北京科技大学《814材料科学基础》历年考研真题汇编(含部分答案)

北京科技大学1995-2012材料科学基础考研试题及部分答案北科1995-2011材料考研，初试考卷及答案1995年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: 金属塑性加工说明:统考生做1～10题，单考生做1～7题和在8～13题中任选3题。

每题10分。

1、什么是固溶体？固溶体可以分为几种？并说明其各自的结晶特点。

2、计算含0.45%C的亚共析钢在共析温度时铁素体和奥氏体两相的相对数量，在这一温度下铁素体和珠光体的相对数量又是多少？3、用扩散理论来说明高温条件下钢的氧化过程。

4、画出铁碳平衡相图中的包晶反应部分的相图，并给出包晶反应表达式。

5、说明钢中非金属夹杂物的来源及其种类。

6、说明钢的完全退火、不完全退火、等温退火、球化退火、和低温退火的工艺特点及它们的作用。

7、说明轴承钢的碳化物类型及形成原因。

8、画图说明钢的高温和低温形变热处理的工艺特点。

9、从下列元素中指出哪些元素是扩大奥氏体区域的？哪些元素是缩小奥氏体区域的？C Si Ti Cr Mo Ni Cu N10、冷变形金属加热发生低温、中温和高温回复时晶体内部发生什么变化？11、绘出立方系中｛110｝晶面族所包括的晶面，以及（112）、（123）、（120）晶面。

12、说明共析钢加热时奥氏体形成的过程，并画图表示。

13、合金钢中主要的合金相有几种类型？北京科技大学1999年硕士学位研究生入学考试试题科目：金属学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）。

2015年北京科技大学814材料科学基础考研真题（部分试题，不完整）
说明：以下试题只包含部分试题，特此说明！
一、解释下列术语并进行选择（6分/小题，共42分）
1．电子化合物：MgCu2相和CuZn相哪个是电子化合物？
2．脱溶贯序：Al-2%Cu和Al-4%Cu哪个脱溶速度快？
3．玻璃化温度：冷却速度快，玻璃化温度越高还是越低？
4．组分过冷：其他参数固定时，液相扩散系数大的合金容易出现组分过冷还是扩散系数小的？
5．Schmidt因子（也称取向因子）：FCC金属沿＜100＞方向拉伸的Schmidt因子大还是沿着＜124＞取向因子大？
6．形变织构：拔丝织构的表示方式是{hkl}＜uvw＞还是＜uvw＞？
7．聚合物的构型：无规线团模型和全同立构，哪个是描述构型的术语？
二、晶体结构（20分）
（1）如图为两种A-B二元合金相晶胞（类似NaCl和CuAu结构），分别抽象出其点阵类型并写出结构基元；
（2）对图1（a），用原子（离子）半径表达出的点阵常数a；给出晶胞中的原子（离子）个数：指出小原子（或正离子）的配位数是多少？
（3）分别指出两种合金A、B原子完全无序占位时的晶体结构？并说明原因。

图1 两种AB型合金晶胞示意图
三、晶体缺陷（25分）
（1）在点、线、面三种晶体缺陷中，它们在晶体中的出现都是热力学稳定的吗？为什么？
（2）各举出一个例子分别说明如何在晶体中大量引入这些缺陷。

