北京科技大学金属学真题

2005年攻读硕士学位研究生入学考试试题

考试科目：金属学

试卷四

--------------------------------------------------------------------------- 适用专业：材料学、材料科学与工程、材料加工工程

说 明：统考生做一至九题；单考生做一至六和十至十二题 一、晶体结构(20分)

1．什么是晶面族｛111｝晶面族包含哪些晶面?

2．面心立方结构金属的［100]和正［111]晶向间的夹角是多少?｛100｝面间距是多少?

3．面心立方结构和密排六方结构金属中的原子堆垛方式和致密度是否有差异?请加以说明。

二、合金相(15分)

1．解释间隙固溶体和间隙相的含义，并加以比较。

2．为什么固溶体的强度常比纯金属高?

三、晶体缺陷(15分)

1．晶体内若有较多的线缺陷(位错)或面缺陷(晶界、孪晶界等)，其强度会明显升高，这些现象称为什么?强度提高的原因是什么?

2．上述的两类缺陷是怎样进入晶体的?举例说明如何提高这些缺陷的数目?

四、相图热力学(10分)

利用图10-1的自由能-成分曲线说明，公切线将成分范围分成三个区域，各区域内哪些相稳定?为什么?

五、凝固(20分)

1．相同过冷度下比较均匀形核与非均匀形核的临界半径、临界形核功、临界晶核体积，哪个大?

2．合金凝固时的液／固界面前沿通常比纯金属液／固界面前沿更容易出现过冷?为什么? 3．典型的金属(如铁)和典型的非金属(如硅，石墨)在液相中单独生长时的形貌差异是什么?

六、扩散(20分)

1．菲克第二定律的解之一是误差函数解，C=A+Berf(x/2(Dt)1/2)，它可用于纯铁的渗碳过程。若温度固定，不同时间碳的浓度分布则如图10-2。已知渗碳1 小时后达到某一特定浓度的渗碳层厚度为0．5mm，问再继续渗碳8小时后，相同浓度的渗层厚度是多少? 2．图10-3为测出的钍在不同温度及以不同方式扩散时扩散系数与温度的关系，从该实验数据图中能得出哪些信息?

七、形变(20分)

1．常温下金属塑性变形有哪些主要机制? 它们间的主要差异是什么?

2．面心立方金属铜在三种不同条件下的真应力-应变曲线如图10-4。说明它们可能是在怎样的温度和应变速率下形成的?为何有这样的形状?

3．什么是上、下屈服点效应(在纯铁或低碳钢中)?原因是什么?

八、再结晶(20分)

1．给出金属发生再结晶的基本条件(驱动力)。

2．指出再结晶、结晶、固态相变之间的主要区别。

3. 图10-5示意画出一种常见的再结晶形核机制，请解释该地点优先形核的原因和形核过程。

4．再结晶动力学公式为X=1-e(-ktn)，各参数表示的含义是什么?以X—t的关系作图，曲线的形状大致是怎样的?如何处理可得一条直线?处理成直线有何用途?

九、固态相变(10分)

图10-6为两组铝铜合金的时效强化曲线；讨论成分变化及时效温度对力学性能(这里是硬度值)的影响，分析可能的原因。

十、固态相变(15分)

1．简述时效(强化)处理的工艺路线及原理。

2．同素异晶转变、马氏体相变、脱溶转变有何主要区别?

十一、形变(15分)

简述单向压缩条件下，形变量、形变温度对金属组织及性能的影响(包括晶粒形状和位错亚结构的变化)?可用示意图表示。

十二、铁碳相图(20分)

1．图10-7a为铁碳相图，图10-7b、c、d分别为3个不同成分(设为0．45％C、3．4％C、4．7％C)的铁碳合金缓冷凝固组织(包括随后的固态相变、硝酸酒精浸蚀)。说明它们各是哪个成分的合金，为什么?

2．分析图10-7d组织的凝固过程，并计算该合金中白色长条状组织的重量相对量(Fe3C含6．69％C)。

2007年金属学试题

一、简述题（5分/题,共50分） 1.调幅分解

2.再结晶温度

3.晶体缺陷

4.马氏体相变

5.滑移系

6.影响扩散的主要因素

7.布拉非（Bravais）点阵

8.A1和A3晶体结构中原子的堆垛方式

9.金属键

10.固溶体

二、从热力学方面分析金属结晶均匀形核时临界晶核的形成过程(15分)

三、分别画出铁碳合金相图和3.0wt%C亚共晶白口铸铁从液相缓慢冷却到室温时组织转变示意图，并计算在室温时各组织的相对量。(20分)

四 论述扩散第一定律及对上坡扩散现象的解释(10分)

五 分析冷变形金属或合金的回复与再结晶过程及相关性能变化(15分)

六 写出所附Pd-Zr相图中的不变反应.(图略)(10分 )

七 分别画出点阵常数为a 具有A1晶体结构金属的八面体间隙，四面体间隙位置及（110）晶面原子的排列情况 ( 15分)(仅统考生做,单考生不做)

八 讨论具有A1、 A2和A3结构金属单晶体典型的应力-应变曲线特点 (15分)(仅统考生做,单考生不做)

九 分析金属铸锭的低倍组织，常见缺陷及形成原因。(30分)(仅单考生做)

北京科技大学2008年硕士学位研究生入学考试试题及答案

一．简述（6分/小题,共60分）

1. 扩散第一定律：菲克第一定律表明，只要材料中有浓度梯度，扩散就会由高浓度区向低浓度

区进行，而且扩散通量与浓度梯度成正比J=-Ddc/dx

2. 位错：是晶体内的一种线缺陷，其特点是沿一条线方向原子有规律的发生错排，这种缺陷用

一线方向和一个柏氏矢量共同描述。

3. 二次再结晶：在结晶结束后正常长大被抑制而发生的少数晶类异常长大的现象

4. 晶体结构与空间点阵：晶体结构是晶体中原子，分子或离子等微观粒子的具体排列方式或聚

集状态，排列方式不同即具有不同的晶体结构

5. 二级相变：若相变的时候两相的化学位相等，一次偏微商相等，但是二次偏微商不等，这样

的相变称为二级相变

6. 孪生：晶体受力后，以产生孪晶的方式进行的切变过程

7. 成分过冷：合金凝固时由于液固界面前沿溶质浓度分布不均，使其实际温度低于理论熔点而

所造成的一种特殊过冷现象

8. 对多层错：实际晶体结构中，原子面的正常堆垛顺序经常由于某种原因出现错误排列，这种

原子错排区称为堆垛层错

9. 液固界面微观结构：