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1．分析固态相变的阻力。
2．分析位错促进形核的主要原因。
3．下式表示含n 个原子的晶胚形成时所引起系统自由能的变化。
))(/3/2βαλan Es Gv bn G +-∆-=∆式中：∆Gv —— 形成单位体积晶胚时的自由能变化；γα/β —— 界面能；Es —— 应变能；a 、b —— 系数，其数值由晶胚的形状决定。
试求晶胚为球形时，a 和b 的值。
若∆Gv ，γα/β，Es 均为常数，试导出球状晶核的形核功∆G*。
4．A1-Cu 合金的亚平衡相图如图8-5所示，试指出经过固溶处理的合金在T 1，T 2温度时效时的脱溶顺序；并解释为什么稳定相一般不会首先形成呢?5．x Cu ＝0.046的Al-Cu 合金(见图4-9)，在550℃固熔处理后。
α相中含x Cu ＝0.02，然后重新加热到100℃，保温一段时间后，析出的θ相遍布整个合金体积。
设θ粒子的平均间距为5 nm ，计算：(1) 每立方厘米合金中大约含有多少粒子?(2) 假设析出θ后，α相中的x Cu ＝0，则每个θ粒子中含有多少铜原子(θ相为fcc 结构，原子半径为0.143 nm)?6．连续脱熔和不连续脱熔有何区别?试述不连续脱熔的主要特征?7．试述Al-Cu合金的脱熔系列及可能出现的脱熔相的基本特征。
为什么脱溶过程会出现过渡相?时效的实质是什么?8．指出调幅分解的特征，它与形核、长大脱溶方式有何不同?9．试说明脱熔相聚集长大过程中，为什么总是以小球熔解、大球增大方式长大。
10．若固态相变中新相以球状颗粒从母相中析出，设单位体积自由能的变化为108J/m2，比表面能为1J/m2，应变能忽略不计，试求表面能为体积自由能的1％时的新相颗粒直径。
11．试述无扩散型相变有何特点。
12．若金属B熔入面心立方金属A中，试问合金有序化的成分更可能是A3B还是A2B？试用20个A原子和B原子作出原子在面心立方金属(111)面上的排列图形。
13．含碳质量分数wc ＝0.003及wc＝0.012的甲5 mm碳钢试样，都经过860℃加热淬火，试说明淬火后所得到的组织形态、精细结构及成分。
西北工业大学材料科学基础考研真题答案西北工业大学2021年硕士研究生入学考试试题答案试题名称：材料科学基础试题编号：832 说明：所有答题一律写在答题纸上第页共页一、简答题（每题10分，共50分）1. 请简述滑移和孪生变形的特点？答：滑移变形特点：1）平移滑动：相对滑动的两部分位向关系不变 2）滑移线与应力轴呈一定角度3）滑移不均匀性：滑移集中在某些晶面上4）滑移线先于滑移带出现：由滑移线构成滑移带 5）特定晶面，特定晶向孪生变形特点：1) 部分晶体发生均匀切变2) 变形与未变形部分呈镜面对称关系，晶体位向发生变化 3) 临界切分应力大4) 孪生对塑变贡献小于滑移 5) 产生表面浮凸2. 什么是上坡扩散？哪些情况下会发生上坡扩散？答：由低浓度处向高浓度处扩散的现象称为上坡扩散。
应力场作用、电场磁场作用、晶界内吸附作用和调幅分解反应等情况下可能发生上坡扩散。
扩散驱动力来自自由能下降，即化学位降低。
3. 在室温下，一般情况金属材料的塑性比陶瓷材料好很多，为什么？纯铜与纯铁这两种金属材料哪个塑性好？说明原因。
答：金属材料的塑性比陶瓷材料好很多的原因：从键合角度考虑，金属材料主要是金属键合，无方向性，塑性好；陶瓷材料主要是离子键、共价键，共价键有方向性，塑性差。
离子键产生的静电作用力，限制了滑移进行，不利于变形。
铜为面心立方结构，铁为体心立方结构，两者滑移系均为12个，但面心立方的滑移系分布取向较体心立方匀衡，容易满足临界分切应力。
