2006 年哈尔滨工业大学金属学与热处理学科考研试题
1．选择题（不定项选择）
⑴当加热到A3 温度（即是GS 线对应的温度）时，碳钢中的铁素体将转变为奥氏体，这种转变可称为（）
①同素异晶转变；②重结晶；③伪共晶；④再结晶；⑤多晶型转变
⑵若体心立方晶胞的晶格常数为a，则其八面体间隙（）
①是不对称的；②是对称的；③位于面心和棱边中点；④位于体心和棱边中点；
⑤半径为（2-）/4a
⑶在912℃α-Fe（其晶格常数为0.2898nm）转变为γ-Fe（其晶格常数为
0.3633nm）时的体积（）
①膨胀；②收缩；③不变；④变化率为-0.89%；⑤变化率为1.20%
⑷渗碳体是一种（）
①间隙相；②金属化合物；③正常化合物；④电子化合物；⑤间隙化合物⑸六方晶系的[100]晶向指数，若改用四坐标轴的密勒指数标定，可表示为（）①[2110]；②[1120]；③[1210]；④[2110]；⑤[1010]
⑹在晶面（110）和（111）所在的晶带，其晶带轴的指数为（）
①[110]；②[110]；③[011]；④[011]；⑤[101]
2．判断题
⑴（）过冷度越大，晶体生长速度越快，晶粒长得越粗大
⑵（）晶界处原子处于不稳定状态，故其腐蚀速度一般都比晶内快
⑶（）微观内应力是由于塑性变形时，工件各部分之间的变形不均性所产生的
⑷（）回复可使冷变形金属的加工硬化效果及内应力消除。
⑸（）马氏体与回火马氏体的一个重要区别在于：马氏体是含碳的过饱和固溶体，回火马氏体是机械混合物
⑹（）几乎所有的钢都会产生第一类回火脆性，若回火后采用快冷的方式可以避免此类脆性。
⑺（）回火索氏体于索氏体相比有更好的综合力学性能。
⑻（）在正温度梯度条件下，固溶体合金仍可能以树枝状方式长大。
3．简单题
⑴金属塑性变形后组织和性能的变化。
⑵马氏体具有高强度的原因
⑶什么是高温回火脆性？如何抑制与消除？
4．综合题
⑴画出Fe-Fe3C 相图的示意图，分析含碳量WC=1.2%的碳钢合金平衡结晶过程，画出冷却
曲线，表明每一阶段该合金的显微组织示意图，并分别计算室温下该合金的相组成物及组织
组成物的相对含量。
⑵甲乙两厂都生产同一种轴类零件，均选用45 钢（含有0.45%C），硬度要求220-240HB，
甲厂采用正火，乙厂采用调质处理，均能达到硬度要求，试分析甲乙两厂产品的组织和性能
差别。
2007年哈工大材料学院材料加工工程金属学与热处理考研真题
金属学与热处理部分（100分）
简答题：
1．举例说明什么是组元，相，组织？（10分）
2．纯金属与固溶体合金平衡结晶有什么相同点和不同点？（10分）
3．临界变形度对金属再结晶后的组织和性能有什么影响？（10分）
综合题：
1．画出Fe-C相图，标明多相区的相，一次渗碳体，二次渗碳体，三次渗碳体，共晶渗碳体，共析渗碳体形成条件，组织结构，晶体结构有什么相同点和不同点?合金中的二次渗碳体的最大含量多少？（15分）
2．铝的密度是2.96g/cm3,假设其中只有肖脱基空位，求空位浓度?(阿伏加德罗常数6.02*1023，铝的原子量是26.96，铝的点阵常数0.4049) （5分）3．分析O点的结晶过程？求O点在室温下组织的组成物与百分比？（10分）
4．正火与淬火加热的温度范围？用T12号钢（含碳量1.2%）制作锯条，写出热处理的工艺名称，冷却方法，加热温度，写出最终获得的组织及其性能特点？
(10分)
判断题：
1．过冷度越大，形核率与线长大速率的比值越大，则获得的晶粒越细小。（）（2分）
2．金属以及合金由液态转变为固态的过程称为结晶，是一个典型的相变过程。
（）（2分）
3．金属铸件可以通过再结晶退火来达到细化晶粒的目的。
4．回复退火可以有效的消除冷变形金属的内应力。
