2022 材料科学基础(上海交通大学)1468693474 最新满分章节测试答案

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本课程起止时间为:2022-09-08到2023-01-23

【作业】第二章 晶体缺陷 第二章 晶体缺陷

1、 问题:试说明滑移，攀移及交滑移的条件，过程和结果，并阐述如何确定位错滑移运动的方向。
评分规则: 【 滑移：切应力作用、切应力大于临界分切应力 ；台阶。右手定则。攀移：纯刃位错、正应力、热激活原子扩散；多余半原子面的扩大与缩小。交滑移：纯螺位错、相交位错线的多个滑移面；位错增殖
】

2、 问题:若fcc的Cu中每500个原子会失去一个，其晶格常数为0.3615nm，试求Cu的密度。
评分规则: 【 8.91g/cm3
】

3、 问题:由于H原子可填入a-Fe的间隙位置，若每200个铁原子伴随着一个H原子，试求a-Fe密度与致密度（已知a-Fe的晶格常数0.286nm，原子半径0.1241nm；H原子半径0.036nm）。
评分规则: 【 密度7.93 g/cm3致密度0.68
】

4、 问题:若面心立方晶体(铜)中开动的滑移系为(111)-101若滑移是由刃位错运动引起的，给出位错线的方向。(b)若滑移是由螺位错引起的，给出位错线的方向。
评分规则: 【 设位错线方向为[uvw]。(a)因刃位错线与其柏氏矢量垂直，同时也垂直与滑移面法线，[uvw]=[111]*[-101]=1-21因螺位错与其柏氏矢量平行，故[uvw]= [-101]
】

5、 问题:图中位错环的各边分别是什么位错？设想在晶体中怎样得到如图的位错环?
评分规则: 【 (1)由位线方向与b之间的关系，可以判断：AB，CD为螺型位错，AD，BC为刃型位错。(2)设想在完整晶体中有一个正四棱柱贯穿晶体的上下表面，它和滑移面MNPQ交于ABCDA，现在让ABCDA上部的柱体相对于下部柱体滑移b，柱体以外的晶体均不移动。这样，ABCDA就是滑移面上已滑移区（换内）和未滑移区（换外）的边界。因而是一个位错环。
】

【作业】第五章 单元系相图和二元相图 第五章 单元系相图和二元相图

1、 问题:1. Cu-Ni二元合金在凝固过程中由液相结晶出单相固溶体。请分析并回答：（40分）（1）两组元形成无限互溶固溶体必须服从哪些条件？（10分）（2）固溶体非平衡凝固的主要特点以及非平衡凝固时产生枝晶偏析的原因；（20分）（3）得到的非平衡凝固组织与平衡凝固组织有何不同？（10分）
评分规则: 【 答：（1）晶体结构相同；尺寸差小于15%；相同的原子价；相似的电负性。（2）非平衡凝固时，（a）固相和液相平均成分线偏离固相线和液相线；(b) 先结晶部分总是富含高熔点组元；（c）凝固终结温度低于平衡凝固时的终结温度。产生枝晶偏析的原因是：先结晶的枝干富含高熔点组元Ni，而后结晶的枝间成分富含低熔点组元Cu，两者成分不同。（4）非平衡凝固组织成分不均匀，呈现“芯状”结构，存在枝晶偏析；平衡凝固组织成分均匀，无偏析，与原始成分相同。（5分）
】

2、 问题:2、下图为Pb-Sn合金相图。试分析合金III (wSn=50%)在T1温度下的平衡组织，并求出各组织组成物的含量。（20分）
评分规则: 【
】

3、 问题:3、根据铁碳平衡相图回答下列问题：（40分）1） 分别写出Fe3CII含量最多的合金成分，珠光体含量最多的合金成分，莱氏体含量最多的合金成分，Fe3CIII含量最多的合金；（5分）2） 指出此二元系中比较适合做变形合金和铸造合金的成分范围；（5分）3） 分析Fe-1%C 合金的平衡凝固过程，画出冷却曲线，并计算室温下其中相组成物和组织组成物的百分含量；（20分）4） 分析Fe-1%C 合金在平衡冷却转变和淬火冷却转变后组织的差异。（10分）
评分规则: 【 略
】

