2013年北京科技大学814材科基试题分析

《材料科学基础》试题分析及精品课程建设杨平，陈冷（北京科技大学材料学系，北京，100083）摘要：精品课程建设要求我们对课程的每一个环节进行研究分析。

考试是对师生双方的一个共同检验。

学生成绩的分布及各题的得分率是一个十分有价值且非常可靠的数据，它为教学研究提供了很好的素材。

本文针对《材料科学基础》这门专业基础课的考试环节进行了分析，包括不同年度考题类型的变化特点、考题类型及学生对各类型题的得分率的分析；并与德国亚琛工业大学同类课进行了比较。

最后对考试未来的发展进行了讨论。

关键词：材料科学基础，考试，精品课程1、试题分析的作用、意义及必要性考试是一门课程授课过程的一个重要环节，其作用在于检查学生学习的状况和教师授教的效果，是评估学生学习的扎实程度，灵活性和解决问题的能力的一个重要的尺度；也是学生入学、评三好、奖学金、择业等所参照的一个重要依据。

考题的难易程度需要命题教师仔细研究。

此外，考试方式、考题类型及最终成绩分布是教学研究的一个很好的素材，学生成绩的分布及各题的得分率是一个十分有价值且非常可靠的数据，它对了解学生心理素质非常有帮助，因而也受到广泛的研究[1-4]。

我校的《材料科学基础》课程2003年被评为北京市精品课程，这要求我们任课教师要全方位地优化这门课程，即不但在教材建设，授课技巧，习题集出版，多媒体课件，课程网页，远程教学等方面满足精品课程的要求，也要从考试这个环节加以研究。

不仅要通过考试对学生学习效果作一客观评价，还要对考题类型的变化对学生适应能力的影响，成绩的分布及所体现的问题加以研究，试题库的建立会大大促进这些过程的研究。

目前我们已在教材建设，授课技巧，习题集出版，多媒体课件，课程网页等方面作了不少工作，但在考试环节上还未进行系统的分析。

因而有必要开展这方面的工作。

进入了精品课程就好比是进入了‘世贸’，各方面要按一定规则办事，各类教学资料也要上网受‘监督’。

考题上网后就显示了我校该门课的特色，在一定程度上也显示了我们的基础研究水平。

河南科技大学2012年硕士研究生入学考试试题答案及评分标准考试科目代码： 814 考试科目名称： 材料科学基础B1. 画出Cu 晶胞质点模型，计算出其晶胞中的原子数、原子半径和体积致密度。

图1为Cu 的一个滑移面上的三个滑移方向，写出其晶面指数和晶向指数。

（12分）答：晶胞质点模型2分，晶胞中的原子数2分，原子半径2分，体积致密度2分。

在面心立方（FCC ）Cu 晶胞中，结点在立方的角上和立方的面的中心，晶胞中的原子数： 4216818）＝个面）（（个角）（晶胞结点+面心立方结构，r a 42=。

（其中a 为晶胞边长，r为原子半径）4r ∴=Cu 滑移面)111(， （4分） 滑移方向晶向指数：B 晶向]101[]101[或，C 晶向]110[]011[或D 晶向]011[]101[或2. 若在液体中形成一个半径为r 的球形晶核时，试证明其形核功c G ∆与临界晶核表面积c A 之间的关系为c c A G σ31-=∆ （σ为单位面积表面能）。

说明形核功和临界晶核半径的意义。

（15分）答： （4分）（3分）（3分）晶向C 22242414333c c v c c cv G r G r r A G σππσπσσ⎛⎫∆=-∆+== ⎪∆⎝⎭v G V G A σ∆=∆+32443v G r G r ππσ∆=∆+0d G dr ∆=2c vr G σ=-∆形核功：在液相内形成临界晶核时，体积自由能差只补偿所需表面能的2/3，而另外1/3则依靠液相中存在的能量起伏提供，即需外界作功。

（3分）临界晶核半径：当晶胚尺寸< 临界晶核半径, 晶胚不稳定，会重新溶化，即在结构起伏中消失。

当晶胚尺寸≥临界晶核半径时，可以形核。

（2分）3.在铸造生产中细化晶粒的途径有哪些？分析细化晶粒的原理。

（15分）答：细化铸件晶粒的措施主要有三种：（1）提高过冷度：一般金属结晶时的过冷范围内，过冷度越大，N/G越大，所以晶粒细小。

1999年招收攻读硕士学位研究生入学考试试题考试科目: 金属学适用专业: 科学技术史冶金物理化学钢铁冶金有色金属材料加工工程说明:统考生做1~10题,单考生做1~7题和11~13题。