且面心立方滑移面的原子堆积密度比较大，因此滑移阻力较小。
因而铜的塑性好于铁。
4. 请总结并简要回答二元合金平衡结晶过程中，单相区、双相区和三相区中，相成分的变化规律。
答：单相区：相成分为合金平均成分，不随温度变化；双相区：两相成分分别位于该相区的边界，并随温度沿相区边界变化；三相区：三相具有确定成分，不随结晶过程变化。
5. 合金产品在进行冷塑性变形时会发生强度、硬度升高的现象，为什么？如果合金需要进行较大的塑性变形才能完成变形成型，需要采用什么中间热处理的方法？而产品使用时又需要保持高的强度、硬度，又应如何热处理？答：合金进行冷塑性变形时，位错大量��殖，位错运动发生交割、缠结等，使得位错运动受阻，同时溶质原子、各类界面与位错的交互作用也阻碍位错的运动。
第一章材料中的原子排列第一节原子的结合方式1 原子结构2 原子结合键（1）离子键与离子晶体原子结合：电子转移，结合力大，无方向性和饱和性；离子晶体；硬度高，脆性大，熔点高、导电性差。
如氧化物陶瓷。
（2）共价键与原子晶体原子结合：电子共用，结合力大，有方向性和饱和性；原子晶体：强度高、硬度高（金刚石）、熔点高、脆性大、导电性差。
如高分子材料。
（3）金属键与金属晶体原子结合：电子逸出共有，结合力较大，无方向性和饱和性；金属晶体：导电性、导热性、延展性好，熔点较高。
如金属。
金属键：依靠正离子与构成电子气的自由电子之间的静电引力而使诸原子结合到一起的方式。
（3）分子键与分子晶体原子结合：电子云偏移，结合力很小，无方向性和饱和性。
分子晶体：熔点低，硬度低。
如高分子材料。
氢键：（离子结合）X-H---Y（氢键结合），有方向性，如O-H—O（4）混合键。
如复合材料。
3 结合键分类（1） 一次键（化学键）：金属键、共价键、离子键。
（2） 二次键（物理键）：分子键和氢键。
4 原子的排列方式（1）晶体：原子在三维空间内的周期性规则排列。
长程有序，各向异性。
（2）非晶体：――――――――――不规则排列。
长程无序，各向同性。
第二节原子的规则排列一晶体学基础1 空间点阵与晶体结构（1） 空间点阵：由几何点做周期性的规则排列所形成的三维阵列。
图1-5特征：a 原子的理想排列；b 有14种。
其中：空间点阵中的点－阵点。
它是纯粹的几何点，各点周围环境相同。
描述晶体中原子排列规律的空间格架称之为晶格。
空间点阵中最小的几何单元称之为晶胞。
（2） 晶体结构：原子、离子或原子团按照空间点阵的实际排列。
特征：a 可能存在局部缺陷； b 可有无限多种。
2 晶胞图1－6（1）――－：构成空间点阵的最基本单元。
（2）选取原则：a 能够充分反映空间点阵的对称性；b 相等的棱和角的数目最多；c 具有尽可能多的直角；d 体积最小。
（3） 形状和大小有三个棱边的长度a,b,c及其夹角α,β,γ表示。
西北⼯业⼤学材料科学基础历年真题与答案解析（1）西北⼯业⼤学2012年硕⼠研究⽣⼊学考试试题答案试题名称：材料科学基础试题编号：832说明：所有答题⼀律写在答题纸上第页共页⼀、简答题（每题10分，共50分）1.请简述滑移和孪⽣变形的特点？答：滑移变形特点：1）平移滑动：相对滑动的两部分位向关系不变2）滑移线与应⼒轴呈⼀定⾓度3）滑移不均匀性：滑移集中在某些晶⾯上4）滑移线先于滑移带出现：由滑移线构成滑移带5）特定晶⾯，特定晶向孪⽣变形特点：1) 部分晶体发⽣均匀切变2) 变形与未变形部分呈镜⾯对称关系，晶体位向发⽣变化3) 临界切分应⼒⼤4) 孪⽣对塑变贡献⼩于滑移5) 产⽣表⾯浮凸2.什么是上坡扩散？哪些情况下会发⽣上坡扩散？答：由低浓度处向⾼浓度处扩散的现象称为上坡扩散。
应⼒场作⽤、电场磁场作⽤、晶界内吸附作⽤和调幅分解反应等情况下可能发⽣上坡扩散。
