西工大材料学院研究生复试 热处理-第五章

第5章 金属强韧化导论2013-12-315.1 金属材料的强度、塑性和韧性¾ 力学性能是金属材料在受外加载荷作用时，或载 荷与环境因素（环境、介质和加载速率）联合作 用下所反映出来的性能¾ 表现为变形和断裂 ¾ 改善强韧性：金属材料领域重要的研究方向之一5.1.3 金属材料的强韧化¾ 强度和韧性，通常只能居其一 ¾ 强韧化方法，从材料学成分、组织（结构）与性能的思路可分为，添加合金元素的强韧化和改变组织 的强韧化 ¾ 与金属在变形和断裂过程中位错的运动、增值和交 互作用等微观过程有关 ① 合金化对金属材料强韧化的作用 ② 组织结构对金属材料强韧化的作用5.2 强化机制提高金属材料强度途径两种方法 ¾ 完全消除内部的缺陷，使它的强度接 近于理论强度¾ 增加材料内部的 缺陷，提高强度材 料无缺陷的 理论强度强度退火状态冷加 工状 态缺陷数量材料强度与缺陷数量的关系提高金属材料强度途径¾增加材料内部的缺陷，提高强度即在金属中引入大量的缺陷，以阻碍位错的运动① 固溶强化 ② 细晶强化 ③ 形变强化 ④ 第二相强化5.2.1 固溶强化™ 定义：当合金由单相固溶体构成时，随溶质原子含量的增加，强度和硬度上升，塑性和韧性值下降。

™ 本质：利用点缺陷对位错运动的阻力使金属获得强化 ™强化机理¾ 间隙固溶体a. 碳、氮等间隙式溶质原子嵌入金属基体的晶格间 隙中，使晶格产生不对称畸变造成的强化效应b. 间隙式原子在基体中与刃位错和螺位错产生弹性 交互作用，使金属获得强化。

¾ 替代式溶质原子在基体晶格中造成的畸变大都是球面 对称的，因而强化效果要比填隙式原子小12013-12-315.2.2 细晶强化™ 定义 ™ 强化机理¾晶界对位错滑移的阻滞效应当位错运动时，由于晶界两侧晶粒的取向不同，加之这 里杂质原子较多，增大了晶界附近的滑移阻力，滑移 带不能直接进入一侧晶粒中¾晶界上形变要满足协调性需要多个滑移系统同时动作，这同样导致位错不易穿过 晶界，而是塞积在晶界处 —晶粒越细，晶界越多，位错阻滞效应越显著，多晶体的强 度就越高5.2.3 形变强化（位错强化）™定义 ™强化机理金属在塑性变形过程中位错密度不断增加，使弹性应力 场不断增大，位错间的交互作用不断增强，因而位错的运动越来越困难—形变强化(位错强化/加工硬化)™作用¾提高材料的强度 ¾使变形更均匀 ¾防止材料偶然过载引起破坏形变强化是热处理不能强化的金属材料的主要强化方法。

研究生复试专业课考试大纲《材料科学与工程导论》选做试题说明：下面大纲是按专业方向列出的，考试按专业方向命题，考生可任选其中一个方向的大纲复习，学生选做的方向试题可以与所报考的专业方向不同，但只能选其中一个方向答题。

1、金属材料及热处理内容要求：(1)金属固态相变的概论：金属固态相变的平衡转变和不平衡转变，固态相变的均匀形核和非均匀形核。

新相长大机制和新相长大速度。

(2)钢的加热转变和钢的过冷奥氏体转变。

（3）珠光体转变与退回和正火。

（4）马氏体的晶体结构和转变特点，马氏体组织形态和机械性能。

（5）贝氏体贝氏体组织形态和亚结构，贝氏体转变的特点和晶体学，（6）钢的淬火。

（5）回火转变与钢的回火。

（6）钢的滲碳和氮化。

（7）钢的时效。

参考书目：胡光立，钢的热处理原理与工艺，西安：西北工业大学出版社，1996年2、高分子材料内容要求：(1)高分子材料的合成原理：自由基聚合反应、阳离子型聚合反应、阴离子型聚合反应、缩聚反应。

(2)高分子的链结构和凝聚态结构：高分子链的构象、高分子链的柔顺性的表征和影响分子链柔顺性的结构因素；高分子材料凝聚态结构；高分子材料的非晶态结构、晶态结构、取向态结构、液晶态结构和共混态结构。