2002答案：一，1，点阵畸变：在局部范围，原子偏离其正常的点阵位置，造成点阵畸变。

2，柏氏矢量：描述位错特征的一个重要矢量，它集中反映了位错区域内畸变总量的大小和方向，也是位错扫过后晶体相对滑动的量。

3，相图：描述各相平衡存在条件或共存关系的图解，也可称为平衡时热力学参量的几何轨迹。

4，过冷度：相变过程中冷却到相变点以下某个温度后发生转变，平衡相变温度与该实际转变温度之差称过冷度。

5，形变织构：多晶形变过程中出现的晶体学取向择优的现象。

6，二次再结晶：再结晶结束后正常长大被抑制而发生的少数晶粒异常长大的现象。

7，滑移系：晶体中一个滑移面及该面上的一个滑移方向的组合称一个滑移系。

8，孪生：晶体受力后，以产生孪晶的方式进行的切变过程。

二，立方晶系中（111）面、（435）面图略。

立方晶系空间点阵特征是点阵参数有如下关系：a=b=c, α=β=γ=90°。

也可用具有哪类对称元素表示，若有四个三次转轴，则对应立方点阵。

三，分为三晶区：激冷区、柱状晶区、中心等轴晶区。

影响铸锭结晶组织的因素：1，液体过冷度，越小越好。

2，凝固温度范围，越大越好，有利于枝晶的破碎。

3，温度梯度，越小越有利于等轴晶。

4，合金熔点低，温度梯度小。

5，搅拌或加孕育剂。

四，frank-read源机制，图略见课本。

滑移面上一个在A，B两点被钉扎的位错AB，在应力作用下弓出（状态2），弓出到3状态时，下方相邻部分反号相吸，并局部合并，完成一次增殖过程放出一位错环（状态4）。

在应力作用下，继续重复前面1-4过程。

五，一维下，J=-D ；J：扩散流量，单位时间通过单位面积扩散的物质量，D：扩散系数，：浓度梯度，：其意义为物质扩散量与该物质的浓度梯度成正比，方向相反。

影响扩散的因素：1，温度，满足D=D0e 的关系，T升高，D增加。

2，界面表面及位错，是扩散的快速通道。

3，第三组元，可对二元扩散有不同影响，如Mo、W降低C在r-Fe 中的扩散系数，Co、Si加速C扩散，Mn影响不大。

2014年北京科技大学814材料科学基础考研真题及详解一、简述题（5分/小题，共30分）1．再结晶温度答：再结晶温度不像结晶或者其他相变温度那样严格确定，它受很多因素的影响，根据条件的不同在一定范围内变化。

冷变形金属开始进行再结晶的最低温度称为再结晶温度，它可用金相法或硬度法测定，即以显微镜中出现第一颗新晶粒时的温度或以硬度下降50%所对应的温度，定义为再结晶温度。

工业上规定，再结晶温度为经过大的冷塑性变形（通常变形量为70%以上）的金属，1小时保温时间内能完成（通常完成95%或98%）再结晶过程的最低温度。

2．相平衡条件答：相平衡条件是指在确定状态下，一个多相系统中各相的性质和数量均不随时间变化，此时各相的化学势相等。

从宏观上看，没有物质由一相向另一相的净迁移，但从微观上看，不同相之间的分子转移并未停止，只是每个相的生成速度与它的消失速度相等。

此时，吉布斯自由能最小，多元系统存在的相数可用吉布斯相律来判断：f＝C－P＋2。

3．上坡扩散答：上坡扩散的驱动力是化学位梯度，在界面上，组元的扩散方向是由低浓度区域向高浓度区域，其扩散方向与菲克第一定律所指方向正好相反。

上坡扩散的存在说明扩散的驱动力不是浓度梯度，而是化学位梯度。

4．空间点阵答：空间点阵是指把晶体质点的中心用直线连接起来，构成一个空间网格，其中每个点都处于相同的环境中，在三维空间中周期性地规律排列。

在表达晶体结构时，空间点阵中每一个阵点代表一个或几个相同原子的所处位置，其周围环境和对称性都相同。

依据晶胞参数之间关系的不同，可以把所有晶体的空间点阵划归为7类，即7个晶系。

按照点阵在空间排列方式不同，7个晶系共包括14种布拉菲点阵。

5．堆垛层错答：堆垛层错（简称层错）是指晶体结构层间正常的周期性重复堆垛顺序在某两层间出现了错误，从而导致沿该层间平面（称为层错面）两侧附近原子的错误排布。

堆垛层错是层状结构晶格中常见的一种面缺陷，例如面心立方晶体在（111）面的堆垛顺序中发生层错，就会由正常的ABCABC…堆垛顺序改变为ABCBAC…6．临界分切应力答：临界分切应力是指使滑移系统开动的最小分切应力。