扩散驱动⼒来⾃⾃由能下降，即化学位降低。
3.在室温下，⼀般情况⾦属材料的塑性⽐陶瓷材料好很多，为什么？纯铜与纯铁这两种⾦属材料哪个塑性好？说明原因。
答：⾦属材料的塑性⽐陶瓷材料好很多的原因：从键合⾓度考虑，⾦属材料主要是⾦属键合，⽆⽅向性，塑性好；陶瓷材料主要是离⼦键、共价键，共价键有⽅向性，塑性差。
离⼦键产⽣的静电作⽤⼒，限制了滑移进⾏，不利于变形。
铜为⾯⼼⽴⽅结构，铁为体⼼⽴⽅结构，两者滑移系均为12个，但⾯⼼⽴⽅的滑移系分布取向较体⼼⽴⽅匀衡，容易满⾜临界分切应⼒。
且⾯⼼⽴⽅滑移⾯的原⼦堆积密度⽐较⼤，因此滑移阻⼒较⼩。
因⽽铜的塑性好于铁。
4.请总结并简要回答⼆元合⾦平衡结晶过程中，单相区、双相区和三相区中，相成分的变化规律。
答：单相区：相成分为合⾦平均成分，不随温度变化；双相区：两相成分分别位于该相区的边界，并随温度沿相区边界变化；三相区：三相具有确定成分，不随结晶过程变化。
5.合⾦产品在进⾏冷塑性变形时会发⽣强度、硬度升⾼的现象，为什么？如果合⾦需要进⾏较⼤的塑性变形才能完成变形成型，需要采⽤什么中间热处理的⽅法？⽽产品使⽤时⼜需要保持⾼的强度、硬度，⼜应如何热处理？答：合⾦进⾏冷塑性变形时，位错⼤量増殖，位错运动发⽣交割、缠结等，使得位错运动受阻，同时溶质原⼦、各类界⾯与位错的交互作⽤也阻碍位错的运动。
西工大材料考研必看练习题51．锌单晶体试样的截面积A＝78.5 mmz，经拉伸试验测得有关数据如表6-1所示。
试答复以下问题：(1) 根据表6-1中每一种拉伸条件的数据求出临界分切应力τk，分析有无规律。
(2) 求各屈服载荷下的取向因子，作出取向因子和屈服应力的关系曲线，说明取向因子对屈服应力的影响。
表6-1 锌单晶体拉伸试验测得的数据屈服载荷／N υ/( °) λ/( °) 620 83 25.5 252 72.5 26 184 62 3 148 48.5 46 174 30.5 63 273 17.6 74.8 525 5 82.5 2．低碳钢的屈服点与晶粒直径d 的关系如表6-2中的数据所示，d与，，是否符合霍尔配奇公式?试用最小二乘法求出霍尔—配奇公式中的常数。
表6-2 低碳钢屈服极限与晶粒直径d/?m σs/(kPa) 400 86 50 121 10 180 5 242 2 345 3．拉伸铜单晶体时，假设拉力轴的方向为[001]，σ＝106Pa。
求(111)面上柏氏矢a[110]量b=2的螺型位错线上所受的力(aCu＝0.36nm)。
4．给出位错运动的点阵阻力与晶体结构的关系式。
说明为什么晶体滑移通常发生在原子最密排的晶面和晶向。
5．对于面心立方晶体来说，一般要有5个独立的滑移系才能进行滑移。
这种结论是否正确?请说明原因及此结论适用的条件。
6．什么是单滑移、多滑移、交滑移?三者滑移线的形貌各有何特征?7．纯铜的{111}[110]滑移系的临界切应力rc为1 MPa，问；(1) 要使(111)面上产生[101)方向的滑移，那么在[001]方向上应施加多大的应力?(2) 要使(111)面上产生[110]方向的滑移呢?8．证明体心立方金属产生孪生变形时，孪晶面沿孪生方向的切应变为0.707。
9．试比拟晶体滑移和孪生变形的异同点。
10．用金相分析如何区分“滑移带〞、“机械孪晶〞、“退火孪晶〞。
1．设计一种实验方法，确定在一定温度( T )下再结晶形核率N和长大线速度G （若N和G都随时间而变）。
2．金属铸件能否通过再结晶退火来细化晶粒?3．固态下无相变的金属及合金，如不重熔，能否改变其晶粒大小?用什么方法可以改变?4．说明金属在冷变形、回复、再结晶及晶粒长大各阶段晶体缺陷的行为与表现，并说明各阶段促使这些晶体缺陷运动的驱动力是什么。
