各高校材料专业历年试题资料

各高校材料专业历年试题资料

[ 本帖最后由 心若怀冰 于 2008-7-28 08:04 编辑 ]

哈尔滨工业大学 2002年硕士研究生入学考试试题  考试科目：金属学及热处理
一、（10分）已知铜单晶的{111}<110>滑移系得临界分切应力为1Mpa。直径为1mm的铜单晶丝受轴向拉伸，加载方向平行于单晶的[001]方向，若使铜单晶丝不产生明显的塑性变形，求此单晶丝能承受的最大轴向载荷是多少？（计算结果保留3位有效数字）
二、（15分）根据组元间固态下互不溶解的三元共晶相图的投影图（如右图所示），说明O点成分合金平衡结晶过程，画出冷却曲线示意图，并写出室温下该合金的组织组成物相对含量的表达式。
三、（15分）求珠光体组织中铁素体相的相对含量是多少？若某铁碳合金组织中除有珠光体外，还有15%的二次渗碳体，试求该合金的含碳量是多少？
四、（15分）试叙述贝氏体的转变特点，并比较与珠光体和马氏体转变的异同点。
五、（15分）什么是异分结晶？说明如何利用区域熔炼方法提纯金属。提纯效果与什么因素有关？
六、（15分）某厂对高锰钢制造的碎矿机颚板经1100℃加热后，用崭新的优质冷拔态钢丝绳吊挂，由起重吊车运往淬火水槽，行至途中钢丝绳突然发生断裂，试分析钢丝绳发生断裂的主要原因。
七、（15分）用T10A钢（Wc=1.0%，Ac1=730℃，Accm=800℃）制造冷冲模的冲头，试制订预备热处理工艺（包括工艺名称和具体参数），并说明预备热处理的目的以及加热转变完成和冷至室温后获得何种组织。

2003北京科技大学攻读硕士研究生入学考试试题

考试科目：金属学A
适用专业：科学技术史，冶金物理化学，钢铁冶金，有色金属，材料加工工程。
说明：带三角板等，统考生做1--11题；单考生做1--7题和12--15题。

1.名词解释：
（1）刃型位错和螺型位错模型    （2）晶界与界面能
（3）同分凝固与异分凝固     （4）形变织构
（5）二次再结晶      （6）淬透性与淬硬性
2.简述二元系中共晶反应、包晶反应和共析反应的特点；并计算其各相平衡时的自由度。（12）
3.什么是点阵参数？正方晶系和立方晶系的空间点阵特征是什么？画出立方晶系中（1 2 -3）的晶面。（12）
4.凝固过程中形核和长大与再结晶过程中形核和长大主要区别是什么？简述再结晶过程中核心的产生方式。（12）
5.简述菲克第一定律和菲克第二定律的含义，写出其表达式，并标明其字母的物理含义。（12）
6.简述晶界和晶粒大小对多晶体范性变形的作用与影响。（12）
7.什么是一次带状组织和二次带状组织？分析一次带状组织和二次带状组织形成的原因。（12）
8.画出Fe-C相图，标明Fe-C相图中各点的温度和含碳量。（12）
9.简述固态相变的一般特点。（12）（统考生做，单考生不做）
10.简述凝固过程的宏观特征，叙述凝固过程中晶体成长的机理。（12） （统考生做，单考生不做）
11.什么是固溶体？影响固溶体的原因有哪些？固溶体与其纯溶剂组元相比，其结构、力学性能和物理性能发生了哪些变化？（12）（统考生做，单考生不做）
12. 列举三种增加凝固过程中核心数的方法，简要分析其增加核心数的原因。（12）（统考生做，单考生不做）
13.简述含碳量为0.25%的钢的结晶过程和固态组织转变过程。（12）（统考生做，单考生不做）
14.简述连续脱溶和不连续脱溶的含义。（12）（统考生做，单考生不做）
15.根据缺陷相对与晶体尺寸和其影响范围的大小，缺陷可以分为哪几类？简述这几类缺陷的特征。（12）（统考生做，单考生不做）

2002北京科技大学攻读硕士研究生入学考试试题

考试科目：金属学A
适用专业：科学技术史，冶金物理化学，钢铁冶金，有色金属，材料加工工程。
说明：1.试题必须写在答题纸上。
      2.统考生做1--9题；单考生做1--6题和10--12题。

