2012四川大学研究生入学考试材料科学基础真题与答案

1 ｛110｝《110》
2.螺型位错垂直单位位错
3 伪共晶不平衡共晶体离异共晶
4 脱溶分解调幅分解
5 直线重心
6 纯剪切断裂微孔聚集型断裂解理断裂
7 二次再结晶是在结晶完成后，晶粒的长大只是少数晶粒突发性地、迅速地粗化，使晶粒之间的尺寸差别越来越大这种不正常的晶粒长大
9γ
二简答题
1、简述间隙固溶体、间隙相、间隙化合物的异同点
相同点：小原子溶入。

不同点：间隙固溶体保持溶剂（大原子）点阵；
间隙相、间隙化合物改变了大原子点阵，形成新点阵。

间隙相结构简单；间隙化合物结构复杂。

2、为什么晶粒细化既能提高材料的强度，也能改善塑性和韧性
晶粒细化减小晶粒尺寸,增加界面面积,而晶界阻碍位错运动,提高强度；晶粒数量增加,塑性变形分布更为均匀,塑性提高；晶界多阻碍裂纹扩展,改善韧性。

3、成分过冷是指合金凝固时由于液固界面前沿溶质浓度分布不均匀，使其实际温度低于其理论熔点而造成的一种特殊过冷现象。

在正的温度梯度下，若无成分过冷，晶体以平面方式生长，界面呈平直界面。

成分过冷区较小时，晶体以胞状方式生长，呈现凸凹不平的胞状界面，称为胞状组织或胞状结构。

成分过冷区大时，晶体可以树枝状方式生长，形成树枝晶。

在两种组织形态之间还会存在过渡形态：平面胞状晶和胞状树枝晶。

当成分过冷度大于形成新晶核所需要的过冷度时，就会在固液界面前沿的液相中产生大量的新晶核，从而获得等轴晶粒。

4.简述不同温度下金属的回复机制
答：(1)低温回复：主要涉及点缺陷的运动，空位或间隙原子移动到晶界或为错处消失。

空位与间隙原子的相遇复合，空位集结形成空位对或空位片，使点缺陷密度大大下降。

(2)中温回复：随温度升高，原子活动能力增强，位错可以在滑移面上滑移或交滑移，使异号位错相遇相消，位错密度下降，位错缠结内部重新排列组合，使亚晶规整化。

(3)高温回复：原子活动能力进一步增强，位错除滑移外，还可攀移，主要机制是多变化。

6.简述马氏体高强度高硬度的本质
马氏体高强度、高硬度的原因是多方面的：
①马氏体的晶体结构为体心正方，不具备位错易动的密排滑移面，因而位错不易滑移。

②铁素体通常只含0.03%的碳原子，而马氏体中的含碳量和材料本身的含碳量相同，因此马氏体中有大量过饱和的碳原子，固溶强化是马氏体硬度高的主要机制之一。

③不论是板条状马氏体的板条还是片状马氏体的条片都很细小，晶界强化机制也起很大作用。

④马氏体转变时，在晶体内部造成品格缺陷密度很高的亚结构，板条状马氏体的高密度位错网、片状马氏体的微细孪晶都将阻碍位错运动，从而通过相变引起强化。

⑤马氏体形成后，碳及合金元素的原子向位错或其他晶体缺陷处扩散偏聚或析出，钉扎位错，使位错难以运动，通过时效强化提高马氏体的硬度、强度。

7.与液相相变相比，固相相变具有哪些基本特点
（1）相变驱动力来源于两相自由能之差，差值越大，越有利于转变的进行。

固态相变与固液相变相比，相变阻力更大是因为多出了一项应变能和扩散更难进行。

(2) 新相晶核与母相之间存在一定的晶体学位向关系；新相的某一晶面和晶向分别与母相的某一晶面、晶向平行。

(3) 惯习现象：新相沿特定的晶向在母相特定晶面上形成
(4) 母相晶体缺陷促进相变：
(5) 易出现过渡相：过渡相是一种亚稳定相，其成分和结构介于新相和母相之间。

因为固态相比阻力大，原子扩散困难，尤其是当转变温度较低，新、旧相成分相差较远时，难以形成稳定相。

过渡相是为了克服相变阻力而形成的一种协调性的中间转变产物。

通常是现在母相中形成与母相成分接近的过渡相，然后在一定条件下由过渡相逐渐转变为自由能最低的稳定相。

8、铸铁与碳钢的主要区别是什么，力学性能方面各有何特点
碳含量 2.11%
铸铁碳含量高，有害元素S/P含量高，强度塑性韧性低，但具有优良的耐磨性减震性，硬而脆。

三综合分析题
论述材料强化的主要方法、原理及工艺实现途径
1.答案：加工硬化：是随变形使位错增殖而导致的硬化； (2 分)
细晶强化：是由于晶粒减小，晶粒数量增多，尺寸减小，增大了位错连续滑移的阻力导致的强化；同时由于滑移分散，也使塑性增大。

该强化机制是唯一的同时增大强度和塑性的机制。

(2 分)
弥散强化：又称时效强化。

是由于细小弥散的第二相阻碍位错运动产生的强化。

包括切过机制和绕过机制。

(2 分)
复相强化：由于第二相的相对含量与基体处于同数量级是产生的强化机制。

其强化程度取决于第二相的数量、尺寸、分布、形态等，且如果第二相强度低于基体则不一定能够起到强化作用。

(2 分)
固溶强化：由于溶质原子对位错运动产生阻碍。

包括弹性交互作用、电交互作用和化学交互作用。

(2 分)
3、 :F+P QF=42.8% QP=57.2%
a-Fe%=（0.77-0.45）/（0.77-0.0218）=42.77%
珠光体：1-42.77%=57.23%。