(3)高分子材料的主要性能：高分子材料的高弹性、粘弹性和力学性能；高分子的介电性能；高分子溶液。

(4)通用高分子材料：塑料、橡胶、纤维、胶黏剂及涂料基础知识。

（5）聚合物共混物和聚合物基复合材料：聚合物共混物的形态结构，聚合物共混物的性能，橡胶增韧塑料的增韧机理，聚合物基宏观复合材料。

(6)电子功能高分子材料：结构导电高分子材料、复合型导电高分子材料，电子功能高分子材料的应用。

参考书目：张留成，高分子材料基础，北京：化学工业出版社，2006年。

关于考研，2015你下定决心了吗？做好准备迎接它的到来了吗？愿意花上一年甚至更多的时间全心投入到这场艰苦的战役中了吗？也许你还在犹豫、也许你陷入迷茫，但千万不要让时间犹豫、迷茫中溜走。

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未来的路在你脚下，要坚信自己认真的抉择永远是正确。

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机械制造基础（含材料）1.生产大型锻件时应选用（）。

A.自由锻造B.模型锻造C.胎模锻造D.三者皆可答案:A2.对同一种金属进行下列方式成形，其中采用（）方式成形时变形抗力最大。

A.自由锻造B.轧制C.拉拔D.挤压答案:D3.大批量小直径的孔淬火后的精密加工应选用：（）。

A.珩磨B.研磨C.铰孔D.拉削答案:A4.工件在安装定位时，根据加工技术要求实际限制的自由度数为六个，以满足加工要求，这种情况称为（）。

A.欠定位B.不完全定位C.完全定位答案:C5.钢的普通热处理方法主要有（）。

A.淬火B.退火C.正火D.氮化处理答案:A|B|C6.产生加工硬化现象的最主要原因是（）。

A.晶粒破裂细化B.位错密度增大C.晶粒择优取向D.形成纤维组织答案:B7.现要加工一批小光轴的外圆，材料为45钢，淬火硬度为HRC40~45，批量为2000件，宜采用的加工方法是（）。

A.横磨B.纵磨C.深磨D.无心外圆磨答案:D8.主运动是旋转运动的机床有（）。

A.车床B.磨床C.牛头刨床D.钻床E.插床答案:A|B|D9.对磨削加工说法正确的是（）。

A.不能磨淬火钢B.适应性差C.精度高D.不能磨一般金属答案:C10.铸件内应力产生的主要原因是（）。

A.铸件壁厚不均匀B.冷却速度不一致C.来自铸型或型芯的阻碍D.浇注温度过高答案:A|B|C11.钎焊接头的主要缺点是（）。

A.焊接变形大B.热影响区大C.焊接应力大D.强度低答案:D12.最适用于大型箱体件上的孔系加工的机床是（）。

A.镗床B.拉床C.钻床D.立式车床答案:A13.加工花键孔可采用的方法是（）。

A.车削B.拉削C.铣削D.插削E.钻削答案:B|D14.降低切削温度最有效的措施是（）。

A.降低切削速度B.降低切削深度C.降低走刀量D.浇注切削液答案:A15.CM6125型的基本参数是工件的最大旋转直径，为（）。

A.25㎜B.125㎜C.250㎜D.500㎜答案:C16.顶尖、鸡心夹、拔盘等机床附件是用来加工（）类零件的。

《资料的现代剖析技术》课程考试纲领一、X 射线的性质；主要包含 X 射线的实质、 X 射线的产生、 X 射线谱、 X射线与物质的互相作用，此中包含X 射线的散射，相关散射，非相关散射。

X 射线的汲取，X 射线的汲取与汲取系数。

二次特点辐射，俄歇效应。

试验过程的阳极与滤波片的选择。

二、X 射线衍射方向和 X 射线的强度；主要包含晶体几何基础，衍射的观点与布拉格方程，产生衍射的条件，衍射的方向以及布拉格方程的应用。

衍射实验方法等。

X 射线衍射强度， X 射线积分（累积）强度的计算，构造因子观点及计算。

三、X 射线物相的定性剖析和物相的定量剖析：剖析原理与方法，直接对照法，其余方法简介。

四、宏观应力丈量；内应力的定义， X 射线丈量单轴应力丈量的基来源理。

平面应力丈量原理及计算。

五、电子光学基础；电子波与电磁透镜，电磁透镜的像差与分辨本事，电磁透镜的分辨本事的影响要素及计算公式六、电子衍射；电子衍射基来源理及衍射基本公式、包含布拉格定律，倒易点阵与厄瓦尔德图解法，晶带定理与零层倒易面，构造因子与倒易点阵权重，偏移矢量与倒易点阵扩展。

