东北大学材料科学基础试卷
东北大学
材料与冶金学院本科生考试试题
考试科目：材料科学基础（上）班级：04（1-3）时间：2007.01.10 试题种类：A
第一部分共6题40分
1、（8分）在立方晶胞中画出下列晶向或晶面：[112]、(102)、(123)。
2、（8分）计算题：立方晶系中下列晶向或晶面的夹角：(201)与(100); [211]与[110]。
3、（8分）碳溶于铁形成间隙固溶体。已知BCC结构致密度为0.68，FCC结构致密度为0.74，那么是α-Fe（BCC结构）还是γ-Fe（FCC结构）会溶解更多的碳？
4、（6分）辨析“满带不导电，不满带导电”的说法。
5、（10分）如何将孤立原子的多电子问题近似转化为单电子问题？据此解释多电子体系中电子能量既与主量子数有关也与角量子数有关。
第二部分共6题60分
1、（10分）Consider two edge dislocations of opposite sign and having slip planes that are separated by
a distance (B) of several atomic sizes as indicated in the diagram. Please calculate the slip stress between the dislocations as a function of level position (x) and discuss the stress variation. Describe the defect that results when these two dislocations become aligned each other and discuss what will happen if the distance of B is long. 2、（10分）在15%体积分数SiC颗粒强化的Al基复合材料中，当塑性变形0.1%时，SiC是不发生塑性变形的，只有Al基体被变形，如果SiC 粒子的半径为1.2μm, Al中位错b矢量为3×10-4μm，此时在粒子前沿将塞积4条位错，如何算得（提示：粒子无法进行与基体等量的塑性变形将导致相应量的位错在其前沿塞积）？Al的屈服应力为200MPa，问此时SiC粒子中受多大的应力？此时复合材料的强度是多少？（答题必须给出计算的原理和讨论）
3、（10分）假定将一块钢进行热处理时，加热到850℃后快冷到室温，钢种空位的形成能是104.6kJ/mol。试计算，从20℃加热到850℃以后，空位的数目应当增加多少倍？扼要解释快速淬冷到室温后，这些“额外”的空位会出现什么情况？如果缓慢冷却呢？
4、（10分）金属中的晶界有什么特点？影响晶界偏聚的因素有哪些？怎样的元素易偏聚在晶界处？5（10分）为什么材料有时会在其屈服强度以下的应力载荷下失效？如何防止？如何进行容器只漏不断的设计？
6（10分）再结晶后的晶粒大小如何计算？与哪些因素有关？为什么再结晶后晶粒尺寸随预先形变量的关系曲线会在10%变形量附近出现一个峰值？
注意：本试题必修夹在试卷中一并交回姓名：___________；
英文试题也可以用中文答题，用正确英文答题将给予≤8分的鼓励。
中南大学材料科学基础考试试卷
中南大学考试试卷 2001 —— 2002 学年第二学期时间 110 分钟 材料科学与工程课程 64 学时 4 学分考试形式：闭卷 专业年级材料 1999 级总分 100 分，占总评成绩 70% 一、名词解释（5分×8） 1、金属玻璃 2、金属间化合物 3、离异共晶 4、晶界偏聚 5、科垂尔气团（Cottrell Atmosphere） 6、孪生 7、反应扩散 8、变形织构 二、问答题 1、（10分）标出hcp晶胞中晶面ABCDEF面、ABO面的晶面指数，OC方向、OC方向的晶向指数。这些晶面与晶向中，那些可构成滑移系？指出最容易产生滑移的滑移系。 2、（10分）判断 ] 1101 [ 6 ]1 2 1[ 6 ]1 1 2[ 6 a a a → + 位错反应在面心立方晶体中能否进行？若两个扩 展位错的领先位错发生上述反应，会对面心立方金属性能有何影响。 3、（10分）写出非稳态扩散方程的表达式，说明影响方程中扩散系数的主要因素。 4、（10分）指出影响冷变形后金属再结晶温度的主要因素。要获得尺寸细小的再结晶晶粒，有那些主要措施，为什么? 5、（15分）试述针对工业纯铝、Al－5％Cu合金、Al－5％Al2O3复合材料分别可能采用那些主要的强化机制来进行强化。 6、（15分）请在如下Pb－Bi－Sn相图中 （1）写出三相平衡和四相平衡反应式； （2）标出成分为5％Pb，65％Bi与30％Sn合金所在位置，写出该合金凝固结晶过程，画出并说明其在室温下的组织示意图。
7、（20分）Cu－Sn合金相图如图所示。 （1）写出相图中三条水平线的反应式，并画出T1温度下的成分－自由能曲线示意图； （2）说明Cu－10wt％Sn合金平衡和非平衡凝固过程，分别画出室温下组织示意图； （3）非平衡凝固对Cu－5wt％Sn合金的组织性能有何影响，如何消除？ 8、（20分）低层错能的工业纯铜铸锭采用T＝0.5T熔点温度热加工开坯轧制。 （1）画出该材料分别在高、低应变速率下热加工时的真应力－真应变曲线示意图，并说明影响曲线变化的各种作用机制； （2）开坯后该金属在室温下继续进行轧制，画出此时的真应力－真应变曲线示意图，并说明影响曲线变化的机制； （3）开坯后该金属要获得硬态、半硬态和软态制品，最后工序中可采用那些方法，为什么？ 