【正文】 小。 答：擴(kuò)散激活能的物理意義是原子躍遷過(guò)程中必須克服周?chē)訉?duì)其的阻礙，即必須克服勢(shì)壘。相比而言，間隙擴(kuò)散的激活能較小。 二、作圖計(jì)算題（每題 15 分，共 60 分） 1. 已知碳在 γ － Fe 中擴(kuò)散時(shí)， D 0 ＝ 10 － 5 m 2 /s ， Q ＝ 10 5 J/mol 。當(dāng)溫度由 927 ℃上升到 1027 ℃ 時(shí)，擴(kuò)散系數(shù)變化了多少倍？（ R ＝ J/() ） 答： 2. 已知某低碳鋼 σ 0 =64KPa ， K= ，若晶粒直徑為 50μm ，該低碳鋼的屈服強(qiáng)度是多少？ 答：由霍爾－配奇公式得： 3. 試計(jì)算 BCC 晶體最密排面的堆積密度。 答： BCC 密排面為｛ 110 ｝面，其面積為： ｛ 110 ｝面上被原子占據(jù)的面積為（兩個(gè)原子）： 堆積密度： 4. 和 均位于 Fcc 鋁的 (111) 晶面上，因此理論上 和 的滑移均是可能的。 （ 1 ）畫(huà)出 (111) 晶面及單位滑移矢量 和 。 （ 2 ）比較具有此二滑移矢量的位錯(cuò)的能量。 答：（ 1 ） （ 2 ） 兩位錯(cuò)位于同一滑移面，因此 G 相同，故： 三、綜合分析題（每題 20 分，共 40 分） 1. 試從晶界的結(jié)構(gòu)特征和能量特征分析晶界的特點(diǎn)。 答：晶界結(jié)構(gòu)特征：原子排列比較混亂，含有大量缺陷。 晶界能量特征：原子的能量較晶粒內(nèi)部高，活動(dòng)能量強(qiáng)。 晶界特征： ? 晶界——畸變——晶界能——向低能量狀態(tài)轉(zhuǎn)化——晶粒長(zhǎng)大、晶界變直——晶界面積減小 ? 阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)—— σ b ↑ ——細(xì)晶強(qiáng)化 ? 位錯(cuò)、空位等缺陷多——晶界擴(kuò)散速度高 ? 晶界能量高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜——容易滿足固態(tài)相變的條件——固態(tài)相變首先發(fā)生地 ? 化學(xué)穩(wěn)定性差——晶界容易受腐蝕 ? 微量元素、雜質(zhì)富集 2. 試分析冷塑性變形對(duì)合金組織結(jié)構(gòu)、力學(xué)性能、物理化學(xué)性能、體系能量的影響。 答： ? 組織結(jié)構(gòu)：（ 1 ）形成纖維組織：晶粒沿變形方向被拉長(zhǎng)；（ 2 ）形成位錯(cuò)胞；（ 3 ）晶粒轉(zhuǎn)動(dòng)形成變形織構(gòu)。 ? 力學(xué)性能：位錯(cuò)密度增大，位錯(cuò)相互纏繞，運(yùn)動(dòng)阻力增大，造成加工硬化。 ? 物理化學(xué)性能：其變化復(fù)雜，主要對(duì)導(dǎo)電，導(dǎo)熱，化學(xué)活性，化學(xué)電位等有影響。 ? 體系能量：包括兩部分：（ 1 ）因冷變形產(chǎn)生大量缺陷引起點(diǎn)陣畸變，使畸變能增大；（ 2 ）因晶粒間變形不均勻和工件各部分變形不均勻引起的微觀內(nèi)應(yīng)力和宏觀內(nèi)應(yīng)力。這兩部分統(tǒng)稱(chēng)為存儲(chǔ)能，其中前者為主要的。 冷變形后引起的組織性能變化為合金隨后的回復(fù)、再結(jié)晶作了組織和能量上的準(zhǔn)備。2005年西北工業(yè)大學(xué)碩士研究生入學(xué)試題 參考答案一、簡(jiǎn)答題（每題 8 分，共 40 分） 1. 請(qǐng)簡(jiǎn)述二元合金結(jié)晶的基本條件有哪些。 