2005年华中科技大学材料成形原理考研试题

华中科技⼤学考研810材料成形原理历年真题分析及经验分享《材料成形原理》历年（04--15）真题分析⼀、论述题（⼀）焊接1、裂纹（1）凝固裂纹（详细题⽬不记得了，根据氧化⾊及含⼤量S判断为凝固裂纹）（2015）（2）0.65%的U71Mn钢⽤E43013焊条焊接，数⼩时后出现多条裂纹，说明该裂纹的种类，形成机理及防治措施。

（2014）（3）1Cr-0.5Mo耐热钢，焊接中未产⽣裂纹，消除残余应⼒热处理中，热影响区产⽣裂纹，晶内有Cr的碳化物。

判断种类，简述机理及防治措施。

（2013）（4）焊接过程中产⽣，长105mm，含⼤量S，表⾯有氧化⾊，判断是哪种裂纹及形成机理。

（2012）（5）⽤16Mn钢制压⼒容器，裂纹在中⼼位置，呈纵向分布，晶间开裂，有液膜，断⼝有氧化⾊，判断类型，论述产⽣机理及防治措施。

（2011）（6）18MnMoV合⾦钢制压⼒容器，钢板的合⾦成分含量（重量百分⽐）为C：0.18% Mn：1.2% Mo：0.80% V：0.35% ，板厚25mm，焊接时采⽤埋弧⾃动焊，制造完毕3天后，在焊接热影响区产⽣了⼀条长102mm裂纹，表⾯有明显的⾦属光泽。

试确定该裂纹的种类，分析产⽣机理。

（2009）（7）分析热裂的原因，以奥⽒体钢为例说明防治措施（2007）（8）氢致裂纹的特点，产⽣机理及防治措施（2006）2、变形（1）两块长1500mm，厚为12mm，宽度分别为150mm，300mm的Q235钢进⾏开V型坡⼝对接焊接，在焊接过程中可能会产⽣哪些变形，防⽌这些变形的主要措施。

（2013）（2）厚度为15mm，横截⾯积不同的两块Q235A钢板进⾏对接焊，横截⾯积如图所⽰（不对称），焊后可能出现哪⼏种焊接变形，如何防⽌这些变形的产⽣。

（2011）（3）简述长度为5m的T型梁焊接时（主要为沿长度⽅向腹板与翼板的⾓焊缝），可能产⽣哪⼏种焊接变形，并指出防⽌其焊接变形的⼯艺措施。

（2008）（4）两长⽅形薄钢板沿长度⽅向板边对接（⼿⼯电弧焊）可能产⽣哪⼏种变形。

华科材料成型原理第一部分液态金属凝固学答案华科材料成型原理第一部分液态金属凝固学答案第一部分：液态金属的凝固2.1答：（1）纯金属的液态结构是由原子集团、游离原子、空穴或裂纹组成。

原子集团的空穴或裂纹中有不规则排列的自由原子。

这种结构处于快速变化状态，液体中存在能量波动。

（2）实际的液态合金是由各种成分的原子集团、游离原子、空穴、裂纹、杂质气泡组成的鱼目混珠的“混浊”液体，也就是说，实际的液态合金除了存在能量起伏外，还存在浓度起伏和结构起伏。

2.2答案：液态金属的表面张力是界面张力的特例。

表面张力对应于液气界面张力对应于固－液、液－气、固－固、固－气、液－液、气－气的交界面。

表面张力？与附加压力P的关系如下：（1）P=2/r。

当因表面张力而增长的曲面为球体时，r为球体的半径；（2） p＝0？（1/R1+1/r2），其中R1和r2分别是曲面的曲率半径。

附加压力是因为液面弯曲后由表面张力引起的。

2.3答案：液态金属的流动性和冲孔能力是影响成形产品质量的因素；区别：流动性是决定因素件下的冲型能力，它是液态金属本身的流动能力，由液态合金的成分、温度、杂质含量决定，与外界因素无关。

