2006材料科学基础期终考试试卷(B)

材料科学基础期终考试试卷(B)

第一部分，闭卷姓名_________ 学号______

一、选择题(单项选择)（24分）

1、纯金属均匀形核时，

a) 当过冷度?T很小时，原子可动性低，相变驱动力低，因此，形核率低；

b) 当过冷度?T很小时，原子可动性高，相变驱动力高，因此，形核率低；

c) 当过冷度?T很小时，原子可动性低，相变驱动力高，因此，形核率低；

d) 当过冷度?T很小时，原子可动性高，相变驱动力低，因此，形核率低。

2、单相固溶体在非平衡凝固过程中会形成成分偏析，

a) 若冷却速度越大，则成分偏析的倾向越大；

b) 若过冷度越大，则成分偏析的倾向越大；

c) 若两组元熔点相差越大，则成分偏析的倾向越小；

d) 若固相线和液相线距离越近，则成分偏析的倾向越小。

3、对金属-金属型共晶，决定共晶组织形貌的一个重要因素是单位面积界面能的大小，若

(a) 单位面积的界面能越小，形成片状共晶的倾向越大；

(b) 单位面积的界面能越大，形成片状共晶的倾向越大；

(c) 单位面积的界面能越小，形成棒状共晶的倾向越大；

(d) 单位面积的界面能越小，形成针状共晶的倾向越大。

4、在下列那一种情况下平衡分配系数k0和有效分配系数k e相等：

a、正常凝固；

b、快速凝固；

c、平衡凝固；

d、边界层与液相区部分混合条件下的凝固。

5、在三元系中，四相平衡共晶相图和四相平衡包晶相图的四相平衡区都是三角形，两者区

别是：

a、共晶相图四相区中液相成分点在三角形内，而包晶相图四相区液相成分点在三角形

顶角上；

b、包晶相图四相区中液相成分点在三角形内，而共晶相图四相区液相成分点在三角形

顶角上；

c、共晶相图四相区是等边三角形；包晶相图的四相区不是等边三角形；

d、包晶相图四相区是等边三角形；共晶相图的四相区不是等边三角形。

6、当?P＝0时，根据相律，

a、单元系中两相平衡反应可以在某个温度区间内进行；

b、二元系中的三相平衡反应可以在某个温度区间内进行；

c、三元系中的三相平衡反应可以在某个温度区间内进行；

d、三元系中的四相平衡反应可以在某个温度区间内进行。

7、从液相形成非晶的条件与玻璃化温度T g与平衡凝固温度T f有关，

a、T g/T f的值越大，越易形成非晶；

b、T g/T f的值越小，越易形成非晶；

c、T g>T f, 则易形成非晶；

d、T g＝T f, 则易形成非晶。

8、纳米晶体与与一般的多晶体的区别在于，

a、纳米晶的纯度比一般多晶体高；

b、纳米晶体中晶界所占的体积分数比一般多晶体高；

c、纳米晶体的密度比一般多晶体高；

d、纳米晶体中含有准晶，而一般多晶体中没有准晶。

9、下列组织中的哪一个可能不是亚稳态？

a、铁炭合金中的马氏体；

b、铁炭合金中的珠光体＋铁素体；

c、铝铜合金中的α+GPZ；

d、铁炭合金中的奥氏体＋贝氏体。

10、形变马氏体点（温度）M d与马氏体开始转变温度M s之间的关系是：

a、M d < M s;

b、M d>M s;

c、M d＝M s;；

d、M d可以大于M s，也可以小于M s。

11、非均匀形核时形核功的大小和接触角θ的大小有关，而接触角又与形核基底与晶核的界面能σnW，液相的表面能σnL以及液相与形核基底的界面能σLW有关，若

a、σn W越小，则θ就越小，形核功也越小，形核越容易；

b、σnL越大，则θ就越小，形核功也越小，形核越容易

c、σn W越大，则θ就越小，形核功也越小，形核越容易；

d、σLW越小，则θ就越小，形核功也越小，形核越容易。

12、对于片状共晶，片间距λ是一个重要参数，若凝固时

a、过冷度越大，凝固速率越高，则λ越大，共晶材料的强度越高；

b、过冷度越大，凝固速率越高，则λ越小，共晶材料的强度越高；

c、过冷度越小，凝固速率越低，则λ越大，共晶材料的强度越高；

d、过冷度越大，凝固速率越高，则λ越小，共晶材料的强度越低。

材料科学基础期终考试试卷 (B)

第二部分，开卷 姓名_________ 学号______

二、根据单相固溶体凝固的一维模型回答下列问题（可以用图解说明）：（16分）

1、 为什么在凝固过程中会出现边界层？

2、 分别叙述平衡分配系数和有效分配系数的物理意义；

3、 什么情况下出现正常凝固？什么情况下凝固后的铸锭内成分最均匀？什么情况下最不

均匀？

4、 用图解说明出现成分过冷的临界条件，并解释如果是正常凝固会不会出现成分过冷。

二、 回答以下问题：

1、叙述纯元素均匀形核时，临界晶核和临界半径、形核功和形核率的物理意义；

2、对于均匀形核，形核功为：

此式表示形核功为晶核表面能的三分之一，即表面能的三分之一靠系统能量起伏提供，

请回答：表面能的另外三分之二的由何处提供；（8分）

四、根据所示的铁碳平衡相图，回答以下问题：

1、写出在1495℃、1154℃、1148℃和727℃发生的三相平衡反应的反应式；

2、按亚稳态相图，分别画出含碳量为0.4％、0.77％、1.2％的碳钢在室温下组织的示意图；

3、用热分析曲线表示含碳量为0.2的低碳钢平衡冷却过程；并画出该合金在730?C 和720?C

时的组织示意图；

4、计算含碳量为1.0％的Fe －C 合金中二次渗碳体的百分数。 （12分）

五、在如图所示的Ag-Cd 二元相图中当温度为736℃、640℃、440℃和230℃时分别会发生

什么样的三相平衡反应？写出反应式。（6分）

σ**=?A G 31

七、图中所示的含Pb 为15％的Sn －Sb －Pb 三元相图的垂直截面中，温度为200℃的水平

线上发生什么样的平衡反应？写出反应式。在水平线的上方和下方各有几个三相区？写出每

个三相区的组成相。（6分）

0102030

4050607080S b %150°200°

250°

300°

350°

400°

450°

500°

550°

600°

15%Pb

L

(Sb+L)SbSn+L (Sb)+(Pb)SbSn+(Pb)(β-Sn)+(Pb)(β

-Sn)+L

七、根据下图所示的三元相图的投影图，回答以下问题：（12分）

1、 该相图中的四相平衡区在什么范围内？（用字母表示）

2、组成该三元系的三个二元系中是否都有三相平衡反应？若有，则写出每个二元系中三

相平衡反应的反应式；

3、写出图中成分为Q 的合金在平衡冷却过程中发生四相平衡反应的反应式；并说明在四

相平衡反应后合金所在的相区及发生的平衡转变的反应式；

4、图中成分为R 的合金在平衡冷却过程中是否会发生四相和三相平衡反应？若有则写出

相应的反应式；

八、根据下图所示的Fe-C-W 液相面投影图写出在P 和Q 点发生的四相平衡反应的反应式。

（4分）

题八图题九图

九、在所示Fe-C-Cr三元系的8500C水平截面图中、含碳量为3%，含Cr量为15%和20%的Fe-Cr-C合金由几相组成，分别写出这两个合金的组成相。（5分）十、指出下列各二元相图中的错误，说明为什么是错的，并在图上予以纠正

（7分）