第 1 页827华南理工大学2018 年攻读硕士学位研究生入学考试试卷（ 试 卷 上 做 答 无 效 ， 请 在 答 题 纸 上 做 答 ， 试 后 本 卷 必 须 与 答 题 纸 一 同 交 回 ） 科目名称：材料科学基础适用专业：材料科学与工程；材料工程(专硕)一 、 填 空 题 ： （ 每 空 0.5 分，共 20 分）共 8 页1、金属材料的（ 1 ）和（ 2 ）是决定材料性能的基本依据，金属材料的热处理是在明晰材料（ 3 ）的前提下来设计热处理工艺。 2、 晶 界 本 身 的 强 度 与 温 度 有 关 。 一 般 情 况 下 ， 若 晶 粒 的 熔 点 为 T， 则 当 温 度 低 于 T/2 时 ， 晶 界 强 度 （ 4 ） 晶 内 强 度 ； 当 温 度 高 于 T/2 时 ， 晶 界 强 度 （ 5 ） 晶 内 强 度 ， 晶 粒形成粘滞流动，使材料形成蠕变变形。3、碳钢经奥氏体化后经过冷至 C 曲线中珠光体和马氏体线之间的区域保温将形成贝 氏 体 ， 保 温 温 度 接 近 珠 氏 体 转 变 温 度 时 ， 形 成 的 组 织 是 （ 6 ） ； 保 温 温 度 接 近 马 氏 体 转变温度时，形成的组织是（ 7 ） ， 等 温 淬 火 热 处 理 希 望 获 得 的 组 织 是 （ 8 ） 。 4、 下 图 立 方 晶 系 中 ， ABC 面和 ADEF 面的晶面指数分别为（ 9 ） 和 （ 10 ） ， 这 两 个面所在晶带轴指数为（ 1 1 ） 。5、 置 换 固 溶 体 的 溶 解 度 与 原 子 尺 寸 因 素 、 （ 12 ） 因 素 、 原 子 价 因 素 和 晶 体 结 构 有 关 。6、室温下 F e 的晶体结构类型为（ 13 ） ， 它 的 晶 格 常 数 为 0.2863nm，原子半径为（ 14 ） 。7、-Fe 转变为-Fe 时，体积会（ 15 ） ， 这 是 因 为 （ 16 ） ； -Fe 的（ 17 ）间隙比（ 18 ）间隙大，奥氏体中碳原子位于（ 19 ）间隙中。第 2 页8、组元 A、B 在液态和固态都无限互溶，它们形成的相图称为（ 20 ）相图。如平 衡分配系数 K 0<1，则可判断组元（ 21 ）的熔点较高。9、 刃 型 位 错 既 可 以 作 （ 22 ） 运 动 ， 又 可 以 作 （ 23 ） 运 动 ； 而 螺 型 位 错 只 能 作 （ 24 ） 运动。10、 冷 变 形 金 属 低 温 回 复 时 ， 主 要 是 （ 25 ） 密 度 下 降 ； 高 温 回 复 时 ， 主 要 发 生 （ 26 ） 过程。11、金属再结晶后的晶粒大小与（ 27 ） 、 原 始 晶 粒 大 小 、 （ 28 ）和杂质等有关。12、具有粗糙界面的金属，其长大机制为（ 29 ） ， 具 有 光 滑 界 面 的 金 属 化 合 物 、 半 金属或非金属，其长大机制可能有两种方式，其一为（ 30 ）方式，其二为（ 31 ） 方式。13、A 1、A 3、A cm 分别是 Fe-Fe 3C 相图中的（ 32 ） 线 、 （ 33 ）线和（ 34 ）线。14、再结晶的驱动力是（ 35 ） ， 晶 粒 长 大 的 驱 动 力 是 （ 36 ） 。15、 多 晶 体 中 的 晶 界 有 大 角 度 与 小 角 度 晶 界 之 分 ， 通 常 大 角 度 与 小 角 度 晶 界 是 按（ 37 ） 的 大 小 来 分 的 。 对 于 小 角 度 晶 界 按 其 特 征 又 分 为 （ 38 ） 、 （ 39 ） 和 （ 40 ） 等多种类型。