2013年南航真题及答案.docx

一、简答题1）右图为一立方晶胞，A、B、G、H为顶点，C、E、F为棱边中点，求OGC、EFGH的晶面指数和AB的晶向指数OGC： （211）EFGH： （012）AB : [111]2） 如下图所示的位错环，说明各段位错的性质，并且说明刃位错的半原子面的位置由柏氏矢量和位错线的关系可以知道,BC是右旋螺位错,DA为左旋螺位错； （1分）由右手法则,CD为正刃型位错，多余半原子面在纸面上方；（2分）AB为 负刃型位错,多余半原子面在纸面下方2分）3） 陶瓷材料中主要结合键是什么？从结合键的角度解释陶瓷材料所具有的特殊性能陶瓷材料中主要结合键是离子键和共价键1） 由于离子键及共价键很强，故陶瓷的抗压强度很强，硬度极高；（2） 因为原子以离子键和共价键结合时，外层电子处于稳定的结构状态， 不能自由运动；4） 试分析形成枝晶偏析的原因，如何消除？固熔体不平衡结晶时，从液体中先后结晶出来的固相成分不同，造成的晶 粒内枝干含高熔点组元较多，而晶枝间含低组元较多，导致晶粒内部化学成分不 均匀的现象3分）可用扩散退火（或均匀化退火）消除，即将铸件加热至低于固相线100〜 200°C，长时间保温，使偏析元素充分扩散。

2分）5） C在a—Fe中的扩散系数大于C在丫一Fe中的扩散系数，为什么渗C不在a—Fe中进行，而在Y—Fe中进行？① a -Fe是体心立方结构，八面体间隙尺寸为0.15（较小），进行渗碳时，碳 在a-Fe中的熔解度很小，渗碳时会出现典型的反应扩散现象2分）② 渗碳在a-Fe中进行时，温度低，扩散系数小，扩散速度慢；③ Y-Fe是面心立方结构，八面体间隙尺寸为0.414（较大），碳的熔解度高， 扩散速度快所以渗碳不在a -Fe中进行，而在Y -Fe中进行6）固溶体和金属间化合物在成分、结构、性能等方面有何差异？固溶体是固态下一种组元（溶质）溶解在另一种组元（溶剂）中而形成的新 相；固溶体具有溶剂组元的点阵类型；固溶体的硬度、强度往往高于组成它的成分，而塑性则较低2.5分）金属间化合物就是金属和金属，或金属和类金属之间所形成的化合物；结构 不同于组元结构而是一个新结构；金属间化合物具有极高的硬度、较高的熔点， 而塑性很差7 在单位晶胞中画出立方晶系的如下晶面和晶向：（1 2 1）、（1 0 1）、［1 2 1］、［2 1 2］略8） 试用位错理论解释固溶强化的原因固溶在点阵间隙或节点上的合金元素原子，由于其尺寸不同于基体原子，故 产生一定的应力场，该应力场和位错产生的应力场交互作用，使位错周围产生柯 氏气团；（2分）由于柯氏气团的钉扎作用，阻碍位错的运动，造成固溶强化。

3分）9） 试说明晶体滑移的临界分切应力定律t = o Om；o O = P/A，m=cos申cos入，当外力P 一定时，作用于滑移系上的 分切应力和晶体受力的位向有关3分）当S时，晶体开始滑移，此时 滑移方向上的分切应力称为临界分切应力2分）10） 试用位错理论解释细晶强化和加工硬化的原因细晶强化：晶粒越细，晶界就越多，阻碍位错通过的能力就越强，抵抗塑性变形 的能力增加，材料的强度提高2分）加工硬化：晶体在发生塑性变形过程中，由于多滑移启动的缘故，导致位错之间 发生相互作用，产生大量的位错缠结或位错塞积，阻止位错进一步运 动，使得材料强度、硬度上升，塑性、韧性下降3分）11） 用一冷拉钢丝绳吊装一大型工件入炉，并随工件一起加热到100O°C,加热完毕，当吊出工件时钢丝绳发生断裂试分析其原因冷拉钢丝绳的加工过程是冷加工过程由于加工硬化，使钢丝的强度、硬 度升高，故承载能力提高；（2分）当其被加热时，若温度超过了它的再结晶温度，会时钢丝绳产生再结晶， 造成强度和硬度降低，一旦外载超过其承载能力，就会发生断裂3分）12） 试利用右图（Fe-0相图）分析纯铁在1000C氧化时氧化层内 的组织和氧化浓度分布规律，画出示意图。