北京科技大学2020年硕士研究生入学考试试题考试科目：814 材料科学基础(注意：请在答题纸上做答，在试卷上做答无效；试后本卷必须与答案纸一同交回。

)一、简答题(每题10分，共20分)1、简要说明区域提纯的原理。

2、简要说明低碳钢的应力-应变曲线上出现上、下屈服点的原因。

二、图1是立方结构晶体点阵示意图，其中A处于顶点位置，B、C分别处于面心位置并写出AB、BC、CA的晶向指数和ABC面的晶面指数（20分）。

三、对于高层错能的面心立方结构的纯金属。

（共10分）1、分别示意画出此金属单晶在拉伸力轴为[111]和[123]方向时的应力-应变曲线，并说明这两个应力-应变曲线出现差异的原因。

2、确定上述两种情况下开动的滑移系数目3、描述高层错能金属在30%拉伸变形量下的显微组织。

四、凝固后的Cu-Zn合金内部出现枝晶偏析，在880K下退火，时间3小时可将偏析减弱到某种程度，如果退后时间要求为0.5小时，为了使偏析减弱到同样程度最低的退火温度应该是多少?（共20分）。

己知:扩散激活能为184 KJ/mol，R=8.314 J/(mol·K)五、结合图二中的Pb-Sn相图，回答下列问题（共20分）。

1、画出184C时各相的摩尔吉布斯自由能-成分曲线示意图，并标明对应的相成分。

2、画出80% Sn合金平衡冷却曲线以及平衡凝固转变过程中的组织转变示意图，计算共晶转变完成时的相组成物及组织组成物的相对含量。

3、在较慢和较快两种冷却速度条件下，试分析17.5% Sn合金凝固至室温的显微组织六、已知二元相图的局部如图所示，成分为C0=0.1的圆棒状熔体，凝固从一段开始逐渐推进到另一端，宏观界面保持平整。

假设固相中扩散系数D s→0，液相中扩散系数D L→∞。

（共20分）1、计算液相成分为共晶时，液相的体积分数。

2、画出凝固后圆棒中的组织示意图提示:Scheil方程CL= C0 f L(k0-1)七、冷变形金属在退火过程中会发生回复与再结晶，请说明（共20分）。

2011年北京科技大学814材料科学基础考研真题及详解一、名词解释（5分/题，共40分）1．空间点阵答：空间点阵是指把晶体质点的中心用直线连接起来，构成一个空间网格，其中每个点都处于相同的环境中，在三维空间中周期性地规律排列。