1、名词解释10分)(1)点阵畸变(2)组成过冷 (3)再结晶温度(4)滑移和孪生(5)惯习现象2、说明面心立方、体心立方、密排六方(c/a≥1.633)三种晶体结构形成的最密排面,最密排方向和致密度。

(10分)3、在形变过程中,位错增殖的机理是什么?(10分)4、简述低碳钢热加工后形成带状组织的原因,以及相变时增大冷却度速度可避免带状组织产生的原因。

(10分)5、简要描述含碳量0.25%的钢从液态缓慢冷却至室温的相变过程(包括相变转换和成分转换)。

(10分)6、选答题(二选一,10分)(1)铸锭中区域偏析有哪几种?试分析其原因,并提出消除区域偏析的措施。

(2)固溶体结晶的一般特点是什么?简要描述固溶体非平衡态结晶时产生显微偏析的原因,说明消除显微偏析的方法。

7、简述金属或合金冷塑性变形后,其结构、组织和性能的变化。

(10分)8、简述经冷变形的金属或合金在退火时其显微组织,储存能和性能的变化规律。

(10分)9、选答题(二选一,10分)(1)为了提高Al-4.5%Cu合金的综合力学性能,采用了如下热处理工艺制度,在熔盐浴中505℃保温30分钟后,在水中淬火,然后在190℃下保温24小时,试分析其原因以及整个过程中显微组织的变化过程。

(2)什么叫固溶体的脱溶?说明连续脱溶和不连续脱溶在脱溶过程中母相成分变化的特点。

10、简述固溶强化,形变强化,细晶强化和弥散强化的强化机理。

(10分)11、简述影响再结晶晶粒大小的因素有哪些?并说明其影响的基本规律。

(10分)12、画出铁碳相图,并写出其中包晶反应,共晶反应和共析反应的反应式。

(10分)13、选做题(二选一,10分)(1)如果其他条件相同,试比较下列铸造条件下,铸件中晶粒大小,并分析原因。

第二部分强化课程主讲内容参考书目分析书中各个章节涉及到的考研知识点侧重点不同，下面我们就通过内容讲解知识点，通过典型例题理解知识点，最后通过课后作业练习真正掌握知识点。

金属学（材料科学基础）专业课这几年的题型变化不大，主要有简述题题型，难度略有减小，侧重于对基础知识点的掌握，特别是基本概念和形成过程的考察，在复习是，对于了解的知识点，复习的时候，要进一步加深理解，因为金属学的出题范围虽然不大，但是出题形式很灵活，必须达到对重要知识点的深刻理解，才能分析各种各样的问答方式；对于熟悉的知识点，复习的时候，要进一步发散知识点和思维。

金属学的知识点都是相通的，每个章节都不孤立，因此，要通过必要的发散学习，才能掌握更多的知识点，理解也会更加深刻；对于掌握的知识点，要学会在习题中运用，知识点一定不能是孤立的死板的知识，一定要学会灵活复述，知道在什么样的问题中使用这些知识点，这样，在答题的时候，就会轻松了。

以下是教材中重点知识点的分析：本书《材料科学基础》：30%第一章概论第一章作为概述性质的章节，在历年考试中基本不涉及考题，大家作为对材料的了解，读一下即可。

其中涉及到一些概念的部分，入晶粒、晶界、组织等，要着重理解一下，为后面的章节打下基础。

第二章金属和合金的固态结构本章节包括19个知识点，其中必须掌握的知识点是9个：1．金属和合金的典型结构模型。

理解面心立方（原子所占体积74%，配位数12）、体心立方（原子所占体积68%，配位数8）和密集六方（原子所占体积74%，配位数12）三种结构模型。

概念：晶面，金属化合物等；2．空间点阵，单胞。

这一部分概念比较多，也比较复杂，是难点，但是并不是考试的重点，理解晶向、单胞、点阵参数这些概念就可以了，对于七大晶系，了解一下即可，不是考研的重点；3．晶面和晶面指数。