一.名词解释（20分，每个2.5分）
（1）点阵畸变 （2）柏氏矢量 （3）相图 （4）过冷度
（5）形变织构   （6）二次再结晶 （7）滑移系 （8）孪生
二.画出立方晶系中（111）面、（435）面。写出立方晶系空间点阵特征。 （10分）
三.铸锭的一般组织可分为哪几个区域？写出其名称。并简述影响铸锭结晶组织的因素。（10分）
四.画图并简述形变过程中位错增殖的机制。（10分）
五.写出菲克第一定律的数学表达式，并说明其意义。简述影响扩散的因素。（10分）
六.简述形变金属在退火过程中显微组织、存储能及其力学性能和物理性能的变化。（10分）
七.简述固态相变与液态相变的相同点与不同点。（10分）
八.画出铁碳相图，标明相图中各特征点的温度与成分，写出相图中包晶反应、共晶反应与共析反应的表达式。（10分）
九.分析再过程中行核和张大与凝固过程中的行核和张大有何不同点。（10分）
十.分析含碳量0.12%的铁碳合金的结晶过程。（10分） （单考生做）
十一.简述铸锭的宏观偏析。（10分）（单考生做）
十二.简述金属晶体中缺陷的类型。（10分）（单考生做）

2001北京科技大学攻读硕士研究生入学考试试题

考试科目：金属学A
适用专业：科学技术史，冶金物理化学，钢铁冶金，有色金属，材料加工工程。
说明：1.试题必须写在答题纸上。
   2.统考生做1--10题；单考生做1--7题和11--13题。
1.名词解释：（每小题2分，共10分）
   1）单胞和复合单胞 2）金属键 3）代位固溶体 4）位错 5）偏聚和有序化
2.判断对错：---------------------------------------------------------------------。（10分）
3.以液态无限互溶、固态有限溶解并具有共晶反应的二元相图为例说明二元相图的制作方法和二元相图的一般几何规律。（10分）
4.结晶后的组织中产生显微偏析的原因是什么？采用什么措施能减弱和消除偏析。（10分）
5.什么是晶界？讨论晶界在多晶体形变过程中的作用。（10分）
6.什么是相界面？复相合金形变的特点是什么？（10分）
7.说明使多晶体晶粒细化能使材料的强度提高、韧性增加的原因。（10分）
8.简要叙述马氏体转变的一般特点。（10分）
9.要想获得粗大的再结晶晶粒可采取什么措施，说明原因。（10分）
10.简述固态相变在相变阻力、新相形核、新相成长方面的特点。（10分）
11.什么叫再结晶？什么是再结晶温度？简要描述再结晶过程。（10分）
12.以接近平衡的状态下固溶体合金结晶过程说明固溶体结晶过程特点。（10分）
13.铁碳相图为例说明什么是包晶反应、共晶反应、共析反应。（10分）

哈尔滨工业大学2003年考研专业课试卷金属学及热处理考研试题
  考试科目：金属学及热处理
一、（20分）已知面心立方晶格的晶格常数为a，分别计算（100）、（110）和（111）晶面的晶面间距；并求出[100]、[110]和[111]晶向上的原子排列密度（某晶向上的原子排列密度是指该晶向上单位长度排列原子的个数）；写出面心立方结构的滑移面和滑移方向，并说明原因。（计算结果保留两位有效数字）
二、（20分）右图为组元在固态下完全不溶的三元共晶合金相图的投影图：
1.作m n变温截面图，分析O1点成分合金的平衡结晶过程。
2.写出O1点成分合金室温下的相组成物，给出各相的相对含量的表达式。
3.写出O1点成分合金室温下的组织组成物，给出各组织组成物的相对含量的表达式
三、（25分）试述冷变形金属在加热时，其组织和性能发生的变化。
四、（20分）什么是离异共晶？举例说明离异共晶产生的原因及对合金性能的影响。
五、（20分）求莱氏体中共晶渗碳体的相对含量是多少？若某铁碳合金平衡组织中含有10%的一次渗碳体，试求该合金的含碳量是多少？（计算结果保留两位有效数字）
六、（20分）叙述板条马氏体和下贝氏体的组织形态，并说明板条马氏体和下贝氏体具有良好强韧性的原因。
七、（25分）T10A钢含碳量约为1.0%，Ac1=730℃，Accm=800℃，Ms=175℃，该合金的原始组织为片状珠光体加网状渗碳体，若用此钢制作冷冲模的冲头，说明需要经过那些热处理工序才能满足零件的性能要求，写出具体热处理工艺名称、加热温度参数、冷却方式以及各工序加热转变完成后和冷却至室温时得到的组织。

2005年北京科技大学

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：材料学、材料科学与工程、材料加工工程

说    明：统考生做一至九题；单考生做一至六和十至十二题

一、晶体结构(20分)   

1．什么是晶面族｛111｝晶面族包含哪些晶面?