而冲型能力首先取决于流动性，同时又与铸件结构、浇注条件及铸型等条件有关。

提高液态金属冲孔能力的措施：（1）金属性质方面：①改善合金成分；②结晶潜热l要大；③比热、密度、导热系大;④粘高度和表面张力。

（2）铸型性质方面：①蓄热系数大；②适当提高铸型温度；③提高透气性。

（3）浇注条件方面：①提高浇注温度；②提高浇注压力。

（4）就铸件结构而言：① 在保证质量的前提下，尽可能减少铸件厚度；②降低结构复杂程度。

2.4解决方案：浇筑模型如下：则产生机械粘砂的临界压力p＝2?/r显然，r=1×0.1cm＝0.05cm22*1.5＝6000pa－40.5*10则p＝不产生机械粘砂所允许的压头为h＝p/（ρ液体*g）=2.5解：由stokes公式6000＝0.08米7500*102r2(r1－r)2上浮速度v＝9r为球形杂质半径，γ1为液态金属重度，γ2为杂质重度，η为液态金属粘度γ1＝g*ρ液＝10*7500＝75000γ2＝g2*ρmno＝10*5400＝5400022*（0.1*10-3）*（75000-54000），因此浮动速度v==9.5mm/s9*0.00493.1解决方案：（1）对于立方核，△ g平方=-a△ GV+6A？①令d△g方/da＝0即－3a△gv+12a?＝0，则*2三2临界核尺寸a=4/△ GV，明白吗=a*△gv，代入①4△g方＝－a△gv＋6a**3*2a*1*2△gv＝a△gv42*均质形核时a和△g方关系式为：△g方＝**1*3A.△ 球形核的GV2（2）△ g球=-*4*3*2πr△gv+4πr?3*临界核半径r=2/然后△ GV=球*2*3πr△gv3所以△g球/△g方＝**1*32*3πr△gv/（a）△gv）23*设置R*=2/△gv，a＝4？/△ 将GV代入上述公式以获得△g球/△g方＝π/6<1，即△g球****2*2.25*10－5*（1453＋273）－9解决方案3-7:R平均值=（2？LC/L）*（TM/△ T） =cm=8.59*10m1870*3196.6*△ g=平均值*一万六千三百二十二π?lc*tm/（l*△t）33216(2.25*10－5*104）*（1453＋273）－17＝π*＝6.95*10j 18703(*106)*31926.63.2答：从理论上来说，如果界面与金属液是润湿得，则这样的界面就可以成为异质形核的基底部，否则它不会工作。

2001年招收攻读硕士研究生入学考试自命题试题考试科目及代码：工程力学真题（841）1.请画出图示结构的弯矩图。

（10分）2.请画出图示结构的大致弯矩图。

（10分）3.请求出图示桁架结构中杆1、杆2的轴力。

（10分）4.请求出图示结构C点的竖向位移。

（10分）5.请求出图示结构D点的竖向位移。

（10分）6.请用力法画出图式结构的弯矩图。

（10分）7.请用位移法计算图示结构并画出弯矩图。

(10分)8.请求出图示结构、的影响线。

（10分）9.请求出图示结构的等效荷载列阵。

（10分）10.请求出图示结构的整体刚度矩阵。

（10分）2002年招收攻读硕士研究生入学考试自命题试题考试科目及代码：工程力学真题（841）第一部分：材料力学（150分）一、填空题。

（每小题4分，共20分。

）1.两端受拉力P的等直杆，截面积为A，长为L,弹性模量为E，其应变能为_______。

2.长为L、抗弯刚度为EI的两端铰支的等截面细长中心受压直杆临界力的欧拉公式为______。

3.某点处的三个主应力分别为、和，材料的弹性模量和泊松比分别为E和,则该点处的体积应变为_________。

4.受扭矩T的薄壁圆筒（壁厚为t，平均半径为），其横截面上的应力为__________。

5.外径为2d,内径为d的圆环的横面惯性矩为_____________。

二、简答题。

（每小题4分，共20分）。

1.何谓温度应力？何种情形下会产生温度应力？2.试述弯曲的概念。

何谓对称轴弯曲？3试述剪应力互等定理。

4.为什么脆性材料的安全系数取值比塑料性材料的安全系数取值大？5.试述第三强度理论。

三计算题。

（４小题，共８０分）。

１.（１５分）试求长为Ｌ，截面积为A的杆在拉力P作用下的余能。

材料在单轴拉伸时的应力——应变关系为σ=K√。

2.（15分）矩形基础长为L，宽为B，受单向偏心荷载P作用，作用点在矩形的长轴线上，偏心距为e，试求基础对地基土的最大压力和最小压力（忽略基础及其上土重）。

材料成形理论基础习题第一部分液态金属凝固学2.1 纯金属和实际合金的液态结构有何不同？举例说明。

2.2 液态金属的表面张力和界面张力有何不同？表面张力和附加压力有何关系？2.3 液态合金的流动性和冲型能力有何异同？如何提高液态金属的冲型能力/ 2.4 钢液对铸型不浸润，θ＝180°，铸型砂粒间的间隙为0.1cm，钢液在1520℃时的表面张力σ=1.5N/m,密度ρ液＝7500kg/m3。

