【正文】 小。 答：擴散激活能的物理意義是原子躍遷過程中必須克服周圍原子對其的阻礙，即必須克服勢壘。相比而言，間隙擴散的激活能較小。 二、作圖計算題（每題 15 分，共 60 分） 1. 已知碳在 γ － Fe 中擴散時， D 0 ＝ 10 － 5 m 2 /s ， Q ＝ 10 5 J/mol 。當溫度由 927 ℃上升到 1027 ℃ 時，擴散系數(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 ，該低碳鋼的屈服強度是多少？ 答：由霍爾－配奇公式得： 3. 試計算 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的能量。 答：（ 1 ） （ 2 ） 兩位錯位于同一滑移面，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。 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，活動能量強。 晶界特征： ? 晶界——畸變——晶界能——向低能量狀態(tài)轉(zhuǎn)化——晶粒長大、晶界變直——晶界面積減小 ? 阻礙位錯運動—— σ b ↑ ——細晶強化 ? 位錯、空位等缺陷多——晶界擴散速度高 ? 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合金組織結(jié)構(gòu)、力學性能、物理化學性能、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；（ 2 ）形成位錯胞；（ 3 ）晶粒轉(zhuǎn)動形成變形織構(gòu)。 ? 力學性能：位錯密度增大，位錯相互纏繞，運動阻力增大，造成加工硬化。 ? 物理化學性能：其變化復(fù)雜，主要對導(dǎo)電，導(dǎo)熱，化學活性，化學電位等有影響。 ? 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)稱為存儲能，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備。2005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 8 分，共 40 分） 1. 請簡述二元合金結(jié)晶的基本條件有哪些。 答：熱力學條件 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)變都是以形核長大方式進行的，請問兩者之間有何差別？ 答：同素異晶轉(zhuǎn)變是相變過程，該過程的某一熱力學量的倒數(shù)出現(xiàn)不連續(xù)；再結(jié)晶轉(zhuǎn)變只是晶粒的重新形成，不是相變過程。 3. 兩位錯發(fā)生交割時產(chǎn)生的扭折和割階有何區(qū)別？ 答：位錯的交割屬于位錯與位錯之間的交互作用，其結(jié)果是在對方位錯線上產(chǎn)生一個大小和方向等于其柏氏矢量的彎折，此彎折即被稱為扭折或割階。扭折是指交割后產(chǎn)生的彎折在原滑移面上，對位錯的運動不產(chǎn)生影響，容易消失；割階是不在原滑移面上的彎折，對位錯的滑移有影響。 4. 請簡述擴散的微觀機制有哪些？影響擴散的因素又有哪些？ 答：置換機制：包括空位機制和直接換位與環(huán)形換位機制，其中空位機制是主要機制，直接換位與環(huán)形換位機制需要的激活能很高，只有在高溫時才能出現(xiàn)。 間隙機制：包括間隙機制和填隙機制，其中間隙機制是主要機制。 影響擴散的主要因素有：溫度（溫度約高，擴散速度約快）；晶體結(jié)構(gòu)與類型（包括致密度、固溶度、各向異性等）；晶體缺陷；化學成分（包括濃度、第三組元等） 5. 請簡述回復(fù)的機制及其驅(qū)動力。 答：低溫機制：空位的消失 中溫機制：對應(yīng)位錯的滑移（重排、消失） 高溫機制：對應(yīng)多邊化（位錯的滑移＋攀移） 驅(qū)動力：冷變形過程中的存儲能（主要是點陣畸變能） 二、計算、作圖題：（共 60 分，每小題 12 分） 1. 在面心立方晶體中，分別畫出 、 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？若外力方向為 [001] ，請問哪些滑移系可以開動？ 2. 請判定下列位錯反應(yīng)能否進行，若能夠進行，請在晶胞圖上做出矢量圖。 （ 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)可以進行。 3. 假設(shè)某面心立方晶體可以開動的滑移系為 ，請回答： 1) 給出滑移位錯的單位位錯柏氏矢量； 2）若滑移位錯為純?nèi)形诲e，請指出其位錯線方向；若滑移位錯為純螺位錯，其位錯線方向又如何？ 答：（ 1 ）單位位錯的柏氏矢量 ；（ 2 ）純?nèi)形诲e的位錯線方向與 b 垂直，且位于滑移面上， 為 ；純螺位錯的位錯線與 b 平行，為 [011]。 4. 若將一塊鐵由室溫 20 ℃ 加熱至 850 ℃ ，然后非常快地冷卻到 20 ℃ ，請計算處理前后空位數(shù)變化（設(shè)鐵中形成 1mol 空位所需的能量為 104675 J ）。 答： 5. 已知三元簡單共晶的投影圖，見附圖， 1) 請畫出 AD 代表的垂直截面圖及各區(qū)的相組成（已知 T A T D ）； 2) 請畫出 X 合金平衡冷卻時的冷區(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. 請對比分析加工硬化、細晶強化、彌散強化、復(fù)相強化和固溶強化的特點和機理。 答：加工硬化：是隨變形使位錯增殖而導(dǎo)致的硬化； 細晶強化：是由于晶粒減小，晶粒數(shù)量增多，尺寸減小，增大了位錯連續(xù)滑移的阻力導(dǎo)致的強化；同時由于滑移分散，也使塑性增大。該強化機制是唯一的同時增大強度和塑性的機制。 彌散強化：又稱時效強化。是由于細小彌散的第二相阻礙位錯運動產(chǎn)生的強化。包括切過機制和繞過機制。 復(fù)相強化：由于第二相的相對含量與基體處于同數(shù)量級是產(chǎn)生的強化機制。其強化程度取決于第二相的數(shù)量、尺寸、分布、形態(tài)等，且如果第二相強度低于基體則不一定能夠起到強化作用。 固溶強化：由于溶質(zhì)原子對位錯運動產(chǎn)生阻礙。包括彈性交互作用（柯氏氣團）、電交互作用（玲木氣團）和化學交互作用。 2. 請根據(jù)所附二元共晶相圖分析解答下列問題： 1）分析合金 I 、 II 的平衡結(jié)晶過程，并繪出冷卻曲線； 2） 說明室溫下 I 、 II 的相和組織是什么？并計算出相和組織的相對含量； 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 量會減少，甚至不出現(xiàn)； II 合金在快冷條件下 β 初呈樹枝狀，且數(shù)量減少。共晶體組織變細小，相對量增加。 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，可一年一年卻越來越容易。不奮斗就是每天都很容易，可一年一年越來越難。能干的人，不在情緒上計較，只在做事上認真；無能的人！不在做事上認真，只在情緒上計較。拼一個春夏秋冬！贏一個無悔人生！早安！—————獻給所有努力的人.學習參