2．面心立方结构金属的［100]和正［111]晶向间的夹角是多少?｛100｝面间距是多少?

3．面心立方结构和密排六方结构金属中的原子堆垛方式和致密度是否有差异?请加以说明。

二、合金相(15分)

1．解释间隙固溶体和间隙相的含义，并加以比较。

2．为什么固溶体的强度常比纯金属高?

三、晶体缺陷(15分)

1．晶体内若有较多的线缺陷(位错)或面缺陷(晶界、孪晶界等)，其强度会明显升高，这些现象称为什么?强度提高的原因是什么?

2．上述的两类缺陷是怎样进入晶体的?举例说明如何提高这些缺陷的数目?

四、相图热力学(10分)

   利用图10-1的自由能-成分曲线说明，公切线将成分范围分成三个区域，各区域内哪些相稳定?为什么?

五、凝固(20分)   

1．相同过冷度下比较均匀形核与非均匀形核的临界半径、临界形核功、临界晶核体积，哪个大?

2．合金凝固时的液／固界面前沿通常比纯金属液／固界面前沿更容易出现过冷?为什么?

3．典型的金属(如铁)和典型的非金属(如硅，石墨)在液相中单独生长时的形貌差异是什么?

六、扩散(20分)

1．菲克第二定律的解之一是误差函数解，C=A+Berf(x/2(Dt)1/2)，它可用于纯铁的渗碳过程。若温度固定，不同时间碳的浓度分布则如图10-2。已知渗碳1 小时后达到某一特定浓度的渗碳层厚度为0．5mm，问再继续渗碳8小时后，相同浓度的渗层厚度是多少?



2．图10-3为测出的钍在不同温度及以不同方式扩散时扩散系数与温度的关系，从该实验数据图中能得出哪些信息?

七、形变(20分)

1．常温下金属塑性变形有哪些主要机制? 它们间的主要差异是什么?

2．面心立方金属铜在三种不同条件下的真应力-应变曲线如图10-4。说明它们可能是在怎样的温度和应变速率下形成的?为何有这样的形状?

3．什么是上、下屈服点效应(在纯铁或低碳钢中)?原因是什么?

八、再结晶(20分)

1．给出金属发生再结晶的基本条件(驱动力)。

2．指出再结晶、结晶、固态相变之间的主要区别。

3. 图10-5示意画出一种常见的再结晶形核机制，请解释该地点优先形核的原因和形核过程。

4．再结晶动力学公式为X=1-e(-ktn)，各参数表示的含义是什么?以X—t的关系作图，曲线的形状大致是怎样的?如何处理可得一条直线?处理成直线有何用途?


九、固态相变(10分)

    图10-6为两组铝铜合金的时效强化曲线；讨论成分变化及时效温度对力学性能(这里是硬度值)的影响，分析可能的原因。

十、固态相变(15分)

1．简述时效(强化)处理的工艺路线及原理。

2．同素异晶转变、马氏体相变、脱溶转变有何主要区别?

十一、形变(15分)   

    简述单向压缩条件下，形变量、形变温度对金属组织及性能的影响(包括晶粒形状和位错亚结构的变化)?可用示意图表示。

十二、铁碳相图(20分)

1．图10-7a为铁碳相图，图10-7b、c、d分别为3个不同成分(设为0．45％C、3．4％C、4．7％C)的铁碳合金缓冷凝固组织(包括随后的固态相变、硝酸酒精浸蚀)。说明它们各是哪个成分的合金，为什么?