求产生机械粘砂的临界压力；欲使钢液不粘入铸型而产生机械粘砂，所允许的压头H值是多少？2.5 根据Stokes公式计算钢液中非金属夹杂物MnO的上浮速度，已知钢液温度为1500℃，η＝0.0049N.s/m2,ρ液=7500kg/m3,ρMnO=5400kg/m3,MnO呈球行，其半径r＝0.1mm。

3.1 设想液体在凝固时形成的临界核心是边长为a*的立方体形状;(1)求均质形核时的a*和△G*的关系式。

(2)证明在相同过冷度下均质形核时，球形晶核较立方形晶核更易形成。

3.2 设Ni的最大过冷度为319℃，求△G*均和r*均，已知θm＝1453℃。

L＝-1870J/mol，σLC=2.25×10-5J/cm2,摩尔体积为6.6cm3.3.3 什么样的界面才能成为异质结晶核心的基底？3.4 阐述影响晶体生长的因素。

4.1 用Chvorinov公式计算凝固时间时，误差来源于哪几方面？半径相同的圆柱和球体哪个误差大？大铸型和小铸型哪个误差大？金属型和砂型哪个误差大?4.2 立方体、等边圆柱和球形冒口，试证明球形冒口的补缩能力最强。

4.3 焊接熔池有何特征？对凝固过程有何影响？4.4 何谓凝固过程的溶质再分配？它受哪些因素的影响？4.5 设状态图中液相线和固相线为直线，证明平衡常数k0＝Const。

4.6 Al-Cu相图的主要参数为C E＝33%Cu,C=5.65％, Tm＝660℃,T E＝sm548℃。

工程材料学习题绪论、第一章一．填空题1.纳米材料是指尺寸在0.1-100nm 之间的超细微粒，与传统固体材料具有一些特殊的效应，例如表面与界面效应、尺寸效应和量子尺寸效应。

（体积效应、宏观量子隧道效应）2.固体物质按其原子(离子、分子)聚集的组态来讲，可以分为晶体和非晶体两大类。

3.工程材料上常用的硬度表示有布氏硬度（HB）、洛氏硬度（HR）、维氏硬度（HV）、肖氏硬度（HS）以及显微硬度等。

4.在工程材料上按照材料的化学成分、结合键的特点将工程材料分为金属材料、高分子材料、陶瓷材料以及复合材料等几大类。

5.结合键是指在晶体中使原子稳定结合在一起的力及其结合方式 .6.材料的性能主要包括力学性能、物理化学性能和工艺性能三个方面。

7.金属晶体比离子晶体具有较强的导电能力。

8.低碳钢拉伸试验的过程可以分为弹性变形、弹塑性变形和断裂三个阶段。

9.金属塑性的指标主要有伸长率和断面收缩率两种。

二．选择题1.金属键的特点是B：A．具有饱和性 B. 没有饱和性 C. 具有各向异性D. 具有方向性2.共价晶体具有 A ：A. 高强度B. 低熔点C. 不稳定结构D. 高导电性3.决定晶体结构和性能最本质的因素是 A ：A. 原子间的结合力B. 原子间的距离C. 原子的大小D. 原子的电负性4.在原子的聚合体中，若原子间距为平衡距离时，作规则排列，并处于稳定状态，则其对应的能量分布为：BA. 最高B. 最低C. 居中D. 不确定5.稀土金属属于 B ：A. 黑色金属B. 有色金属C. 易熔金属D. 难熔金属6.洛氏硬度的符号是 B ：A．HB B. HR C. HV D.HS7. 表示金属材料屈服强度的符号是 B 。

