材料科学基础(东北大学)第五章

目　录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2013年东北大学材料科学基础考研真题（回忆版）2012年东北大学材料科学基础考研真题（回忆版）2009年东北大学材料科学基础考研真题（回忆版）2008年东北大学材料科学基础考研真题（回忆版）2007年东北大学材料科学基础考研真题（回忆版）2006年东北大学材料科学基础考研真题（回忆版）2005年东北大学材料科学基础考研真题（回忆版）2004年东北大学429材料科学基础（A卷）考研真题2003年东北大学材料科学基础考研真题2002年东北大学427材料科学基础考研真题2001年东北大学424材料科学基础考研真题2015年东北大学829材料科学基础考研真题（回忆版）一、名词解释1．裂纹偏转增韧2．硬取向3．晶带定律4．蠕变5．反应扩散二、简述热力学条件和动力学条件在材料结构转变的作用、影响，举两个实际生活中利用热力学条件和动力学条件进行相关制备材料的例子。

三、金属在冷变形核和退火过程中的缺陷如何变化及相关变化的驱动力。

四、分别写出纯金属、铝铜合金、三氧化二铝金属基复合材料可以采用的强化措施。

五、写出块型转变、马氏体转变、脱溶分解的界面微观特征。

六、（1）K0＞1时滑出下面三种凝固后固体棒溶质浓度分布图。

（a）固相不能充分扩散，液相可以充分对流。

（b）固相不能充分扩散，液相仅有对流。

（c）固相不能充分扩散，液相对流不充分。

（2）考察一个成分过冷的计算题。

七、分别告诉了A、B组元的扩散常数和扩散激活能（具体数值不记得），由A、B组成扩散偶，问扩散界面会向哪一方移动以及空位会在哪里聚集。

八、三元共晶液相投影图相图的计算（1）说明一标定成分点的娥组织转变工程。

（2）画液相相图过三角形顶点引的一条直线的垂直截面图。

2014年东北大学829材料科学基础考研真题。

第五章答案5-1略。

5-2何谓表面张力和表面能？在固态和液态这两者有何差别？解：表面张力：垂直作用在单位长度线段上的表面紧缩力或将物体表面增大一个单位所需作的功；σ=力/总长度（N/m）表面能：恒温、恒压、恒组成情况下，可逆地增加物系表面积须对物质所做的非体积功称为表面能；J/m2=N/m液体：不能承受剪应力，外力所做的功表现为表面积的扩展，因为表面张力与表面能数量是相同的；固体：能承受剪切应力，外力的作用表现为表面积的增加和部分的塑性形变，表面张力与表面能不等。

5-3在石英玻璃熔体下20cm处形成半径5×10－8m的气泡，熔体密度为2200kg/m3，表面张力为0.29N/m，大气压力为1.01×105Pa，求形成此气泡所需最低内压力是多少？解：P1（熔体柱静压力）=hρg=0.2×2200×9.81=4316.4Pa附加压力=2×0.29/5×10-8=1.16×107Pa故形成此气泡所需压力至少为P=P1+△P+P大气=4316.4+1.16×107+1.01×105=117.04×105Pa5-4（1）什么是弯曲表面的附加压力？其正负根据什么划分？（2）设表面张力为0.9J/m2，计算曲率半径为0.5μm、5μm的曲面附加压力？解：（1）由于表面张力的存在，使弯曲表面上产生一个附加压力，如果平面的压力为P0，弯曲表面产生的压力差为△P，则总压力为P=P0+△P。

附加压力的正负取决于曲面的曲率，凸面为正，凹面为负。

（2）根据Laplace公式：可算得△P=0.9×（1/0.5+1/5）=1.98×106Pa5-5什么是吸附和粘附？当用焊锡来焊接铜丝时，用挫刀除去表面层，可使焊接更加牢固，请解释这种现象？解：吸附：固体表面力场与被吸附分子发生的力场相互作用的结果，发生在固体表面上，分物理吸附和化学吸附；粘附：指两个发生接触的表面之间的吸引，发生在固液界面上；铜丝放在空气中，其表面层被吸附膜（氧化膜）所覆盖，焊锡焊接铜丝时，只是将吸附膜粘在一起，锡与吸附膜粘附的粘附功小，锉刀除去表面层露出真正铜丝表面（去掉氧化膜），锡与铜相似材料粘附很牢固。

