材料科学基础（上）2005A卷

材料科学基础期终考试试卷(A)

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σ

nW ，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 (A)

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；（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）

8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）1020304050607080Sb%150°

200°250°300°350°400°450°500°550°600°15%PbL(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）