这个知识点是考试的重点，一定要清楚什么是晶面指数，晶面族和晶带的概念。

能找到fcc或者bcc的密排方向，fcc是[110]晶向，bcc 是[111]晶向。

河南科技大学2013年硕士研究生入学考试试题考试科目代码：814 考试科目名称：材料科学基础B（如无特殊注明，所有答案必须写在答题纸上，否则以“0”分计算）1.已知室温下α-Fe的晶格常数为2.866×10-8 cm，实际密度为7.87 g/cm3，原子量为55.847 g/mol，阿佛加德罗常数为236.02310原子。

1)分别求出（100）、（110）和（111）的晶面间距；（9分）2)指出晶面间距最大的晶面和其特性；（4分）3)计算α-Fe的理论密度和每立方厘米晶胞中的空位数目。

（12分）（共25分）2.画出金属材料的强度与位错密度的关系曲线的示意图。

根据塑性变形的位错理论解释之。

举例说明它在实际中的应用。

（15分）3.比较再结晶、二次再结晶、二次结晶和重结晶这四者之间的不同点。

写出三种类型的重结晶。

（15分）4.画出Fe－Fe3C相图，用相组成物填写相图各区。

（7分）1)用结晶冷却曲线分析3%C合金的平衡结晶过程，写出各阶段发生的转变的类型和反应式，写出各阶段的组织组成物。

（14分）2)计算3%C的合金室温下组织组成物和相组成物的相对量。

（7分）3)图1中哪个是3%C的合金的室温平衡组织? （3分）4)平衡结晶下，2.15%C的合金在1148℃反应后的组织特征有何特点？为什么？（4分）（共35分）A) B) C) D)图1 铁碳合金室温平衡组织（4％硝酸酒精腐蚀）5.已知直径为10mm的T10钢试样，AC1：730℃，AC cm：800℃。

1)画出该钢的TTT曲线和CCT曲线的示意图。

说明两者的不同点。

（8分）2)填写表1，将各工艺的冷却曲线画在相应的过冷A转变曲线上（表作在答题纸上后填写）。

（14分）3)此钢能否采用油冷却淬火？能否采用更高的加热温度淬火？为什么？（8分）4)说明该钢淬火马氏体的显微形态、亚结构和性能特点。

（5分）（共35分）表1 T10钢的热处理工艺和组织6.何谓淬透性？何谓红硬性？高速钢W18Cr4V和W6Mo5Cr4V2的淬透性、红硬性和耐磨性与主要与什么合金元素有关？比较这两种钢的性能。

北京工业大学2013——2014学年第1 学期《材料科学基础（金属）》考试试卷A卷考试说明：考试时间95分钟，闭卷，考试工具：笔，计算器承诺：本人已学习了《北京工业大学考场规则》和《北京工业大学学生违纪处分条例》，承诺在考试过程中自觉遵守有关规定，服从监考教师管理，诚信考试，做到不违纪、不作弊、不替考。

若有违反，愿接受相应的处分。

承诺人：学号：班号：。

注：本试卷共 4 大题，共 7 页，满分100分，考试时必须使用卷后附加的统一答题纸和草稿纸。

一、名词解释（每题2分，共20分）1．临界变形度2．交滑移3．稳态扩散4．储存能5．索氏体6．晶界偏析7．时效8．调幅分解9．惯习面10．形状记忆效应二、填空（每空0.5分，共10分）1.晶体表层结构与内部结构的主要不同包括：（1）和（2）。