单晶体电子衍射花式的标定，七、晶体薄膜衍衬成像剖析；薄膜样品制备，薄膜衍衬成像原理。

衍衬成像运动学理论，等厚消光条则，等倾消光条纹，缺点晶体的衍射强度，晶体缺点的察看，缺点不显衬度的判据。

八、扫描电子显微镜；电子束与固体样品作用时产生的信号，二次电子成像原理，二次电子容貌衬度的应用。

原子序数衬度原理及其应用，背散射电子衬度原理及其应用，汲取电子成像。

教课参照书：资料剖析测试技术－资料 X 射线衍射与电子显微剖析、周玉、武高辉，哈尔滨工业大学第一版社， 2004 年。

本课程主要内容1.2•2.2.1 固态相变分类3.按平衡状态图分类：3.1.1奥氏体组织结构3.1.2 奥氏体的形成2 奥氏体形成过程（共析钢）3.1.3影响奥氏体形成速度的因素3.1.4奥氏体晶粒长大及其控制奥氏体三种不同的晶粒度1 奥氏体晶粒度概念奥氏体晶粒度表示奥氏体晶粒大小，工业上一般为8级。

1-4 级粗，5-8 级细，8级以上极细;关于本质晶粒度概念的要点：3.2钢的过冷奥氏体转变动力学图•奥氏体化后急冷至A1以下不同温度保温不同时间，逐个取出迅速冷却，测不同温度转变产物的类型，转变量与间3.2.1过冷奥氏体等温转变曲线(Temperature-Time-Transformation)时间的关系•以温度为纵坐标、时间半对数为横坐标，将各温度下过冷奥氏体转变开始和转变终了连接。

•过冷奥氏体转变动力学曲线理解C 曲线的要点：3.2.2 过冷奥氏体连续冷却曲线( Continous Cooling Transformation-CCT )30CrMo 钢的CCT 图3.3.1 3.3.23.3.62钢的正火1、M3、位相关系与惯习面4、亚结构3.4.2 5、马氏体转变的非恒温性和不完全性马氏体的性能（2）塑性与韧性2.Ms的影响因素3.4.7 3.4.8A3.7.2快速加热时的相变特点 3.7.5钢的化学热处理3.7 钢的形变热处理非平衡凝固组织特点QSn6.5-0.1合金(a)和2Al2合金(b)的半连续铸锭的显微组织4.2.2 均匀化退火过程中的组织性能变化概述（1)均匀化退火过程中的组织变化加热、高温保温过程¾成分扩散均匀化¾非平衡相溶解¾第二相球化和聚集，晶粒长大，相转变均匀化退火对7075铝合金铸锭显微偏析的影响金属冷变形所消耗的变形功大部分（90~98%）以热的形式耗散，小部分（2~10%）以储能的形式残留，存在金属内部。

储能的结构形式是晶格畸变和各种晶体缺陷（如点缺陷、位错、亚晶界、堆垛层错等）冷变形金属4.3.1 冷变形合金的组织和性能(1)纤维组织(2)变形织构(3)晶格畸变（储能）(4)晶体缺陷（储能）——点缺陷、位错、亚晶界、堆垛层错等以及位错缠结、位错网胞等亚结构在加热退火过程中组织变化4.3.21、过饱和固溶体按形核-长大机制的分解（脱溶）2、过饱和固溶体按调幅分解机制分解（Spinodal分解）由一种固溶体分解为结构相同而成分不同的两种固溶体。

2005年西北工业大学硕士研究生入学试题一、简答题（每题8分，共40分）1. 请简述二元合金结晶的基本条件有哪些。

2. 同素异晶转变和再结晶转变都是以形核长大方式进行的，请问两者之间有何差别？3. 两位错发生交割时产生的扭折和割阶有何区别？4. 请简述扩散的微观机制有哪些？影响扩散的因素又有哪些？5. 请简述回复的机制及其驱动力。

