東北大學 - 話題

2001年
1.在晶格常數為a的面心立方晶胞中，畫出{111}晶面族的全部晶面并標出各自的晶面指數，計算面間距。（12′）
2.晶粒直徑為50um，若在晶界萌生位錯所需要的應力約為G/30，晶粒中部有位錯源，問要多大的外力才能使晶界萌生位錯？（13′）
3. 含碳量為百分之3.5的鐵－碳合金，在室溫時由哪兩個相組成？各占的重量百分數是多少？并計算室溫時珠光體和萊氏體的百分含量。（12′）
4.再結晶后的晶粒大小如何計算?與哪些因素有關？為何多數金屬材料再結晶后晶粒尺寸隨預定形變量的關系會在百分之10變形量附近出現一個峰值？（13′）
5.材料發生蠕變時通常符合  的指數定律，對于同一種材料討論說明式中的n 會不會隨試驗溫度變化？試驗測定n值的目的是什么？在例如800攝氏度的試驗溫度下，金屬材料和陶瓷材料的n值由什么不同？（13′）
6.什么是電子的分子軌道？為什么有的同類原子會形成分子？有的同類原子不形成分子？是否原子間核外電子越多，形成的分子就軌道越多？是否形成的分子軌道越多，形成的分子的結合鍵就越強？回答問題并給予簡單討論。（12分）
7.解釋名詞
（1）復合強化 （2）晶界偏析（3）應變疲勞 （4）擴散激活能  （20′）
     2002年
1.畫出面心立方體的（111）和（100）面，計算面間距和面密度。證實晶面的間距越大，原子面密度越高。（15′）
2.假定一塊鋼進行熱處理時，加熱到850攝氏度后，快冷到室溫，鐵中空位的形成能是104Kj/mol,R=8332J/K mol.。試計算，從20攝氏度加熱到850攝氏度以后，空位的數目應當增加多少倍？扼要解釋快速淬冷到室溫后，這些“額外”的空位會出現什么情況？如果緩慢冷卻呢？（12′）
3.三元相圖中含有液相的四相區有哪幾種形狀？請分別畫出并標出四個相的位置和進入與離開四相區的液相成分隨溫度變化的投影線，寫出對應的各四相反應的 表達式。討論四相區零自由度的含意。（13′）
4.課本第153頁習題第2題。（15′）
5.比較共價鍵,離子鍵，和金屬鍵的不同點，解釋產生這三種化學鍵各自的主要原因，另外討論為什么通常共價鍵晶體的密度比其他兩種鍵的晶體的密度低?(13′)
6.（1）.如果不考慮畸變能，第二相粒子在晶內析出是何形態？在晶界析出呢？（2）如果不考慮界面能，析出物為何形態？是否會在晶界優先析出呢？（12′）
7.解釋名詞
（1）相變增韌 （2）復合強化 （3）斷裂增韌 (4)再結晶 （20′）

2003年
1.當兩個反號垂直相隔數個原子距離（B）的刃位錯相互滑移成為一列，寫出計算滑移力隨水平相互距離x的表達式，試分析相互滑移作用力的變化過程？另外，圖示解釋，當兩位錯成為垂直一列時，位錯間將形成什么缺陷？當B值很大時呢？（18分）
2.已知金屬銥是面心立方結構，原子量是192.2g/mol,密度是22.4g/cm3,請計算銥的原子半徑。（16分）
3.鐵的界面能是0.78J/m2,若夾雜物a)在鐵的晶界上形成球狀夾雜的二面角為80°，b）沿鐵的晶界面分布，分別求鐵和夾雜物間的界面能。（16分）
4.在百分之15體積分數碳化硅顆粒強化的鋁基復合材料中，當塑性變形百分之0.1時，碳化硅是不發生塑性變形的，只有鋁基體被變形。如果，  碳化硅粒子的半徑為1.2um，鋁中位錯b矢量為3×10－4um,此時在粒子前沿將塞積4條位錯，如何計算（提示：粒子無法進行與基體等量的塑性變形將導致相應量的位錯在其前沿塞積）？鋁的屈服應力為200Mpa，問此時碳化硅粒子中受多大的力？此時復合材料的強度是多少？（18分）