5．将一锲型铜片置于间距恒定的两轧辊间轧制，如图7—4所示。
(1)画出此铜片经完全再结晶后晶粒大小沿片长方向变化的示意图；(2)如果在较低温度退火，何处先发生再结晶?为什么?6．图7—5示出。
—黄铜在再结晶终了的晶粒尺寸和再结晶前的冷加工量之间的关系。
图中曲线表明，三种不同的退火温度对晶粒大小影响不大。
这一现象与通常所说的“退火温度越高，退火后晶粒越大”是否有矛盾?该如何解释?7．假定再结晶温度被定义为在1 h内完成95％再结晶的温度，按阿累尼乌斯(Arrhenius)方程，N＝N0exp(RTQn-)，G＝Gexp(RTQg-)可以知道，再结晶温度将是G和向的函数。
(1)确定再结晶温度与G0，N，Qg，Qn的函数关系；(2)说明N0，G，Qg，Q的意义及其影响因素。
8．为细化某纯铝件晶粒，将其冷变形5％后于650℃退火1 h，组织反而粗化；增大冷变形量至80％，再于650℃退火1 h，仍然得到粗大晶粒。
试分析其原因，指出上述工艺不合理处，并制定一种合理的晶粒细化工艺。
9．冷拉铜导线在用作架空导线时(要求一定的强度)和电灯花导线(要求韧性好)时，应分别采用什么样的最终热处理工艺才合适?10．试比较去应力退火过程与动态回复过程位错运动有何不同。
从显微组织上如何区分动、静态回复和动、静态再结晶?11．某低碳钢零件要求各向同性，但在热加工后形成比较明显的带状组织。
请提出几种具体方法来减轻或消除在热加工中形成带状组织的因素。
12．为何金属材料经热加工后机械性能较铸造状态为佳?13．灯泡中的钨丝在非常高的温度下工作，故会发生显著的晶粒长大。
西北工业大学2012年材料考研试题一、简答题（每题10分，共50分）1.请简述滑移和孪生变形的特点？答：滑移变形特点：1）平移滑动：相对滑动的两部分位向关系不变2）滑移线与应力轴呈一定角度3）滑移不均匀性：滑移集中在某些晶面上4）滑移线先于滑移带出现：由滑移线构成滑移带5）特定晶面，特定晶向孪生变形特点：1) 部分晶体发生均匀切变2) 变形与未变形部分呈镜面对称关系，晶体位向发生变化3) 临界切分应力大4) 孪生对塑变贡献小于滑移5) 产生表面浮凸2.什么是上坡扩散？哪些情况下会发生上坡扩散？答：由低浓度处向高浓度处扩散的现象称为上坡扩散。
应力场作用、电场磁场作用、晶界内吸附作用和调幅分解反应等情况下可能发生上坡扩散。
扩散驱动力来自自由能下降，即化学位降低。
3.在室温下，一般情况金属材料的塑性比陶瓷材料好很多，为什么？纯铜与纯铁这两种金属材料哪个塑性好？说明原因。
答：金属材料的塑性比陶瓷材料好很多的原因：从键合角度考虑，金属材料主要是金属键合，无方向性，塑性好；陶瓷材料主要是离子键、共价键，共价键有方向性，塑性差。
离子键产生的静电作用力，限制了滑移进行，不利于变形。
铜为面心立方结构，铁为体心立方结构，两者滑移系均为12个，但面心立方的滑移系分布取向较体心立方匀衡，容易满足临界分切应力。
且面心立方滑移面的原子堆积密度比较大，因此滑移阻力较小。
因而铜的塑性好于铁。
4.请总结并简要回答二元合金平衡结晶过程中，单相区、双相区和三相区中，相成分的变化规律。
答：单相区：相成分为合金平均成分，不随温度变化；双相区：两相成分分别位于该相区的边界，并随温度沿相区边界变化；三相区：三相具有确定成分，不随结晶过程变化。
5.合金产品在进行冷塑性变形时会发生强度、硬度升高的现象，为什么？如果合金需要进行较大的塑性变形才能完成变形成型，需要采用什么中间热处理的方法？而产品使用时又需要保持高的强度、硬度，又应如何热处理？答：合金进行冷塑性变形时，位错大量増殖，位错运动发生交割、缠结等，使得位错运动受阻，同时溶质原子、各类界面与位错的交互作用也阻碍位错的运动。
