中南大学材料科学基础考试试卷.docx

中南大学考试试卷20012002学年第二学期时间110分钟材料科学与工程课程64学时4学分考试形式：闭卷专业年级材料1999级 总分100分，占总评成绩70%一、 名词解释（5分X8）1、 金属玻璃2、 金属间化合物3、 离异共晶4、 晶界偏聚5、 科垂尔气团（Cottrell Atmosphere）6、 挛生7、 反应扩散8、 变形织构二、 问答题1、（10分）标出hcp晶胞中晶面ABCDEF面、ABO面的晶面指数，OC方向、OC方向的晶向 指数这些晶面与晶向中，那些可构成滑移系？指出最容易产生滑移的滑移系B'F-[211] + a [121] — a [1101]2、（10分）判断6 6 6 位错反应在面心立方晶体中能否进行？若两个扩 展位错的领先位错发生上述反应，会对面心立方金属性能有何影响3、 （10分）写出非稳态扩散方程的表达式，说明影响方程中扩散系数的主要因素4、 （10分）指出影响冷变形后金属再结晶温度的主要因素要获得尺寸细小的再结晶晶粒，有那 些主要措施，为什么？5、 （15分）试述针对工业纯铝、Al—5%Cu合金、Al—5%Al2O3复合材料分别可能采用那些主 要的强化机制来进行强化。

6、 （15分）请在如下Pb—Bi—Sn相图中（1） 写出三相平衡和四相平衡反应式；（2） 标出成分为5%Pb，65%Bi与30%Sn合金所在位置，写出该合金凝固结晶过程，画出并 说明其在室温下的组织示意图7、(20分)Cu-Sn合金相图如图所示1) 写出相图中三条水平线的反应式，并画出T1温度下的成分一自由能曲线示意图;(2) 说明Cu-10wt%Sn合金平衡和非平衡凝固过程，分别画出室温下组织示意图；(3) 非平衡凝固对Cu-5wt%Sn合金的组织性能有何影响，如何消除？8、 (20分)低层错能的工业纯铜铸锭采用T=0.5T熔温度热加工开坯轧制1) 画出该材料分别在高、低应变速率下热加工时的真应力一真应变曲线示意图，并说明 影响曲线变化的各种作用机制；(2) 开坯后该金属在室温下继续进行轧制，画出此时的真应力一真应变曲线示意图，并说 明影响曲线变化的机制；(3) 开坯后该金属要获得硬态、半硬态和软态制品，最后工序中可采用那些方法，为什么？中南大学考试试卷2002 —— 2003学年第二学期时间110分钟材料科学与工程课程64学时4学分考试形式：闭卷专业年级材料2000级 总分100分，占总评成绩70%一、填空(0.5X30=15 分)1、 fcc结构的密排方向 ，密排面是―，密排面的堆垛顺序 ，致密度为， 配位数是____，晶胞中原子数为—，把原子视为半径为r的刚性球时，原子的半径是点阵常数a 的关系为。

2、 形成有序固溶体的必要条件是：(1) ，(2) ，(3) 3、 无序固溶体转变为有序固溶体时，合金性能变化的一般规律是：强度和硬 ，塑 性，导电性4、 Fe-Fe3C相图中含碳量小于—为钢，大于―为铸铁；铁碳合金室温平衡组织均由和―两个基本相组成；奥氏体其晶体结构是—，合金平衡结晶时，奥氏体的最大含碳量是；珠光体的含碳量 ；莱氏体的含碳量为；在常温下，亚共析钢的平衡组织是，过共析钢的平衡组织 ； Fe3q是从 中析出的，Fefjj是从―中析出的，Feg]]是从 中析出的，它们的含碳量为5、 图1为简单立方点阵晶胞，其中ABC面的面指数 ，AD的晶向指数是6、 图2是A-B-C三元系成分三角形的一部分，其中X合金的成分是 二、名词解释（6X5=30分）1.晶带和晶带轴2. 柱状晶和等轴晶3. 包析反应和共析反应4. 割阶和扭折5. 冷加工与热加工 三、（10分）试根据凝固理论，分析通常铸锭组织的特点根据冷却速度对金属组织的影响，现要获得非晶，亚稳相，请指出其凝固时如何控制试说明在正温度梯度下为什么固溶体合金凝固时可以呈树枝状方式成长，而纯金属则得不到树枝 状晶四、（20分）如图3的二元合金相图，（1） 分析5.6%Cu合金和5.7%Cu合金在平衡结晶和快速冷却不平衡结晶时室温组织特点；（2） Al为fcc结构，图中的a相为何种晶体结构？（3） 指出此二元系中比较适合做变形合金何铸造合金的成分范围。

4） 计算出亚共晶合金在温度为TE （共晶反应前）时的平衡分配系数5） 设X合金平衡凝固完毕时的组织为a初晶+（a+0 ）共晶，其中a初晶占80%，则此合金 中刚凝固完毕时组元的含量是多少？（6） 绘出T=560°C温度时各相的自由能-成分曲线示意图五、（10分）图4为Fe-W-C三元系的液相面投影图写出1700C，1200C，1085C的四相平衡 反应式选择一个合金成分其组织在刚凝固完毕时只有三元共晶六、（10分）图5所示低碳钢的三条拉伸曲线，A、塑性变形；B、去载后立即再行加载；C、去 载后时效后再加载试回答下列问题：1解释图示三曲线的屈服现象及B，C中屈服点上升的原因2屈服现象对冲压制件表面质量有何不利影响七、（10分）户外用的架空铜导线（要求一定的强度）和户内电灯用花线，在加工之后可否采用 相同的最终热处理工艺？为什么？八、 （10分）如何提高固溶体合金的强度九、 （10分）试说明晶界对材料性能及变形的影响十、（10分）简单说明原子扩散对材料的影响；举两个实例说明金属中的上坡扩散现象十一、（15分）工业纯铜的熔点为10838，在剧烈冷变形后的工业纯铜板上取三个试样，第一个 试样加热到2008，第二个试样加热到5008，第三个试样加热到8008，各保温一小时，然后空 冷。