2.发生在固体表面的吸附可分为（3）和（4）两种类型。

3.钢中马氏体转变产物主要有（5）和（6）两种组织形态。

4.多晶结构金属材料的晶粒越细小，其强度（7），塑性、韧性（8）。

5.面心立方晶格金属中最主要的不全位错有（9）和（10）不全位错。

6.晶体材料中的体扩散主要有三种机制，即（11）扩散、（12）扩散、（13）扩散。

7.再结晶完成后晶粒长大可分为（14）晶粒长大和（15）晶粒长大。

8.小角度晶界中对称倾转晶界由（16）构成，扭转晶界由（17）构成。

9.金属材料高于再结晶温度的变形叫（18）变形，再结晶度以下进行的变形叫（19）变形。

10.若相变时，Gα＝Gβ，μαi=μβi，并且自由焓的一阶偏导数也相等，但自由焓的二阶偏导数不相等，这种相变称为（20）。

三、判断题（每题1分，共10分）1.以界面能降低为晶粒长大驱动力时，晶界迁移总是向着晶界曲率中心方向。

（）2.晶体中刃型位错的位错线一定为直线。

（）3.产生单位体积新相应变能大小与新相的几何形状有关，球状应变能最高，针状其次，片状应变能最低。

（）4.扩散的决定因素是浓度梯度，原子总是由浓度高的地方向浓度低的地方扩散。

北京科技大学材料学院材科基考研章节考点分析结构与缺陷2002年一.名词解释（1）点阵畸变（2）柏氏矢量（5分）二.画立方（111）面、（435）面。

写出立方晶系空间点阵特征。

（10分）四.画图并简述形变过程中位错增殖的机制。

（10分）十二、简述金属晶体中缺陷的类型（单考生做）。

（10分）2003年一、名词解释（1）刃型位错和螺形位错模型（2）晶界与界面能（10分）三、点阵参数？正方和立方的空间点阵特征是？画出立方（12-3）面（12分）十一、什么是固溶体？影响固溶体的原因有哪些？固溶体与其纯溶剂组元相比，其结构、力学性能和物理性能发生了哪些变化？（12分）十五、根据缺陷相对于晶体尺寸和其影响范围的大小，缺陷可以分为哪几类？简述这几类缺的特征。

（12分）2004年一、简述 2金属键 3中间相 4布喇菲点阵 7位错（12分）二、单相金属或合金各晶粒间的界面一般称之为晶界，通常晶界又分为小角度晶界和大角度晶界两大类，试问：划分为两类晶界的依据是什么？并讨论构成小角度晶界的结构模型。

（10分）三、分别画出立方的（110）、（112）晶面和[110]、[111]晶向。

（10分）四、讨论晶体结构和空间点阵之间的关系。

（10分）五、什么是固溶体？讨论影响固溶体溶解度的主要因素。

（10分）十四、叙述常见的金属晶体中的内外界面。

(10分)2005年一、什么是晶面族？{111}晶面族包含哪些晶面？二、面心立方结构金属的[110]和[111]晶向间的夹角是多少？{100}面间距是多少？三、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。

（20分）四、解释间隙固溶体和间隙相的含义，并加以比较。

五、为什么固溶体的强度比金属高？（15分）六、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？上述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？（15分）2006年一、（以面心立方晶胞为例）描述晶体结构（晶胞）特征的常用参数有哪些？二、在体心立方晶胞中画出一个最密排方向并标明晶向指数；再画出过该方向的两个不同的低指数（简单）晶面，写出对应的晶面指数。

全国名校材料科学基础考研真题汇编（含部分答案）益星学习网提供全套资料目录1．清华大学材料科学基础历年考研真题及详解2009年清华大学材料科学基础（与物理化学或固体物理）考研真题及详解2008年清华大学材料科学基础（与物理化学或固体物理）考研真题及详解2007年清华大学材料科学基础（与物理化学或固体物理）考研真题及详解2．北京科技大学材料科学基础历年考研真题2014年北京科技大学814材料科学基础考研真题2013年北京科技大学814材料科学基础考研真题2012年北京科技大学814材料科学基础考研真题2011年北京科技大学814材料科学基础考研真题3．西北工业大学材料科学基础历年考研真题及详解2012年西北工业大学832材料科学基础考研真题及详解2011年西北工业大学832材料科学基础（A卷）考研真题及详解2010年西北工业大学832材料科学基础（A卷）考研真题及详解4．中南大学材料科学基础历年考研真题及详解2012年中南大学963材料科学基础考研真题（回忆版）2009年中南大学959材料科学基础考研真题及详解2008年中南大学963材料科学基础考研真题2008年中南大学963材料科学基础考研真题（A组）详解5．东北大学材料科学基础历年考研真题2015年东北大学829材料科学基础考研真题（回忆版）2014年东北大学829材料科学基础考研真题6．北京工业大学材料科学基础历年考研真题及详解2012年北京工业大学875材料科学基础考研真题2009年北京工业大学875材料科学基础考研真题及详解2008年北京工业大学875材料科学基础考研真题及详解7．中国科学技术大学材料科学基础历年考研真题2014年中国科学技术大学802材料科学基础考研真题2013年中国科学技术大学802材料科学基础考研真题2012年中国科学技术大学802材料科学基础考研真题8．东华大学材料科学基础历年考研真题2013年东华大学822材料科学基础考研真题2012年东华大学822材料科学基础考研真题9．南京航空航天大学材料科学基础历年考研真题及详解2014年南京航空航天大学818材料科学基础（A卷）考研真题2013年南京航空航天大学818材料科学基础（A卷）考研真题2008年南京航空航天大学818材料科学基础考研真题及详解10．其他名校材料科学基础历年考研真题及详解2011年武汉理工大学833材料科学基础考研真题及详解2013年华南理工大学827材料科学基础考研真题2014年华中科技大学809材料科学基础考研真题2014年天津大学862金属材料科学基础考研真题（回忆版）2009年西安交通大学材料科学基础考研真题及详解2013年湖南大学838材料科学基础考研真题及详解说明：精选了33套名校材料科学基础历年考研真题，并对其中的14套真题提供了答案详解。

