【文章內容簡介】 化機制，并解釋機理。（15分）答：工業(yè)純鋁：細晶強化——利用晶界和位向差對位錯運動的阻礙作用進行強化；加工硬化——利用冷變形后纏結位錯之間的相互作用進行強化。 %C：固溶強化——利用碳原子引起鐵的晶格畸變對位錯運動的阻礙作用進行強化。加工硬化——同上細晶強化——同上沉淀強化——利用碳化物對位錯運動的阻礙作用進行強化。 Al5%Cu：沉淀強化（時效強化）——利用沉淀相對位錯運動的阻礙作用進行強化。加工硬化——同上細晶強化——同上 請根據CuZn相圖回答下列問題：(25分)1) 若在500℃下，將一純銅試樣長期置于鋅液中，請繪出擴散后從銅棒表面至內部沿深度方向的相分布和對應的濃度分布曲線。2) 請分析902℃、834℃、700℃、598℃、558℃的相變反應類型，并寫出反應式。3) 請繪出Cu75%Zn合金的平衡結晶的冷卻曲線，并標明各階段的相變反應或相組成。4) 請計算Cu75%Zn合金平衡結晶至200℃時的相組成含量。 902℃：包晶—— L+α→β834℃：包晶——L+β→γ700℃：包晶——L+γ→δ598℃：包晶——L+δ→ε558℃：共析——δ→γ+ε 2009年西北工業(yè)大學碩士研究生入學試題參考答案 一、簡答題（每題10分，共60分） 1. 在位錯發(fā)生滑移時，請分析刃位錯、螺位錯和混合位錯的位錯線l與柏氏矢量b、外加切應力τ與柏氏矢量b、外加切應力τ與位錯線l之間的夾角關系，及位錯線運動方向。（請繪表格作答，答案務必寫在答題冊上） 答： 一定角度 //法線 一定角度 // // 法線 // ⊥// 法線 ⊥位錯線運動方向 τ與l τ與 bb 與 l 2. 什么是置換固溶體？影響置換固溶體溶解度的因素有哪些？形成無限固溶體的條件是什么？ 答：溶質原子取代溶劑原子，并保持溶劑結構的合金相稱為置換固溶體。 影響因素有：1）原子尺寸；2）晶體結構；3）電負性；4）電子濃度 兩組元晶體結構相同是形成無限固溶體的必要條件。 3. 置換擴散與間隙擴散的擴散系數有何不同？在擴散偶中，如果是間隙擴散，是否會發(fā)生柯肯達爾效應？為什么？ 答：間隙擴散系數與空位濃度無關，而置換擴散系數與空位濃度有關（可用公式表示）。一般地，間隙擴散系數大于置換擴散系數。 不會發(fā)生。因為間隙擴散中考慮間隙原子定向流動，未考慮置換互溶式擴散。 4. 在室溫下對鐵板（其熔點為 1538℃ ）和錫板（其熔點為 232℃ ），分別進行來回彎折，隨著彎折的進行，各會發(fā)生什么現(xiàn)象？為什么？ 答：根據T再＝（～）Tm可知 Fe在室溫下加工為冷加工，Sn在室溫下加工為熱加工 因此隨著彎曲的進行，鐵板發(fā)生加工硬化，繼續(xù)變形，導致鐵板斷裂 Sn板屬于熱加工，產生動態(tài)再結晶，彎曲可不斷進行下去 5. 何為固溶強化？請簡述其強化機制。 答：固溶強化就是溶質原子阻礙位錯運動，從而使合金強度提高的現(xiàn)象。 主要機制包括：1）柯氏氣團，即溶質原子的彈性應力場阻礙位錯運動；2）玲木氣團，即溶質原子降低基體層錯能，使位錯分解為擴展位錯，阻礙位錯交滑移或攀移；3）電交互作用，即帶電溶質原子與位錯形成靜電交互作用，阻礙位錯運動。 6. 請比較二元共晶轉變與包晶轉變的異同。 答：相同點：恒溫、恒成分轉變；相圖上均為水平線。 不同點：共晶為分解型反應，包晶為合成型反應；共晶線全是固相線，包晶線只有部分是固相線；共晶三角在水平線上，包晶三角在水平線下。 