二 、 选 择 题 ： （ 每 题 1 分，共 20 分）1、45 钢经调质处理后获得回火索氏体，回火索氏体属于（ ） 。A. 单 相 组 织 B. 双 相 组 织 C. 三 相 组 织 D. 四 相 组 织2、含碳量最低的相或组织产物是（ ） 。A. 铁素体 B. 渗碳体 C. 珠光体 D. 马氏体3、40Cr 钢和 40 钢中的碳含量相同，完全奥氏体化后测量出的 C 曲线变化为（ ） 。A. 40Cr 的 C 曲线在 40 钢的下面 B. 40Cr 的 C 曲线在 40 钢的上面C. 40Cr 的 C 曲线在 40 钢的左边 D. 40Cr 的 C 曲线在 40 钢的右边4、 根 据 三 元 相 图 的 垂 直 面 图 ， （ ） 。A. 可以确定所有的三相区内发生的三相平衡反应的反应式第 3 页B. 可以确定四相平衡反应的反应式，如果四相区同时和四个相区相邻C. 可以用杠杆定律计算两相区内各相的相对量D. 可以用重心法则计算三相区内各相的相对量5、 非 均 匀 形 核 比 均 匀 形 核 所 需 的 过 冷 度 要 小 得 多 ， 这 是 因 为 （ ） 。A. 非均匀形核的临界半径较小 B. 在未溶杂质上不需要再形核C. 非均匀形核的临界形核功较小 D. 非均匀形核的临界形核功较大6、 关 于 马 氏 体 相 变 ， 下 列 说 法 错 误 的 是 （ ） 。A. 马氏体相变是通过均匀切变进行的 B. 马氏体相变属于扩散型相变C. 马氏体与母相是共格的，存在确定的位相关系 D. 马氏体相变具有可逆性7、 面 心 立 方 晶 体 的 肖 克 莱 不 全 位 错 （ ） 。A. 只能是纯刃型位错 B. 只能攀移C. 可以是二维曲线形状 D. 可通过部分抽调一层密排面形成8、 位 错 在 运 动 时 ， （ ） 。A. 位错类型不变 B. 位错线形状不变 C. 柏氏矢量不变 D. 以上都不对9、 渗 碳 体 是 一 种 具 有 复 杂 晶 体 结 构 的 （ ） 。A. 间 隙 相 B. 间 隙 化 合 物 C. 间 隙 固 溶 体 D. 电 子 化 合 物10、 金 属 的 常 见 晶 体 结 构 中 ， （ ）结构不能称为一种空间点阵。A. 密排六方 B. 面心立方 C. 体心立方 D. 简单立方 11、三种组元组成的试样在空气中用 X 射线衍射分析其随温度变化而发生相变的情 况 ， 最 多 可 记 录 到 （ ） 共 存 。A. 2 相 B. 3 相 C. 4 相 D. 5 相12、 A 和 A-B 合 金 焊 合 后 发 生 柯 肯 达 尔 效 应 ， 测 定 界 面 向 A 试 样 方 向 移 动 ， 则 （ ） 。A. A 组元的扩散速率大于 B 组元 B. 与（A ）相反C. A、B 两组元的扩散速率相同 D. 以上说法都不正确13、 当 金 属 材 料 塑 性 变 形 量 较 大 时 ， 由 于 （ ） ， 造 成 “织 构 ”现 象 。A. 交滑移 B. 复滑移 C. 晶体的转动 D. 单滑移第 4 页14、 晶 体 的 孪 生 变 形 与 滑 移 变 形 不 同 ， 在 于 （ ） 。A. 孪生是均匀切变过程，而滑移则不是B. 滑移的机制是位错运动造成的，而孪生则不是C. 滑移的结构导致晶体体积变化，而孪生则不是D. 滑 移 沿 着 特 定 的 晶 体 学 面 与 方 向 进 行 ， 而 孪 生 则 可 沿 任 意 晶 体 学 面 和 方 向 进 行15、关于 CCT 曲线，错误的说法是（ ） 。A. 