北科大2006年《冶金物理化学》考研真题

北京科技大学-冶金物理化学-模拟三套卷及答案-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN北京科技大学2012年硕士学位研究生入学考试模拟试题（一）试题编号：809 试题名称：冶金物理化学一．简答题（每题7分，共70分）1.试用热力学原理简述氧势图中各直线位置的意义。

2.简述规则溶液的定义。

3.简述熔渣分子结构理论的假设条件。

4.已知金属氧化反应方程式（1）、（2）、（3），判断三个方程式中，哪个M是固相，液相，气相？确定之后，计算M的熔点和沸点。

已知（1）2M+O2 = 2MO（s）ΔG1θ= -1215000 + 192.88T（2）2M+O2 = 2MO（s）ΔG2θ = -1500800 + 429.28T（3）2M+O2 = 2MO（s）ΔG3θ = -1248500 + 231.8T5. 简述三元系相图的重心规则。

6. 试推导当O2在气相中的分压小于0.1Pa时硫容量的一种表达式。

7. 试写出熔渣CaO-SiO2的光学碱度的表达式。

8. 推导在铁液深度为H的耐火材料器壁上活性空隙的最大半径表达式。

9. 简述双膜传质理论。

10. 试推气固相反应的未反应核模型在界面化学反应为限制环节时的速率方程。

二．计算题（30分）在600℃下用碳还原FeO制取铁，求反应体系中允许的最大压力。

已知：FeO（s） = Fe（s）+ 1/2 O2(g) Δr Gθ= 259600 –62.55T ，J/molC(s) + O2 = CO2(g) Δr Gθ= -394100 + 0.84T，J/mol2C(s) + O2(g) = 2CO(g) Δr Gθ= -223400 - 175.30T ，J/mol 三．相图题（25分）1）标明各相区的组织。

2）分析x点的冷却过程，画出冷却曲线，并用有关相图的理论解释。

四．对渣-钢反应 [A] +(B2+) = (A2+) + [B] （25分）(1)分析该反应有几个步骤组成。

(北京科技大学)材料科学基础真题2006年(总分：200.00，做题时间：90分钟)一、论述题(总题数：11，分数：200.00)1.晶体结构1．(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？2．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。

这两个面和与其平行的密排方向构成什么关系？（分数：20.00）__________________________________________________________________________________________正确答案：(1．FCC晶胞中的原子个数4，密排面{111}及密排方向＜110＞，配位数12，原子半径；间隙位置(八面体间隙在体心及等效位置)及个数4，堆垛顺序ABCABC，致密度0.74。

2．如图，构成晶带关系。

)解析：2.合金相1．(以金属为基的)固溶体与中间相的主要差异(如结构、键性、性能)是什么？2．纯金属中溶入另一组元后(假设不会产生新相)会带来哪些微观结构上的变化？这些变化如何引起性能上的变化？（分数：20.00）__________________________________________________________________________________________ 正确答案：(1．固溶体保持纯金属的晶体结构，中间相的结构一般与两组元的结构都不同；固溶体原子间以金属键为主，中间相以共价键及离子键为主；固溶体塑、韧性好，中间相的强度高，韧性较差。

2．引起点阵畸变，点阵常数会改变；会产生局部偏聚或有序，甚至出现超结构。

因固溶强化使强度提高，塑性降低；电阻一般增大。

)解析：3.晶体缺陷1．点缺陷(如间隙原子或代位原子)和线缺陷(如位错)为何会发生交互作用？这种交互作用如何影响力学性能？2．举例或画图说明什么是小角晶界的位错模型？描述大角晶界有何模型？其含义是什么？（分数：20.00）__________________________________________________________________________________________ 正确答案：(1．点缺陷产生畸变，使局部能量提高，附近有弹性应变场；位错也是如此，但位错周围不同位置应力场状态不同，有的为压应力，有的为拉应力；点缺陷会聚集到位错上使应变能降低，使系统的能量下降，吸附溶质的位错是一种稳定组态；此时位错被钉扎而难以运动，使强度提高，会产生上下屈服点效应。

2001北京科技大学攻读硕士研究生入学考试试题考试科目：金属学A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：1.试题必须写在答题纸上。

2.统考生做1--10题；单考生做1--7题和11--13题。

1.名词解释：（每小题2分，共10分）（1）单胞和复合单胞（2）金属键（3）代位固溶体（4）位错（5）偏聚和有序化2.判断对错：（10分）3.以液态无限互溶、固态有限溶解并具有共晶反应的二元相图为例说明二元相图是制作方法和二元相图的一般几何规律。

（10分）4.结晶后的组织中产生显微偏析的原因是什么？采用什么措施能减少和消除偏析。

（10分）5.什么是晶界？讨论晶界在多晶体形变过程中的作用。

（10分）6.什么是相界面？复合合金形变的特点是什么？（10分）7.说明使多晶体晶粒细化能使材料的强度提高、韧性增加的原因。

（10分）8.简要叙述马氏体转变的一般特点。

（10分）9.要想获得粗大的再结晶晶粒可采取什么措施，说明原因。

（10分）10.简述固态相变在相变阻力、新相形核、新相成长方面的特点。

（10分）11.什么叫再结晶？什么是再结晶温度？简要描述再结晶过程。

（10分）2002北京科技大学攻读硕士研究生入学考试试题考试科目：金属学A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：1.试题必须写在答题纸上。

2.统考生做1--9题；单考生做1--6题和10--12题。

一.名词解释（20分，每个2.5分）（1）点阵畸变（2）柏氏矢量（3）相图（4）过冷度（5）形变织构（6）二次再结晶（7）滑移系（8）孪生二.画出立方晶系中（111）面、（435）面。