A. σeB. σsC. σB.D. σ-18.下列不属于材料的物理性能的是 D ：A. 热膨胀性B. 电性能C. 磁性能D. 抗氧化性三．判断题1. 物质的状态反映了原子或分子之间的相互作用和他们的热运动。

武汉科技大学2005年硕士研究生入学考试试题课程名称：金属学原理 （405） 总页数：2页 第1页 说明：1.适用专业：材料学、等离子体物理 2.可使用的常用工具： 计算器、绘图工具 3.答题内容写在答题纸上，写在试卷上一律无效。

一）回答下列简单问题：( 20分)1) 根据再结晶图，进行再结晶处理过程中，如何得到细小的再结晶晶粒？2) 间隙固溶体与间隙相的异同点是什么？3) 位错的滑移面与晶体的滑移面有何异同？4) 再结晶晶粒正常长大与异常长大有何异同？5) 位错的塞集与位错墙各是什么形态？二） 在两个不同的晶胞上分别标出面心立方晶体和体心立方晶体的各一个滑移系的晶面和晶向指数.（20分）三）试写出含碳量为0.4 %的铁碳合金自液相缓慢冷却到室温时会发生那些相变过程？计算室温下该合金显微组织中珠光体所占的重量百分比是多少？并绘出室温下显微组织示意图。

（30分）四）从位错塞集理论定性解释材料晶粒越小，材料的屈服强度越高的原因，并写出Hall-Petch 公式，注明公式中个字母所代表的意义.（15分 ）五）下图为A-B-C 三元合金系的液相面投影图，A-B 系有一个稳定化合物D,设A,B,C,D 都具有极小的溶解度，分析和写出所有的三相平衡反应以及四相平衡反应式。

（15分）六）单晶体铜受拉伸形变，拉伸轴是[100]，应力为104Pa.设该晶体只在（111）面上滑移，试问（111）面上那个滑移系将首先滑动?(20分)C 题五图七）单晶铜[010]方向受一拉应力P 的作用，试求柏矢[]1102ab =的螺型位错线上所受到的作用力的大小和方向.(20分)八）说明钢渗碳时为什么在奥氏体状态下进行而不在铁素体状态下进行。

（10分）武汉科技大学2005年硕士研究生入学考试试题答案（题略）一）要想得到细小的再结晶晶粒，需要预冷变形量愈大愈好，再结晶温度越低越好。

1）间隙固溶体与间隙相的相同之处为它们都是由原子半径大的金属原子A 与原字半径小的非金属原子B 组成，小原子处于大原子的点阵节点的间隙中；不同之处在于:第一，前者的晶格结构与纯金属的晶格结构相同，后者不同。

03年攻读硕士学位研究生入学考试试题卷一一、问答与证明（5×10=50分）1．何谓金属的塑性及变形抗力？并分析温度和应力状态对两者的影响。

2．塑性加工摩擦的特点及常见摩擦条件？试分析摩擦的利弊。

3．试导出汉基应力方程。

该方程有何意义？4．用拉伸和压缩试验绘制真实应力应变曲线各有何缺陷？如何修正和避免。

5．证明塑性变形时，变形体中正应变分量之和为零。

二、计算与分析（5×20=100分）1．已知一点的应力状态⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡-=1000430312ij σ 试求： （1）主应力；（2）最大剪应力及最大剪应力平面上的正应力；（3）等效应力；（4）应力球张量；（5）应力偏张量。

2．已知两端封闭的薄壁圆筒，半径为r ，厚度为t ，受内压p 及轴向拉应力σ的作用，试写出Mises 和Tresca 屈服条件，并画出屈服条件图。

3．简述塑性应力应变关系特点，写出增量理论和全量理论并讨论两者异同点。

4．粗糙平板间圆柱体镦粗的变形特点及端面上的应力、应变分布规律。

常见缺陷及预防工艺措施？5．无压边圆筒形件拉延时，凸缘部分为平面应力状态。

设板厚为t ，且不考虑摩擦力影响。

试用主应力法求出凸缘部分的径向应力r σ和切向应力σθ，并分析提高质量的措施？卷二一．名词解释（每题3分，共27分）1．表面张力和界面张力2．粗糙界面和光滑界面3．均匀形核与非自发形核4．联生结晶5．变质处理6．扩散脱氧7．热应力8．熔合比9．微观偏析与宏观偏析二．简要回答以下问题（从以下10题中选做7题，每题9分）1．简述凝固界面前沿液相中的温度梯度对纯金属长大方式的影响。