2．分析图10-7d组织的凝固过程，并计算该合金中白色长条状组织的重量相对量(Fe3C含6．69％C)。


参考答案

   

1．晶体中原子或分子排列相同的晶面的组合称为晶面族。因对称关系，这些面往往不止一种。立方系{111}晶面族包括(111)、(111)、(111)、(111）四个。

2．晶面间夹角cosφ=1／√3；φ=54．7°。面间距d=a/2(a为点阵常数)。

3．FCC按ABCABC方式堆垛，而HCP按ABABAB堆垛；致密度无差异，都是0．74。

二、1．前者为固溶体，保持溶剂的晶体结构，且溶解度很低；后者是中间相(尺寸因素化合物)，且A、B原子数成比例。性能上有很大差异，前者韧、塑性好；后者硬，塑性差。共性是两者中的合金组元都在间隙位置，本身尺寸很小。

2．因合金中两类原子尺寸不同，引起点阵畸变，阻碍位错运动，造成固溶强化。

三、

1．称形变强化和晶界强化(或细晶强化)。原因是两类缺陷的增多都明显阻碍位错的运动，从而提高强度。

2．位错的增多主要靠形变，通过萌生与增殖在晶粒内不断产生位错；晶粒细化可通过凝固时加非均匀形核剂或高的冷却速度获得，也可通过大形变，或再结晶，或相变的方法。

四、左侧A～NαB范围是α相稳定，因它的自由能最低；右侧NβB～B范围是β相稳定，也因其自由能最低；两公切点之间范围是α+β两相共存稳定，因任意一个单相存在时的自由能都不如它分解为成分为公切点处的α+β时两相自由能的加权值（在公切线直线上）低。

五  1．临界半径相同；临界形核功是均匀形核时高；临界晶核体积也是均匀形核时大。

2．合金界面前沿会出现组成过冷，即界面前溶质的富集提高了局部区域的熔点，所以更易出现过冷。

3．因两者分别是粗糙型(铁)和光滑型界面(硅等)，前者是外形均匀的等轴晶或枝晶，后者为规则多边形、有棱角的形状。

六、1．因浓度C、扩散系数D都不变，有X1/X2=√（t1/t2），代人相应值得：X2=3X1=1.5mm。

2．随温度升高，扩散速度加快；表面扩散最快，晶内扩散最慢。扩散系数D与温度T是指数关系，即该图是D=D0exp(-Q／RT)对数处理的结果；利用直线关系可求常数D0和激活能Q0。

七、1．主要形变机制是滑移和孪生；滑移产生的切变量是原子间距的整数倍，孪生产生的切变量是原子间距的一个分数；由此产生一系列其他方面的差异。答其他方面差异的也酌情赋分。

2．有明显加工硬化的是在低温(或高应变速率)下变形；出现硬化、软化抗衡(动态回复)的是在中温(或中等应变速率)下变形；有一明显软化阶段(动态再结晶)的是在高温(或低应变速率)下变形。

3．含C、N间隙原子的低碳钢形变时，滑移启动时的抗力较大(上屈服点)，滑移进行时的抗力较小(下屈服点)，在应力应变曲线上可明显看出。原因是间隙原子聚集在位错上(柯氏气团)钉扎了位错，出现上屈服点，位错一旦摆脱钉扎后便不受影响(对应下屈服点)。

八、1．要有一定的形变储存能，一定的温度。

2．再结晶只是一种组织变化，没有结构变化，驱动力是形变储存能；结晶是从非晶态的液相、气相或固态非晶体中形成晶体的过程；固态相变是固／固相的结构变化。后两者的驱动力都是化学自由能差。

3．这是应变诱导晶界迁移机制；晶界两侧应变量不同，位错密度不同，形变储存能不同，造成高应变能的一侧被低应变能的一侧吃掉；形成新晶粒。

4．X是再结晶分数，t是时间，k、n都是常数，k主要与形核率和长大速度有关，n主要和形核机制、地点和新相形状有关。以X—t的关系作图，曲线的形状是S或σ形状，50％转变量时转变速度最快。对数处理可得一条直线；处理成直线可通过测不同时间的再结晶量求出、n值，了解更多的微观信息。

九、随铝中含铜量提高，过饱和度加大，脱溶驱动力加大，析出速度加快，硬度值增加。时效温度越高，扩散速度力口快，析出加快，但过饱和度减小，脱溶驱动力也减小，GP区或亚稳相可能不出现。时效强化主要靠GP区和θ″相，因两者很细小弥散，有共格或半共格界面，强化效果好。

十、 1．经高温加热及快速冷却的固溶处理得到过饱和单相组织，然后在一定温度和时间内时效到最高硬度／强度，得到弥散、共格析出的强化相。

2．同素异晶转变主要是纯组元固态下出现的相变，没有成分变化，短程扩散过程控制；马氏体相变是无扩散、切变型相变，在纯金属及合金中都会出现，是界面过程控制的。脱溶出现在合金中，有成分变化，主要是长程扩散控制的。