材料科学基础第五章
第一部分介绍了应力和应变的概念。

应力是指单位面积上的内力，而
应变是指物体单位长度的变形量。

应力和应变之间存在线性关系，即胡克
定律。

弹性模量是一种描述材料反映其在应力作用下的变形行为的常数，
反映材料的刚度。

弹性模量可以根据载荷和变形之间的关系进行计算。

第二部分介绍了材料的变形行为与屈服强度的关系。

材料在受到应力
作用下会发生弹性变形和塑性变形。

弹性变形是指在去除外力作用后材料
能够恢复到原始形状的变形，而塑性变形是指材料会发生永久形变的变形。

屈服强度是指材料在塑性变形发生之前能承受的最大应力。

第三部分介绍了断裂行为和断裂韧性。

材料在受到极限载荷作用下会
发生断裂。

断裂面的形态有两种基本类型：准晶面和晶界。

准晶面是指非
晶材料在断裂时产生的平行面，晶界是指晶体材料中晶粒之间的接触面。

断裂韧性是指材料在断裂时能够吸收的能量。

断裂韧性的测量可以通过冲
击试验或者拉伸试验来进行。

本章的内容涵盖了材料的力学性能和断裂行为的基本知识，对于深入
理解材料的力学行为和在实际应用中具有重要的指导意义。

材料科学基础A习题第五章材料的变形与再结晶1、某金属轴类零件在使用过程中发生了过量的弹性变形，为减小该零件的弹性变形，拟采取以下措施：（1）增加该零件的轴径。

（2）通过热处理提高其屈服强度。

（3）用弹性模量更大的金属制作该零件。

问哪一种措施可解决该问题，为什么？答：增加该零件的轴径，或用弹性模量更大的金属制作该零件。

产生过量的弹性变形是因为该金属轴的刚度太低，增加该零件的轴径可减小其承受的应力，故可减小其弹性变形；用弹性模量更大的金属制作该零件可增加其抵抗弹性变形的能力，也可减小其弹性变形。

2、有铜、铝、铁三种金属，现无法通过实验或查阅资料直接获知他们的弹性模量，但关于这几种金属的其他各种数据可以查阅到。

请通过查阅这几种金属的其他数据确定铜、铝、铁三种金属弹性模量大小的顺序（从大到小排列），并说明其理由。

答：金属的弹性模量主要取决于其原子间作用力，而熔点高低反映了原子间作用力的大小，因而可通过查阅这些金属的熔点高低来间接确定其弹性模量的大小。

据熔点高低顺序，此几种金属的弹性模量从大到小依次为铁、铜、铝。

3、下图为两种合金A、B各自的交变加载-卸载应力应变曲线（分别为实线和虚线），试问那一种合金作为减振材料更为合适，为什么？答：B合金作为减振材料更为合适。

因为其应变滞后于应力的变化更为明显，交变加载-卸载应力应变回线包含的面积更大，即其对振动能的衰减更大。

4、对比晶体发生塑性变形时可以发生交滑移和不可以发生交滑移，哪一种情形下更易塑性变形，为什么？答：发生交滑移时更易塑性变形。

因为发生交滑移可使位错绕过障碍继续滑移，故更易塑性变形。

5、当一种单晶体分别以单滑移和多系滑移发生塑性变形时，其应力应变曲线如下图，问A、B中哪一条曲线为多系滑移变形曲线，为什么？应力滑移可导致不同滑移面上的位错相遇，通过位错反应形成不动位错，或产生交割形成阻碍位错运动的割阶，从而阻碍位错滑移，因此其应力-应变曲线的加工硬化率较单滑移高。