2．合金成分及温度梯度对铸件凝固方式（体积凝固或逐层凝固）的影响？3．图1为平均成分为C 0的长条铸件在几种不同凝固条件下从左向右凝固后成分分布的情况，指出各成分分布曲线所对应的凝固条件。

4．低碳钢焊接热影响区由哪几部分组成？简述各区的组织与性能特点。

5．简述氢致裂纹的形成机理及延迟开裂特征。

华科材料成型原理810 考研重点（1—6）第一章重点总结第一节了解即可，没有出过题。

第二节1.纯金属的液态结构（11 页第三段）2.实际金属的液态结构（11 页第四段第五行，从“因此，实际液态金属-----”到段末）3.名词解释温度起伏，结构起伏，能量起伏（11 页三、四段中）4.13 页第一段“X 射线衍射-----”第三节5.影响液态金属粘度的因素（14 页）（1）化学成分，难熔化合物的液体粘度较高，熔点低的共晶成分合金粘度低（2）温度，液体金属的粘度随温度的升高而降低。

（3）非金属夹杂物，非金属夹杂物使液态金属粘度增加6.粘度在材料成形过程中的意义（1）对液态金属净化的影响（2）对液态合金流动阻力的影响（3）对凝固过程中对流的影响7.名词解释，表面张力（15 页最下面一句“总之，一小部分---”）8.表面张力产生的原因，（16 页第一段）9.影响表面张力的因素（见2005 年A 卷二大题1 小题）第四节10．流变铸造及特点（21 页第一段“即使固相体积分数达到---”至最后，及21页最后一段，22 页第一段）11．半固态金属表观粘度的影响因素（21 页2 3 4 段）第二章重点总结1 铸造概念（22 页第一段第一句）第一节2.液态金属充型能力和流动性有何本质区别（见2006 年A 卷第2 题）3.两种金属停止流动机理（1）纯金属和窄结晶温度范围合金的停止流动机理（22 页最后一段）（2）款结晶温度范围合金停止流动机理（23 页第二三段）4.影响充型能力的因素及促进措施（1）金属性质方面的因素1．合金成分2．结晶潜热3.金属比热容4 液态金属粘度5 表面张力（2）铸型性质方面的因素1 铸型蓄热系数，蓄热系数越大，铸型的激冷能力就越强2.铸造温度（3）浇注条件方面因素1.浇注温度2 充型压头3 浇注系统结构（4）铸件结构方面因素1 折算厚度2 铸件复杂程度（每点后最好总结一句话）第二节5.金属凝固过程中的流动（第二节1、2 段）第三节6.了解存在三种传热；对流传热，传导传热，辐射传热即可第四节7.了解存在三种计算凝固时间的方法1 理论计算法2 平方根定律3 折算厚度法即可第三章重点第一节1 为什么过冷是液态合金结晶的驱动力（见2006 年A 卷第1 题）2. 何为热力学能障和动力学能障？凝固过程中是如何克服这两个能障的？（见2005 年D 卷第3 题）第二节3.形核条件(40 页第一段)4．名词解释，匀质形核，非匀质形核（41 页最上部）5，2007 年B 卷第1 题6．记住公式3-177.2006 年A 卷第3 题第三节8.晶体宏观长大方式晶体宏观长大方式取决于界面前方液体中的温度分布，即温度梯度（1）平面方式长大固-液界面前方液体中的温宿梯度大于0，液相温度高于界面温度，称为正温度梯度分布。

第一篇第一章液态金属的结构和性质1.凝固不过只是一种相变过程，即物质从液态转变成固态的过程称为凝固。

2.相变不只是发生在固相、液相、气相三相之间，在固相中间也是会有相变，即同素异构转变。

3.对金属晶体加热以后，晶体受热膨胀，若对晶体进一步加热，则达到激活能数值的原子数量也进一步增加。

原子离开点阵后，即留下自由点阵—空穴。

空穴的产生，造成局部地区的势垒的减少，使得邻近的原子进入空穴位置，这样就是造成空穴的位移。

在熔点附近，空穴数目可以达到原子总数的1%。

这样在实际晶体中，除按一定点阵排列外，尚有离位原子与空穴。

当这些原子的数量达到某一数量值时，首先在晶界处的原子跨越势垒而处于激活状态，以致能脱离晶粒的表面而向邻近的晶粒跳跃，导致原有晶粒失去固定形状与尺寸，晶粒间可出现相对流动，称为晶界粘性流动。

