2012北科材料科学基础真题

北京科技大学 2012--2013 学年 第II学期

材料科学基础 I I 试卷

院(系) 班级 学号 姓名

试卷卷面成绩占课程考核成绩 %平时成绩占%课程考核成绩

题号一二三四五六七八九十小计

得分

一、①小角度晶界结构有哪些类别？并分别描述。②计算取向差为θ的小角度对称倾转晶界的比晶界能（单位长度的位错能量为：

2GbE2V，其中b为柏氏矢量，G为切变模量）。③对比fcc结构金

属中的小角度晶界、普通大角度晶界、Σ3共格晶界的能量和迁移率相对高低。

（15分）

材料科学基础 I 试卷 第 1 页 共 5

页

得 分

装 订 线 内 不 得 答 题自 觉 遵 守 考 试 规 则，诚 信 考 试，绝 不 作 弊二、讨论Zn在以Cu为基的固溶体中的均匀化问题：①在有限时间

内，能否使不均匀性完全消失？为什么？ ②已知Zn在Cu中扩散时

D0=2.1×105 m2s-1，Q=171×103 Jmol-1，求815°C时Zn在Cu中的扩散

系数。 ③若Zn的最大成分偏差为5%，含Zn最高区域与最低区域的距离为

0.1mm，计算815°C均匀化退火使Zn的最大成分偏差降至1%所需的时间。（菲克第二定律的三角函数解为：22expsinLDtLxccm） （15分）

三、fcc结构金属，在[432]方向施加拉伸应力时对应最大取向因子的滑移系是])[(011111，若施加10MPa的正应力。①求这个滑移系所受

的分切应力多大？②已知Al和Ni晶体的切变模量G（设为切变方

向的模量）分别为7.1×1010Pa和2×1011Pa，评估这两个晶体在所施加应力下

能否屈服？ （15分）

材料科学基础 I 试卷 第 2 页 共 5

页得 分

得 分四、①什么是相变的临界核心？在相同的过冷度下，均匀形核与非

均匀形核的临界核心曲率半径哪个大？为什么？

②在相同的过冷度下，均匀形核与非均匀形核的临界核心形成功哪

个大？为什么？

硕士研究生专业题集之强化阶段测试一 材料科学基础 典型与重点题群（材料科学基础） 本文档为万学教育·海文考研·专业课教研中心版权所有，任何人、任何组织都不得在无万学教育·海文考研·专业课教研中心授权情况下传播、复制、销售本文档，违者将受法律制裁！ 第1页 /共 3页 2012年全国硕士研究生入学统一考试材料科学基础 （强化阶段测评试卷一） 1、在多电子的原子中，核外电子的排布应遵循哪些原则？ 2、不用极射投影图，利用解析几何方法，如何确定立方晶系中a) 两晶向间的夹角 ；b) 两晶面夹角 ；c) 两晶面交线的晶向指数；d) 两晶向所决定的晶面指数。 3、Pt的晶体结构为fcc，其晶格常数为0.3923nm，密度为21.45g/cm3，试计算其空位粒子数分数。 4、在一个富碳的环境中对钢进行渗碳，可以硬化钢的表面。已知在1000℃下进行这种渗碳热处理，距离钢的表面1mm处到2mm处，碳含量从5at%减到4at%。估计在近表面区域进入钢的碳原子的流入量J(atoms/m2s)。（γ-Fe在1000℃的密度为7.63g/cm3，碳在γ-Fe中的扩散常数D0=2.0×10-5m2/s,激活能Q=142kJ/mol）。 5、一Mg合金的屈服强度为180MPa，E为45GPa，a）求不至于使一块10mm´2mm的Mg板发生塑性变形的最大载荷；b） 在此载荷作用下，该镁板每mm的伸长量为多少？ 6、（a） 已知液态纯镍在1.013×105Pa(1个大气压)，过冷度为319℃时发生均匀形核。设临界晶核半径为1nm，纯镍的熔点为1726K，熔化热Lm=18075J/mol，摩尔体积V=6.6cm3/mol，计算纯镍的液-固界面能和临界形核功。 （b）若要在2045K发生均匀形核，需将大气压增加到多少?已知凝固时体积变化ΔV=-0.26cm3/mol(1J=9.87×105 cm3.Pa)。 7、Mg-Ni系的一个共晶反应为 507℃ L(23.5Wt.%Ni) α(纯镁)+Mg2Ni(54.6Wt.