二、作圖計算題（每題10分，共40分）1. 請比較FCC晶體中 和 兩位錯的畸變能哪個較大。 答： 故：b1的畸變能較小。 2. 面心立方晶體沿[001]方向拉伸，可能有幾個滑移系開動？請寫出各滑移系指數，并分別繪圖示之。 答：共12個滑移系，其中可能開動的有8個。分別是： 、 、 3. 在Al單晶中，（111）面上有一位錯 ， 面上另一位錯 。若兩位錯發(fā)生反應，請繪出新位錯，并判斷其性質。 b1b2b39。2b3答：新位錯為 。 位錯線為（111）面與 面的交線 。 兩者垂直，因此是刃型位錯。 4. 請分別寫出立方晶系中{110}和{100}晶面族包括的晶面。 答：三、 綜合分析題（每題25分，共50分）1. 請分析影響回復和再結晶的因素各有哪些，以及影響因素的異同，并請分析其原因。 回復 再結晶 原因 溫度（升） 促進 促進 促進原子擴散 冷變形量（增） 促進 促進 提供驅動力 溶質原子 阻礙 阻礙 阻礙位錯和晶界的運動 第二相粒子 促進 促進或阻礙 即可能提高驅動力，同時阻礙位錯和晶界運動 原始晶粒（細?。?促進 促進 增大再結晶驅動力 晶粒位向 無影響 無影響 熱蝕溝 無影響 一般無影響 尚未形成熱蝕溝 2. 附圖為TiAl二元合金相圖： 1) 請分析并分別寫出1285℃、1125℃和665℃三個恒溫轉變的類型和反應式，以及882℃時發(fā)生兩相恒溫轉變的類型和反應式。 2) 請繪出w＝31%合金平衡結晶的冷卻曲線，并注明各階段的主要相變反應。 3) 請分析500℃時，w＝31%的合金平衡結晶的相組成物和組織組成物，并計算其質量分數。 （注：1125℃時，waTi＝27%，w Ti3Al＝26%，w TiAl＝35%；500℃時，w Ti3Al＝23%，w TiAl＝35%） 答： 1）1285℃：包析反應，βTi＋TiAl→aTi 1125℃：共析反應，aTi→Ti3Al＋TiAl 665℃： 包晶反應，L+TiAl3→Al 882℃： 同素異構轉變，βTi→aTi 2008年西北工業(yè)大學碩士研究生入學試題參考答案四、 簡答題（每題10分，共60分）1. 固態(tài)下，無相變的金屬，如果不重熔，能否細化晶粒？如何實現(xiàn)？答：可以。.通過進行適當冷變形，而后在適當溫度再結晶的方法獲得細晶（應主意避開臨界變形度和避免異常長大）?；蜻M行熱加工，使之發(fā)生動態(tài)再結晶。2. 固體中有哪些常見的相結構？答：固體中常見的相結構有：固溶體（單質）、化合物、陶瓷晶體相、非晶相、分子相。3. 何謂平衡結晶？何謂非平衡結晶？答：平衡結晶是指結晶速度非常緩慢，液相和固相中擴散均很充分的情況下的結晶。非平衡結晶是指結晶速度比較快，擴散不充分的情況下的結晶。4. 擴散第一定律的應用條件是什么？對于濃度梯度隨時間變化的情況，能否應用擴散第一定律？答：擴散第一定律的應用條件是穩(wěn)態(tài)擴散，即與時間無關的擴散。對于非穩(wěn)態(tài)擴散的情況也可以應用擴散第一定律，但必須對其進行修正。5. 何為織構？包括哪幾類？答：織構是晶體中晶面、晶向趨于一致現(xiàn)象。織構包括再結晶織構和變形織構。其中變形織構又包括絲織構和板織構。6. 什么是成分過冷？如何影響固溶體生長形態(tài)？答：凝固過程中，隨液固界面的推進，液固界面附近液相一側產生溶質原子富集，導致液相的熔點發(fā)生變化，由此產生的過冷現(xiàn)象稱