中南大学考试试卷 2002 —— 2003 学年第二学期时间 110 分钟 材料科学与工程课程 64 学时 4 学分考试形式：闭卷 专业年级材料 2000 级总分 100 分，占总评成绩 70% 一、填空（0.5X30=15分） 1、fcc结构的密排方向是_____，密排面是____，密排面的堆垛顺序是_____，致密度为________，配位数是____，晶胞中原子数为___，把原子视为半径为r的刚性球时，原子的半径是点阵常数a 的关系为_________。 2、形成有序固溶体的必要条件是：（1）________，（2）_________，（3）________。 3、无序固溶体转变为有序固溶体时，合金性能变化的一般规律是：强度和硬度__________，塑性_______________，导电性_________________。 4、Fe-Fe3C相图中含碳量小于___为钢，大于____为铸铁；铁碳合金室温平衡组织均由______和___两个基本相组成；奥氏体其晶体结构是____，合金平衡结晶时，奥氏体的最大含碳量是 ______；珠光体的含碳量是_____；莱氏体的含碳量为____；在常温下，亚共析钢的平衡组织是_____，过共析钢的平衡组织是_____；Fe3C I是从_____中析出的，Fe3C II是从____中析出的，Fe3C III
东北大学材料科学基础
第一章晶体结构 1、晶体：物质的质点（分子、原子或离子）在三维空间作有规律的周期性重复排解（失稳分解）：处于热力学不稳定的固溶体自发地分解为两个结构与母相相同，成分不同的不均匀新相的过程。 5、贝茵畸变:通过沿晶轴膨胀、收缩的方法将一种晶体转变为另一种晶格的简单均匀畸变。 6、形变记忆效应：将一种具有热弹性转变的合金在M s点以下拉伸变形，卸载后应变并没有完全恢复，但如果将试样加热到奥氏体相区后，应变得到恢复，试样又回到原来的形状，合金的这种特性被称为形变记忆效应。 7、马氏体：C溶于a-Fe形成的过饱和固溶体，呈体心正方点阵。 第十部分其他 第一目 1、化学键：组成物质整体的质点（原子、分子或离子）间的相互作用力。 2、共价键：原子互相接近时，借共享电子对所产生的力结合. 3、离子键：两种离子靠静电引力结合. 4、金属键：金属正离子与自由电子之间静电作用产生的键合力。 5、范德华键：分子间，以微弱静电子相吸引，使之结合在一起。 6、布里渊区：能量不连续的点把k空间(一维就是k轴)分成许多区域，这些区域称为布里渊区。 第二目 7、晶界能：不论是小角度晶界或大角度晶界，这里的原子或多或少地偏离了平衡 位置，所以相对于晶体内部，晶界处于较高的能量状态，高出的那 部分能量称为晶界能，或称晶界自由能。 8、表面能：表面原子处于不均匀的力场之中，所以其能量大大升高，高出的能量 称为表面自由能（或表面能）。 9、界面能：界面上的原子处在断键状态，具有超额能量。平均在界面单位面积上 的超额能量叫界面能。 10、内吸附：由于界面能的存在，当晶体中存在能降低界面能的异类原子时，这 些原子将向晶界偏聚，这种象现叫内吸附。 第三目 11、长大线速度：单位时间内晶核生长的线长度叫作长大线速度G。 12、能量起伏：是指系统中各微小体积所具有的能量短暂偏离其平均能量的现象。 13、光滑界面：指在界面处固液两相是截然分开的，固相表面为基本完整的原子 密排面，所以从微观上看界面是光滑的。 14、粗糙界面：指在微固观上高低不平，存在厚度为几个原子间距的过渡层的液 固界面，这种界面在微观上是粗糙的。 15、非晶态金属：在特殊的冷却条件下，金属可能不经过结晶过程而凝固成保留 液态短程有序结构的金属 16、晶界偏析：第一种情况，两晶粒并行生长，因表面张力平衡要求，在晶界与 熔体交界处出现凹槽可深达10（-3）cm，此处可深达有利于溶质富 集，凝固后形成晶界偏析。另一种，两晶粒彼此对面生长，晶界彼 此相迂，晶界间富集大量溶质，造成晶界偏析 17、胞状偏析：当成分过冷小的时候，固溶体呈胞状方式生长。对K。<1的合金， 溶质富集于胞壁，对于K。>1的合金则溶质富集于胞中心。这种成 分不均匀现象称为胞状偏析 第四目 18、相图：就是表示物质的状态和温度、压力、成分之间的关系的简明图解。 19、组织：是指用肉眼或借助放大镜、显微镜观察到的材料微观形貌图像。它包 括相的种类、数量、尺寸、分布及聚集状态等信息 20、组织组成体：组织中具有一定组织特征的组成体称为组织组成体。 21、相律：是表示在平衡条件下，系统的自由度数、组元数和平衡相数之间的关 系式。 22、匀晶转变：由液相结晶出单相固溶体的过程被称为匀晶转变。 23、正常凝固：实际凝固过程中，固相中扩散几乎不能进行而液相中溶质可以通 过扩散、对流、搅拌，有不同程度的混合。这种凝固过程叫作正常 凝固 24、共晶转变：液相在恒温下同时结晶出两个固相的转变称为共晶转变 25、不平衡共晶体：合金在不平衡凝固时：由于固相线偏离平衡位置，不但冷到 固相在线凝固不能结束，甚至冷到共晶温度以下，还有少量液相残 留，最后这些液相转变为共晶体，形成所谓不平衡共晶组织 26、包晶转变：一个液相与一个固相在恒温下生成另一个固相的转变被称为包晶 转变。
控制工程基础2006年期末试题
清华大学本科生考试试题专用纸 考试课程 控制工程基础 （卷） 年 月 日 . 设有一个系统如图所示，, , ()，当系统受到输入信号t t x i sin 5)(= 的作用时，试求系统的稳态输出)(t x o 。(分 ) i x o x K K D 图 . 设一单位反馈系统的开环传递函数为 ) 11.0(100 )(+= s s s G 现有三种串联校正装置，均为最小相位的，它们的对数幅频特性渐近线如图所示。 若要使系统的稳态误差不变，而减小超调量，加快系统的动态响应速度，应选取哪种校正装置？系统的相角裕量约增加多少？(分) ) L (w ) (d B ) () ) L (w ) (d B ) ) L (w ) (d B ) () ()