1.在Al-Mg 合金中，x Mg =0.05，计算该合金中Mg 的质量分数(w Mg )(已知Mg 的相对原子质量为24.31，Al 为26.98)。
2．已知Al-Cu 相图中，K ＝0.16，m ＝3.2。
若铸件的凝固速率R ＝3×10-4 cm/s ，温度梯度G ＝30℃/cm ，扩散系数D ＝3×10-5cm 2/s ，求能保持平面状界面生长的合金中W Cu 的极值。
3．证明固溶体合金凝固时，因成分过冷而产生的最大过冷度为：⎥⎦⎤⎢⎣⎡-+--=∆GK R K mw R GD K K mw T Cu C Cu C )1(ln 1)1(00max最大过冷度离液—固界面的距离为：⎥⎦⎤⎢⎣⎡-=GDK R K mw R D x Cu C )1(ln 0式中m —— 液相线斜率； w C0Cu —— 合金成分； K —— 平衡分配系数； G —— 温度梯度； D —— 扩散系数； R —— 凝固速率。
说明：液体中熔质分布曲线可表示为：⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛--+=x D R K K w C Cu C L exp 110 4．Mg-Ni 系的一个共晶反应为：546.02)Mg (570235.0Ni Mg ==+⇔w w L NiNi 纯℃α设w 1Ni ＝C 1为亚共晶合金，w 2Ni =C 2为过共晶合金，这两种合金中的先共晶相的质量分数相等，但C 1合金中的α总量为C 2合金中α总量的2.5倍，试计算C 1和C 2的成分。
5．在图4—30所示相图中，请指出： (1) 水平线上反应的性质； (2) 各区域的组织组成物； (3) 分析合金I ，II 的冷却过程；(4) 合金工，II 室温时组织组成物的相对量表达式。
6．根据下列条件画出一个二元系相图，A 和B 的熔点分别是1000℃和700℃，含w B =0.25的合金正好在500℃完全凝固，它的平衡组织由73.3%的先共晶。
西工大材料科学基础答案【篇一：西北工业大学材料科学基础考研真题答案】2年硕士研究生入学考试试题答案试题名称：材料科学基础试题编号：832 说明：所有答题一律写在答题纸上第页共页一、简答题（每题10分，共50分）1.请简述滑移和孪生变形的特点？答：滑移变形特点：1）平移滑动：相对滑动的两部分位向关系不变2）滑移线与应力轴呈一定角度3）滑移不均匀性：滑移集中在某些晶面上4）滑移线先于滑移带出现：由滑移线构成滑移带5）特定晶面，特定晶向孪生变形特点：1) 部分晶体发生均匀切变2) 变形与未变形部分呈镜面对称关系，晶体位向发生变化3) 临界切分应力大4) 孪生对塑变贡献小于滑移5) 产生表面浮凸2.什么是上坡扩散？哪些情况下会发生上坡扩散？答：由低浓度处向高浓度处扩散的现象称为上坡扩散。
应力场作用、电场磁场作用、晶界内吸附作用和调幅分解反应等情况下可能发生上坡扩散。
扩散驱动力来自自由能下降，即化学位降低。
3.在室温下，一般情况金属材料的塑性比陶瓷材料好很多，为什么？纯铜与纯铁这两种金属材料哪个塑性好？说明原因。
答：金属材料的塑性比陶瓷材料好很多的原因：从键合角度考虑，金属材料主要是金属键合，无方向性，塑性好；陶瓷材料主要是离子键、共价键，共价键有方向性，塑性差。
离子键产生的静电作用力，限制了滑移进行，不利于变形。
铜为面心立方结构，铁为体心立方结构，两者滑移系均为12个，但面心立方的滑移系分布取向较体心立方匀衡，容易满足临界分切应力。
且面心立方滑移面的原子堆积密度比较大，因此滑移阻力较小。
因而铜的塑性好于铁。
4.请总结并简要回答二元合金平衡结晶过程中，单相区、双相区和三相区中，相成分的变化规律。