答：熱力學(xué)條件 ΔG 0 結(jié)構(gòu)條件： r r* 能量條件： A ΔG max 成分條件 2. 同素異晶轉(zhuǎn)變和再結(jié)晶轉(zhuǎn)變都是以形核長(zhǎng)大方式進(jìn)行的，請(qǐng)問(wèn)兩者之間有何差別？ 答：同素異晶轉(zhuǎn)變是相變過(guò)程，該過(guò)程的某一熱力學(xué)量的倒數(shù)出現(xiàn)不連續(xù)；再結(jié)晶轉(zhuǎn)變只是晶粒的重新形成，不是相變過(guò)程。 3. 兩位錯(cuò)發(fā)生交割時(shí)產(chǎn)生的扭折和割階有何區(qū)別？ 答：位錯(cuò)的交割屬于位錯(cuò)與位錯(cuò)之間的交互作用，其結(jié)果是在對(duì)方位錯(cuò)線上產(chǎn)生一個(gè)大小和方向等于其柏氏矢量的彎折，此彎折即被稱(chēng)為扭折或割階。扭折是指交割后產(chǎn)生的彎折在原滑移面上，對(duì)位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)不產(chǎn)生影響，容易消失；割階是不在原滑移面上的彎折，對(duì)位錯(cuò)的滑移有影響。 4. 請(qǐng)簡(jiǎn)述擴(kuò)散的微觀機(jī)制有哪些？影響擴(kuò)散的因素又有哪些？ 答：置換機(jī)制：包括空位機(jī)制和直接換位與環(huán)形換位機(jī)制，其中空位機(jī)制是主要機(jī)制，直接換位與環(huán)形換位機(jī)制需要的激活能很高，只有在高溫時(shí)才能出現(xiàn)。 間隙機(jī)制：包括間隙機(jī)制和填隙機(jī)制，其中間隙機(jī)制是主要機(jī)制。 影響擴(kuò)散的主要因素有：溫度（溫度約高，擴(kuò)散速度約快）；晶體結(jié)構(gòu)與類(lèi)型（包括致密度、固溶度、各向異性等）；晶體缺陷；化學(xué)成分（包括濃度、第三組元等） 5. 請(qǐng)簡(jiǎn)述回復(fù)的機(jī)制及其驅(qū)動(dòng)力。 答：低溫機(jī)制：空位的消失 中溫機(jī)制：對(duì)應(yīng)位錯(cuò)的滑移（重排、消失） 高溫機(jī)制：對(duì)應(yīng)多邊化（位錯(cuò)的滑移＋攀移） 驅(qū)動(dòng)力：冷變形過(guò)程中的存儲(chǔ)能（主要是點(diǎn)陣畸變能） 二、計(jì)算、作圖題：（共 60 分，每小題 12 分） 1. 在面心立方晶體中，分別畫(huà)出 、 和、指出哪些是滑移面、滑移方向，并就圖中情況分析它們能否構(gòu)成滑移系？若外力方向?yàn)?[001] ，請(qǐng)問(wèn)哪些滑移系可以開(kāi)動(dòng)？ 2. 請(qǐng)判定下列位錯(cuò)反應(yīng)能否進(jìn)行，若能夠進(jìn)行，請(qǐng)?jiān)诰О麍D上做出矢量圖。 （ 1 ） 幾何條件：，滿足幾何條件 能量條件： 滿足能量條件，反應(yīng)可以進(jìn)行。 （ 2 ） 幾何條件： ，滿足幾何條件 能量條件： 滿足能量條件，反應(yīng)可以進(jìn)行。 3. 假設(shè)某面心立方晶體可以開(kāi)動(dòng)的滑移系為 ，請(qǐng)回答： 1) 給出滑移位錯(cuò)的單位位錯(cuò)柏氏矢量； 2）若滑移位錯(cuò)為純?nèi)形诲e(cuò)，請(qǐng)指出其位錯(cuò)線方向；若滑移位錯(cuò)為純螺位錯(cuò)，其位錯(cuò)線方向又如何？ 答：（ 1 ）單位位錯(cuò)的柏氏矢量 ；（ 2 ）純?nèi)形诲e(cuò)的位錯(cuò)線方向與 b 垂直，且位于滑移面上， 為 ；純螺位錯(cuò)的位錯(cuò)線與 b 平行，為 [011]。 4. 若將一塊鐵由室溫 20 ℃ 加熱至 850 ℃ ，然后非?？