图 . 对任意二阶环节进行校正，如图，如果使用控制器， , 均为实数，是否可以实现闭环极点的任意配置？试证明之。(分) 图 . 一个未知传递函数的被控系统，先未经校正，构成单位反馈闭环。经过测试，得知闭环系统的单位阶跃响应如图所示。 问：() 系统的开环低频增益是多少？(分) () 如果用主导极点的概念用低阶系统近似该系统，试写出其近似闭环传递函数；(分) （）如果采用形式的串联校正()I c 1 K G s s =+，在什么范围内时，对原开环系统 相位裕量的改变约在 5.7~0-??之间？(分) 17/8 图 ．已知计算机控制系统如图所示，采用数字比例控制()D z K =，其中>。设采样周期 (i X s ) z 图 （）试求系统的闭环脉冲传递函数() ()() o c i X z G z X z =； (分) （）试判断系统稳定的值范围； (分) （）当系统干扰()1()n t t =时，试求系统由干扰引起的稳态误差。 (分)
材料科学基础期末考试历届考试试题复习资料
四川理工学院试卷（2009至2010学年第1学期） 课程名称：材料科学基础 命题教师：罗宏 适用班级：2007级材料科学与工程及高分子材料专业 考试（考查） 年 月 日 共 页 1、 满分100分。要求卷面整洁、字迹工整、无错别字。 2、 考生必须将姓名、班级、学号完整、准确、清楚地填写在试卷规定的地方，否 则视为废卷。 3、 考生必须在签到单上签到，若出现遗漏，后果自负。 4、 如有答题纸，答案请全部写在答题纸上，否则不给分；考完请将试卷和答题卷 分别一同交回，否则不给分。 试题答案及评分标准 得分 评阅教师 一、判断题：（10分，每题1分，正确的记错误的记“％” 1?因为晶体的排列是长程有序的，所以其物理性质是各向同性。 （％ 2. 刃型位错线与滑移方向垂直。（话 3. 莱氏体是奥氏体和渗碳体的片层状混合物。（X ） 4?异类原子占据空位称为置换原子，不会引起晶格畸变。 （X 5. 电子化合物以金属键为主故有明显的金属特性。 （话 6. 冷拉后的钢条的硬度会增加。（话 7. 匀晶系是指二组元在液态、固态能完全互溶的系统。 （话 题号 -一- -二二 三 四 五 六 七 八 总分 评阅（统分”教师 得分 :题 * 冷 =要 密;
8.根据菲克定律，扩散驱动力是浓度梯度，因此扩散总是向浓度低的方向进行。（X
9. 细晶强化本质是晶粒越细，晶界越多，位错的塞积越严重，材料的强度也就 越高。（V ） 10. 体心立方的金属的致密度为 0.68。（V ） 、单一选择题：（10分，每空1分） (B) L+B — C+B （C ） L —A+B （D ） A+B^L 7. 对于冷变形小 的金属，再结晶核心形成的形核方式一般是（ A ） （A ） 凸出形核亚 （ B ）晶直接形核长大形核 （B ） 亚晶合并形核 （D ）其他方式 8. 用圆形钢饼加工齿轮，下述哪种方法更为理想？ （ C ） （A ）由钢板切出圆饼（B ）由合适的圆钢棒切下圆饼 （C ） 由较细的钢棒热镦成饼 （D ）铸造成形的圆饼 1. 体心立方结构每个晶胞有（B ） 个原子。 2. 3. (A) 3 ( B) 2 (C) 6 固溶体的不平衡凝固可能造成 （A ）晶内偏析 （C ）集中缩孔 属于＜100＞晶向族的晶向是（ (A) [011] (B) [110] (D) 1 (B) (D) (C) 晶间偏析 缩松 [001] (D) [101] 4.以下哪个工艺不是原子扩散理论的具体应用 （A ）渗氮 （B ）渗碳 （C ）硅晶片掺杂 （） （D ）提拉单晶5.影响铸锭性能主要晶粒区是（C ） （A ）表面细晶粒区 （B ）中心等轴（C ）柱状晶粒区 三个区影 响相同 6 ?属于包晶反应的是（A ） （ L 表示液相, A 、B 表示固相） (A) L+A — B
东南大学考研材料科学基础108个重要知识点
东南大学---材料科学基础108个重要知识点 1.晶体-原子按一定方式在二维空间内周期性地规则重复排列，有固定熔点、各 向异性。 2.中间相-两组元A和B组成合金时，除了形成以A为基或以B为基的固溶体外，还可能形成晶体结构与A，B两组元均不相同的新相。由于它们在二元相图上的位置总是位于中间，故通常把这些相称为中间相。 3.亚稳相-亚稳相指的是热力学上不能稳定存在，但在快速冷却成加热过程中， 由于热力学能垒或动力学的因素造成其未能转变为稳定相而暂时稳定存在的一 种相。 4.配位数-晶体结构中任一原子周围最近邻且等距离的原子数。 5.再结晶-冷变形后的金属加热到一定温度之后，在原变形组织中重新产生了无 畸变的新晶粒，而性能也发生了明显的变化并恢复到变形前的状态，这个过程称 为再结晶。（指出现无畸变的等轴新晶粒逐步取代变形晶粒的过程） 6.伪共晶-非平衡凝固条件下，某些亚共晶或过共晶成分的合金也能得到全部的 共晶组织，这种由非共晶成分的合金得到的共晶组织称为伪共晶。 7.交滑移-当某一螺型位错在原滑移面上运动受阻时，有可能从原滑移面转移到 与之相交的另一滑移面上去继续滑移，这一过程称为交滑移。 8.过时效-铝合金经固溶处理后，在加热保温过程中将先后析出GP区，B ” B ' 和9o在开始保温阶段，随保温时间延长，硬度强度上升，当保温时间过长，将 析出B '这时材料的硬度强度将下降，这种现象称为过时效。 9.形变强化-金属经冷塑性变形后，其强度和硬度上升，塑性和韧性下降，这种现象称为形变强化