2002答案：一，1，点阵畸变：在局部范围，原子偏离其正常的点阵位置，造成点阵畸变。

2，柏氏矢量：描述位错特征的一个重要矢量，它集中反映了位错区域内畸变总量的大小和方向，也是位错扫过后晶体相对滑动的量。

3，相图：描述各相平衡存在条件或共存关系的图解，也可称为平衡时热力学参量的几何轨迹。

4，过冷度：相变过程中冷却到相变点以下某个温度后发生转变，平衡相变温度与该实际转变温度之差称过冷度。

5，形变织构：多晶形变过程中出现的晶体学取向择优的现象。

6，二次再结晶：再结晶结束后正常长大被抑制而发生的少数晶粒异常长大的现象。

7，滑移系：晶体中一个滑移面及该面上的一个滑移方向的组合称一个滑移系。

8，孪生：晶体受力后，以产生孪晶的方式进行的切变过程。

二，立方晶系中（111）面、（435）面图略。

立方晶系空间点阵特征是点阵参数有如下关系：a=b=c, α=β=γ=90°。

也可用具有哪类对称元素表示，若有四个三次转轴，则对应立方点阵。

三，分为三晶区：激冷区、柱状晶区、中心等轴晶区。

影响铸锭结晶组织的因素：1，液体过冷度，越小越好。

2，凝固温度范围，越大越好，有利于枝晶的破碎。

3，温度梯度，越小越有利于等轴晶。

4，合金熔点低，温度梯度小。

5，搅拌或加孕育剂。

四，frank-read源机制，图略见课本。

滑移面上一个在A，B两点被钉扎的位错AB，在应力作用下弓出（状态2），弓出到3状态时，下方相邻部分反号相吸，并局部合并，完成一次增殖过程放出一位错环（状态4）。

在应力作用下，继续重复前面1-4过程。

五，一维下，J=-D ；J：扩散流量，单位时间通过单位面积扩散的物质量，D：扩散系数，：浓度梯度，：其意义为物质扩散量与该物质的浓度梯度成正比，方向相反。

影响扩散的因素：1，温度，满足D=D0e 的关系，T升高，D增加。

2，界面表面及位错，是扩散的快速通道。

3，第三组元，可对二元扩散有不同影响，如Mo、W降低C在r-Fe 中的扩散系数，Co、Si加速C扩散，Mn影响不大。

北京科技大学材料科学与工程专业814 材料科学基础主讲人：薛老师第二章固体结构例题讲解1.什么是晶面族？立方晶系{111}晶面族包含哪些晶面？答：在晶体内凡是晶面间距和晶面上的原子分布完全相同，只是空间位向不同的晶面我们可以把它们归并为同一个晶面族中，即晶面族，用{hkl}表示。

立方晶系{111}包括：（111）（111）（111）（111）（111）（111）（111）（111），这八个晶面构成一个八面体，因此晶面族{111}也成为八面体的面。

2.面心立方结构（100）和（111）晶面的夹角是多少？{100}的面间距是多少？答：（1） 所以：222222321321332211,cos b b b a a a b a b a b a ba b a b a ++⨯++++=⨯⨯>=<31111001101011cos 222222=++++⨯+⨯+⨯=ϕ︒==7.5431cos arc ϕ晶面的位向表示方法！！（2）面心立方，晶面间距：晶面为{100}，则带入公式，得到d=a,（a 最好自己设一下）因为是立方晶系需要对晶面进行判断是否需要修复！！面心立方h 、k 、l 不全为奇数或者偶数时，需要修正，可知，该晶面需要修正所以：d=a/2.222)()()h (d l k a hkl ++=3.晶带定律的应用例：已知晶体中两个不平行的晶面(h1k1l1)(h2k2l2)，证明(h3k3l3)与这两个晶面属于同一晶带，其中h3=h2+h1,k3=k2+k1,l3=l2+l1.答：设两个不平行的晶面所属晶带的晶带轴为[uvw]。