5．几乎所有的钢都会产生第一类回火脆性，若回火后采用快冷的方式可以避免此类脆性。（）（2分）
选择题: （每题1分）
1．当加热到A 3温度（即为GS 线对应的温度），亚共析钢中的奥氏体转变为铁素
体，这种转变可称为（ ）。
A ．同素异晶转变 B. 重结晶 D. 再结晶 E. 结晶
2．若面心立方晶体的晶格常数为a ，则其八面体间隙（ ）。
A ．是不对称的 B. 是对称的 C. 位于面心和棱边中点 D. 位于体心和棱边中点
3.在912℃a Fe -（其晶格常数为0.02464nm ）转变为y Fe -（其晶格常数为0.0486nm ）时的休积（ ）。
A 膨胀；
B 收缩；
C 不变；
D 不能确定
4.渗碳体是一种（ ）
A 间隙相；
B 金属化合物；
C 间隙化合物
D 固溶体
5.六方晶系的[100]晶向指数，若改用四坐标轴的密勒指数标定，可表示为（ ）。 A 2110????；B 1120????；C 1210????；D ＝1负210；
6.晶面（110）和（1负11）所在的晶带，其晶带轴的指数为（ ）
A 负112
B 1负12
C 02负1 D0负12
7.对于平衡状态下的亚共析钢，随着含碳量的增加，其
A ．硬度，强度均升高
B 。硬度下降，塑性升高
C ．塑性，韧性均下降
D 。强度塑性均不变
8. 固溶体合金与共晶合金相比，固溶体合金通常具有如下特性
A ．铸造性好
B 。锻造性好
C 。焊接性好
D 。机械加工性好
9．含碳量1％的碳钢平衡结晶到室温，则在室温下该合金中
A 相组成物为铁素体和渗碳体
B 。组织组成物是铁素体和二次渗碳体
C 珠光体含量为96％
D 铁素体总含量为85%
10为获得细小的晶粒的铝合金，可采用如下工艺
A 固溶处理
B 变质处理
C 调质处理
D 冷变形和中间退火
11. 经冷变形的金属随后加热到一定温度将会发生回复再结晶，这是一个
A 低位错密度的晶粒取代高位错密度的晶粒的过程
B 也是一个形核和长大的过程
C 是一个典型的固态相变的过程
D 也是重结晶过程 12 . 下贝氏体是
A 含碳量饱和的单相铁素体
B 呈现竹叶状
C 呈现羽毛状
D 含碳过饱和的片状铁素体和碳化物组成的复相组织 13 铸铁和碳钢的主要区别在于组织中是否有
A 渗碳体
B 珠光体
C 铁素体
D 莱氏体
14调幅分解是固溶体分解的一种特殊形式
A 一种多晶形转变
B 形核和长大的过程
C 无形核的直接长大过程
D 一种固溶体分解位成分不同而结构相同的两种固溶体
15 碳渗入γ- Fe 中形成间隙固溶体，成为
A 铁素体
B 奥氏体
C 马氏体
D 索氏体
16 通常情况下，随回火温度的升高，淬火钢的
A强度下降 B 硬度下降 C 塑性提高 D 韧性基本不变
17 影响固溶度的主要因素有
A溶质和溶剂原子的原子半径差 B 溶质和溶剂原子的电复性差
C 溶质元素的原子价 D电子浓度
18 具有光滑界面的物质在负的温度梯度下长大时
A以二维晶核方式长大 B 以螺旋方式长大
C 以垂直方式长大
D 呈现树枝状结晶
19 利用三元相图的变温界面图可以
A 确定三元合金平衡相的成分
B 定性分析三元合金的平衡结晶过程
C确定平衡相的含量 D应用杠杆定律和重心法则
20 马氏体具有高强度的原因
A固溶强化 B相变强化C 时效强化 D 细晶强化
08年哈工大研究生入学考试金属学与热处理真题
选择题（不定项选择）
1：晶格常数为a的体心立方晶核，其八面体间隙（）
①是不对称的；②间隙半径≈0.067a；③晶胞的面心和棱边中点；④由6个原子所围成
2：钴冷却到1120℃时由面心立方晶格（fcc）转变成理想的密排六方晶格（hcp），则单位质量的钴发生上述转变时其体积（）
①将膨胀；②将收缩；③不发生变化；④不能确定