5.寫出圖中立方晶系的晶面指數，寫出所屬面族的其他所有晶面。（會標晶面指數）(18分)
6.下圖是AL-Nd二元相圖，只有單相區標了出來，請指出所有的共晶，共析，包晶和異晶（成分不變只有晶體結構轉變）轉變的成分位置和轉變溫度，并寫出它們各自的降溫轉變的反應式。（圖類似于課本P245圖8－31）
7.奧氏體向珠光體轉變符合Avrami公式y=1-exp(-ktn),按照下表給出的試驗數據，計算轉變百分之95所需要的時間：
轉變數量                           需要時間（s）
百分之20                             12.6
百分之80                             28.2       （20分）
8.解釋名詞
（1）擴散系數 （2）成分過冷 （3）再結晶  （4）布里淵區 （28分）
2004年
1.會標晶向指數。  （15分）
2.（15分）為什么單相金屬的晶粒形狀在顯微鏡下多為六邊形？
3.（15分）金屬中的自由電子為什么對比熱貢獻很小卻能很好的導電？
4（15分）已知：空位形成能是1.08ev/atm,鐵的原子量是55.85g/mol,鐵的密度是7.65g/cm3,NA=6.023*1023,K=8.62×10-5ev/atom-K,請計算1立方米的鐵在850°C下的平衡空位數目。
5.（15分）在面心立方晶體中，在（1 -11）面上，有柏氏矢量為a/2[-1 0 1]的刃位錯運動，在（1 1 －1）面上有柏氏矢量為a/2[1 －1 0]的刃位錯運動，當它們靠近時是否穩定？有什么變化？說明之。
6.（15分）(1)用晶向和晶面指數的組合寫出面心立方，體心立方及密排六方金屬的全部滑移系。（2）在面心立方晶體的單位晶胞中畫出一個滑移系，并標出晶面晶向指數。
7（15分）為什么材料有時會在其屈服強度以下的應力載荷時失效？如何防止？如何進行容器只漏不斷的設計？
8.（15分）根據如下給出的信息，繪制出A和B組元構成的600攝氏度到1000攝氏度之間的二元相圖：A組元的熔點是940攝氏度；B組元在A組元中的溶解度在所有溫度下為零；B組元的熔點是830攝氏度，A在B中的最大溶解度是700攝氏度為百分之12；600攝氏度以下A在B中的溶解度是百分之8；700攝氏度時在成分點A－百分之75B有一個共晶轉變；755攝氏度時在成分點A－百分之40B還有一個共晶轉變；在780攝氏度時在成分點A－百分之49B有一個穩定金屬間化合物凝固發生；在755攝氏度時成分點A－百分之67B有另一個穩定金屬間化合物凝固反應。
9（10分）為什么在正溫度梯度下合金結晶時也會發生枝晶？凝固時合金液體中成分船頭波的區域尺寸對枝晶有什么影響？另外，何種情況下發生胞狀結晶組織？
10.（20分）解釋名詞
（1）擴散系數 （2）珠光體 （3）再結晶 （4）位錯割階

2005年
1（15分）名詞解釋
空間點陣   間隙相  成分過冷  反應擴散  連續脫溶
2（20分）判斷題
(1)屬于同一種空間點陣的晶體可以具有不同的晶體結構
（2）一個位錯環不可能處處都是螺位錯，也不可能處處都是刃位錯。
（3）致密度高的密排金屬作為溶劑形成間隙固溶體時，其溶解度總比致密度低的金屬小。
（4）非共晶成分的合金，經較快冷卻而形成的全部共晶組織稱為偽共晶。
（5）液態金屬結晶時，形成臨界晶核時體積自有能的減少只能補償新增表面能的1/3.