【作业】第三章固体中原子及分子的运动 第三章固体中原子及分子的运动

1、 问题:一块ω（C）=0.1%的碳钢在930℃渗碳，渗到1.25px的地方，碳的浓度达到0.45%。在t>0的全部时间，渗碳气氛保持表面成分为1%。假设Dγc=2.0×10-5exp（-140000／RT）（m2／s），①计算渗碳时间。②若将渗层加深1倍，则需多长时间?③若规定叫ω（C）=0.3%作为渗碳层厚度的量度，则在930℃时渗碳10h的渗层厚度为870℃时渗碳10h的多少倍?
评分规则: 【

】

2、 问题:有两种激活能分别为Q1=83.7kJ／mol和Q2=251kJ／mol的扩散反应。观察在温度从25℃升高到600℃时对这两种扩散的影响，并对结果作出评述。
评分规则: 【
】

3、 问题:对于晶界扩散和体内扩散，假定扩散激活能Q晶界约等于1/2Q体积，试画出其lnD相对温度倒数1/T的曲线，并指出约在哪个温度范围内晶界扩散起主导作用。
评分规则: 【
】

【作业】第一章 固体结构 第一章 固体结构

1、 问题:写出六方晶系的{1 1 -2 0}，{1 0 -1 2}晶面族和<2 -1 -1 0>,<-1 0 1 1>晶向族中各等价晶面及等价晶向的具体指数。
评分规则: 【 按照写出晶面与晶向的完整程度评分
】

2、 问题:Cu具有FCC结构，其密度为8.9g/cm3，相对原子质量为63.546，求铜的原子半径。
评分规则: 【 按相关运算过程与答案评分
】

3、 问题:写出溶解在γ-Fe中碳原子所处的位置，若此类位置全部被碳原子占据，那么试问在这种情况下，γ-Fe能溶解多少重量百分数的碳？而实际上在γ-Fe中最大的溶解度是多少？两者在数值上有差异的原因是什么？
评分规则: 【 按运算过程完整程度与最终结果评分
】

4、 问题:解释下列术语：合金、组元、相、固溶体、金属间化合物、超结构、负电性和电子浓度。
评分规则: 【 按术语解释的完整程度与逻辑性评分
】

5、 问题:含w(Mn)为12.3% （重量百分比）、w(C)为1.34%的奥氏体钢，点阵常数为0.3624 nm，密度为7.83 g/cm3，C、Fe、Mn的相对原子质量分别为12.01、55.85、54.94，试判断此固溶体的类型。
评分规则: 【 按运算过程完整程度与判断结果评分
】

【作业】第四章 材料的形变和再结晶 第四章 材料的形变和再结晶

1、 问题:有一Cu-30%Zn黄铜板冷轧25%后厚度变为25px，接着再将此板厚度减小到15px,试求总冷变形度，并推测冷轧后性能的变化。
评分规则: 【 冷变形度=[(A0-AF)/A0]x100%25%=[(hw-1w)/hw] x100%h=4/75px总变形度=[(4w/3-0.6w)/(4w/3)] x100%=55%冷轧后黄铜板强度和硬度提高，而塑性、韧性降低，这就是加工硬化现象。
】

2、 问题:有一bcc晶体的（1-10）[111]滑移系的临界分切力为60MPa，试问在[001]和[010]方向必须施加多少的应力才会产生滑移？
评分规则: 【
】

3、 问题:一个交滑移系包含一个滑移方向和包含这个滑移方向的两个晶面，如bcc晶体的（101）-111，写出bcc晶体的其他3个同类型的交滑移系。
评分规则: 【 由立方晶系（001）标准投影图可查得，bcc晶体其他3个同类型的交滑移系是：(-101)111, (011)1-11, (1-10)-1-11
】