3：在A
C1到A
C3
温度区间加热时，低碳钢中的铁素体将逐渐转变为奥氏体，这种
转变可称为（）
①二次再结晶；②重结晶；③同素异构转变；④多晶型转变
4：碳钢中的奥氏体相属于（）
①间隙相；②间隙固溶体；③间隙化合物；④置换固溶体
5：六方晶系的[010]晶向指数，若改用四坐位标轴的密勒指数标定，可表示为（）
①[2110] ；②[1120]；③[1210]；④[1210]
6:晶面（101）和（111）所在的晶带轴的指数为（）
①[110] ；②[011]；③[101]；④[110]
7：随着含碳量的增加，铁碳合金室温下的平衡组织变化顺序为（）
①珠光体→铁素体→莱氏体；②铁素体→珠光体→莱氏体；
②莱氏体→珠光体→铁素体；④铁素体→莱氏体→珠光体
8：渗碳体是钢中常见的金属化合物，在含碳量为0.45%的优质钢中平衡组织中，渗碳体可能的存在形式有（）
①一次渗碳体；②二次渗碳体；③三次渗碳体；④共析渗碳体
9：含碳量2.11%铁碳合金平衡结晶到室温，则室温下的合金中（）
①相组成物为铁素体和渗碳体；②组织组成物为珠光体和二次渗碳体；
③二次渗碳体含量约为29.3%；④珠光体总含量为68.7%
10：根据结晶时形核和长大规律，为了细化铸锭中或焊缝区的晶粒，可采用如下方法：（）
①提高过冷度，以提高形核率和长大速率的比值；②变质处理；
③调质处理；④对即将凝固的金属进行搅拌和振动
11：对于平衡分配系数k
＜1的固溶体合金而言，有利于出现成分过冷的因素有
（）
越小；②结晶速度R越大；
①液相中的温度梯度C
1
③溶质浓度C
越大；④液相线的斜率m越小
12：在较高温度回火加热保温时，析出弥散特殊碳化物，同时残留奥氏体发生部分分解，而在随后的回火冷却时转变为马氏体，导致钢的硬度升高，这种现象称为（）
①二次硬化；②二次淬火；③回火稳定性；④回火脆性
13：溶质固溶度随温度降低而显著减少的合金，经固溶处理后在室温下放置一段时间，其力学性能将发生的变化是（）
①强度和硬度显著下降，塑性提高；②硬度和强度明显提高，但塑性下降；
③强度，硬度和塑性都明显提高；④强度，硬度和塑性都明显下降
14：有利于钢中形成魏氏组织的条件是（）
①含碳量小于0.6%的亚共析钢；②奥氏体晶粒粗大；
③钢由高温以较快速度冷却；④含碳量大于1.2%的过共析钢
15：碳溶入α-Fe中形成的过饱和间隙固溶体称为（）
①铁素体；②奥氏体；③马氏体；④贝氏体
16：第一类回火脆性（）
①又称为低温回火脆性；②在几乎所有的钢中都会出现这类脆性；
③也称为高温回火脆性；④又称为不可逆回火脆性
17：淬火钢进行回火的目的是（）
①稳定组织；②减少或消除淬火应力；
③提高钢的塑性和韧性；④获得温度和塑性，韧性的适当配合
18：具有粗糙界面的合金在正温度梯度条件下结晶时（）
①以二维晶核方式长大；②以螺型位错方式长大；
②以垂直方式长大；④可能呈现平面状或树枝状多种晶体形态
19：利用三元相图的等温截面图，可以（）
①固定三元合金平衡相的成分；②定性分析三元合金的平衡结晶过程；
②利用杠杆定律和重心法则；④确定平衡相得含量
20：纯铝在室温下进行塑性变形时，其组织和性能的变化有（）
①逐渐形成纤维组织和形变织构；②位错密度升高形成形变胞；
③减少残余内应力和点阵畸变；④呈现形变强化和各向异性
判断题
1．钢经加热转变得到成分单一，均匀的奥氏体组织，随后采用水冷或油冷的处理工艺称为淬火，而采用空气中冷却的处理工艺称为正火。
2．在碳钢中共析钢与过共析钢相比，共析钢具有较高的淬透性和淬硬性。3．不平衡结晶条件下，合金易于形成离异共晶组织。
4．再结晶退火可有效消除冷变形区的内应力。
5．冷变形态组织的再结晶温度为T
=0.4T=0.4×660℃=264℃.