从 CCT 曲线可以获得钢的临界淬火速度B. CCT 曲线是制定钢的冷却规范的依据C. 根据 CCT 曲线可以估计淬火后钢件的组织和性能D. CCT 曲线是制订热处理加热规范的依据16、Fe 丝在室温下反复弯折，会越变越硬，直到断裂；而 Pb 丝在室温下反复弯折， 则 始 终 处 于 软 态 。 其 原 因 是 （ ） 。A. Pb 不发生加工硬化，不发生再结晶，Fe 发生加工硬化，不发生再结晶 B. Fe 不发生加工硬化，不发生再结晶，Pb 发生加工硬化，不发生再结晶 C. Pb 发生加工硬化，发生再结晶，Fe 发生加工硬化，不发生再结晶D. Fe 发生加工硬化，不发生再结晶，Pb 发生加工硬化，不发生再结晶 17、 含 碳 量 0.45wt.%的 铁 碳 合 金 平 衡 结 晶 后 ， 按 相 组 成 物 计 算 重 量 百 分 比 ， 其 中 铁 素 体占（ ） 。A. 93.27% B. 41.56% C. 57.23% D. 67.30%18、 立 方 晶 系 中 ， 110晶 面 族 包 括 （ ） 组 晶 面 。A. 6 B. 4 C. 8 D. 1219、 加 热 温 度 相 同 时 ， 加 热 速 度 对 奥 氏 体 晶 粒 大 小 的 影 响 是 （ ） 。A. 加热速度越快，奥氏体晶粒越细 B. 加热速度越快，奥氏体晶粒越大C. 影响不大 D. 取决于不同的材料20、 面 心 立 方 结 构 的 铝 晶 体 中 ， 每 个 铝 原 子 在 （ 111） 面 上 的 原 子 配 位 数 为 （ ） 。A.12 B.6 C.4 D.3第 5 页三 、 简 答 题 ： （ 每 题 5 分，共 40 分） 1、根据结构转变的热力学条件和动力学条件，简述稳态结构和亚稳态结构之间的关 系。2、何谓成分过冷？成分过冷对晶体生长形态有何影响？3、说明晶体缺陷对金属固态相变成核的影响。4、 含 碳 2.0wt%的 铁 碳 合 金 试 样 ， 其 室 温 组 织 中 观 察 到 少 量 的 不 平 衡 莱 氏 体 ， 试 简 述 其原因。5、 一 个 冷 凝 水 管 拟 用 金 属 Cu 作 为 材 料 ， 但 强 度 达 不 到 要 求 ， 你 有 哪 些 办 法 可 以 提 高 它 的 强 度 ？ （ 要 求 提 出 四 种 以 上 强 化 手 段 ） 。6、下图为元素 A 和 B 组成的二元相图，成分为 MN 的合金加热到 T1 温度后充分保温后快冷至低温，然后在 T2 温度保温时效，分析从时效开始至最后 MN 合金中相组 成（包括亚稳相）变化过程。7、 试 分 析 在 （ 111） 面 上 运 动 的 伯 氏 矢 量 为 b a 110 的 螺 位 错 受 阻 时 ， 能 否 通 过 交2滑移转移到 (111) 、 (111) 或 (111) 面中的哪个面上继续滑移运动？为什么？请绘图表示 与说明。第 6 页8、 下 图 为 Fe-W-C 三 元 系 液 相 面 投 影 图 ， 试 判 断 1085oC、 1200 oC、 1355 oC 和 1700 oC 所发生的四相平衡转变的类型和转变反应式，并说明 C 含量为 2wt.%，W 含量为 20wt.%的三元 Fe-W-C 合金在平衡冷却过程中的初生相。四 、 论 述 题 ： （ 共 70 分）1、 论 述 晶 界 和 晶 粒 大 小 对 多 晶 体 塑 性 变 形 的 作 用 和 影 响 。 （ 10 分）2、金属结晶为什么要有过冷度？形核率与温度的关系如何？什么是金属玻璃？如何 获 得 ？ 