中南大學材料科學基礎期末考試題01-06年答案(編輯修改稿)
2025-02-10 03:01 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 對金屬組織的影響，現(xiàn)要獲得非晶，亞穩(wěn)相，請指出其凝固時如何控制。試說明在正溫度梯度下為什么固溶體合金凝固時可以呈樹枝狀方式成長，而純金屬則得不到樹枝狀晶。通常鑄錠組織的特點為外層的細等軸晶，鑄錠表面向里有柱狀晶，心部為粗大等軸晶；要獲得非晶可以以極快速度將金屬液體冷卻，要獲得亞穩(wěn)相也必須使冷卻速度遠遠超過平衡冷卻速度；由于溶質(zhì)原子再分配造成成分過冷使固溶體合金正溫度梯度下凝固時也可以呈樹枝狀方式成長，而純金屬則需要在負溫度梯度下才能得到樹枝狀晶。四、（20分） 如圖3的二元合金相圖，（1） %%Cu合金在平衡結晶和快速冷卻不平衡結晶時室溫組織特點；（2） Al為fcc結構，圖中的a相為何種晶體結構？（3） 指出此二元系中比較適合做變形合金何鑄造合金的成分范圍。（4） 計算出亞共晶合金在溫度為TE（共晶反應前）時的平衡分配系數(shù)。（5） 設X合金平衡凝固完畢時的組織為a初晶+(a+θ)共晶，其中a初晶占80%，則此合金中剛凝固完畢時θ組元的含量是多少？（6） 繪出T=560℃溫度時各相的自由能成分曲線示意圖。 圖3 （1）%Cu合金在平衡結晶時室溫組織為，快速冷卻不平衡結晶時室溫組織還出現(xiàn)少量非平衡共晶組織（α＋θ）共晶；%Cu合金在平衡結晶時室溫組織為α＋θⅡ＋（α＋θ）共晶，快速冷卻不平衡結晶時室溫組織出現(xiàn)離異共晶；（2）fcc結構；（3）％的合金；（4）k0＝（5）％（6）T=560℃溫度時各相的自由能成分曲線示意圖如圖。五、（10分） 圖4為FeWC三元系的液相面投影圖。寫出1700℃，1200℃，1085℃的四相平衡反應式。選擇一個合金成分其組織在剛凝固完畢時只有三元共晶。各四相平衡反應式分別為，1700℃：L＋WC＋W→η，1200℃：L＋η→WC＋γ，1085℃：L→γ＋WC＋γ；Ⅰ合金成分其組織在剛凝固完畢時只有三元共晶。六、（10分） 圖5所示低碳鋼的三條拉伸曲線，A、塑性變形；B、去載后立即再行加載；C、去載后時效后再加載。 試回答下列問題：1 解釋圖示三曲線的屈服現(xiàn)象及B，C中屈服點上升的原因。2 屈服現(xiàn)象對沖壓制件表面質(zhì)量有何不利影響。七、（10分）戶外用的架空銅導線（要求一定的強度）和戶內(nèi)電燈用花線，在加工之后可否采用相同的最終熱處理工藝？為什么？不能采用相同的最終熱處理工藝，戶外用的架空銅導線一般用回復退火，戶內(nèi)電燈用花線采用再結晶退火。八、（10分）如何提高固溶體合金的強度固溶強化，加工硬化，細晶強化，沉淀強化九、（10分）試說明晶界對材料性能及變形的影響。晶界影響到材料的各個方面，具有晶界能，影響到多晶材料中的第二相的形狀，晶界可以運動，有晶界偏聚，晶界電荷變化，承擔載荷傳遞作用，晶界熔點低，易過燒，晶界是易擴散通道，晶界處易形核，晶界易受腐蝕；晶界對金屬材料在常溫下強化，高溫下弱化十、（10分）簡單說明原子擴散對材料的影響；舉兩個實例說明金屬中的上坡擴散現(xiàn)象。原子擴散對材料的影響如鑄中晶粒形核和長大、晶界運動、氧化…….等許多過程均牽涉到原子擴散；金屬中的上坡擴散實例如柯垂耳氣團的形成，調(diào)幅分解過程等。十一、（15分）工業(yè)純銅的熔點為1083e ，在劇烈冷變形后的工業(yè)純銅板上取三個試樣，第一個試樣加熱到200e ，第二個試樣加熱到500e ，第三個試樣加熱到800e ，各保溫一小時，然后空冷。試畫出各試樣熱處理后的顯微組織示意圖，說明它們在強度和塑性方面的區(qū)別及原因。試樣熱處理后的顯微組織示意圖（略，分別為纖維組織，再結晶組織和晶粒長大組織）；200e 加熱試樣強度高，塑性低，500e 加熱試樣強度低，塑性好，800e 加熱試樣強度更低。2003 —— 2004 學年第二學期 時間 110 分
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