2024年3月19日发(作者：邰妙双)
河南科技大学
2012年硕士研究生入学考试试题
考试科目代码： 809 考试科目名称： 材料科学基础A
（如无特殊注明，所有答案必须写在答题纸上，否则以“0”分计算）
一、简答题 （共50分，每小题10分）
1、简述材料科学、材料科学四要素的具体含义。
2、分别简述金属晶体的配位数和致密度的含义；并指出面心立方和密排六方结构的配位数
和致密度分别是多少？
3、什么是固溶体和中间相？固溶体和中间相性能上有哪些显著差别？
4、比较固溶体与纯金属凝固条件的异同。
5、为什么加入少量合金元素对材料的弹性模量影响不大，而对其强度影响较大？
二、立方晶系的{110}、{213}晶面族分别包含多少晶面？试分别写出它们的晶面指数。并分
别画出{110}、{213}晶面族中的任意两个晶面。 （共15分）
三、纯镍的(111)面上滑移的柏氏矢量为
a
[110]
的位错，与
(111)
面上滑移的柏氏矢量为
2
a
[011]
的位错相遇于两面的交线。问： （共15分）
2
aaa
10][011][101]
位错反应能否进行； （1）
[1
222
（2）该新形成的位错是哪种类型的位错，能否进行滑移？
四、（共20分）
（1）画出Fe-Fe
3
C相图，标明各不同区域的相组成；
（2）分别说明相图中GS、ES、PQ线的具体含义；
（3）分析含碳量为5.0%(质量分数)的Fe-C合金从液态平衡凝固至室温时的结晶过程；其组
织组成物中有哪几种渗碳体；计算其组织组成物的相对含量。
五、图1为Pb-Sn-Bi三元系相图的液相面交线投影图，其中α、β分别是以Pb、BiPb
3
为基
的固溶体。其中Pb、Bi在Sn中的固溶度以及Pb、Sn在Bi中的固溶度忽略不计。 （共10分）
（1）写出Pb-Sn-Bi三元系合金中所发生的四相平衡转变的反应式；
（2）分析合金I、II的平衡结晶过程。
第1页（共2页）
图1 Pb-Sn-Bi三元系相图的液相面交线投影图
六、某单晶体在外加拉应力作用下，先开动的滑移系为(110)
[111]
。假定拉应力87MPa，其
方向为[112]，求上述滑移方向上位错线所受的分切应力。 （共10分）
七、液态铝在1大气压下凝固。若发生均匀形核，过冷度ΔT为10°C，假设凝固时形成半径
为r球形晶胚。已知铝的熔点T
m
为993K，单位体积的熔化热L
m
为1.863×10
9
J/m
3
，液固界面单
位面积的界面能σ为93×10
-3
J/m
2
。 （共15分）
（1）计算从液态转变为固态时，单位体积的自由能的变化ΔG
V
；
（2）凝固时的临界形核半径r*；
（3）临界尺寸r*时体系自由能的变化ΔG。
八、工业纯铜在室温下经大变形量轧制成带材后，测其室温力学性能为冷加工态性能。查表
知工业纯铜的再结晶温度为200°C。但若将上述工业纯铜带材加热到100°C保温20天，测其室
温强度明显降低，试分析其原因，如何证实你的看法。 （共15分）
第2页（共2页）
2024年3月19日发(作者：邰妙双)
河南科技大学
2012年硕士研究生入学考试试题
考试科目代码： 809 考试科目名称： 材料科学基础A
（如无特殊注明，所有答案必须写在答题纸上，否则以“0”分计算）
一、简答题 （共50分，每小题10分）
1、简述材料科学、材料科学四要素的具体含义。
2、分别简述金属晶体的配位数和致密度的含义；并指出面心立方和密排六方结构的配位数
和致密度分别是多少？
3、什么是固溶体和中间相？固溶体和中间相性能上有哪些显著差别？
4、比较固溶体与纯金属凝固条件的异同。
5、为什么加入少量合金元素对材料的弹性模量影响不大，而对其强度影响较大？
二、立方晶系的{110}、{213}晶面族分别包含多少晶面？试分别写出它们的晶面指数。并分
别画出{110}、{213}晶面族中的任意两个晶面。 （共15分）
三、纯镍的(111)面上滑移的柏氏矢量为
a
[110]
的位错，与
(111)
面上滑移的柏氏矢量为
2
a
[011]
的位错相遇于两面的交线。问： （共15分）
2
aaa
10][011][101]
位错反应能否进行； （1）
[1
222
（2）该新形成的位错是哪种类型的位错，能否进行滑移？
四、（共20分）
（1）画出Fe-Fe
3
C相图，标明各不同区域的相组成；
（2）分别说明相图中GS、ES、PQ线的具体含义；
（3）分析含碳量为5.0%(质量分数)的Fe-C合金从液态平衡凝固至室温时的结晶过程；其组
织组成物中有哪几种渗碳体；计算其组织组成物的相对含量。
五、图1为Pb-Sn-Bi三元系相图的液相面交线投影图，其中α、β分别是以Pb、BiPb
3
为基
的固溶体。其中Pb、Bi在Sn中的固溶度以及Pb、Sn在Bi中的固溶度忽略不计。 （共10分）
（1）写出Pb-Sn-Bi三元系合金中所发生的四相平衡转变的反应式；
（2）分析合金I、II的平衡结晶过程。
第1页（共2页）
图1 Pb-Sn-Bi三元系相图的液相面交线投影图
六、某单晶体在外加拉应力作用下，先开动的滑移系为(110)
[111]
。假定拉应力87MPa，其
方向为[112]，求上述滑移方向上位错线所受的分切应力。 （共10分）
七、液态铝在1大气压下凝固。若发生均匀形核，过冷度ΔT为10°C，假设凝固时形成半径
为r球形晶胚。已知铝的熔点T
m
为993K，单位体积的熔化热L
m
为1.863×10
9
J/m
3
，液固界面单
位面积的界面能σ为93×10
-3
J/m
2
。 （共15分）
（1）计算从液态转变为固态时，单位体积的自由能的变化ΔG
V
；
（2）凝固时的临界形核半径r*；
（3）临界尺寸r*时体系自由能的变化ΔG。
八、工业纯铜在室温下经大变形量轧制成带材后，测其室温力学性能为冷加工态性能。查表
知工业纯铜的再结晶温度为200°C。但若将上述工业纯铜带材加热到100°C保温20天，测其室
温强度明显降低，试分析其原因，如何证实你的看法。 （共15分）
第2页（共2页）