（6）單晶體的臨界分切應力主要取決于晶體的類型及純度，而與外力的大小和取向無關。
（7）強化金屬材料的各種手段，其出發點都在于制造無缺陷的晶體或設置位錯運動的障礙。
（8）一般情況下，高純金屬比工業純度金屬更容易發生再結晶。
（9）純金屬經同素異構轉變后，會產生組織和結構方面的變化。
（10）調幅分解過程中發生溶質原子的上坡擴散。
3.黃銅是一種Cu-Zn合金，可由于蒸發而失去鋅，（鋅的沸點低達900°C）.。設經900攝氏度10分鐘處理后，在深度1mm處合金的性能將發生某種變化，如果只能容許在0.5mm處的性能發生這一程度的變化，那么這種合金在800攝氏度能停留多長時間？（已知鋅在銅中的擴散激活能Q＝20000R）  (15分)
4.下圖中給出兩個純螺型位錯，其中一個含有一對扭折，另一個含有一對割階，圖中箭頭方向為位錯線的正方向，問：
（1）這兩對位錯線何者為扭折，何者為割階？它們屬于什么類型位錯？
（2）假定圖上所示的滑移面為面心立方晶體的（111）面，問哪一對位錯線可以通過自身的滑動而消除，說明理由。
（3）含有割階的螺位錯在滑移時是怎樣形成空位的？
（4）指出各位錯中多余半原子面的位置。
（注：一定要把位錯部分吃透）
5.下圖是-A-B-C三元相圖富A角的投影圖
（1）說明E點是什么四相反應？寫出它的反應式，并說明判斷依據。
（2）什么成分合金的結晶組織是（忽略二次相）
a)  a+(a+Am Bn +Aj Ck )
b)  (a+Am Bn)+ (a+Am Bn +Aj Ck )
注：圖不好畫，只要把三元相圖搞明白就可以了。
6.（1）假設原子為鋼球，直徑不因晶體結構改變而改變，計算從r-Fe轉變為a-Fe的體積膨脹率。
（2）用x射線測得912攝氏度時r-Fe和r-Fe的點陣常數分別為0.3633nm和0.2892nm。計算r-Fe轉變為r-Fe的體積膨脹率。
（3）比較（1）（2）結果，說明原子半徑隨配位數改變的規律。
為了區分兩種弄混的碳鋼，工作人員分別截取了A,B兩塊試樣，加熱至850攝氏度保溫后，以極緩慢的速度冷至室溫，觀察金相組織，結果如下：
A試樣的先共析鐵素體面積時百分之41.6，珠光體的面積是百分之58.4，B試樣的二次滲碳體面積是百分之7.3，珠光體面積是百分之92.7。
設鐵素體和滲碳體的密度相同，鐵素體中的含碳量為零，試求A,B兩種碳鋼的含碳量。
8.Cu為面心立方結構，x射線測定的點陣常數a=0.3615nm,
（1）按鋼球密堆模型計算最近鄰原子中心距離是多少？以任何以原子為中心，這樣距離的原子數目是多少？
（2）在一個晶胞內畫出一個能發生滑移的晶面，并標出指數。
（3）在所畫晶面上指出一個可滑移的晶面，并標出指數。
（4）若銅晶體表面恰平行于（0 0 1）面，當在[0 0 1]晶向施加應力，使所有滑移面上均發生滑移時，圖示在表面上可能看到的滑移線痕跡。

2006年
1.名詞解釋
晶帶  上坡擴散  不連續脫熔  加工硬化  偽共晶
2.T＝0K時，金屬中的自由電子有沒有熱振動？為什么？
3.在立方晶體中畫出以下晶面和晶向：【112】，【－210】，（102）  
（11－2）
4.在面心立方晶體中，同一個（111）面上的兩個位錯a/2[00-1]和 a/2[-110]在相互靠近時是否穩定？將發生什么變化？寫出位錯反應。
5.a,b,c三個相相交與一個三叉結點，a相所張的二面角為82°，b相所張的二面角為110°，ab表面能為0.3J/m2,求 ac和 bc表面能。
6.分別列出對純金屬和合金可能采取的強化機制。
7.Al-Mn相圖如圖所示，寫出相圖中的全部恒溫轉變反應式及類型。
（圖類似于P245圖8－31，會這種類型的題目）
8.850攝氏度滲碳與950攝氏度滲碳相比，優點是熱處理后產品晶粒細小。
a)計算上述兩個溫度下碳在r-Fe中的擴散系數，已知D0=2.0*10-5m2/s Q=140*103J/mol.。
b）850攝氏度滲碳需用多長時間才能獲得950攝氏度滲碳5小時的滲層厚度（不同溫度下碳在r-Fe 中的溶解度的差別可忽略）
2007年的試題沒有搞到。
2008年
最后一題：敘述珠光體轉變的途徑。倒數第二題：塊型轉變的主要特征。還有一題是畫三元相圖的垂直截面圖。其他記不清了 。
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