根据晶带定律，带入已知条件得到：h1u+k1v+l1w=0，h2u+k2v+l2w=0移项相加，得：(h1+h2)u+(k1+k2)v+(l1+l2)w=0，带入题目中的已知条件，可以得到h3u+k3v+l3w=0所以，第三个晶面与前面两个晶面属于同一个晶带。

例：在体心立方晶胞中画出一个最密排方向，并标明晶向指数，再画出过该方向的两个不同的低指数晶面，写出对应的晶面指数，这两个晶面与晶向构成什么关系？xzy G FE DOCBA注意点：1.画图一定要清洗，最好分开类画2.选取晶向的时候一定要选择对后期选择晶面有利的晶向3.回答晶带时，最好加上什么是晶带定律？4.六方晶系晶面、晶向指数例：写出图中六方晶胞EFGHIJE的晶面指数，以及EF,FG,GH,HI,IJ,JE 各晶向的晶向指数。

位错密度河南科技大学2013年硕士研究生入学考试试题答案及评分标准考试科目代码： 814 考试科目名称： 材料科学基础B1. 已知室温下α-Fe 的晶格常数为2.866×10-8 cm ，实际密度为7.87 g/cm 3，原子量为55.847 g/mol ，阿佛加德罗常数为236.02310mol ⨯原子。

1) 分别求出（100）、（110）和（111）的晶面间距；（9分） 2) 指出晶面间距最大的晶面和其特性； （4分）3) 计算α-Fe 的理论密度和每立方厘米晶胞中的空位数目。

（12分） （共25分） 答：1) α-Fe 为体心立方晶体结构。

晶面间距 hkl d()88100 2.86610 1.4331022a dcm --⨯===⨯()88110 2.02710d cm --===⨯()81110.82710d cm -===⨯2) （1103)理论密度0ρ，()()()()303823255.8477.88142.866106.02310g mol g cm cm mol ρ-==⨯⨯原子晶胞原子由于空位的引入导致实际密度ρ低于理论密度0ρ，()()()()3382355.8477.872.866106.02310g mol g cm cm mol ρ-==⨯⨯X 原子晶胞原子()()()38232.86610 6.02310 1.997155.847-⨯⨯==7.87X 原子晶胞， 单位晶胞中的空位数目为: 2.00-1.9971=0.0029，每立方厘米晶胞中的空位数目为： ()20380.00291.23102.86610-==⨯⨯3空位cm2. 画出金属材料的强度与位错密度的关系曲线的示意图。

根据塑性变形的位错理论解释之。

举例说明它在实际中的应用。

（15分）答：理想晶体内部没有位错缺陷，强度极高。

复合材料。

变形抗力比较小，材料的强度就远远低于理想晶体。

固定割结与位错发团，增大了位错运动的阻力，滑移比较困难，材3.比较再结晶、二次再结晶、二次结晶和重结晶这四者之间的不同点。

814 材料科学基础考试大纲
一、考试性质与范围
适用于“材料科学与工程”学科硕士研究生入学考试，为初试考试科目。

二、考试基本要求
在考查考生掌握材料科学与工程的基本概念和基础理论的同时，注重考查考生运用相关基础知识发现问题、分析问题和解决问题的能力。

要求考生全面、系统地掌握材料科学与工程的基本概念和基础理论，具有发现、分析和解决材料科学与工程领域相关问题的能力。

三、考试形式与分值
1、闭卷，笔试。

允许使用直尺和计算器；
2、满分为150分；
3、题型为名词解释、简答、论述、计算等。

四、考试内容
材料科学基础的基本概念、基础理论及其在材料制备、加工、组织、结构和性能等方面的运用。

五、参考书
《材料科学基础》胡庚祥等上海交通大学出版社第三版
《金属学》宋维锡冶金工业出版社第二版
1。

北京科技大学2010年硕士学位研究生入学考试试题试题编号： ________________________ 试题名称：___________ （共2页）适用专业：材料科学与工程______________________________________________________________说明：所有答案必须写在答题纸上，做在试题或草稿纸上无效.一、分析发生下列现象的原因（30分）1. 低碳钢应力-应变曲线的屈服现象（10分）2. 金属及合金凝固时形成树枝状晶（10分）3. 上坡扩散（5分）4. 二次再结晶（5分）二、在面心立方结构的金属中（111）面上运动着柏氏矢量为6=a/2［110］的位错，位错线方向也是［110］,请在单胞中画出（ill）晶面和山0］晶向，并说明该位错属于什么类型？如果该位错的运动受到阻碍后，请判断是否有可能转移到（ill）, （ill）, （ill）各晶面上继续运动？说明为什么？（15分）三、以含Al-4wt%Cu合金为例，给出其经过不同固溶时效工艺处理后的脱溶贯序；定性说明各阶段脱溶相的尺寸及分布特点、与母相的界面匹配关系及其强化效果等.（20分）四、讨论晶体结构和空间点阵之间的关系。