答：单相区：相成分为合金平均成分，不随温度变化；双相区：两相成分分别位于该相区的边界，并随温度沿相区边界变化；三相区：三相具有确定成分，不随结晶过程变化。
5.合金产品在进行冷塑性变形时会发生强度、硬度升高的现象，为什么？如果合金需要进行较大的塑性变形才能完成变形成型，需要采用什么中间热处理的方法？而产品使用时又需要保持高的强度、硬度，又应如何热处理？答：合金进行冷塑性变形时，位错大量増殖，位错运动发生交割、缠结等，使得位错运动受阻，同时溶质原子、各类界面与位错的交互作用也阻碍位错的运动。
1．何为空间点阵？它与晶体结构有何异、同？答：空间点阵是对晶体结构按照一定法则进行的高度数学抽象；晶体结构是对晶体的直观表示。
点阵只有七大类，14种，晶体结构有无限多种。
2．请简述晶界有哪些特征？答：晶界有自发变直的趋势；晶界引起晶体强度升高；晶界扩散比晶体内扩散速度快；晶界容易收到腐蚀；晶界容易吸附溶质原子和杂质；晶界是相变首先发生的地方。
3．何为固溶强化？置换固溶体与间隙固溶体相比,哪个的固溶强化效果强？请简述影响固溶度的因素。
答：溶质原子溶入晶格中，阻碍位错运动，引起强度升高，塑性下降的现象。
晶体结构类型、原子尺寸差、电负性差异、电子浓度都会影响固溶度。
4．请简述二元合金结晶的基本条件有哪些。
答：热力学条件；结构条件；能量条件；成分条件。
5．什么是反应扩散？请简述其特点。
答：扩散时，元素超过最大固溶度因而形成新相的扩散。
反应快速分为有扩散无反应层和有反应层；两层之间有明确的界面；反应扩散速度取决于扩散速度和反应速度。
6．简述在什么情况下会发生单滑移、多滑移和交滑移，它们的滑移线形貌特征是什么。
答：变形量小或滑移系少的时候发生单滑移；变形量大或滑移系多时多个滑移系同时或交替开动称为多滑移；当螺位错为了避开障碍物改变滑移面时称为交滑移。
单滑移滑移线为平行直线；多滑移为交叉的两组平行直线；交滑移为波纹线已知fcc晶体的致密度比bcc晶体的大，请解释为什么fcc的固溶度仍比bcc的大？答：间隙分为四面体间隙和八面体间隙。
在fcc中八面体间隙较大，而bcc中因八面体间隙为扁八面体间隙，故其四面体间隙较大。
因此fcc晶体能够容纳更多的溶质原子。
2.请简述影响固溶体固溶度的因素有哪些。
答：1）原子尺寸因素：置换固溶体的溶质与溶剂原子尺寸越相近固溶度越大。
间隙固溶体的溶质原子与溶剂间隙尺寸越相近固溶度越大。
2）晶体结构因素：置换固溶体溶质溶剂的晶体结构相似固溶度越大。
3）电负性因素：溶质与溶剂的电负性越相近固溶度越大。
4）电子浓度因素：电子浓度越低固溶度越大。
3.均匀形核与非均匀形核具有相同的临界晶核半径，非均匀形核的临界形核功也等于三分之一表面能，为什么非均匀形核比均匀形核容易？答：非均匀形核与均匀形核的临界晶核半径相等，但非均匀形核的临界晶核体积小。
非均匀形核的临界形核功也等于三分之一表面能，但非均匀形核的表面能小于均形核的表面能，即非均匀形核的临界形核功小。
因此非均匀形核比较容易。
4.原子的热运动如何影响扩散？答：原子热运动越强烈，原子的跃迁距离增大，跃迁频率增大，跃迁几率增大，将使得扩散系数增大，即促进扩散。
5.如何区分金属的热变形和冷变形？答：冷、热变形温度的分界是再结晶温度。
一、简答题（每题5分，共30分）1.固溶体晶粒内存在偏析，主轴与枝间成分不同，整个晶粒还是不是一个相？答：仍然是一个相，因为固溶体可以有相应的成分变化范围。
2.固体中常见的有哪些相结构？答：固溶体中常见的相结构有固溶体，化合物，非晶相，分子相。
3.何谓平衡结晶？何谓非平衡结晶？答：平衡结晶是指结晶速度非常缓慢，液相和固相中扩散均很充分的情况下的结晶。
非平衡结晶是指结晶速度比较快，扩散不充分的情况下的结晶。