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试分析：（1） 凝固后哪个铸件的微观偏析较为严重?（2）哪种合金成分过冷倾向较大？（书第123页）（1） 铸件的偏析程度和合金相图有关一般液相线和固相线之间的垂直距离较 大，说明合金的结晶温度范围大；液相线和固相线之间的水平距离越大，结晶时 两相成分的差别就越严重所以在WNi为0.50的合金铸件中，微观偏析严重2分）（2） WNi为0.50的合金，成分过冷倾向大出现成分过冷的条件为G/Rvmc0 （1-k0） /Dk0，所以当其他结晶条件相同时，C0越大，就越容易产生成分过冷 （3分）3・ 画出完整的Fe—Fe3C相图，回答下列问题：（15分）（1） 分析含1・2%C合金平衡状态下结晶过程（作图表示），（2） 计算其室温组织组成物和相组成物的相对含量；（3） 分析含2.0%C合金在室温下组织中观察到少量莱氏体组织的原 因1） 画出完整的Fe—Fe3C相图作图表示结晶过程：L、L+ Y、Y、Y +Fe3ClI、（丫一P）P + Fe3ClI； （3分）（2） 相含量（2 分）：a= ［ （6.69 — 1.2）/ （6.69 — 0.01）］X100% =82.2%Fe3C=［ （1.2 — 0.01）/ （6.69 — 0.01）］X100% =17.8%组织含量（3 分）： Fe3ClI=［ （1.2 — 0.77）/ （6.69 — 0.77）］ X100%=7.26%P = ［ （6.69 — 1.2）/ （6.69 — 0.77）］ X100%=92.74%（3） 该合金在不平衡结晶下，会产生离异共晶。

所以含2.0%合金在室温下 组织中会观察到少量莱氏体4. 铜单晶体拉伸时，若力轴为［0 0 1］方向，临界分切应力为0・64Mpa, 需要多大的拉伸力才能使晶体开始塑性变形？（10分（参考书217 页）T = o0 COS ① COS 入 （2 分）COS ①=1/3 （2 分）COS 入=1/2 （2 分）o=0.646 （最后一个6是根号6） （4分）5. 简要分析加工硬化、细晶强化、固溶强化及弥散强化在本质上有何异同7^3 3 Ell硬毗£由孑位错塞和.绰酣班裁相亙馆用.巫上了匱建關连一步垃动，需,无座力也一试;F v p 4细晶SHE是费于琵鼎上的肆子撐利平班鮒，旦余质科坡附歩十舱量农嗚T胆理位蜡曲通过・氐=丹十JWS且昴就细1-t时，受舲均句，应力當申小r製玻不禺風生耙咚翳*冏瀋强化是由干恃嫌与浦质昂子交直作用，取籽尿弋崔丑碟隹钳宦励，縻竟銀北是曲于位曙現迂、如武第二植临1H需要坤加额护的能鱼〔is嶷帀龍伍钳排館昇可同•毎子周51的彈性程为场与位椎严生交互柞用■限玛优橹道动=6. 为细化某纯铝件晶粒，将其冷变形5%后于630°C退火1小时, 组织反而粗化；增大冷变形量至80%,再于630C退火1小时，仍然 得到粗大晶粒。

试分析其原因，并指出上述两种工艺不合理之处，请 制定一种合理的细化工艺（铝的熔点为660C） （10分）（1） 冷变形5%后于630C退火1小时组织粗化的原因是：变形在临界变形度 范围内，导致少数再结晶晶核形核并长大，工艺不合理；（3分）（2） 冷变形80%, 630C退火1小时组织粗化的原因是：导致再结晶异常长大（二次再结晶）使晶粒粗大，工艺不合理；（3分）（3） 通常在生产实际中使用的再结晶温度是指经过较大冷变形（变形量＞70%） 的金属，在1h内能够完成再结晶（或再结晶体积分数＞0.95）的最低温度由Tk=（0.35~0.45）Tm可知：再结晶温度为150C左右，较合理的细化工艺为冷 变形量为80%左右，300C左右退火1小时。