（15分）五、与液态结晶过程相比，固态相变有什么特点？这些特点对固态相变后形成的组织有什么影响？（15分）六、叙述离子晶体的结构规则（15分）七、分析形成下列不同铸态组织的可能原因，并说明要得到细小的等轴晶，可采取哪些办法？（20分）八、参考下面提供的示意图，画出按组织分区的Fe-Fe’C相图，写出各三相反应,并说明分别为1. Owt%C和3. Owt%C的铁碳合金经过缓慢冷却在相关三相反应完成后形成的各组织特点（20分）。

2010答案:一、1.低碳钢在一定条件下形变时，应力-应变曲线的大致规律是首先发生线性弹性变形，达到屈服时发生塑性变形直至断裂。

特殊的地方在于应力-应变曲线上常常出现上下屈服点，这与C间隙原子对位错的钉扎作用有关。

13北京科技大学814材料科学基础真题（完整回忆版）
2013北京科技大学814材料科学基础真题（完整回忆版)
一、简答题（40分）
1、超点阵
2、金属材料玻璃转化温度
3、伪共晶
4、脱溶
5、二次再结晶
二、给出ZnS的离子晶体结构（图略），问：（20分）
1、Zn离子的配位数是多少
2、请给出Zn离子的坐标
3、已知Zn离子与S离子的半径，求ZnS离子结构的点阵常数
4、求ZnS结构的致密度
三、给出三组位错，每组位错由两个位错构成，已知每个位错的位错线方向和b的方向，问每组位错之间是吸引还是排斥（15分）
四、给出一个匀晶相图和熔混间隙相图（图略），画出给定几个温度点各相的自由能曲线图。

（10分）
五、给出T1和T2（T1>T2）温度的某三元相图截面图，写出图中的四相反应，说出其类型，并说明判断理由。

（10分）
六、什么是动态回复和动态再结晶？画出动态回复与动态再结晶在高应变频率和低应变频率下的真应力-真应变曲线，并简单解释之。

（10分）
七、已知两块材料板A、B厚度分别为d和2d，将两块板叠在一起（厚度为3d），已知A板和B板扩散系数分别为D1和D2，现已知A板表面浓度为c0，B板表面浓度为0（都保持不变），A B接触处浓度光滑过渡。

一定时间后，A B板达到稳态扩撒，问：
A B板的扩散流量是多少？（15分）
八、常温下多相金属的塑性变形有哪些方式？形貌？（10分）
九、给出铁碳合金的3个常温组织图（图略）和3个成分（貌似是0.45% 3% 4.5%），要求辨别各成分分别对应哪个组织图？写出4.5%C成分的凝固过程，并计算白色条状物的相对含量。

（20分）。

北京科技大学硕士学位研究生入学考试模拟试题试题编号： 814 试题名称：材料科学基础（共 2 页）适用专业：金属材料工程、材料成型与控制工程、无机非金属材料工程专业说明：所有答案必须写在答题纸上，做在试题或草稿纸上无效。

一、解释下列名词（每个名词2分，共10分）1、位向关系在固态相变母相与新相之间所保持的晶体学空间取向关系称为位向关系。

2、相变冷作硬化马氏体形成时的体积效应会引起周围奥氏体产生塑性变形，同时马氏体相变的切变特性，也将在晶体内产生大量微观缺陷，如位错、孪晶、层错等。

这些缺陷在马氏体逆转变过程中会被继承，结果导致强度明显升高，而塑性韧性下降，这种现象被称为相变冷作硬化。

3、独立形核原碳化物回溶到母相中，而新的、更稳定的碳化物在其他部位重新形核长大。

4、马氏体相变塑性相变塑性:金属及合金在相变过程中塑性增长，往往在低于母相屈服极限的条件下即发生了塑性变形，这种现象称为相变塑性。

钢在马氏体转变时也会产生相变塑性现象，称为马氏体的相变塑性。

5、奥氏体实际晶粒度指在某一热处理加热条件下，所得到的晶粒尺寸。

二、说出下符号的名称和意义（6分）1、Mb马氏体转变的爆发点，在此温度瞬间有大量马氏体形成，2、S片状珠光体的片间距离，即一片铁素体和一片渗碳体的总厚度，或相邻两片铁素体或渗碳体之间的中心距离。

