西北工業大學
2023年碩士研究生入學考試試題
一、 簡答題（每題10分，共50分）
1. 請解釋γ-fe與α-fe溶解碳原子能力差異的原因。
2. 請簡述位向差與晶界能的關係，並解釋原因？
3. 請簡述在固態條件下，晶體缺陷、固溶體型別對溶質原子擴散的影響。
4. 請分析、解釋在正溫度梯度下凝固，為什麼純金屬以平面狀生長，而固溶體合金卻往往以樹枝狀長大？
5. 鐵碳合金中可能出現的滲碳體有哪幾種？它們的成分有何不同？平衡結晶後是什麼樣的形態？
二、 作圖計算題（每題15分，共60分）
1. 寫出附圖的簡單立方晶體中ed、c』f的晶向指數和ach、fgd』的晶面指數，並求ach晶面的晶面間距，以及fgd』與a』b』c』d』兩晶面之間的夾角。（注：
g、h點為二等分點，f點為三等分點）
2. 請判斷圖示中和兩位錯各段的型別，以及兩位錯所含拐折（bc、de和hi、jk）的性質？若圖示滑移面為fcc晶體的（111）面，在切應力的作用下，兩位錯將如何運動？（繪圖表示）
3. 某合金的再結晶啟用能為250kj/mol，該合金在400℃完成再結晶需要1小時，請問在390℃下完成再結晶需要多長時間。（氣體常數r=8.314l/mol·k）
4. 請分別繪出fcc和bcc晶體中的最短單位位錯，並比較二者哪乙個引起的畸變較大。
三、 綜合分析題（共40分）
1、 請分析對工業純鋁、fe-0.2%c合金、al-5%cu合金可以採用的強化機制，並闡述機理。（15分）
2、 請根據cu-zn相圖回答下列問題：(25分)
1) 若在500℃下，將一純銅試樣長期置於鋅液中，請繪出擴散後從表面至內部沿深度方向的相分布和對應的濃度分布曲線。
2) 請分析902℃、834℃、700℃、598℃、558℃各水平線的相變反應型別，及其反應式。
3) 請繪出cu-75%zn合金的平衡結晶的冷卻曲線，並標明各階段的相變反應或相組成。
4) 請計算cu-75%zn合金平衡結晶至200℃時的相組成含量。
2023年碩士研究生入學考試試題參***
一、 簡答題（每題10分，共50分）
1. 請解釋γ-fe與α-fe溶解碳原子能力差異的原因。
答：α-fe為體心立方晶體，其八面體間隙為扁八面體，相比而言四面體間隙較大；γ-fe為麵心立方，其八面體間隙大。體心立方的四面體間隙比麵心立方的八面體間隙小很多，因此溶解小原子的能力小很多。
2. 請簡述位向差與晶界能的關係，並解釋原因？
答：位向差越大晶界能越高；隨位向差增大，晶界能先快速增大，後逐漸趨於穩定。原因：位向差越大，缺陷越多（小角晶界位錯密度越大），畸變越嚴重，因此能量越高。
3. 請簡述在固態條件下，晶體缺陷、固溶體型別對溶質原子擴散的影響。
答：晶體缺陷處的原子具有較高能量，且原子排列比較雜亂，有利於擴散。間隙原子擴散啟用能比置換原子擴散啟用能低，因此間隙原子擴散速度高。
4. 請分析解釋在正溫度梯度下凝固，為什麼純金屬以平面狀方式生長，而固溶體合金卻往往以樹枝晶方式長大？
答：正溫度梯度下，純金屬的液固介面是等溫的，小突起處的過冷度小，生長受到抑制，因此液固介面保持平直，以平面狀生長。固溶體合金由於溶質原子再分配，產生成分過冷，液固介面處的小突起將獲得更大過冷度，因此以樹枝狀生長。
5. 鐵碳合金中可能出現的滲碳體有哪幾種？它們的成分有何不同？平衡結晶後是什麼樣的形態？