写出立方晶系空间点阵特征。

（10分）三.铸锭的一般组织可分为哪几个区域？写出其名称。

并简述影响铸锭结晶组织的因素。

（10分）四.画图并简述形变过程中位错增殖的机制。

（10分）五.写出菲克第一定律的数学表达式，并说明其意义。

北京科技大学 2006—2007学年 第一学期冶金物理化学标准答案一、简答 （每小题5分，共50分）1. 试用相图的基本规则说明以下相图的错误所在？答：违背了相图的构筑规则“在二元系中，单相区与两相区邻接的界线延长线必须进入两相区，不能进入单相区”2. 在Ellingham 图上，为什么形成CO 的曲线的斜率为负值，而一般的斜率为正值？ 答：CO O C 222=+ΘΘΘΘ−−=ΔC O CO S S S S 2202f ΘΘ−≈S S CO 0p ΘΔ−∴S ；∴ΘΔG ~T 曲线的斜率小于零。

同理可以证明一般反应的~T 曲线的斜率大于零。

ΘΔG 3. 简述分子理论的假设条件。

答：1）熔渣是由各种电中性的简单氧化物分子、CaO 、MgO 、、、及它们之间形成的复杂氧化物分子FeO 32O Al 2SiO 52O P 2SiO CaO •、22SiO CaO •、、等组成的理想溶液。

22SiO FeO •52O P CaO •2）简单氧化物分子于复杂氧化物分子之间存在着化学平衡，平衡时的简单氧化物的摩尔分数叫该氧化物的活度。

以简单氧化物存在的氧化物叫自由氧化物；以复杂氧化物存在的氧化物叫结合氧化物。

如：（）=2（）+（） 22SiO CaO •CaO 2SiO 2222SiO CaO SiO CaO D x x x K •=由K D 计算的x CaO 及x SiO2叫及的活度。

CaO 2SiO 4. 试解释正规溶液定义。

答：过剩混合热（其实为混合热）不为零，混合熵与理想溶液的混合熵相同的溶液叫正规溶液。

5. 试从热力学原理说明熔渣的氧化还原性？ 答：定义∑FeO 0表示渣的氧化性。

决定炉渣向钢液传氧的反应是（）=FeO [][]Fe O +[]FeOa O K00=Θ或[]FeOa O L 000=令[]FeOa O L00'0=----代表实际熔渣中的值。

当时，'oL f 0L f 0'0'00ln ln ln L L RT L RT L RT G =+−=Δ0，反应逆向进行，钢液中的氧向熔渣传递；当时，='oL p 0L G Δ0'0ln L L RT 0p ，反应正向进行，熔渣中的氧向钢液传递。

北京科技大学材料科学基础真题大全概要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。

2001-2013年北科冶金物化研究生入学考试试题(4).doc北京科技大学2011 年硕士学位研究生入学考试试题======================================================================== =====================================试题编号：809 试题名称：冶金物理化学（共2 页）适用专业：冶金工程\冶金工程（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。

======================================================================== =====================================一、简答题（每小题7分，共70分）1）试用热力学原理简述氧势图中各直线位置的意义。

2）简述熔渣分子结构理论的假设条件。

3）某溶液中组元B的标准态改变时（其它条件不变），下列热力学参数哪些会随之改变，哪些不变？(a) 组元B的活度aB；(b) 组元B的化学势B；(c)有组元B参与的化学反应的平衡常数K；(d)有组元B参与的化学反应的标准吉布斯自由能变化rG；(e)有组元B参与的化学反应的吉布斯自由能变化rG 。

4）试推导当O2在气相中的分压小于0.1Pa时硫容量的一种表达式。

5）试写出多元系铁溶液中组元i的相互作用系数的表达式。

6）简述正规溶液的定义？7) 试讨论如何由有效边界层得到多相反应动力学基本方程？8）简述表面更新理论如何在溶质渗透理论的基础上建立起来的？9）试描述多相反应动力学基本方程中的传质系数Kd的可能的形式？10）推导在铁液深度为H 的耐火材料的器壁上活性气隙的最大半径的表达式？二、（25 分）若铁钒溶液与固态VO 平衡，其平衡氧分压为 6.7×10-6Pa，在1873K 下，试分别以纯固态钒和钒在铁液中为1%的浓度（质量）为标准态计算铁液中钒的活度。

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8.讨论非均相生核活性孔隙半径，并说明每项的物理意义？
9. 对于液/液反应
[A]+ (B z+) = (A z+) + [B]
若在钢液和渣中元素A 的浓度远大于B 的，试写出其反应机理（反应步骤）并推导可能的数学模型。

二、热力学部分计算题（共20分）
若铁钒溶液与固态VO 平衡，其平衡氧分压为6.7×10-6Pa ，在1873K 下，试分别以纯固态钒和钒在铁液中为1%的浓度（质量）为标准态计算铁液中钒的活度。

已知
V(s)=[V] ∆sol G v(s)θ=（－15480－45.6 T ）J ⋅mol -1
2 V(s)+O 2(g)=2 VO(s) ∆r G θ =（－861490+150.2 T ）J
三、动力学部分计算题（共26分）
直径为1.2cm 的FeO 球团，在800°C 、0.01Mpa 恒定的CO 气流内进行还原，还原产物是多孔结构铁。

已知还原反应属于CO 气体在产物层内扩散控速，球团密度4.8×103 kg/m 3，M FeO =72×10-3 kg/mol ，产物层内CO 有效扩散系数2×10-4 m 2
/s ，
假设还原前后球团直径不变，试推导并计算完全还原所需要的时间。