10.固溶强化-由于合金元素（杂质）的加入，导致的以金属为基体的合金的强度得到加强的现象。 11.弥散强化-许多材料由两相或多相构成，如果其中一相为细小的颗粒并弥散分布在材料内，则这种材料的强度往往会增加，称为弥散强化。 12.不全位错-柏氏矢量不等于点阵矢量整数倍的位错称为不全位错。 13.扩展位错-通常指一个全位错分解为两个不全位错，中间夹着一个堆垛层错的整个位错形态。 14.螺型位错-位错线附近的原子按螺旋形排列的位错称为螺型位错。 15.包晶转变-在二元相图中，包晶转变就是已结晶的固相与剩余液相反应形成另一固相的恒温转变。 16.共晶转变-由一个液相生成两个不同固相的转变。 17.共析转变-由一种固相分解得到其他两个不同固相的转变。 18.上坡扩散-溶质原子从低浓度向高浓度处扩散的过程称为上坡扩散。表明扩散的驱动力是化学位梯度而非浓度梯度。 19.间隙扩散-这是原子扩散的一种机制，对于间隙原子来说，由于其尺寸较小，处于晶格间隙中，在扩散时，间隙原子从一个间隙位置跳到相邻的另一个间隙位置，形成原子的移动。 20.成分过冷-界面前沿液体中的实际温度低于由溶质分布所决定的凝固温度时产生的过冷。 21.一级相变-凡新旧两相的化学位相等，化学位的一次偏导不相等的相变。 22.二级相变-从相变热力学上讲，相变前后两相的自由能（焓）相等，自由能（焓） 的一阶偏导数相等，但二阶偏导数不等的相变称为二级相变，如磁性转变，有序
机械控制工程基础期末试卷 答案2
一. 填空题(每小题2.5分，共25分) 1． 对控制系统的基本要求一般可以归纳为稳定性、 快速性 和 准确性 。 2． 按系统有无反馈，通常可将控制系统分为 开环系统 和 闭环系统 。 3． 在控制工程基础课程中描述系统的数学模型有 微分方程 、 传递函数 等。 4． 误差响应 反映出稳态响应偏离系统希望值的程度，它用来衡量系统 控制精度的程度。 5． 一阶系统 1 1 Ts 的单位阶跃响应的表达是 。 6． 有系统的性能指标按照其类型分为时域性能指标和 频域性能指标 。 7． 频率响应是线性定常系统对 谐波 输入的稳态响应。 8． 稳态误差不仅取决于系统自身的结构参数，而且与 的类型有关。 9． 脉冲信号可以用来反映系统的 。 10. 阶跃信号的拉氏变换是 。 二． 图1为利用加热器控制炉温的反馈系统（10分） 电压放大 功率放大 可逆电机 + -自偶调压器~220V U f +给定毫 伏信号 + -电炉热电偶加热器 U e U g 炉温控制系统 减速器 - 图1 炉温控制结构图 试求系统的输出量、输入量、被控对象和系统各部分的组成，且画出原理方框图，说明其工作原理。 三、如图2为电路。求输入电压i u 与输出电压0u 之间的微分方程， 并求该电路的传递函数（10分） 图2 R u 0 u i L C u 0 u i C u 0 u i R (a) (b) (c)
四、求拉氏变换与反变换(10分) 1．求[0.5]t te -（5分） 2．求1 3 [] (1)(2) s s s - ++ （5分） 五、化简图3所示的框图，并求出闭环传递函数（10分）
材料科学基础期末试题
材料科学基础考题 I卷 一、名词解释（任选5题，每题4分，共20分） 单位位错；交滑移；滑移系；伪共晶；离异共晶；奥氏体；成分过冷答： 单位位错：柏氏矢量等于单位点阵矢量的位错称为单位位错。 交滑移：两个或多个滑移面沿着某个共同的滑移方向同时或交替滑移，称为交滑移。滑移系：一个滑移面和此面上的一个滑移方向合起来叫做一个滑移系。 伪共晶：在非平衡凝固条件下，某些亚共晶或过共晶成分的合金也能得全部的共晶组织，这种由非共晶成分的合金所得到的共晶组织称为伪共晶。 离异共晶：由于非平衡共晶体数量较少，通常共晶体中的a相依附于初生a相生长，将共晶体中另一相B推到最后凝固的晶界处，从而使共晶体两组成相相间的组织特征消失，这种两相分离的共晶体称为离异共晶。 奥氏体：碳原子溶于丫-Fe形成的固溶体。 成分过冷：在合金的凝固过程中，将界面前沿液体中的实际温度低于由溶质分布所决定的凝固温度时产生的过冷称为成分过冷。 二、选择题（每题2分，共20分） 1. 在体心立方结构中，柏氏矢量为a[110]的位错（A ）分解为a/2[111]+a/2[l11]. （A）不能（B）能（C）可能 2. 原子扩散的驱动力是：（B ） （A）组元的浓度梯度（B）组元的化学势梯度（C）温度梯度 3?凝固的热力学条件为：（D ） （A）形核率（B）系统自由能增加 （C）能量守衡（D）过冷度 4?在TiO2中，当一部分Ti4+还原成Ti3+，为了平衡电荷就出现（A） （A）氧离子空位（B）钛离子空位（C）阳离子空位 5?在三元系浓度三角形中，凡成分位于（ A ）上的合金，它们含有另两个顶角所代表的两 组元含量相等。 （A）通过三角形顶角的中垂线 （B）通过三角形顶角的任一直线 （C）通过三角形顶角与对边成45°的直线 6?有效分配系数k e表示液相的混合程度，其值范围是（B ） （A）1vk e 目 录 2015年东北大学829材料科学基础考研真题（回忆版）2014年东北大学829材料科学基础考研真题 2013年东北大学材料科学基础考研真题（回忆版）2012年东北大学材料科学基础考研真题（回忆版）2009年东北大学材料科学基础考研真题（回忆版）2008年东北大学材料科学基础考研真题（回忆版）2007年东北大学材料科学基础考研真题（回忆版）2006年东北大学材料科学基础考研真题（回忆版）2005年东北大学材料科学基础考研真题（回忆版）2004年东北大学429材料科学基础（A卷）考研真题2003年东北大学材料科学基础考研真题 2002年东北大学427材料科学基础考研真题 2001年东北大学424材料科学基础考研真题 2015年东北大学829材料科学基础考研真题 （回忆版） 一、名词解释 1．