1. 如附图所示，请分析：（24分）
1) 两水平线的反应类型，并写出反应式；
2) 分析Ab、bg′、g′d′、d′、 d′h′、 h′e、eB七个区域室温下的组
织组成物（ j点成分小于g点成分）； 3) 分析I、II合金的平衡冷却过程，并注明主要的相变反应；
4) 写出合金I平衡冷却到室温后相组成物相对含量的表达式及合金II平衡
冷却到室温后组织组成物相对含量的表达式。
I II t/℃
α
g i d h β
δ k n j
A b c1 g? c2 d? h? e B 解：
1） 水平线kj为包晶反应：
Lj??k??n（2分）
水平线gh为共晶反应：
Ld??g??h（2分）
2） Ab： α （1分）
bg′： α+βII （1分）
g′d： α+(α+β)共+βII （1分） d'： (α+β)共 （1分）
d′h′： β+(α+β)共+αII（1分） h′e： β+αII （1分） eB： β （1分） 3） 合金I （5分） 合金II （3分）
L
L→δ
L+δ→α
L→α
α
α→βII
L
L→α
L→α+β
α→βII
4） 合金I相组成：
w??ec1bc?100% ； w??1?100?be（2分）
合金II组织组成：
w(???)共?ig?100% ； gdw?II??初共晶前析出量??II析出比例＝w?初idbg???100%； gdbeid??初共晶前析出量??II析出量＝?100%?w?IIgd（3分）
2. 请对比分析回复、再结晶、正常长大、异常长大的驱动力及力学性能变化。
（16分）
回复
驱动力
存储能 （主要是点阵畸变能） 基本保持变形后性能
存储能 （主要是点阵畸变能）
总界面能
总界面能和表
面能
再结晶
正常长大
异常长大
力学性能变化
性能恶化
恢复到冷变形基本保持再结
强度、塑性下
前的水平 晶后的水平
降
2006年西北工业大学硕士研究生
入学试题 参考答案
一、简答题（每题 10 分，共 50 分）
1. 试从结合键的角度，分析工程材料的分类及其特点。
答：金属材料：主要以金属键为主，大多数金属强度和硬度较高，塑性较好。 陶瓷材料：以共价键和离子键为主，硬、脆，不易变形，熔点高。 高分子材料：分子内部以共价键为主，分子间为分子键和氢键为主。
复合材料：是以上三中基本材料的人工复合物，结合键种类繁多。性能差异很大。 2. 位错密度有哪几种表征方式？
答：有两种方式：体密度，即单位体积内的位错线长度；面密度，即垂直穿过单位面积的位错线根数。
3. 陶瓷晶体相可分为哪两大类？有何共同特点？
答：氧化物陶瓷和硅酸盐陶瓷。特点： 1. 结合键主要是离子键，含有一定比例的共价键； 2. 有确定的成分，可以用准确的分子式表达； 3. 具有典型的非金属性质。
4. 冷轧纯铜板，如果要求保持较高强度，应进行何种热处理？若需要继续冷轧变薄时，又应进行何种热处理？
答：保持较高强度则应进行低温退火，使其只发生回复，去除残余应力；要继续冷变形则应进行高温退火，使其发生再结晶，以软化组织。
5. 扩散激活能的物理意义为何？试比较置换扩散和间隙扩散的激活能的大小。 答：扩散激活能的物理意义是原子跃迁过程中必须克服周围原子对其的阻碍，即必须克服势垒。相比而言，间隙扩散的激活能较小。 二、作图计算题（每题 15 分，共 60 分）
1. 已知碳在 γ － Fe 中扩散时， D 0 ＝ 2.0 × 10 － 5 m 2 /s ， Q ＝ 1.4 × 10 5 J/mol 。当温度由 927 ℃上升到 1027 ℃ 时，扩散系数变化了多少倍？（ R ＝ 8.314 J/(mol.K) ） 答：
2. 已知某低碳钢 σ 0 =64KPa ， K=393.7 ，若晶粒直径为 50μm ，该低碳钢的屈服强度是多少？ 答：由霍尔－配奇公式得：
3. 试计算 BCC 晶体最密排面的堆积密度。 答： BCC 密排面为｛ 110 ｝面，其面积为：
｛ 110 ｝面上被原子占据的面积为（两个原子）：
堆积密度：
4. 和 均位于 Fcc 铝的 (111) 晶面上，因此理论上 和
的滑移均是可能的。
（ 1 ）画出 (111) 晶面及单位滑移矢量 和 。
（ 2 ）比较具有此二滑移矢量的位错的能量。
答：（ 1 ）
（ 2 ）
两位错位于同一滑移面，因此 G 相同，故： 三、综合分析题（每题 20 分，共 40 分）
1. 试从晶界的结构特征和能量特征分析晶界的特点。 答：晶界结构特征：原子排列比较混乱，含有大量缺陷。 晶界能量特征：原子的能量较晶粒内部高，活动能量强。 晶界特征：
? 晶界——畸变——晶界能——向低能量状态转化——晶粒长大、晶界变直——晶界面积减小
? 阻碍位错运动—— ζ b ↑ ——细晶强化 ? 位错、空位等缺陷多——晶界扩散速度高
? 晶界能量高、结构复杂——容易满足固态相变的条件——固态相变首先发生地 ? 化学稳定性差——晶界容易受腐蚀 ? 微量元素、杂质富集
2. 试分析冷塑性变形对合金组织结构、力学性能、物理化学性能、体系能量的影响。 答：
? 组织结构：（ 1 ）形成纤维组织：晶粒沿变形方向被拉长；（ 2 ）形成位错胞；（ 3 ）晶粒转动形成变形织构。
? 力学性能：位错密度增大，位错相互缠绕，运动阻力增大，造成加工硬化。