4、 问题:某工厂用一冷拉钢丝绳将一大型钢件吊入热处理炉内，由于一时疏忽，未将钢丝绳取出，而是随同工件一起加热至860℃，保温时间到了，打开炉门，要吊出工件时，钢丝绳发生断裂，试分析原因。
评分规则: 【 冷拉钢丝绳系经大变形的冷拔钢丝绞合而成。加工过程的冷加工硬化使钢丝的强度、硬度大大提高，从而能承载很重的工件。但是当将其加热至860℃时，其温度已远远超过钢丝绳的再结晶温度，以致产生回复再结晶现象，加工硬化效果完全消失，强度、硬度大大降低。再把它用来起重时，一旦负载超过其承载能力，必然导致钢丝绳断裂事故。
】

5、 问题:简述一次再结晶与二次再结晶的驱动力，并如何区分冷、热加工？动态再结晶与静态再结晶后的组织结构的主要区别是什么？
评分规则: 【 一次再结晶的驱动力是基体的弹性畸变能，而二次再结晶的驱动力是来自界面能的降低。再结晶温度是区分冷、热加工的分界线。动态再结晶后的组织结构虽然也是等轴晶粒，但晶界呈锯齿状，晶粒内还包含着被位错缠结所分割的亚晶粒，这与静态再结晶后产生的位错密度很低的晶粒不同，故同样晶粒大小的动态再结晶组织的强度与硬度要比静态再结晶的高。动态再结晶后的晶粒大小与流变应力成正比。此外，应变速率越低，形变温度越高，则动态再结晶后的晶粒越大，而且越完整。
】

第二章 晶体缺陷

1、 问题:面心立方晶格的晶体在受力时的滑移方向为
选项：
A:＜111＞
B:＜110＞
C:＜100＞
D:＜112＞
答案: 【＜110＞ 】

2、 问题:晶体中的位错属于
选项：
A:点缺陷
B:面缺陷
C:体缺陷
D:线缺陷
答案: 【线缺陷】

3、 问题:肖克莱位错具有螺型、刃型和混合型三种，它们能够
选项：
A:攀移
B:交滑移
C:沿滑移面滑移
D:垂直滑移面滑移
答案: 【沿滑移面滑移】

4、 问题:晶体中点缺陷的存在，使电阻
选项：
A:增大
B:减小
C:不变
D:增大或不变
答案: 【增大】

5、 问题:以下关于柏氏矢量叙述中正确的是
选项：
A:柏氏矢量越小，表示位错导致的点阵畸变越严重
B:柏氏矢量的回路起点不同，则柏氏矢量的方向会发生改变
C:柏氏矢量与回路起点及其具体途径无关
D:存在柏氏矢量为零的位错
答案: 【柏氏矢量与回路起点及其具体途径无关】

6、 问题:位错存在应力场，成40度角的两个柏氏矢量的位错之间
选项：
A:相互吸引
B:相互排斥
C:没有相互作用
D:以上都可能发生
答案: 【相互排斥 】

7、 问题:两个位错滑移相遇时可能会形成
选项：
A:割阶
B:扭折
C:无影响
D:以上都可能发生
答案: 【以上都可能发生】

8、 问题:fcc晶体的（111）面按ABCBABCABC···顺序堆垛时，其中含有
选项：
A:一片抽出型层错
B:一片插入型层错
C:一片抽出型和插入型层错
D:以上都不是
答案: 【一片插入型层错】

9、 问题:Shockley位错
选项：
A:只能滑移
B:只能攀移
C:既能滑移又能攀移
D:以上都不是
答案: 【只能滑移】

10、 问题:晶体中点缺陷的存在是电阻
选项：
A:增大
B:减小
C:不变
D:减小或不变
答案: 【增大】

11、 问题:位错属于线缺陷，因为它的晶格畸变区是一条几何线。
选项：
A:正确
B:错误
答案: 【错误】

12、 问题:螺型位错的柏氏失量与其位错线垂直，刃型位错的柏氏失量与其位错线是平行。
选项：
A:正确