裂纹偏转增韧 2．硬取向 3．晶带定律 4．蠕变 5．反应扩散 二、简述热力学条件和动力学条件在材料结构转变的作用、影响，举两个实际生活中利用热力学条件和动力学条件进行相关制备材料的例子。 三、金属在冷变形核和退火过程中的缺陷如何变化及相关变化的驱动力。 四、分别写出纯金属、铝铜合金、三氧化二铝金属基复合材料可以采用的强化措施。 五、写出块型转变、马氏体转变、脱溶分解的界面微观特征。 六、（1）K0＞1时滑出下面三种凝固后固体棒溶质浓度分布图。 （a）固相不能充分扩散，液相可以充分对流。 （b）固相不能充分扩散，液相仅有对流。 （c）固相不能充分扩散，液相对流不充分。 （2）考察一个成分过冷的计算题。 七、分别告诉了A、B组元的扩散常数和扩散激活能（具体数值不记得），由A、B组成扩散偶，问扩散界面会向哪一方移动以及空位会在哪里聚集。 八、三元共晶液相投影图相图的计算 （1）说明一标定成分点的娥组织转变工程。 （2）画液相相图过三角形顶点引的一条直线的垂直截面图。 第1页（共11页） ########2018-2019学年第二学期 ########专业####级《材料科学基础》期末考试试卷 （后附参考答案及评分标准） 考试时间：120分钟 考试日期：2019年6月 题 号 一 二 三 四 五 六 总 分 得 分 评卷人 复查人 一、单项选择题（请将正确答案填入表中相应题号处，本题13小题，每小题2分，共26分） 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 题号 11 12 13 答案 1. 在形核-生长机制的液-固相变过程中，其形核过程有非均匀形核和均匀形核之分，其形核势垒有如下关系（ ）。 A. 非均匀形核势垒 ≤ 均匀形核势垒 B. 非均匀形核势垒 ≥ 均匀形核势垒 C. 非均匀形核势垒 = 均匀形核势垒 D. 视具体情况而定，以上都有可能 2. 按热力学方法分类，相变可以分为一级相变和二级相变，一级相变是在相变时两相自由焓相等，其一阶偏导数不相等，因此一级相变（ ）。 A. 有相变潜热改变，无体积改变 B. 有相变潜热改变，并伴随有体积改变 C. 无相变潜热改变，但伴随有体积改变 D. 无相变潜热改变，无体积改变 得分 专业 年级 姓名 学号 装订线 3. 以下不是材料变形的是（）。 A. 弹性变形 B. 塑性变形 C. 粘性变形 D. 刚性变形 4. 在固溶度限度以内，固溶体是几相？（） A. 2 B. 3 C. 1 D. 4 5. 下列不属于点缺陷的主要类型是（）。 A. 肖特基缺陷 B. 弗伦克尔缺陷 C. 螺位错 D. 色心 6. 由熔融态向玻璃态转变的过程是（）的过程。 A. 可逆与突变 B. 不可逆与渐变 C. 可逆与渐变 D. 不可逆与突变 7. 下列说法错误的是（）。 A. 晶界上原子与晶体内部的原子是不同的 B. 晶界上原子的堆积较晶体内部疏松 C. 晶界是原子、空位快速扩散的主要通道 D. 晶界易受腐蚀 8. 表面微裂纹是由于晶体缺陷或外力作用而产生，微裂纹同样会强烈地影响表面性质，对于脆性材料的强度这种影响尤为重要，微裂纹长度，断裂强度。（） A. 越长；越低 B. 越长；越高 C. 越短；越低 D. 越长；不变 9. 下列说法正确的是（）。 A. 再结晶期间，位错密度下降导致硬度上升 B. 再结晶期间，位错密度下降导致硬度下降 C. 再结晶期间，位错密度上升导致硬度上升 D. 再结晶期间，位错密度上升导致硬度下降 10. 下列材料中最难形成非晶态结构的是（）。 A. 陶瓷 B. 金属 C. 玻璃 D. 聚合物 第2页（共11页） 材料科学基础试卷(一) 一、概念辨析题（说明下列各组概念的异同。任选六题，每小题3分，共18分） 1 晶体结构与空间点阵 2 热加工与冷加工 3 上坡扩散与下坡扩散 4 间隙固溶体与间隙化合物 5 相与组织 6 交滑移与多滑移 7 金属键与共价键 8 全位错与不全位错 9 共晶转变与共析转变 二、画图题（任选两题。每题6分，共12分） 1 在一个简单立方晶胞内画出［010］、［120］、［210］晶向和（110）、（112）晶面。 2 画出成分过冷形成原理示意图（至少画出三个图）。 3 综合画出冷变形金属在加热时的组织变化示意图和晶粒大小、内应力、强度和塑性变化趋势图。 4 以“固溶体中溶质原子的作用”为主线，用框图法建立与其相关的各章内容之间的联系。 三、简答题（任选6题，回答要点。每题5分，共 30 分） 1 在点阵中选取晶胞的原则有哪些？ 2 简述柏氏矢量的物理意义与应用。 3 二元相图中有哪些几何规律？ 4 如何根据三元相图中的垂直截面图和液相单变量线判断四相反应类型？ 5 材料结晶的必要条件有哪些？ 6 细化材料铸态晶粒的措施有哪些？ 7 简述共晶系合金的不平衡冷却组织及其形成条件。 8 晶体中的滑移系与其塑性有何关系？ 9 马氏体高强度高硬度的主要原因是什么？ 10 哪一种晶体缺陷是热力学平衡的缺陷，为什么？ 四、分析题（任选1题。10分） 1 计算含碳量0.04的铁碳合金按亚稳态冷却到室温后，组织中的珠光体、二次渗碳体和莱氏体的相对含量。 2 由扩散第二定律推导出第一定律，并说明它们各自的适用条件。 3 试分析液固转变、固态相变、扩散、回复、再结晶、晶粒长大的驱动力及可能对应的工艺条件。 五、某面心立方晶体的可动滑移系为(111) [110].（15分） (1) 指出引起滑移的单位位错的柏氏矢量. (2) 如果滑移由纯刃型位错引起,试指出位错线的方向. (3) 如果滑移由纯螺型位错引起,试指出位错线的方向. (4) 在(2),(3)两种情况下,位错线的滑移方向如何? (5) 如果在该滑移系上作用一大小为0.7的切应力，试确定单位刃型位错和螺型位错 线受力的大小和方向。