶分?jǐn)?shù)，t是時(shí)間，k、n都是常數(shù)，k主要與形核率和長大速度有關(guān)，n主要和形核機(jī)制、地點(diǎn)和新相形狀有關(guān)。以X—t的關(guān)系作圖，曲線的形狀是S或σ形狀，50％轉(zhuǎn)變量時(shí)轉(zhuǎn)變速度最快。對數(shù)處理可得一條直線；處理成直線可通過測不同時(shí)間的再結(jié)晶量求出、n值，了解更多的微觀信息。 九、隨鋁中含銅量提高，過飽和度加大，脫溶驅(qū)動(dòng)力加大，析出速度加快，硬度值增加。時(shí)效溫度越高，擴(kuò)散速度力口快，析出加快，但過飽和度減小，脫溶驅(qū)動(dòng)力也減小，GP區(qū)或亞穩(wěn)相可能不出現(xiàn)。時(shí)效強(qiáng)化主要靠GP區(qū)和θ″相，因兩者很細(xì)小彌散，有共格或半共格界面，強(qiáng)化效果好。 十、 1．經(jīng)高溫加熱及快速冷卻的固溶處理得到過飽和單相組織，然后在一定溫度和時(shí)間內(nèi)時(shí)效到最高硬度／強(qiáng)度，得到彌散、共格析出的強(qiáng)化相。 2．同素異晶轉(zhuǎn)變主要是純組元固態(tài)下出現(xiàn)的相變，沒有成分變化，短程擴(kuò)散過程控制；馬氏體相變是無擴(kuò)散、切變型相變，在純金屬及合金中都會(huì)出現(xiàn)，是界面過程控制的。脫溶出現(xiàn)在合金中，有成分變化，主要是長程擴(kuò)散控制的。 十一、從側(cè)面觀察，隨形變量加大，晶粒由等軸狀變?yōu)殚L條形，晶粒內(nèi)部位錯(cuò)增多，形成位錯(cuò)纏結(jié)、亞晶界或新的大角晶界；強(qiáng)度、硬度提高，塑性下降。形變溫度提高，晶粒變成長條狀的速度變慢，因熱激活作用增強(qiáng)，亞晶界加速形成，亞晶尺寸趨于穩(wěn)定，甚至出現(xiàn)動(dòng)態(tài)再結(jié)晶組織。強(qiáng)度提高和塑性下降的速度都變慢。 十二、1．圖10-7b組織為0．45％C合金，即亞共析鋼，因其由等軸鐵素體(白色)和珠光體(黑色)組成。圖10-7c組織為3．4％C合金，即亞共晶白口鑄鐵，因其有枝晶狀珠光體(黑色，原奧氏體晶粒形狀)和變態(tài)萊氏體組成。圖10-7d組織為4．7％C合金，即過共晶白口鑄鐵，因其由板條狀白色一次滲碳體和變態(tài)萊氏體組成。 2．液相冷卻時(shí)，先形成板條狀一次滲碳體，再形成共晶萊氏體，冷至室溫后萊氏體變?yōu)樽儜B(tài)萊氏體。一次滲碳體的相對量為：(4．7—4．3)／(6．69—4．3)=16．7％。