斓乩鋮s到 20 ℃ ，請(qǐng)計(jì)算處理前后空位數(shù)變化（設(shè)鐵中形成 1mol 空位所需的能量為 104675 J ）。 答： 5. 已知三元簡(jiǎn)單共晶的投影圖，見(jiàn)附圖， 1) 請(qǐng)畫(huà)出 AD 代表的垂直截面圖及各區(qū)的相組成（已知 T A T D ）； 2) 請(qǐng)畫(huà)出 X 合金平衡冷卻時(shí)的冷區(qū)曲線，及各階段相變反應(yīng)。 答： 三、綜合分析題：（共 50 分，每小題 25 分） 1. 請(qǐng)對(duì)比分析加工硬化、細(xì)晶強(qiáng)化、彌散強(qiáng)化、復(fù)相強(qiáng)化和固溶強(qiáng)化的特點(diǎn)和機(jī)理。 答：加工硬化：是隨變形使位錯(cuò)增殖而導(dǎo)致的硬化； 細(xì)晶強(qiáng)化：是由于晶粒減小，晶粒數(shù)量增多，尺寸減小，增大了位錯(cuò)連續(xù)滑移的阻力導(dǎo)致的強(qiáng)化；同時(shí)由于滑移分散，也使塑性增大。該強(qiáng)化機(jī)制是唯一的同時(shí)增大強(qiáng)度和塑性的機(jī)制。 彌散強(qiáng)化：又稱(chēng)時(shí)效強(qiáng)化。是由于細(xì)小彌散的第二相阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的強(qiáng)化。包括切過(guò)機(jī)制和繞過(guò)機(jī)制。 復(fù)相強(qiáng)化：由于第二相的相對(duì)含量與基體處于同數(shù)量級(jí)是產(chǎn)生的強(qiáng)化機(jī)制。其強(qiáng)化程度取決于第二相的數(shù)量、尺寸、分布、形態(tài)等，且如果第二相強(qiáng)度低于基體則不一定能夠起到強(qiáng)化作用。 固溶強(qiáng)化：由于溶質(zhì)原子對(duì)位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生阻礙。包括彈性交互作用（柯氏氣團(tuán)）、電交互作用（玲木氣團(tuán)）和化學(xué)交互作用。 2. 請(qǐng)根據(jù)所附二元共晶相圖分析解答下列問(wèn)題： 1）分析合金 I 、 II 的平衡結(jié)晶過(guò)程，并繪出冷卻曲線； 2） 說(shuō)明室溫下 I 、 II 的相和組織是什么？并計(jì)算出相和組織的相對(duì)含量； 3）如果希望得到室溫組織為共晶組織和 5% 的 β 初 的合金，求該合金的成分； 4）分析在快速冷卻條件下， I 、 II 兩合金獲得的組織有何不同。 答：（ 1 ） （ 2 ） I ： α 初 ＋ β II ，相組成與組織組成比例相同 II ： β 初 ＋（ α ＋ β ） 共 ＋ β II （忽略） （ 3 ）設(shè)所求合金成分為 x （ 4 ） I 合金在快冷條件下可能得到少量的共晶組織，且呈現(xiàn)離異共晶的形態(tài)，合金中的 β II 量會(huì)減少，甚至不出現(xiàn)； II 合金在快冷條件下 β 初呈樹(shù)枝狀，且數(shù)量減少。共晶體組織變細(xì)小，相對(duì)量增加。 寧可累死在路上，也不能閑死在家里！寧可去碰壁，也不能面壁。是狼就要練好牙，是羊就要練好腿。什么是奮斗？奮斗就是每天很難，可一年一年卻越來(lái)越容易。不奮斗就是每天都很容易，可一年一年越來(lái)越難。能干的人，不在情緒上計(jì)較，只在做事上認(rèn)真；無(wú)能的人！不在做事上認(rèn)真，只在情緒上計(jì)較。拼一個(gè)春夏秋冬！贏一個(gè)無(wú)悔人生！早安！—————獻(xiàn)給所有努力的人.學(xué)習(xí)參