二、计算、作图题：（共60分，每小题12分）1. 在面心立方晶体中，分别画出、和、，指出哪些是滑移面、滑移方向，并就图中情况分析它们能否构成滑移系？若外力方向为[001]，请问哪些滑移系可以开动？2. 请判定下列位错反应能否进行，若能够进行，请在晶胞图上做出矢量图。

（1）（2）3. 假设某面心立方晶体可以开动的滑移系为，请回答：（1）给出滑移位错的单位位错柏氏矢量；（2）若滑移位错为纯刃位错，请指出其位错线方向；若滑移位错为纯螺位错，其位错线方向又如何？4. 若将一块铁由室温20℃加热至850℃，然后非常快地冷却到20℃，请计算处理前后空位数变化（设铁中形成1mol空位所需的能量为104675 J，气体常数为8.314J/mol·K）。

5. 已知三元简单共晶的投影图，见附图，（1）请画出AD代表的垂直截面图及各区的相组成（已知TA>TD）；（2）请画出X合金平衡冷却时的冷区曲线，及各阶段相变反应。

三、综合分析题：（共50分，每小题25分）1. 请对比分析加工硬化、细晶强化、弥散强化、复相强化和固溶强化的特点和机理。

2. 请根据所附二元共晶相图分析解答下列问题：（1）分析合金I、II的平衡结晶过程，并绘出冷却曲线；（2）说明室温下I、II的相和组织是什么？并计算出相和组织的相对含量；（3）如果希望得到共晶组织和5%的β初的合金，求该合金的成分；（4）分析在快速冷却条件下，I、II两合金获得的组织有何不同。

2005年西北工业大学硕士研究生入学试题参考答案一、简答题（每题8 分，共40 分）1. 请简述二元合金结晶的基本条件有哪些。

西北工业大学材料科学基础面试题目1. 自然界中存在的晶体的空间点阵可以分为几种晶系，几种布拉维点阵？ [单选题] *7，914，77，14(正确答案)9，142. 下列选项中，哪个是NaCl、SiC、Fe、Cu3Zn、单晶Si这五种物质的主要键合方式。

[单选题] *离子键共价键金属键共价键共价键离子键共价键金属键金属键共价键(正确答案)共价键离子键金属键共价键二次键离子键共价键金属键金属键分子键3. 求截距为1，∞，∞晶面的指数为 [单选题] *（100）(正确答案)<100>(011)(101)4. 面心立方结构的密排面和密排方向是 [单选题] *{110},<111>{111}，<110>(正确答案){100},<111>{111},<100>5. 已知面心立方Cu晶体的点阵常数为0.361 nm，则其原子半径为( ) [单选题] * 0.143 nm0.128 nm(正确答案)0.156 nm0.135 nm6. 已知金属V原子的原子半径为0.135 nm，则BCC-V晶体的点阵常数为( ) [单选题] *0.382 nm0.27 nm0.333 nm0.312 nm(正确答案)7. 合金中其晶体结构与组成元素的晶体结构均不相同的固体称为______. [单选题] *固溶体间隙固溶体金属间化合物(正确答案)置换固溶体8. 以下哪种描述属于螺型位错 [单选题] *晶体中有一边缘终止于晶体内部的附加原子面或半原子面一个晶体的某一部分相对于其余部分发生滑移，原子平面沿着一根轴线盘旋上升，每绕轴线一周，原子面上升一个晶面间距(正确答案)位错线的中间部分为两种不同类型的晶格扭曲相互混合以上都不是9. 以下叙述是哪种类型位错：位错线与柏氏矢量方向呈45° [单选题] *正刃型位错螺型位错刃型位错混合型位错(正确答案)10. 以下关于柏氏矢量叙述中正确的是： [单选题] *柏氏矢量的回路起点不同，则柏氏矢量的方向会发生改变柏氏矢量越小，表示位错导致的点阵畸变越严重柏氏矢量与回路起点及其具体途径无关(正确答案)存在柏氏矢量为零的位错11. 二元合金平衡凝固过程中合金的成分变化是通过（）实现的。

题号：943
《现代制造技术基础》
考试大纲
根据机械制造及自动化学科特点，研究生复试考试科目《现代制造技术基础》涵盖《机械制造基础》、《计算机辅助制造》和《数控加工编程》的有关内容。