液态金属中的原子排列，在几个原子间距的小范围内与固态原子基本一致，而远离原子后就完全不同于固态，这个就称为“近程有序”、“远程无序”。

固态的原子为远程有序。

4.在熔点温度的固态变为同温度的液态时，金属要吸收大量的热量，称为熔化潜热。

5.固态金属的加热熔化符合热力学规律：Eq=d(U+pV)=dU+pdV=dHdS=Eq/T,其大小描述了金属由固态变成液态时原子由规则排列变成非规则排列的紊乱程度。

6.熵值变化是系统结构紊乱性变化的量度。

7.液态金属的结构：纯金属结构是由原子集团、游离原子和空穴组成；液态金属的结构是不稳定的，而是处于瞬息万变的状态，这种原子集团与空穴的变化现象称为“结构起伏”，同时还存在大量的能量起伏。

实际液态金属极其复杂，其中包括各种化学成分的原子集团、游离原子、空穴、夹杂物及气泡，是一种“浑浊”的液体。

存在温度起伏、结构起伏和成分起伏。

8.液态金属的性质：⑴粘度：实质上就是原子间作用力，影响因素①化学成分 一般的难熔化合物的物体粘度高，而熔点低的共晶成分合金的粘度低；②温度 液态金属的粘度随温度的升高而降低；③非金属夹杂物 液态金属中固态的非金属夹杂物使液态金属的粘度增加，主要是因为夹杂物的存在使液态金属成为不均匀的多相体系，液相流动时的内摩擦力增加所致。

2005年机械大类机械原理考试试题专业＿＿＿班号＿＿＿姓名＿＿＿＿＿＿一、（共18分）是非判断题（对的填T，错的填F）每小题一分1.平面运动副按其接触特性,可分成转动副与高副;( F )。

2 平面四杆机构中，是否存在死点，取决于机架是否与连杆共线。

(F)3 一个K大于1的铰链四杆机构与K=1的对心曲柄滑块机构串联组合，该串联组合而成的机构的行程变化系数K大于1。

(T)4．与其他机构相比，凸轮机构最大的优点是可实现各种预期的运动规律。

(T)5．渐开线直齿圆柱齿轮传动的重合度是实际啮合线段与齿距的比值。

(F) 6．渐开线直齿圆柱齿轮与齿条啮合时，其啮合角恒等于齿顶圆上的压力角。

（F）7．斜齿圆柱齿轮的标准模数和标准压力角在法面上。

（T8、曲柄滑块机构中，当曲柄与机架处于两次互相垂直位置之一时，出现最小传动角。

(T)9.平底垂直于导路的直动推杆盘形凸轮机构中，其压力角等于零。

(T) 10．一对渐开线圆柱齿轮传动，其分度圆总是相切并作纯滚动，（F11．一对平行轴外啮合斜齿圆柱齿轮传动的正确啮合条件为摸数、压力角、螺旋角大小相等。

（F）12 机械零件和机构是组成机械系统的基本要素。

（F）13机电一体化系统由动力系统、传感系统、控制系统三个要素组成。

（F）14 机械设计有开发性设计、适应性设计、变型设计三类不同的设计。

（T）15 运动系数 反映了在一个运动循环中，槽轮的运动时间在一个间歇周期中所占的比例。

（T）16在齿轮运转时，其中至少有一个齿轮的几何轴线绕另一齿轮的几何轴线运动的齿轮系称为复合齿轮系。

（F）17采用不同的功能原理，能实现机器的同一使用要求或工艺要求。

（T）18表达机械各执行机构（构件）在一个运动环中各动作的协调配合关系的简单明确图，称为机械运动循环图。

（T）二、（6分）试计算下列运动链的自由度数.(若有复合铰链,局部自由度或虚约束,必须明确指出)，打箭头的为原动件，判断该运动链是否成为机构.解： n=6; p5=8, p4=1; F=1，（3分）H 处虚约束；D 处局部自由度。