2023年北京理工大學招收碩士學位研究生入學考試試題
考試科目：材料科學基礎
(注：答案全部答在答題紙上，答在試卷上無效。)
一、名詞解釋（共30分，每小題2分）
1. 瀰散強化 2.肖脫基缺陷 3.晶界內吸附 4.拉弗斯相 5.擴散退火
6.共晶反應 7.奧氏體 8.臨界晶核尺寸 9.柯肯達爾效應 10.上坡擴散
11.屈服強度 12.二次再結晶 13. p型半導體 14.枝晶偏析 15.交滑移
二、簡答題（共90分）
1．簡要說明材料的結合鍵（金屬鍵、離子鍵和共價鍵）如何影響熔點和密度。（6分）
2．計算bcc晶胞內的原子數。（3分）
3．高分子材料中，分子結構如何影響結晶能力？（9分）
4．在下圖中，陰影面為晶體的滑移面，該晶體的abcd面有一圓形標記，它與滑移面相交，在標記左側有根位錯線，當刃、螺型位錯線從晶體左側滑移至右側時，畫示意圖表示表面的標記有什麼變化？並指出相應的切應力方向。（9分）
5．劃示意圖表明成分過冷的概念。（8分）
6．在燒結初期和後期，擴散有何不同？（6分）
7．非均勻形核為什麼比均勻形核容易？（5分）
8．碳含量5%（質量分數）的過共晶白口鐵結晶後在室溫下的組織是什麼，其質量分數為多少？（8分）
9．比較孿晶變形在密排六方金屬、體心立方金屬和麵心立方金屬中發揮作用。（9分）
10．純金屬變形後產生強化的原因？（9分）
11．含碳量對亞共析鋼和過共析鋼的力學效能有何影響？（6分）
12．影響固溶體形成主要因素？（8分）
13．高分子材料合成的主要反應型別是什麼？（4分）
三、論述題（共30分，每小題15分）
1．試論述影響再結晶的因素。
2．試論述金屬冷變形對效能（力學）與組織的影響。
材料科學基礎研試題答案
一、 名詞解釋（共30分，每小題2分）
1 瀰散強化
如果瀰散相的強度明顯高於基體相，增加瀰散相的量，則顯著的提高材料的強度，或細化瀰散相的尺寸來提高強度的各種措施，成為~。
2肖脫基缺陷
脫位原子進入其他空位或逐漸遷移至晶界或表面，這樣的空位稱為~。
3晶界內吸附
少量雜質或合金元素在晶界內部分布不均勻，常偏聚於晶界，它是異類原子與晶界互動作用的結果，晶界處排列相對無序，而外來原子與基體原子產生相晶格應變，逐漸遷移到表面。
4拉弗斯相
當組元間原子尺寸之差處於間隙化合物與電子化合物之間時，會形成拉弗斯相。
5擴散退火
為降低晶內偏析程度和消除晶內偏析，一般將鑄件加熱到低於固相線100~200℃，進行長時間保溫，使偏析元素充分擴散異達到均勻化目的。
6共晶反應
兩組元在液態無限互溶，固態有限互溶或完全不互溶，在冷卻過程中，這種由某一成分的液體在恆溫下同時結晶出兩個成分不同的固相的反應叫~。
7奧氏體
碳溶於-fe中而形成的間隙固溶體就是~，具有麵心立方結構。
8臨界晶核尺寸
材料凝固時，在每一過冷度下，晶核有一臨界尺寸rk，當rrk時，方能使體系的自由能降低，因而是穩定的，它可進一步長大。
9柯肯達爾效應
由於介面兩側的兩種原子，在互相擴散到對方的基體中，當擴散的速率不等時，會發生原始介面的移動，介面移向原子擴散速率較大的一方，這種現象稱為~。
10上坡擴散
固態相變時，會發生濃度低的向濃度高的方向擴散，產生成分偏聚而不是成分的均勻化，這種現象叫~。
11屈服強度
彈性變形結束時，塑性變形剛開始時的應力，稱為~。
12二次再結晶
再結晶完成後，晶體不連續不均勻的長大。
1**型半導體
利用雜質元素在價帶上產生大量空穴的半導體，~。
14 枝晶偏析
如果固溶體是以樹枝狀結晶並長大的，則枝幹和枝間會出現成分差別，這種現象稱為~。
15交滑移
交滑移是螺旋位錯在兩個相交的滑移面上運動，當螺型位錯在乙個滑移面上運動遇到障礙會轉到另乙個滑移面上繼續滑移，滑移方向不變。
二、簡答題（共90分）
1． 簡要說明材料的結合鍵（金屬鍵、共價鍵、離子鍵）如何影響熔點和密度。（6分）
答：共價鍵和離子鍵的熔點高，是由於其鍵能高，金屬鍵鍵能低，熔點低。以金屬鍵結合的原子排列很緊密，形成的晶體結構也較簡單，沒有方向性，故金屬的密度高；以共價鍵結合的原子排列不夠緊密，形成的晶體結構也較複雜，相鄰原子的個數受共價鍵數目限制，故共價晶體的密度低。