试画出各试样热处理后的显微组织示意图，说明它们在强度和塑性方面的区别及原因中南大学考试试卷2003 —— 2004学年第二学期时间110分钟材料科学与工程课程64学时4学分考试形式：闭卷专业年级材料2001级 总分100分，占总评成绩70%一. 名词解释（3分/个=18分）1. 变温截面2. 过冷度3. 偏析反应4. 固溶体5. 成分过冷6. 形核功二. 写出固溶体的分类（10分）:三. 试根据凝固理论，分析通常铸锭组织的特点及成因12分）四.根据Fe-Fe3C亚稳平衡相图回答下列问题：（40分）1） 画出Fe-Fe3C亚稳平衡相图；2） 写出下列Fe3Cii含量最多的合金；珠光体含量最多的合金；莱氏体含量最多的合金3） 标注平衡反应的成分及温度，写出平衡反应式4） 分析Fe-1%C合金的平衡凝固过程，并计算室温下其中相组成物和组织组成物的百分含 量，5)根据Fe-FeC状态图确定下列三种钢在给定温度下的显微组织（填入表中）含碳量温度 显微组织温度显微组织0.4770 C停留一段时间900 C0.77680 C刚达到770C1.0700 C刚达到770C6） 画出1200°C时各相的自由能---成分曲线示意图。

五. 图为Cu-Zn-Al合金室温下的等温截面和2%Al的垂直截面图，回答下列问题：（20分） 1）在图中标出X合金（Cu-30%Zn-10%Al）的成分点2） 计算Cu-20%Zn-8%Al和Cu-25%Zn-6%Al合金中室温下各相的百分含量，其中a相成分点为 Cu-22.5%Zn-3.45%Al，y 相成分点为 Cu-18%Zn-11.5%Al3） 分析图中Y合金的凝固过程'1 ■ wk%中南大学考试试卷2004——2005学年第二学期时间110分钟材料科学与工程课程64学时4学分考试形式：闭卷专业年级材料2002级 总分100分，占总评成绩70%1. （10分）画出fcc晶胞中（111）晶面（1100）晶面上的所有［110］晶向;在hcp晶胞中画出［1120］晶向和(0001)^(1120)XioTo)图2 hcp晶胞图1 fcc晶胞2. （10分）举出凝固理论在金属材料结晶中的几个应用，加以简单说明10分）画出Fe-Fe3C亚稳平衡相图，根据相图回答下列问题：a. 标出合金在室温下的组织组成；b. 写出相图中三个等温反应式；c. 分析含碳量为0.45%的合金的平衡冷却过程；计算其在室温下的组织组成物的相对百分 含量；d. 画出0.45%C的合金在1148°C时的成分一自由能曲线示意图；e. 试分析元素C及Cr在Fe中的可能存在形式及其作用。

图3 Fe-Fe3C亚稳平衡相图（10分）试总结位错在金属材料中的作用5. （10分）分析原子扩散在金属材料中的作用6. （10分）分析多晶体金属的变形过程及影响多晶体金属变形的因素7. （10分）分析层错能对金属热塑性变形的影响8. （10分）提高金属材料强度的途径有哪些？9. （10分）解释下列名词：成分过冷；离异共晶；反应扩散；面角位错；晶界偏聚10. （10分）如图Pb-Sn-Bi三元合金相图，试写出图中五条单变量线及P点、E点反应的反应式; 分析图中合金2的平衡结晶过程，指出它的开始凝固温度Pb 网 X 网 Bial中南大学考试试卷2005 —— 2006学年第二学期时间110分钟材料科学与工程课程64学时4学分考试形式：闭卷专业年级材料2003级总分100分，占总评成绩70%一、 名词解释：（本题28分，每小题4分）1. 螺型位错2. 非平衡偏聚3. 小角晶界4. 滑移系5. 变形织构6. 再结晶起始温度7. 动态再结晶二、 简答题1. （12分）铜的熔点为10838，在冷变形后的工业纯铜板上取三个试样，第一个试样加热到200e， 第二个试样加热到5008，第三个试样加热到8008，各保温一小时，然后空冷。

试画出各试样热 处理后的显微组织示意图（3X2分/个=6分），说明它们在强度和塑性方面的区别及原因（6 分）2. （10分）户外用的架空铜导线（要求一定的强度）和户内电灯用花线，在加工之后可否采用相 同的最终热处理工艺？为什么？3. （10分）说明塑性变形后的组织、性能的变化4. （10分）什么是屈服，解释其产生原因5. （15分）制定一种测定再结晶温度的方案6. （15分）试分析在fcc中，下列位错反应能否进行?并指出其中三个位错的性质类型？反应后生 成的新位错能否在滑移面上运动？101] + -121a[ill]L」6~^3。