在表示晶体结构时，空间点阵中每一个阵点代表一个或几个相同原子的所处位置，其周围环境和对称性都相同。

依据晶胞参数之间关系的不同，可以把所有晶体的空间点阵划归为7类，即7个晶系。

按照点阵在空间排列方式不同，7个晶系共包括14种布拉菲点阵。

2．临界分切应力答：临界分切应力是指使滑移系开动的最小分切应力。

临界切分应力也是一个表示晶体屈服实质的物理量，它是一个定值，不随试样的取向变化，只取决于晶体内部的实际状况。

3．滑移系答：位错滑移是指在外力的作用下，位错线在其滑移面（即位错线和伯氏矢量b构成的晶面）上的运动。

位错线与其伯氏矢量构成的晶面称为该位错的滑移面，晶体的滑移面通常是指晶体中的原子密排面。

当晶体发生滑移时，在某些特定的晶面和晶向会相对滑开，特定的晶向即为滑移方向；一个滑移面和该面上的一个滑移方向称为一个滑移系。

4．堆垛层错答：堆垛层错（简称层错）是指晶体结构层间正常的周期性重复堆垛顺序在某两层间出现了错误，从而导致沿该层间平面（称为层错面）两侧附近原子的错误排布。

堆垛层错是层状结构晶格中常见的一种面缺陷，例如面心立方晶体在（111）面的堆垛顺序中发生层错，就会由正常的ABCABC…堆垛顺序改变为ABCBAC…。

5．调幅分解答：调幅分解是指过饱和固溶体在一定温度下通过溶质原子的上坡扩散形成结构相同而成分呈周期性波动的两种固溶体的过程，是自发的脱溶过程，它不需要形核，而是通过溶质原子的上坡扩散形成结构相同而成分呈周期性波动的纳米尺度共格微畴，以连续变化的溶质富集区与贫化区彼此交替地均匀分布于整体中。

按扩散-偏聚机制进行的无需成核、而由成分起伏直接长大形成新相的固态相变。

6．脱溶答：脱溶是指当固溶体因温度变化等原因而呈过饱和状态时，将自发的发生分解过程，其所含的过饱和溶液中，溶质原子发生偏聚，并沉淀析出新相的现象。

北京科技大学1995-2012材料科学基础考研试题及部分答案北科1995-2011材料考研，初试考卷及答案1995年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: 金属塑性加工说明:统考生做1,10题，单考生做1,7题和在8,13题中任选3题。

每题10分。

1、什么是固溶体,固溶体可以分为几种,并说明其各自的结晶特点。

2、计算含0.45%C的亚共析钢在共析温度时铁素体和奥氏体两相的相对数量，在这一温度下铁素体和珠光体的相对数量又是多少,3、用扩散理论来说明高温条件下钢的氧化过程。

4、画出铁碳平衡相图中的包晶反应部分的相图，并给出包晶反应表达式。

5、说明钢中非金属夹杂物的来源及其种类。

6、说明钢的完全退火、不完全退火、等温退火、球化退火、和低温退火的工艺特点及它们的作用。

7、说明轴承钢的碳化物类型及形成原因。

8、画图说明钢的高温和低温形变热处理的工艺特点。

9、从下列元素中指出哪些元素是扩大奥氏体区域的,哪些元素是缩小奥氏体区域的,C Si Ti Cr Mo Ni Cu N10、冷变形金属加热发生低温、中温和高温回复时晶体内部发生什么变化,11、绘出立方系中,110,晶面族所包括的晶面，以及(112)、(123)、(120)晶面。

12、说明共析钢加热时奥氏体形成的过程，并画图表示。

13、合金钢中主要的合金相有几种类型,2 / 59北京科技大学1999年硕士学位研究生入学考试试题科目:金属学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)。

1．清华大学材料科学基础历年考研真题及详解2009年清华大学材料科学基础（与物理化学或固体物理）考研真题及详解2008年清华大学材料科学基础（与物理化学或固体物理）考研真题及详解2007年清华大学材料科学基础（与物理化学或固体物理）考研真题及详解清华大学2007年攻读硕士学位研究生入学考试试题考试科目：材料科学基础（与物理化学或固体物理）适用专业：材料科学与工程一、（5分）证明：对于立方晶系，有二、（10分）画出下述物质的一个晶胞：金刚石 NaCl 闪锌矿纤锌矿石墨三、（10分）请导出摩尔分数为x A、x B的二元系中的综合扩散系数D与分扩散系数D A、D B之间的关系。

四、（10分）根据图1-1所示的铁碳平衡相图，回答以下问题：1．写出在1495℃、1154℃、1148℃、738℃和727℃发生的三相平衡反应的反应式。

2．画出含碳量的过共析钢在室温下的平衡组织，并计算其中二次渗碳体的百分数。

3．含碳量的亚共晶白口铸铁在从液相平衡冷却到室温时会发生什么三相平衡反应和两相平衡反应（可用热分析曲线表示）？室温下该成分的铸铁中有没有二次渗碳体？如有的话，计算其百分数。