%Ni) 设C1为亚共晶合金，C2为过共晶合金，这两种合金中的先共晶相的重量分数相等，但C1合金中的α 总量为C2合金中的α 总量的2.5倍，试计算C1和C2的成分。 8、由于结晶的不完整性，结晶态的高聚物中晶区和非晶区总是并存的。已测得两种结晶态的聚四氟乙烯的（体积分数）结晶度和密度分别为 51.3%， 74.2%和 1 2.144 g/cm3，2 2.215 g/cm3。a) 试计算完全结晶的和完全非晶态聚四氟乙烯的密度；b) 计算密度为2.26g/cm3的聚四氟乙烯样品的结晶度。 9、有一共聚物ABS（A-丙烯腈，B-丁二烯，S-苯乙烯），每一种单体的质量分数均相同，求各单体的摩尔分数。 典型与重点题群（材料科学基础） 本文档为万学教育·海文考研·专业课教研中心版权所有，任何人、任何组织都不得在无万学教育·海文考研·专业课教研中心授权情况下传播、复制、销售本文档，违者将受法律制裁！ 第2页 /共 3页 10、假定聚乙烯的聚合度为2000，键角为109.5°(如图所示)，求伸直链的长度为Lmax与自由旋转链的均方根末端距之比值，并解释某些高分子材料在外力作用下可产生很大变形的原因。（链节长度l=0.514nm, =nl2） 典型与重点题群（材料科学基础） 本文档为万学教育·海文考研·专业课教研中心版权所有，任何人、任何组织都不得在无万学教育·海文考研·专业课教研中心授权情况下传播、复制、销售本文档，违者将受法律制裁！ 第3页 /共 3页 2012年全国硕士研究生入学统一考试材料科学基础 （强化阶段测评试卷一）解析 1、能量最低原理、Pauli不相容原理，Hund规则。 2、a) b） d) 3、 4、 J=-D =-(2.98×10-11m2/s) ×(-8.23×1029at/m4) =2.45×1019at/（m2s） 5、a）F=3600(N) b） 6、（a） （b） 7、（a）会熔化 (b)选用此材料不正确。 8、a) c = 2.296g/cm3，a = 1.984g/cm3 b)  = 88.5% 9、CH3COCH3（丙酮）。 10、 Lmax= 839.508(nm) 典型与重点题群（材料科学基础）

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？

第1页（共2页） 河南科技大学

2012年硕士研究生入学考试试题

考试科目代码： 809 考试科目名称： 材料科学基础A

（如无特殊注明，所有答案必须写在答题纸上，否则以“0”分计算）

一、简答题 （共50分，每小题10分）

1、简述材料科学、材料科学四要素的具体含义。

2、分别简述金属晶体的配位数和致密度的含义；并指出面心立方和密排六方结构的配位数和致密度分别是多少？

3、什么是固溶体和中间相？固溶体和中间相性能上有哪些显著差别？

4、比较固溶体与纯金属凝固条件的异同。

5、为什么加入少量合金元素对材料的弹性模量影响不大，而对其强度影响较大？

二、立方晶系的{110}、{213}晶面族分别包含多少晶面？试分别写出它们的晶面指数。并分别画出{110}、{213}晶面族中的任意两个晶面。 （共15分）

三、纯镍的(111)面上滑移的柏氏矢量为]011[2a的位错，与)111(面上滑移的柏氏矢量为]101[2a的位错相遇于两面的交线。问： （共15分）

（1）]110[2]101[2]011[2aaa位错反应能否进行；

（2）该新形成的位错是哪种类型的位错，能否进行滑移？

四、（共20分）

（1）画出Fe-Fe3C相图，标明各不同区域的相组成；

（2）分别说明相图中GS、ES、PQ线的具体含义；

（3）分析含碳量为5.0%(质量分数)的Fe-C合金从液态平衡凝固至室温时的结晶过程；其组织组成物中有哪几种渗碳体；计算其组织组成物的相对含量。

五、图1为Pb-Sn-Bi三元系相图的液相面交线投影图，其中α、β分别是以Pb、BiPb3为基的固溶体。其中Pb、Bi在Sn中的固溶度以及Pb、Sn在Bi中的固溶度忽略不计。 （共10分）

（1）写出Pb-Sn-Bi三元系合金中所发生的四相平衡转变的反应式；

（2）分析合金I、II的平衡结晶过程。