目　录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2013年东北大学材料科学基础考研真题（回忆版）2012年东北大学材料科学基础考研真题（回忆版）2009年东北大学材料科学基础考研真题（回忆版）2008年东北大学材料科学基础考研真题（回忆版）2007年东北大学材料科学基础考研真题（回忆版）2006年东北大学材料科学基础考研真题（回忆版）2005年东北大学材料科学基础考研真题（回忆版）2004年东北大学429材料科学基础（A卷）考研真题2003年东北大学材料科学基础考研真题2002年东北大学427材料科学基础考研真题2001年东北大学424材料科学基础考研真题2015年东北大学829材料科学基础考研真题（回忆版）一、名词解释1．裂纹偏转增韧2．硬取向3．晶带定律4．蠕变5．反应扩散二、简述热力学条件和动力学条件在材料结构转变的作用、影响，举两个实际生活中利用热力学条件和动力学条件进行相关制备材料的例子。

三、金属在冷变形核和退火过程中的缺陷如何变化及相关变化的驱动力。

四、分别写出纯金属、铝铜合金、三氧化二铝金属基复合材料可以采用的强化措施。

五、写出块型转变、马氏体转变、脱溶分解的界面微观特征。

六、（1）K0＞1时滑出下面三种凝固后固体棒溶质浓度分布图。

（a）固相不能充分扩散，液相可以充分对流。

（b）固相不能充分扩散，液相仅有对流。

（c）固相不能充分扩散，液相对流不充分。

（2）考察一个成分过冷的计算题。

七、分别告诉了A、B组元的扩散常数和扩散激活能（具体数值不记得），由A、B组成扩散偶，问扩散界面会向哪一方移动以及空位会在哪里聚集。

八、三元共晶液相投影图相图的计算（1）说明一标定成分点的娥组织转变工程。

（2）画液相相图过三角形顶点引的一条直线的垂直截面图。

2014年东北大学829材料科学基础考研真题2013年东北大学材料科学基础考研真题（回忆版）2012年东北大学材料科学基础考研真题（回忆版）一、名词解释（25分）1．点群2．二次再结晶3．超塑性4．相5．扩散激活能二、1．写出（111）晶面所有的滑移系，并在晶胞中画出。

第一章晶体结构1、晶体：物质的质点（分子、原子或离子）在三维空间作有规律的周期性重复排列所形成的物质。

2、晶体多面体：这种具有规则外形的单晶体称为晶体多面体。

3、对称：就是几何形状中相同部分有规律的重复出现。

4、对称变换（对称操作）：对称形体经一定变换后恢复原状，此种变换称为对称变换。

5、对称元素：任一对称变换总是要凭借一几何点（点、直线、平面）进行，这些几何元素称为对称元素。

6、宏观对称：晶体多面体是有限图形，它所具有的对称称为宏观对称。

7、微观对称：原子之间的排列，所具有的对称。

8、非晶体：固体物质的结构基元仅有短程有序的排列，而没有长程有序的排列的固体物质。

9、单晶体：连续的、均匀的、各向异性的晶体。

10、多晶体：单晶体通过晶界和相界聚合而成的晶体。

11、准晶体：具有5次对称及其它有取向序而无平移序的物质。

12、纳米晶：利用极冷技术可以获得的晶粒尺寸达到微米和纳米的超级晶粒。

13、阵点：是把原子或原子集团按某种规律抽象成一个几何点，这些点称为阵点。

14、空间点阵（晶体点阵）：为了便于研究晶体中的原子、分子的排列情况，近似将其抽象为规则排列于空间的无数几何点，这些点的周围环境相同，这些点的空间排列称为空间点阵。

15、同素异形（构）（晶）转变：同一种元素，不同的晶体结构在一定条件下将发生相互转变，称为同素异形转变。

16、晶胞：从晶体中选取一个能够完全反应晶格特征的最小几何单元。

17、晶格：是一个空间点阵用不在同一平面上的三个方向的平行直线束串接起来，构成一空间格架。

18、晶体结构：是指组成晶体的结构基元（分子、原子、离子、原子集团）依靠一定的结合键结合后，在三维空间作有规律的周期性重复排列方式。

（晶体结构=空间点阵+结构基元）19、复合点阵：把实际晶体结构也看成一个点阵，但不是单一的布拉维点阵，而是由几个布拉维点阵穿插而成的点阵。

20、晶粒：组成多晶材料的许多外表类似的多面体颗粒。

21、点群：在晶体多面体中，由反演、反映、旋转、象转和镜转这几类宏观对称操作构成的对称群。