4.扩散第一定律的应用条件是什么？对于浓度梯度随时间变化的情况，能否应用扩散第一定律？答：扩散第一定律的应用条件是稳态扩散，即与时间无关的扩散。
对于非稳态扩散的情况也可以应用扩散第一定律，但必须对其进行修正。
5.按热力学分，固态相变有哪几类？分类依据是什么？铁碳合金中，Fe3C II的形成属于其中的哪一类？答：按热力学分固态相变分为一级相变、二级相变和高级相变。
Fe3C II的形成属于一级相变。
6.复合材料按增强体形态可以分为哪几类？答：可以分为连续纤维增强复合材料、短纤维增强复合材料和颗粒增强复合材料。
对于Cu含量0.04的Al-Cu合金，经过80%冷变形后，分别在700K，350K 保温1小时，请画出缓慢冷却到室温后的金相组织，并分析两组织出现差异的原因。
答：700K退火1小时后发生形成单一α相，冷却是脱溶出θ相。
250K则仅发生回复，金相组织保持冷变形的组织形态。
绘图略1.若需要对纯铝试样进行强化，可以采用什么强化手段？通过何种手段实现？答：细晶强化，可以通过快速结晶或变形再结晶实现；加工硬化，经适当的冷塑性变形后可以提高强度。
1.什么是柏氏矢量？它有哪些特征？答：柏氏矢量是描述晶体中位错性质及其引起畸变方向、程度的一种数学方法。
它具有唯一性、同一性和可加性。
2.固溶体的固溶度受哪些因素的影响？答：原子尺寸、晶体结构、电负性、电子浓度。
3.请总结并简要回答二元合金平衡结晶过程中，单相区、双相区和三相区各相成分的变化规律。
答：单相区：相成分为合金平均成分，不随温度变化；双相区：两相成分分别位于该相区的边界，并随温度沿相区边界变化；三相区：三相具有确定成分，且不随结晶过程变化。
4.什么是上坡扩散？哪些情况下会发生上坡扩散？答：由低浓度处向高浓度处扩散的现象称为上坡扩散。
应力场作用、电场磁场作用、晶界内吸附作用和调幅分解反应等情况下可能发生上坡扩散。
5.何为固溶强化？请简述其强化机制。
答：固溶强化就是溶质原子通过某种方式阻碍位错运动，从而使合金强度提高的现象。
其主要机制包括：（1）柯氏气团，即溶质原子与基体原子尺寸不同，产生的弹性应力场对位错运动产生阻碍；（2）玲木气团，即溶质原子降低了基体的层错能，使位错分解称为扩展位错，阻碍位错运动；（3）电交互作用，即溶质原子为带电粒子，与位错形成静电作用力，阻碍位错运动。
6.室温下对某种金属材料进行塑性变形，能发生动态再结晶吗？为什么？答：可能。
若再结晶温度低于室温，则室温下的变形属于热变形，就可能发生动态再结晶。
一、简答题（每题6分，共30分）1.请简述工程材料的分类。
答：金属材料，陶瓷材料，高分子材料，复合材料。
2.请简述滑移和孪生变形的特点？答：滑移变形特点：1）平移滑动：相对滑动的两部分位向关系不变2）滑移线与应力轴呈一定角度3）滑移不均匀性：滑移集中在某些晶面上4）滑移线先于滑移带出现：由滑移线构成滑移带5）特定晶面，特定晶向孪生变形特点：1) 部分晶体发生均匀切变2) 变形与未变形部分呈镜面对称关系，晶体位向发生变化3) 临界切分应力大4) 孪生对塑变贡献小于滑移5) 产生表面浮凸3.若将一位错线的正方向定义为原来的反向，此位错的柏氏矢量是否改变？位错的类型是否改变？答：柏氏矢量反向。
位错类型不变，符号改变。
4.动态再结晶与静态再结晶后的组织有何差别？力学性能有何差别？答：动态再结晶后获得中心有畸变的等轴晶，晶粒内部有被缠结位错分割的亚晶。
静态再结晶后获得低位错密度的等轴晶。
一般，动态再结晶后的强度、硬度比静态再结晶的高。
5.请简述金属间化合物的一般特性。
答：金属间化合物种类繁多，机构复杂，一般具有极高的硬度，较高的熔点，塑形差。
往往具有特殊的物理化学性质。
设有一条内径为30mm的厚壁管道，被壁厚0.1mm的铁膜隔开。