考试内容及要求如下：
一、考试内容
1．材料的性能、组织结构、牌号和选用；金属热处理方法及选用；零件的失效及选材。

2．合金的铸造性能、锻造性能、焊接性能及其影响因素；常用成形方法(铸造、锻压、焊接)的特点、结构设计和选用。

3．切削加工基础知识(金属的切削运动，金属切削过程及其物理现象)。

4．零件表面加工方法(车削、铣削、钻削、镗削、刨削、磨削、光整加工和特种加工)的特点及选择。

5． CAPP的概念、专家系统技术、工艺知识处理技术、数据库管理、特征技术、信息集成技术、现代CAPP系统。

6．数控机床工作原理、数控工艺、点位直线系统程序编制、连续系统程序编制、CAD/CAM系统原理及应用。

二、参考书目
1．齐乐华主编，工程材料与机械制造基础，高等教育出版社，2010年
2．张振明主编，现代CAPP技术与应用，西工大出版社，2003年
3．范炳炎主编，数控加工程序编制(第2版)，航空工业出版社，1995年。

2011年硕士研究生入学考试试题试题名称：材料科学基础（A卷）试题编号：832说明：所有答题一律写在答题纸上第1页共2页一、简答题（每题10分，共50分）1.请从原子排列、弹性应力场、滑移性质、柏氏矢量等方面对比刃位错、螺位错的主要特征。

2.何谓金属材料的加工硬化？如何解决加工硬化对后续冷加工带来的困难？3.什么是离异共晶？如何形成的？4.形成无限固溶体的条件是什么？简述原因。

5.两个尺寸相同、形状相同的铜镍合金铸件，一个含90%Ni，另一个含50%Ni，铸造后自然冷却，问哪个铸件的偏析严重？为什么？二、作图计算题（每题15分，共60分）1、写出{112}晶面族的等价晶面。

2、请判定下列反应能否进行：3、已知某晶体在500℃时，每1010个原子中可以形成有1个空位，请问该晶体的空位形成能是多少？（已知该晶体的常数a＝0.0539，波耳滋曼常数K＝1.381×10-23J / K）4、单晶铜拉伸，已知拉力轴的方向为[001]，σ=106Pa，求(111)面上柏氏矢量的螺位错线上所受的力（）三、综合分析题（共40分）1.经冷加工的金属微观组织变化如图a所示，随温度升高，并在某一温度下保温足够长的时间，会发生图b-d的变化，请分析四个阶段微观组织、体系能量和宏观性能变化的机理和原因。

1.根据Ag-Cd二元相图：1)当温度为736℃、590℃、440℃和230℃时分别会发生什么样的三相平衡反应？写出反应式。

2)分析Ag-56%Cd合金的平衡凝固过程，绘出冷却曲线，标明各阶段的相变反应。

3)分析Ag-95%Cd合金的平衡凝固与较快速冷却时，室温组织会有什么差别，并讨论其原因。

2011年硕士研究生入学考试试题参考答案试题名称：材料科学基础（A卷）试题编号：832说明：所有答题一律写在答题纸上第1页共7页一、简答题（每题10分，共50分）1.请从原子排列、弹性应力场、滑移性质、柏氏矢量等方面对比刃位错、螺位错的主要特征。

《金属材料及热处理》课程教学大纲
一、课程基本信息
1、课程代码：042005
2、课程名称（中/英文）：金属材料及热处理/ Metal Materils and Heat Treatment
3、学时/学分：32/4
4、先修课程：材料科学基础，042002
5、面向对象：大学三年级本科生
6、开课院（系）：材料学院
7、教材、教学参考书：参考书《工程材料》、朱张校、清华大学出版社、2001年1月
二、课程性质和任务
本课程为材料加工类本科生的专业基础课，着重介绍黑色和有色金属材料的热处理原理、工艺以及基础理论和应用。

其任务包括掌握金属材料（黑色、有色）加热、冷却过程中的各种组织转变、金属材料的各种热处理工艺过程以及成分、组织、工艺、性能之间的关系及应用。

训练学生用所学过的理论知识分析解决实际问题的方法和思路。

三、教学内容和基本要求
、、、钢的热处理原理
目的：1、介绍钢在加热、冷却过程中平衡与不平衡的各种转变
2、珠光体转变机理、组织特点
3、马氏体转变机理、组织特点
4、贝氏体转变机理、组织特点
5、介绍钢在回火时的转变。