从 形 核 率 和 温 度 的 关 系 解 释 金 属 玻 璃 的 形 成 。 （ 10 分）3、 解 答 下 面 有 关 扩 散 问 题 ： （ 共 12 分 ）（1）钢在较低温度渗碳有一定的优越性，淬火变形小又可得到较细的晶粒，并能延 长炉子的寿命。某人设想将渗碳温度从 1000 oC 降到 900 oC，而将渗碳时间相应延长 10%， 即 能 获 得 同 样 结 果 。 设 分 析 这 种 设 想 是 否 正 确 。 （ 已 知 碳 在 奥 氏 体 中 的 扩 散 激 活能为 140kJ/mol） 。 （ 8 分 ）（ 2） 扩 散 的 微 观 机 制 有 哪 些 ？ 一 般 情 况 下 ， 哪 种 机 制 扩 散 快 一 些 ？ （ 4 分）第 7 页4、 试 判 断 下 列 相 图 的 正 确 性 ， 如 果 是 错 误 的 ， 指 出 错 误 所 在 ， 并 说 明 理 由 。 （ 12 分 ）5、 下 图 所 示 为 某 晶 体 结 构 的 几 个 晶 面 原 子 结 构 图 ， 试 回 答 以 下 问 题 ： （ 共 8 分 ）（ 1） 绘 出 其 晶 体 结 构 的 晶 胞 图 ， 并 给 出 晶 胞 所 占 有 的 原 子 数 。 （ 3 分）（ 2） 指 出 其 所 属 布 拉 菲 点 阵 类 型 。 （ 2 分 ）（ 3） 计 算 其 致 密 度 。 （ 3 分）6、已知 20 钢的 Ac1=735oC，A c3=845 oC；T10 钢的 Ac1=730oC，A ccm=875 oC。 （ 共 18分）（ 1） 20 钢 供 货 状 态 （ 正 火 组 织 ） 硬 度 为 HRC1520， 经 淬 火 后 的 硬 度 只 有 HRC3540，第 8 页写 出 淬 火 前 后 的 相 或 组 织 组 成 ， 并 解 释 硬 度 不 足 的 原 因 ； （ 3 分）（ 2） 20 钢经 930 oC+20h 高碳势气体渗碳后炉冷，表面碳浓度为 1.2%，经金相检验， 渗碳层只有 0.3mm， 且 碳 化 物 呈 网 状 分 布 ， 试 分 析 表 面 碳 浓 度 偏 高 ， 渗 碳 层 厚 度 层 不 足 且 形 成 网 状 碳 化 物 的 原 因 ； （ 3 分 ）（3）将步骤（2）渗碳后样品重新置于气体渗碳炉中，在中碳势于 930 oC 再渗碳 4h 后水冷，表面碳浓度为 1.0%，渗碳层只有 1.0mm，但表面硬度只有 HRC5355，试 分析淬火后从表面至心部相或组织组成的变化规律，并解释表面硬度低的原因；（3 分）（4）将 20 钢先高碳势下渗碳 930 oC+20h 后，立即在中碳势下渗碳 930 oC+4h，炉冷 至 780 oC 后 水 冷 ， 表 面 硬 度 为 HRC6061， 试 分 析 从 表 面 至 心 部 相 或 组 织 组 成 的 变 化 规 律 ， 并 解 释 表 面 硬 度 升 高 的 原 因 ； （ 3 分）（ 5） 用 户 希 望 心 部 的 渗 碳 体 为 细 粒 状 ， 表 面 的 为 板 条 状 马 氏 体 +粒 状 碳 化 物 组 织 ， 对 于 已 经 用 步 骤 （ 4） 处 理 的 样 品 ， 制 定 满 足 客 户 要 求 的 热 处 理 工 艺 方 案 ； （ 4 分 ）（ 6） 20 钢 为 本 质 粗 晶 粒 钢 ， 渗 碳 后 基 体 中 可 能 存 在 什 么 组 织 缺 陷 ， 你 如 何 通 过 合 理 的 合 金 化 设 计 来 防 止 该 缺 陷 。 （ 2 分 ）