（点阵常数0.2)。 六、论述题（任选1题，15分） 1 试论材料强化的主要方法、原理及工艺实现途径。 2 试论固态相变的主要特点。 3 试论塑性变形对材料组织和性能的影响。 控制工程基础期末试题 一、单项选择题(本大题共10小题，每小题2分，，共20分) 1.如果系统中加入一个微分负反馈，将使系统的超调量σp( ) A.增加 B.减小 C.不变 D.不定 2.运算放大器具有_____的优点。( ) A.输入阻抗高，输出阻抗低 B.输入阻抗低，输出阻抗高 C.输入阻抗高，输出阻抗高 D.输入、输出阻抗都低 3.在伯德图中反映系统抗高频干扰能力的是( ) A.低频段 B.中频段 C.高频段 D.无法反映 4.设开环系统频率特性G(jω)= ,当ω=1rad/s时，其频率特性幅值M(1)=( ) A. B.4 C. D.2 5.设开环传递函数G(s)H(s)= ,α>0,K>0，随着K增大，闭环系统 ( ) A.相对稳定性变差，快速性不变 B.相对稳定性变好，快速性不变 C.相对稳定性不变，快速性变好 D.相对稳定性变差，快速性变差 6.对于一阶、二阶系统来说，系统特征方程的系数都是正数是系统稳定的( ) A.充分条件 B.必要条件 C.充分必要条件 D.以上都不是 7.开环传递函数为G(s)H(s)=, 则实轴上的根轨迹为( ) A.〔－4,∞) B.〔－4,0〕 C.(－∞,－4) D. 〔0,∞〕 8.进行串联滞后校正后，校正前的穿越频率ωc与校正后的穿越频率的关系，通常是( ) A.ωc= B.ωc> C.ωc< D.ωc与无关 9.PID控制规律是____控制规律的英文缩写。( ) A.比例与微分 B.比例与积分 C.积分与微分 D.比例、积分与微分 10.比例环节的频率特性相位移θ(ω)=( ) A.90° B.－90° C.0° D.－180° 二、填空题(本大题共10小题，每小空1分，共15分) 1.根轨迹全部在根平面的__________部分时，系统总是稳定的。 2.设系统的频率特性G(jω)=R(ω)+JI(ω)，则相频特性∠G(jω)=__________。 3.随动系统中常用的典型输入信号是__________和__________。 4.超前校正装置的最大超前角处对应的频率ωm=__________。 5.根据系统给定值信号特点，控制系统可分为__________控制系统、__________控制系统和程序控制系统。 中南大学考试试卷答案 2001 —— 2002 学年第二学期时间 110 分钟 材料科学与工程课程 64 学时 4 学分考试形式：闭卷 专业年级材料 1999 级总分 100 分，占总评成绩 70% 一、名词解释（5分×8） 1、金属玻璃 2、金属间化合物 3、离异共晶 4、晶界偏聚 5、科垂尔气团（Cottrell Atmosphere） 6、孪生 7、反应扩散 8、变形织构 参考答案： 1.金属玻璃：指金属从液态凝固后其结构与液态金属相同的固体； 2.金属间化合物：金属与金属、金属与某些非金属之间形成的化合物，结构与组成金属间化合物的纯金属不同，一一般具有熔点高、硬度高、脆性大的特点。 3.离异共晶：有共晶反应的合金中，如果成分离共晶点较远，由于初晶数量多，共晶数量很少，共晶中与初晶相同的相依附初晶长大，共晶中另外一个相呈现单独分布，使得共晶组织失去其特有组织特征的现象； 4.晶界偏聚：由于晶内与晶界上的畸变能差别或由于空位的存在使得溶质原子或杂质原子在晶界上的富集现象； 5.科垂尔气团：溶质原子在刃型位错周围的聚集的现象，这种气团可以阻碍位错运动，产生固溶强化效应等结果； 6.孪生：是晶体塑性变形的一种重要方式，晶体在切应力作用下，晶体的一部分沿着一定的晶面和晶向相对于另一部分晶体作均匀切变，使得相邻部分晶体取向不同，并以切变晶面（挛晶面）成镜面对称； 7.反应扩散：伴随有化学反应而形成新相的扩散称为反应扩散，如从金属表面向内部渗入金属时，渗入元素浓度超过溶解度出现新相； 8.变形织构：经过塑性变形后原来多晶体中位向不同的晶粒变成取向基本一致，形成晶粒的择优取向，择优取向后的晶体结构为织构，若织构是在塑性变形中产生的，称为变形织构。 二、问答题 1、（10分）标出hcp晶胞中晶面ABCDEF面、ABO面的晶面指数，OC方向、OC方向的晶向指数。这些晶面与晶向中，那些可构成滑移系？指出最容易产生滑移的滑移系。 东北大学材料工程考研经验 一．东北大学材料工程考研情况 东北大学材料工程近几年计划都在200人左右，其中保研占比很小可忽略，而报考人数在500左右，所以竞争压力不是很大，结合考试难度来说东北大学材料工程（专硕）是性价比极高的一个选择。去年由于数学难度上升和专业课变动较大，最高分为378，而往年400有不少，往年340稳上，去年校线300以上都要，就这样招生计划也没有完成，300以上只有140人。东北大学地处沈阳，东北第一大城市，与中科院金属所有紧密合作（联合培养），东大的材料偏向黑色金属多一点，但近年来方向越来越多，逐渐在打破这种只玩钢铁的外界思维定势。东大材料院坐拥ral（轧制技术与连轧自动化国家重点实验室）。金属材料类同学的考研方向一般为中南，北科，东北大学等。不得不说东北大学是性价比之王，考研是打成功率，看谁能上，择校相当重要。如果学弟学妹们觉得不是很把握的话，可以在新祥旭报个一对一的辅导班，专业课是东北大学的研究生学长讲的，学长专业课成绩非常好，专业课讲的比较好的，上课效果很好，我也报过，是新祥旭安排的这个学长的辅导下成功考上东北大学的。 二．