十一、从侧面观察，随形变量加大，晶粒由等轴状变为长条形，晶粒内部位错增多，形成位错缠结、亚晶界或新的大角晶界；强度、硬度提高，塑性下降。形变温度提高，晶粒变成长条状的速度变慢，因热激活作用增强，亚晶界加速形成，亚晶尺寸趋于稳定，甚至出现动态再结晶组织。强度提高和塑性下降的速度都变慢。

十二、1．图10-7b组织为0．45％C合金，即亚共析钢，因其由等轴铁素体(白色)和珠光体(黑色)组成。图10-7c组织为3．4％C合金，即亚共晶白口铸铁，因其有枝晶状珠光体(黑色，原奥氏体晶粒形状)和变态莱氏体组成。图10-7d组织为4．7％C合金，即过共晶白口铸铁，因其由板条状白色一次渗碳体和变态莱氏体组成。

  2．液相冷却时，先形成板条状一次渗碳体，再形成共晶莱氏体，冷至室温后莱氏体变为变态莱氏体。一次渗碳体的相对量为：(4．7—4．3)／(6．69—4．3)=16．7％。

东北大学2007年攻读硕士研究生学位研究生试题

东北大学2007年攻读硕士研究生学位研究生试题

考试科目《材料科学基础》

1.名词解释   固溶体  点阵  晶格摩擦力   扩展位错  同素异形转变

2.证明晶面（-210），（-110）（012）属同一晶带，其晶带轴指数是什么？

3.如何解释等温与绝对零度下电子平均动能十分相近的原因。

4.举出两个由长程扩散控制长大的实例。

5.为何过饱和固溶体适当固溶处理后强度比室温平衡组织高？

6.（1）已知Zn在Cu中扩散时，D=2.1x10(-5)m2/s,Q=1.71x10(5)J/mol 求820℃时在中的扩散系数

（2）讨论影响金属材料扩散的因素。

7.冷加工金属加热时发生回复过程中位错组态有哪些变化？

8.Al-Cu相图可简化为Tm=660℃，共晶温度TE=546℃,Cu在Al中最大溶解度C(Cu)=5.65%，

共晶成分CE=33%，液固相线为直线，若液相中Cu扩散系数D2=3x10(-9)m2/s，合金在无对

流条件下凝固，界面为平面，推移速度5um/s，那么C(Cu)=5%的Al-Cu合金在平衡稳压下凝

固时临界温度是到少？溶质溶解的特征距离多大？为保持平

面界面，液相温度梯度应多大？

答案提示：2.由晶面指数列等式

          3.课本55页

          4.a-Fe----r—Fe,    Al合金中第二相析出

          5.共格亚稳相产生应变

          8.提示：成分过冷判据（课本）

                  ko=5.65/33=0.17

                        Ml=(660-546)/33%(液相线斜率)

              Ti=660℃+(546-660)/33%x0.15/0.17

燕山大学材料学历年试题


2002年硕士学位研究生统考考试试题
考试科目：X射线衍射学    共1页 第1页


一．名次解释（20分）
1.量子散射  2.二次特征辐射   3.分辨能力    4.干涉指数

二．轻元素的衍射分析困难的原因是什么？（10分）

三．经典散射在衍射分析中起什么作用？（10分）

四．三类应力使X射线衍射线条发生什么变化？（10分）

五．为什么选择阳极靶？选靶的原则是什么？（20分）

六．试举X射线衍射法在材料科学研究中应用的两个例子，并说明其基本原理。（30分）

燕山大学2005年硕士学位研究生统考考试试题
科目：  X射线衍射学           共1页 第1页


一．名次解释（48分）
        1.量子散射  
        2.激发限λ激K   
        3.干涉指数
        4.结构因数FHKL
        5.二次特征X射线
        6.莫塞莱定律

二．简单立方，体心立方，面心立方点阵的消光规律是什么？写出他们的干涉指数。（10分）

三．X射线衍射方法都有哪些？它们各有哪些特点？（10分）

四．轻元素的衍射分析比较困难的原因是什么？（10分）

五．为什么选择阳极靶和滤波片？根据什么原则去选择？（15分）

六．由布拉格方程导出立方点阵的点阵参数公式。（15分）

七．Kα与Kβ射线哪个强度高？哪个波长长？为什么？（10分）

八．试举荧光X射线的应用例子，并阐述其基本原理。（22分）

九．试举X射线衍射法在材料科学研究中实际应用的二个例子并简要说明其原理。（10分）