由管子一端通入氮气，保持铁膜一侧活性氮原子浓度为1200 mol/m3，另一侧为100 mol/m3。
如果在700℃下测得通过管道的氮气流量为2.8×10-4mol/s，求此时氮原子在铁中的扩散系数。
请分别绘出室温下，共析钢、过共晶白口铸铁平衡组织；Al-5.0wt%Cu合金平衡组织；Al-13%Si合金平衡组织。
1.请以层片状共晶组织为例，论述二元共晶时如何满足成分条件。
答：首先通过成分起伏获得某一组元的富集并形成共晶中的某一相（领先相），此时会在其周围形成另一组元的富集，比较容易满足另一相的形成条件，从而形成共晶中的另一相。
如此反复，满足成分条件，交替形核，而形成共晶。
形核后，两相与液相的界面处均会形成溶质原子的富集，溶质原子通过横向扩散，满足两相生长所需的成分条件，实现液固界面的推进。
2.根据Al-Zr二元相图回答：1)写出1490℃、1250℃、975℃、940℃的相变反应，并判断反应类型。
2)画出x＝50.0％合金平衡结晶的冷却曲线，并标明各阶段的相变反应。
3)计算x＝30.0％合金平衡结晶到室温下的相组成。
答：1)1490℃：L → Al3Zr + Al2Zr 共晶反应1250℃：Al3Zr4 + Al3Zr2→ AlZr 包析反应975℃：β-Zr + AlZr2→ AlZr3包析反应940℃：β-Zr + AlZr3→ α-Zr 包析反应一简答题（每题6分，共30分）1.请简述刃型位错、螺型位错的主要特征答：刃型位错：✧晶体中有一个额外原子面，形如刀刃插入晶体✧刃型位错周围的点阵发生了弹性畸变✧位错线可以是折线或曲线, 但位错线必与滑移（矢量）方向垂直✧只有一个确定的滑移面✧位错线的移动方向与晶体滑移方向平行（一致）✧位错线与柏氏矢量垂直螺型位错：上下两层原子发生错排，错排区原子依次连接呈螺旋状位错线周围点阵产生了弹性畸变；螺型位错与晶体滑移方向平行，故位错线一定是直线螺型位错的滑移面是不确定的，凡是包含螺型位错的平面均可作为它的滑移面；位错线的移动方向与晶体滑移方向相互垂直。
位错线与柏氏矢量平行2.相互垂直的位错运动后发生交割，原位错可能会发生什么变化？在后续的位错运动中可能会有什么影响？答：交割后在原位错线上留下对方柏氏矢量大小、方向的扭转或割接，但是该位错线仍是原柏氏矢量。
所有的割阶都是刃型位错，而扭折可以是刃位错也可以是螺位错在后续位错运动中，由于：扭折与原位错同一滑移面，可随主位错线一起运动，几乎不产生阻力，并在线张力的作用下易消失割阶与原位错线不在同一滑移面，故除非割阶产生攀移，否则割阶就不能跟随主滑移线一起运动，成为位错运动的障碍，称为割阶硬化3.什么是离异共晶？如何发生的？答：在共晶水平线的两个端部附近，由于共晶量少，领先相相依附在初生相上，另一相独立存在于晶界，在组织学上失去共晶体特点，称为离异共晶。
有时，也将端部以外附近的合金，在非平衡凝固时得到的少量共晶，称为离异共晶。
4.简述平衡结晶与非平衡结晶的不同之处。
答：平衡结晶是指结晶速度非常缓慢，液相和固相中扩散均很充分的情况下的结晶。
非平衡结晶是指结晶速度比较快，扩散不充分的情况下的结晶。
5.形成无限固溶体的条件是什么？简述原因。
答：形成固溶体时，溶质原子的溶入会使溶剂结构产生点阵畸变，使体系自由能升高。
间隙固溶体中溶质原子溶入溶剂间隙中引起的点阵畸变较大，故不能形成无限互溶；置换固溶体中溶质原子取代了溶剂原子的位置，晶格畸变较小。
当溶质、溶剂尺寸相差越小，晶格畸变越小，能量越低，溶解度越大；两组元具有相同的晶体结构可形成无限互溶。
6.在固态下晶体的线缺陷对溶质原子的扩散有何影响？答：①Ｑ↓——Ｄ↑——管道机制②Ｑ↑——Ｄ↓——陷阱机制根据Fe-Fe3C相图画出含碳0.65％的铁碳合金的冷却曲线。