初试 1.参考书目及专业课相关资料 初试是英语二，数学二，金属学与热处理（835） 重点说专业课，金属学与热处理要比各类材料科学基础的难度小，往年的机理性考题较少，主要集中在工艺考察上，试题有很大的重复率，所以复习起来好上手，做题也有成就感，这也是东大材料工程性价比高的所在。但你简单大家都会简单，谁细心就会是最后的赢家。 专业课变化，去年专业课有30分的题目变化巨大，并不是照搬或改编往年题目，而是贴近热处理课本进行出题，这也将会是今后东大材料工程考研的一个必然的趋势，而注重课本和课后习题也是我对大家的建议。去年100以上就是很好的成绩了，多看课本，你就会有话说，不需要一字不差的写上去，用自己的话复述出来就很棒，老师也喜欢。还有就是答题时，要分点作答，这样老师会更喜欢。金属学与热处理去年的题量也有不小的增加，从头到尾一直不停的写也差点没写完，几乎考虑的时间加起来不足五分钟，基本就是一发卷子就蒙头写。只要平时真题背了，课后题看了，课本认真过了，你绝对有话说。最后就是图，课本上的能记住的图都熟稔于心，往试卷上一画，老师立马对你心动，画的人不多，你图文并茂，分绝对不低。 专业课的初复试资料我是在专业课老师推荐下淘宝大师兄考研买的，这家只做东北大学各专业考研。里面的真题很有价值，其他的内容一般，真题答案有1/4还得靠自己在课本中总结，答题分点，分点，分点，就是强行分也得分。 时间段的话，建议暑假就得开始过专业课的课本，暑假结束就得过完，其中有的同学难免会遇到实习种种，这并不是借口，你以为就你实习嘛？ 三．复试 1.笔试参考书目 工程材料学（连法增） 这本书是东大自己出版的，其实能搞到真题的话其他资料就别买了，作用不大， 期末总复习 一、名词解释 空间点阵：表示晶体中原子规则排列的抽象质点。 配位数：直接与中心原子连接的配体的原子数目或基团数目。 对称：物体经过一系列操作后，空间性质复原；这种操作称为对称操作。 超结构：长程有序固溶体的通称 固溶体：一种元素进入到另一种元素的晶格结构形成的结晶，其结构一般保持和母相一致。 致密度：晶体结构中原子的体积与晶胞体积的比值。 正吸附：材料表面原子处于结合键不饱和状态，以吸附介质中原子或晶体内部溶质原子达到平衡状态，当溶质原子或杂质原子在表面浓度大于在其在晶体内部的浓度时称为正吸附； 晶界能：晶界上原子从晶格中正常结点位置脱离出来，引起晶界附近区域内晶格发生畸变，与晶内相比，界面的单位面积自由能升高，升高部分的能量为晶界能； 小角度晶界：多晶体材料中，每个晶粒之间的位向不同，晶粒与晶粒之间存在界面，若相邻晶粒之间的位向差在10°～2°之间，称为小角度晶界； 晶界偏聚：溶质原子或杂质原子在晶界或相界上的富集，也称内吸附，有因为尺寸因素造成的平衡偏聚和空位造成的非平衡偏聚。 肖脱基空位：脱位原子进入其他空位或者迁移至晶界或表面而形成的空位。 弗兰克耳空位：晶体中原子进入空隙形而形成的一对由空位和间隙原子组成的缺陷。 刃型位错：柏氏矢量与位错线垂直的位错。 螺型位错：柏氏矢量与位错线平行的位错。 柏氏矢量：用来表征晶体中位错区中原子的畸变程度和畸变方向的物理量。 单位位错：柏氏矢量等于单位点阵矢量的位错 派—纳力：位错滑动时需要克服的周围原子的阻力。 过冷：凝固过程开始结晶温度低于理论结晶温度的现象。 过冷度：实际结晶温度和理论结晶温度之间的差值。 均匀形核：在过冷的液态金属中，依靠金属本身的能量起伏获得成核驱动力的形核过程。 过冷度：实际结晶温度和理论结晶温度之间的差值。 形核功：形成临界晶核时，由外界提供的用于补偿表面自由能和体积自由能差值的能量。 马氏体转变：是一种无扩散型相变，通过切变方式由一种晶体结构转变另一种结构，转变过程中，表面有浮凸，新旧相之间保持严格的位向关系。或者：由奥氏体向马氏体转变的 2018年 1.会标晶向指数。（15分） 2.（15分）为什么单相金属的晶粒形状在显微镜下多为六边形？ 3.（15分）金属中的自由电子为什么对比热贡献很小却能很好的导电？ 4（15分）已知：空位形成能是1.08ev/atm,铁的原子量是55.85g/mol,铁的密度是7.65g/cm3,NA=6.023*1023,K=8.62×10-5ev/atom-K,请计算1立方米的铁在850°C下的平衡空位数目。 5.（15分）在面心立方晶体中，在（1 -11）面上，有柏氏矢量为a/2[-1 0 1]的刃位错运动，在（1 1 －1）面上有柏氏矢量为a/2[1 －1 0]的刃位错运动，当它们靠近时是否稳定？有什么变化？说明之。 6.（15分）(1)用晶向和晶面指数的组合写出面心立方，体心立方及密排六方金属的全部滑移系。（2）在面心立方晶体的单位晶胞中画出一个滑移系，并标出晶面晶向指数。 7（15分）为什么材料有时会在其屈服强度以下的应力载荷时失效？如何防止？如何进行容器只漏不断的设计？ 8.（15分）根据如下给出的信息，绘制出A和B组元构成的600摄氏度到1000摄氏度之间的二元相图：A组元的熔点是940摄氏度；B组元在A组元中的溶解度在所有温度下为零；B组元的熔点是830摄氏度，A在B中的最大溶解度是700摄氏度为百分之12；600摄氏度以下A在B中的溶解度是百分之8；700摄氏度时在成分点A－百分之75B有一个共晶转变；755摄氏度时在成分点A－百分之40B还有一个共晶转变；在780摄氏度时在成分点A－百分之49B有一个稳定金属间化合物凝固发生；在755摄氏度时成分点A－百分之67B有另一个稳定金属间化合物凝固反应。 9（10分）为什么在正温度梯度下合金结晶时也会发生枝晶？凝固时合金液体中成分船头波 一、填空题 1．控制系统正常工作的首要条件是__稳定性_。 2．脉冲响应函数是t e t g 532)(--=，系统的传递函数为___ ____ 。 