3、MC奥氏体热稳定化的上限温度，超过此温度奥氏体将出现热稳定化现象。

三、简答下各题（每题8分，共40分）1、钢中马氏体的晶体结构如何？碳原子在马氏体点阵中的分布与马氏体点阵的正方度有何关系？Fe-C合金的马氏体是C在中的过饱和间隙固溶体。

X-射线衍射分析证实，马氏体具有体心正方点阵。

通常假设马氏体点阵中的C原子优先占据八面体间隙位置的第三亚点阵，即C原子平行于[001]方向排列。

结果使c轴伸长，a轴缩短，使体心立方点阵的α-Fe变成体心正方点阵的马氏体，研究表明，并不是所有的C原子都占据第三亚点阵的位置，通过中子辐照分析的结论是近80%的C原子优先占据第三亚点阵，而20%的C原子分布其他两个亚点阵，即在马氏体中，C原子呈部分有序分布。

北京科技大学
2014年硕士学位研究生入学考试试题=============================================================================================================试题编号：814试题名称：材料科学基础（共3页）
适用专业：材料科学与工程，材料工程（专业学位）
说明：所有答案必须写在答题纸上，做在试题或草稿纸上无效。

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一.简述题（5分/小题，共30分）
1.再结晶温度
2.相平衡条件
3.上坡扩散
4.空间点阵
5.堆垛层错
6.临界分切应力
二、分别回答后述几个问题：1.指出金属液相结晶时的热力学条件，它一定
需要过冷吗？为什么？2.如何确定液相结晶时的临界晶核半径，在相同
的过冷度下，均匀形核与非均匀形核的临界晶核半径和临界晶核形成能哪
个大？为什么？3.反过来，结晶金属熔化时一定需要过热吗？为什么？
4.能否用经典形核理论讨论再结晶的形核，为什么？（20分）
三、回答以下问题：1.晶体缺陷主要有哪几种？2.其中点缺陷主要有哪两种?
有哪些方法或手段可提高其数量？3.当点缺陷扩散到刃位错周围时，会
出现什么现象？位错的运动受到怎样的影响？4.如果点缺陷扩散到一般
大角晶界上，又会出现什么现象？晶界的运动受到怎样的影响？(20分)。

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北京科技大学2013年硕士学位研究生入学考试试题=============================================================================== ==============================试题编号：814 试题名称：材料科学基础（共4 页）适用专业：材料科学与工程说明：所有答案必须写在答题纸上，做在试题或草稿纸上无效。

=============================================================================== ==============================一、简答题(8分/题，共40分)1. 超点阵；2. 玻璃化转变温度；3. 伪共晶；4. 脱溶；5. 二次再结晶。

二、图1是立方ZnS结构示意图，回答以下问题（共20分）：1. Zn2+的负离子配位数是多少？2. Zn2+占据以S2-密排结构的间隙位置，写出Zn2+占有位置的坐标；3. 计算ZnS结构的晶格常数(已知Zn2+和S2-的离子半径分别为0.06 nm和0.18 nm)；4. 计算ZnS结构的致密度。

图1 立方ZnS结构示意图（第二题图）三、图2是在同一滑移面上三组相互平行的相距为d的直位错，它们的柏氏矢量b的模相等，箭头指向是柏氏矢量b和位错线t的方向。

问每组的位错之间是相互吸引还是相互排斥，为什么？（共15分）图2 三组相互平行的直位错及其柏氏矢量（第三题图）四、示意画出图3所示的A-B体系中各相在T1、T2、T3和T4温度时的Gibbs自由焓-成分曲线。

(共10分)图3 A-B二元合金相图（第四题图）五、图4为某三元合金系在T1和T2温度下的等温截面。

若T1>T2,确定此合金系中存在哪种类型的三相平衡反应？说明判断理由，并写出三相反应式。

(共10分)图4 A-B-C三元系等温截面（第五题图）六、由材料A和B组成双层平板，A板厚度为L，B板厚度为2L，如图5所示。