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材料科学基础试卷 第1 页 共4 页 中国计量大学 2019年硕士研究生招生考试试题 考试科目代码：809 考试科目名称：材料科学基础 所有答案必须写在报考点提供的答题纸上，做在试卷或草稿纸上无效。 一、名词解释：（每小题4分，共20分） （1）空间点阵； （2）柏氏矢量； （3）中间相； （4）柯肯达尔效应； （5）反应扩散。 二、判断下列说法是否正确，并说明理由：（每小题4分，共20分） （1）在高分子材料的单组元相图中，有属于气相的单相区。 （2）一根位错环上，不同的地方可以出现不同的柏氏矢量。 （3）在一个大气压下，二元合金最多只能出现四相共存。 （4）陶瓷材料之所以比金属材料易碎，其主要原因是陶瓷材料中含有大量的离子键。 （5）如果晶体中不存在扩散流，说明原子没有扩散。 三、简答题：（每小题5分，共30分） （1）简述金属键、离子键以及共价键的各自特点，并据此说明45号钢和氧化铝陶瓷性能之间存在的差异，以及引起差异的原因。 （2）影响间隙固溶体固溶度的因素有哪些？简述各因素对固溶度的影响规律。 （3）和物理气相沉积相比，化学气相沉积具有哪些优点？ （4）在三氧化二铝陶瓷烧结过程中，可以添加二氧化钛来降低陶瓷的烧结温度，阐述在三氧化二铝中添加二氧化钛进行陶瓷烧结时的烧结机理。 材料科学基础试卷 第2 页 共4 页 （5）请总结位错理论在材料科学中的应用。 （6）简述不同温度下的回复机制。 四、画出下列晶向指数与晶面指数：（共10分） （1）在立方晶系中绘出晶向指数：221、212、112；（6分） （2）在立方晶系中绘出晶面指数：（011）、)221(。（4分） 五、判断下列位错反应能否进行，并说明理由：（每小题5分，共10分） （1）11121112100aaa +； （2）11221232011110aaaa +。六、简要回答问题并根据要求绘图：（共15分） （1）图1所示的晶体中，ABCD滑移面上有一个位错环，其柏氏矢量b平行于AC；E为位错环与AC的交点，F为位错环与BD的交点：（a）指出位错环上E、F点以及E-F之间的位错类型；（b）在图中标出使位错环向外运动所需要施加的切应力方向；（c）该位错环运动出晶体后，晶体外形如何变化？绘出位错环运动出晶体后的简图。（6分） 图1 （2）铸锭的凝固组织通常分为哪几部分？绘出其示意图，并简要说明每个部分形成的原因。（9分）。 bA BCDEF材料科学基础试卷 第3 页 共4 页 七、计算：（每小题6分，共24分） （1）已知金属铌元素有两种晶体结构：体心立方和面心立方，假设铌为面心立方时，其晶格常数为0.421 nm，转变为体心立方后，铌原子半径不变，请问转变前后所对应的密度分别为多少？（假设铌的相对原子质量为93，NA=6.021023） （2）氯化铯的晶体结构如图2所示。铯与氯的离子半径分别为0.167 nm与0.181 nm，试问：（a）在氯化铯内离子在100或111方向是否相接触？（2分）（b）每个单位晶胞内有几个离子？（2分）（c）密度和致密度k各为多少？（2分） 图2 （3）欲将一批齿轮渗碳，每炉装件800件；在900渗碳10小时可以达到要求。假设在900渗碳时每炉每小时的生产成本为200元，而在1000渗碳时每炉每小时的生产成本为300元。问在上述哪个温度下渗碳的成本相对比较低？已知Q=32900 cal/mol，R=1.987 cal。 （6分） （4）在870比在930渗碳淬火变形小又可以得到较细的晶粒，若已知碳在奥氏体铁中的扩散常数为2.010-5m2/s，扩散激活能为140103J/mol，请计算： （a）870时碳在奥氏体铁中的扩散系数；（2分） （b）将渗层加深一倍需要多少时间？（2分） （c）若规定0.3%C为渗碳层厚度的量度，则在930渗碳10小时的渗层厚度为870渗碳10小时的多少倍？（气体常数 R8.314 J/mol）（2分） 八、（7分）描述一种纳米粉体的制备方法，并简要叙述如何对该纳米粉体的形貌以及物相进行表征。 九、（共14分）根据图3的Ag-Cu相图，试计算： （1）Cu含量60%的合金从高温凝固下来，在M点时，存在哪些相？计算该温度下各相的相对含量。（4分） （2）Cu含量20%的合金从高温凝固至400，存在哪些相？存在哪些组织？分别计算400的相组成与组织组成比例。400下Cu在Ag中的固溶度近似以2%计算、Ag在Cu中的固溶度近似以1%计算。（10分） 材料科学基础试卷 第4 页 共4 页 图3 【完】
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