3．响应曲线达到过调量的____最大值____所需的时间，称为峰值时间t p 。 4．对于一阶系统的阶跃响应，其主要动态性能指标是___T _____，T 越大，快速性越___差____。 5．惯性环节的奈氏图是一个什么形状______半圆弧 。 二、选择题 1．热处理加热炉的炉温控制系统属于：A A.恒值控制系统 B.程序控制系统 C.随动控制系统 D.以上都不是 2．适合应用传递函数描述的系统是（ C ）。 A 、单输入，单输出的定常系统； B 、单输入，单输出的线性时变系统； C 、单输入，单输出的线性定常系统； D 、非线性系统。 3．脉冲响应函数是t e t g 532)(--=，系统的传递函数为： A A.)5(32+-s s B.) 5(32-+s s C.)5(32+- s D. )5(32++s s 4．实轴上两个开环极点之间如果存在根轨迹，那么必然存在( C ) A ．闭环零点 B ．开环零点 C ．分离点 D ．虚根 5. 在高阶系统中，动态响应起主导作用的闭环极点为主导极点，与其它非主导极点相比，主导极点与虚轴的距离比起非主导极点距离虚轴的距离（实部长度） 要（ A ） A 、小 B 、大 C 、相等 D 、不确定 6．一阶系统的动态性能指标主要是（ C ） A. 调节时间 B. 超调量 C. 上升时间 D. 峰值时间 7 . 控制系统的型别按系统开环传递函数中的（ B ）个数对系统进行分类。 A ．惯性环节 B ． 积分环节 C ． 比例环节 D ．微分环节 8．对于I 型系统，（A ）输入信号稳态误差为零。 A 、单位阶跃 B 、加速度函数 (C) 正弦函数 (D) 单位斜坡 9．在开环零、极点分布已知的情况下，可绘制（ C ）随系统参数变化（如放大系数）而在s 平面上移动的轨迹（根轨迹）。 A.开环极点 B. 开环零点 C.闭环极点 D. 闭环零点 10．开环传递函数为) 35.0()25.0)(15.0()(+++=s s s s k s G ，其根轨迹的起点为 C A ．0，-3 B ．-1，-2 C ．0，-6 D ．-2，-4 11．当∞→ω时比例微分环节的相位是：A A. 90 B. 90- C. 45 D. 45- 三、简答题 1．自动控制的定义是？ 再没有人直接参与的情况下，使被控对象的某些物理量准确的按照预期规律变化 2．闭环主导极点的定义？ 离虚轴近，又不构成偶极子的极点和零点起作用，决定顺态响应性能。 3. 线性系统稳定的充要条件是？ 系统特征方程式的根全部具有负实部 4. 频率特性的定义？ 用幅值和相位来描述一个点在极坐标内随 从0变到 时的轨迹，来分析系统的性能的方法 四、分析计算题 1．（10分）已知系统结构如图1所示，化简结构图求传递函数) ()(s R s C 几种强化 加工硬化:金属材料在再结晶温度以下塑性变形时强度与硬度升高,而塑性与韧性降低的现象。 强化机制:金属在塑性变形时,晶粒发生滑移,出现位错的缠结,使晶粒拉长、破碎与纤维化,金属内部产生了残余应力。 细晶强化:就是由于晶粒减小,晶粒数量增多,尺寸减小,增大了位错连续滑移的阻力导致的强化;同时由于滑移分散,也使塑性增大。 弥散强化:又称时效强化。就是由于细小弥散的第二相阻碍位错运动产生的强化。包括切过机制与绕过机制。(2 分) 复相强化:由于第二相的相对含量与基体处于同数量级就是产生的强化机制。其强化程度取决于第二相的数量、尺寸、分布、形态等,且如果第二相强度低于基体则不一定能够起到强化作用。(2 分) 固溶强化:固溶体材料随溶质含量提高其强度、硬度提高而塑性、韧性下降的现象。。包括弹性交互作用、电交互作用与化学交互作用。 几种概念 1、滑移系:一个滑移面与该面上一个滑移方向的组合。 2、交滑移:螺型位错在两个相交的滑移面上运动,螺位错在一个滑移面上运动遇有障碍,会转动到另一滑移面上继续滑移,滑移方向不变。 3、屈服现象:低碳钢在上屈服点开始塑性变形,当应力达到上屈服点之后开始应力降落,在下屈服点发生连续变形而应力并不升高,即出现水平台(吕德斯带) 原因:柯氏气团的存在、破坏与重新形成,位错的增殖。 4、应变时效:低碳钢经过少量的预变形可以不出现明显的屈服点,但就是在变形后在室温下放置一段较长时间或在低温经过短时间加热,在进行拉伸试验,则屈服点又重复出现,且屈服应力提高。 5、形变织构:随塑性变形量增加,变形多晶体某一晶体学取向趋于一致的现象。 滑移与孪晶的区别 滑移就是指在切应力的作用下,晶体的一部分沿一定晶面与晶向,相对于另一部分发生相对移动的一种运动状态。 孪生:在切应力作用下,晶体的一部分相对于另一部分沿一定的晶面与晶向发生均匀切变并形成晶体取向的镜面对称关系。 伪共晶:在不平衡结晶条件下,成分在共晶点附近的合金全部变成共晶组织,这种非共晶成分的共晶组织,称为伪共晶组合。 扩散驱动力:化学位梯度就是扩散的根本驱动力。 一、填空题(20 分,每空格1 分) 1、相律就是在完全平衡状态下,系统的相数、组元数与温度压力之间的关系,就是系统的平衡条件的数学表达式: f=C-P+2 2、二元系相图就是表示合金系中合金的相与温度、成分间关系的图解。 3、晶体的空间点阵分属于7 大晶系,其中正方晶系点阵常数的特点为a=b≠c,α= β=γ=90°,请列举除立方与正方晶系外其她任意三种晶系的名称三斜、单斜、六方、菱方、正交(任选三种)。 4、合金铸锭的宏观组织包括表层细晶区、柱状晶区与中心等轴晶区三部分。(NEW)东北大学材料与冶金学院《829材料科学基础》历年考研真题汇编
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