答：一次滲碳體（規則的、粗大條狀）、共晶滲碳體（萊氏體的連續基體）、二次滲碳體（沿奧氏體晶界分布，量多時為連續網狀，量少時是不連續網狀）、共析滲碳體（層片狀）、三次滲碳體（鐵素體晶界處）。它們成分沒有區別。
二、 作圖計算題（每題15分，共60分）
1. 寫出附圖的簡單立方晶體中ed、c』f的晶向指數和ach、fgd』的晶面指數，並求ach晶面的晶面間距，以及fgd』與abcd兩晶面之間的夾角。（注：
g、h點為二等分點，f點為三等分點）
答：ed：，c』f：
ach：，fgd：
ach的晶面間距：
fgd』與abcd之間的夾角：
2. 請判斷圖示中和兩位錯各段的型別，以及兩位錯所含拐折（bc、de和hi、jk）的性質？若圖示滑移面為fcc晶體的（111）面，在切應力的作用下，兩位錯將如何運動？（繪圖表示）
答：ab：螺位錯；bc：刃位錯；cd：螺位錯；de：刃位錯；ef：螺位錯
gh：螺位錯；hi：刃位錯；ij：螺位錯；jk：刃位錯；kl：螺位錯
bc、de為扭折，hi、jk為割階
運動後恢復為直線，上的h、i、j、k為固定點，形成位錯源
3. 某合金的再結晶啟用能為250kj/mol，該合金在400℃完成再結晶需要1小時，請問在390℃下完成再結晶需要多長時間。（氣體常數r=8.314l/mol·k）
答：所以t2＝1.96小時
4. 請分別繪出fcc和bcc晶體中的最短單位位錯，並比較二者哪乙個引起的畸變較大。
答：bcc晶體中為：（1分），fcc晶體中為：
故：fcc中的b2引起的畸變較小。
bcc： fcc：
三、 綜合分析題（共40分）
1、 請分析對工業純鋁、fe-0.2%c合金、al-5%cu合金可以採用的強化機制，並解釋機理。（15分）
答：工業純鋁：細晶強化——利用晶界和位向差對位錯運動的阻礙作用進行強化；
加工硬化——利用冷變形後纏結位錯之間的相互作用進行強化。
fe-0.2%c：固溶強化——利用碳原子引起鐵的晶格畸變對位錯運動的阻礙作用進行強化。
加工硬化——同上
細晶強化——同上
沉澱強化——利用碳化物對位錯運動的阻礙作用進行強化。
al-5%cu：沉澱強化（時效強化）——利用沉澱相對位錯運動的阻礙作用進行強化。
加工硬化——同上
細晶強化——同上
2、 請根據cu-zn相圖回答下列問題：(25分)
1) 若在500℃下，將一純銅試樣長期置於鋅液中，請繪出擴散後從銅棒表面至內部沿深度方向的相分布和對應的濃度分布曲線。
2) 請分析902℃、834℃、700℃、598℃、558℃的相變反應型別，並寫出反應式。
3) 請繪出cu-75%zn合金的平衡結晶的冷卻曲線，並標明各階段的相變反應或相組成。
4) 請計算cu-75%zn合金平衡結晶至200℃時的相組成含量。
902℃：包晶—— l+α→β
834℃：包晶——l+β→γ
700℃：包晶——l+γ→δ
598℃：包晶——l+δ→ε
558℃：共析——δ→γ+ε
西工大2023年材料科學基礎考研真題
一 簡答題 每題10分，共50分 1.請解釋 fe與 fe溶解碳原子能力差異的原因。2.請簡述位向差與晶界能的關係，並解釋原因？3.請簡述在固態條件下，晶體缺陷 固溶體型別對溶質原子擴散的影響。4.請分析 解釋在正溫度梯度下凝固，為什麼純金屬以平面狀生長，而固溶體合金卻往往以樹枝狀長大？5.鐵碳合金...
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