2． 計算bcc晶胞內的原子數。（3分）（體心立方，1+0/2+8/8=2）
3． 高分子材料中，分子結構如何影響結晶能力？（9分）
答：鏈結構的對稱性和柔順性（對稱高的易結晶）；結構的規整性；共聚（無規共聚不能結晶）。
4． 在下圖中，陰影面為晶體的滑移面，該晶體的abcd面有一圓形標記，它與滑移面相交，在標記左側有根位錯線，當刃、螺型位錯線從晶體左側滑移至右側時，畫示意圖表示表面的標記有什麼變化？並指出相應的切應力方向。（9分）
答，刃型位錯掃過的變化螺型位錯掃過的變化
刃形位錯滑行的切應力與ab平行，與位錯線垂直，螺型位錯滑行的切應力與ab垂直，與位錯線平行。
5． 劃示意圖表明成分過冷的概念。（8分）
答：設固溶體合金為不平衡凝固，固態無擴散，液體只有擴散（或擴散大於對流），當固相表面的濃度x0，介面上液體濃度x0/k0，液相濃度xl，自介面上的x0/k0下降到x0，這樣介面上的溫度t3小於遠離介面液相溫度t1，從t3到t1的凝固溫度與實際溫度的差異稱為成分過冷。（圖略）
6． 在燒結初期和後期，擴散有何不同？（6分）
答：在燒結初期主要是表面擴散，在後期，主要是晶界擴散。
7． 非均勻形核為什麼一般情況下比均勻形核容易？（5分）
答：非均勻形核的形核功，，其中，，為形狀因子，因此形核功比非均勻形核小。
8． 碳含量5%（質量分數）的過共晶白口鐵結晶後在室溫下的組織是什麼，其質量分數為多少？（8分）
答：室溫組織為ld'，室溫萊氏體和fe3ci，一次滲碳體，各組織組成物的質量分數：
9． 比較孿晶變形在密排六方金屬、體心立方金屬和麵心立方金屬中發揮作用。（9分）
答：對密排六方金屬，孿晶變形十分重要，雖然變形中滑移佔主要地位，但當滑移變形困難時它能改變晶體位向幫助滑移。在體心立方金屬中，在一定條件下可發生孿晶變形，它容易導致解理斷裂裂紋的萌生。
在麵心立方金屬中，一般不會發生孿晶變形，但只有加入能降低層錯能的溶質因素，就能比純金屬更容易出現孿晶。
10． 純金屬變形後產生強化的原因？（10分）
答：位錯交割；位錯反應；位錯增殖。
11． 含碳量對亞共析鋼和過共析鋼的力學效能有何影響？（6分）
鐵素體硬度和強度低，塑性好，滲碳體硬而脆。珠光體是鐵素體和滲碳體的機械混合物，滲碳體分布到鐵素體上起強化作用。亞共析鋼隨碳含量上公升，強度和硬度上公升，塑性下降；過共析鋼，除珠光體外，晶界上還有二次滲碳體，wc小於1%時影響不大，大於1%時，塑性很低，脆性大大增加。
12． 影響固溶體形成主要因素？（8分）
（1）尺寸因素（2）晶體結構（3）電負性差（4）電子濃度。
13． 高分子材料合成的主要反應型別是什麼？（4分）
加聚反應和縮聚反應。
三、論述題（共30分，每小題15分）
1． 試論述影響再結晶的因素。
答：（1）臨界變形度；（2）臨界變形度越小，開始再結晶的溫度越高；（3）變形量越大，再結晶後的晶粒越細；（4）微量元素可提高再結晶溫度或延遲過程；（5）第二相影響，尺寸大，易發生，尺寸小，抑制；（6）原始晶粒越細，或退火時間越長，降低再結晶溫度。
2． 試論述金屬冷變形對效能（力學）與組織的影響。
答：（1）冷變形金屬的力學效能。隨著變形的增加，金屬的屈服強度和抗拉強度不斷提高，特備是屈服強度公升高很快，導致屈強比增加，塑性和韌性降低。
（2）對組織的影響。等軸狀晶粒經過拉拔和冷軋後延拉拔和軋制方向深長，晶界可能模糊。可能形成纖維組織，也可能位錯胞狀結構。
效能上可能產生各向異性。（3）變形織構（4）殘餘應力。（5）電導率下降。
（6）抗腐蝕性下降。
2023年北京理工大學材料科學基礎
2012年北京理工大學招收碩士研究生入學考試試題 材料科學基礎 一 名詞解釋 共30分，每小題2分 1 變形強化 2等軸晶 3晶胞 4弗蘭克爾 frenkel 缺陷 5 攀移 6晶內吸附 7晶內偏析 8 偽共晶 9 共晶滲碳體 10 自然時效 11 孿晶變形 12 二次再結晶 13抗磁體 14 蠕變...
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