五、（10分）1．解释冷变形金属加热时回复、再结晶的过程及特点。

2．已知Cu-30％Zn合金的再结晶激活能为250kJ/mol，此合金在400℃的恒温下完成再结晶需要1h，试求此合金在390℃的恒温下完成再结晶需要多少小时。

六、（15分）沿铝（A1）单晶的方向拉伸，使其发生塑性变形，请确定：1．画出立方晶系的标准投影，并由此确定初始滑移系统。

2．转动规律和转轴。

图1-1　第四题图3．双滑移系统。

4．双滑移开始时晶体的取向和切变量。

5．双滑移过程中晶体的转动规律和转轴。

6．晶体的最终取向。

七、（15分）有一面心立方单晶体，在（111）面滑移的柏氏矢量为的右螺型位错，与在面上滑移的柏氏矢量为的另一右螺型位错相遇于此两滑移面交线，并形成一个新的全位错。

北京科技大学
2014年硕士学位研究生入学考试试题=============================================================================================================试题编号：814试题名称：材料科学基础（共3页）
适用专业：材料科学与工程，材料工程（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。

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一.简述题（5分/小题，共30分）
1.再结晶温度
2.相平衡条件
3.上坡扩散
4.空间点阵
5.堆垛层错
6.临界分切应力
二、分别回答后述几个问题：1.指出金属液相结晶时的热力学条件，它一定
需要过冷吗？为什么？2.如何确定液相结晶时的临界晶核半径，在相同
的过冷度下，均匀形核与非均匀形核的临界晶核半径和临界晶核形成能哪
个大？为什么？3.反过来，结晶金属熔化时一定需要过热吗？为什么？
4.能否用经典形核理论讨论再结晶的形核，为什么？（20分）
三、回答以下问题：1.晶体缺陷主要有哪几种？2.其中点缺陷主要有哪两种?
有哪些方法或手段可提高其数量？3.当点缺陷扩散到刃位错周围时，会
出现什么现象？位错的运动受到怎样的影响？4.如果点缺陷扩散到一般
大角晶界上，又会出现什么现象？晶界的运动受到怎样的影响？(20分)。

1。

北京科技大学2013年硕士学位研究生入学考试试题=============================================================================== ==============================试题编号：814 试题名称：材料科学基础（共4 页）适用专业：材料科学与工程说明：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(8分/题，共40分)1. 超点阵；2. 玻璃化转变温度；3. 伪共晶；4. 脱溶；5. 二次再结晶。

二、图1是立方ZnS结构示意图，回答以下问题（共20分）：1. Zn2+的负离子配位数是多少？2. Zn2+占据以S2-密排结构的间隙位置，写出Zn2+占有位置的坐标；3. 计算ZnS结构的晶格常数(已知Zn2+和S2-的离子半径分别为0.06 nm和0.18 nm)；4. 计算ZnS结构的致密度。

图1 立方ZnS结构示意图（第二题图）三、图2是在同一滑移面上三组相互平行的相距为d的直位错，它们的柏氏矢量b的模相等，箭头指向是柏氏矢量b和位错线t的方向。

问每组的位错之间是相互吸引还是相互排斥，为什么？（共15分）图2 三组相互平行的直位错及其柏氏矢量（第三题图）四、示意画出图3所示的A-B体系中各相在T1、T2、T3和T4温度时的Gibbs自由焓-成分曲线。

(共10分)图3 A-B二元合金相图（第四题图）五、图4为某三元合金系在T1和T2温度下的等温截面。

若T1>T2,确定此合金系中存在哪种类型的三相平衡反应？说明判断理由，并写出三相反应式。

(共10分)图4 A-B-C三元系等温截面（第五题图）六、由材料A和B组成双层平板，A板厚度为L，B板厚度为2L，如图5所示。