再
6．若加入合金元素使钢在加热转变得到的奥氏体组织稳定性提高，将导致碳钢的淬透性下降。
简答题（3×10分）
1.钢中P， S杂质缺陷对钢产生的影响，
2.固溶体合金和共晶合金对金属材料力学性能和工艺性能的影响。
3.直径为15mm的40CrNiMo棒状毛胚，经加热转变得到奥氏体组织，随后在空
气中冷却，处理后其硬度较高，这是什么原因：采用何种的热处理工艺能提高该毛胚机械加工性能？
分析题（3×10分）
1：图1为组元在固态下互不溶解的三元共晶相图的投影图。
（1）分析O点成分合金的平衡结晶过程。
（2）写出该合金在室温下组织和相的相对含量。
备注：（将O点改为在线段BE之间）
2：根据Pb-Sn相图（图2）
=40%亚共晶合金平衡结晶过程。
（1）画组织转变示意图来分析说明W
Sn
=40%亚共晶合金183℃共晶转变结束后，先共晶α相和共晶组织（2）计算W
Sn
时组织（α+β）的质量百分数，以及相组成物α和β相的质量百分数。
（备注：图见金属学与热处理原理P78页图3.23 Pb –Sn相图）
3：试比较说明贝氏体的转变与珠光体和马氏体转变的异同点。。
2009年哈工大材料学院材料加工工程专业825金属学与热处理考研真题
选择题(1*10=10)
1.体心立方晶体四面体间隙( )
1.对称;
2.不对称; 3其半径为 4;由四个原子组成;
2.体心立方的钛在高温向密排六方转变,半径增大0.002.其体积变化( )
1不变; 2 增大; 3.减小; 4 不能确定
3.钢铁中的铁素体相属于( )
1.间隙相;
2.间隙固溶体;3置换固溶体;4金属化合物;
4,密排六方的晶向[110],换算成四轴坐标( )
5金属再结晶是()
1.固态相变过程; 2是一个形荷与长大过程;3.不是相变过程;4.重结晶;
6.三元相图的垂直截面图可以( )
1.计算平衡相的成分与含量;
2.可以定性分析金属结晶过程;
3.可以运用杠杆定律和直线法则;
4.
7.可以使金属产生塑性变形的力是( )
1.拉应力;
2.压应力;
3.切应力.
4.
8.淬火钢回火的变化是( )
1.强度,硬度增加; 2强度,硬度下降;3.塑性增加. 4.韧性基本不变
二判断题(6*2=12)
1.回火可以完全消除加工硬化效果和内应力;
三.简答题(4*10-40)
1.什么是离异共晶,产生条件?
2.试比较索氏体,屈氏体.马氏体和回火索氏体, 回火屈氏体. 回火马氏体形
成条件.,组织形态,与性能的差别?
3.试分析塑变金属的性能与组织的变化?
4.简述淬火钢回火过程
四.综合题(38)
1.根据铁碳相图(1)划出含碳量0.03的亚共晶白口铁的结晶过程,分析结晶过程;(5)(2).计算其室温的相组成和组织组成物?(10)
2.单晶体铜受力,力轴[001].临界分切应力为0.62Mpa,问铜单晶可以产生塑变的最小拉力?（10）
3.需要一弾簧,要求屈服强度大于1000MPa;抗拉强度大于1200Mpa;延伸率大于0。05
1．选材料（HT200, 45 , 40cr, T10, 60si2Mn, 2cr13 , 20crMnTi）;（10）2.选择最终热处理工艺？（5）
3．写出最终组织？（5）
2010年材料加工真题大题
简答：（15*4）
1.什么是置换固溶体？影响因素是什么？
2.纯金属与固溶体结晶的异同点？
3.什么是冷脆和热脆？产生原因及防治措施？
4.马氏体转变过程的特点？马氏体高强高硬原因？
综合：（15*2）
1.晶粒度对金属性能影响？总结学过的细化晶粒的方法？
2.从产生条件，性能特点，（还有一点忘了）区别索氏体和回火索氏体？
哈尔滨工业大学
2012年硕士研究生入学考试试题
考试科目：金属学与热处理报考专业：材料成型及控制焊接
考试科目代码：[825] 是否允许使用计算器[否]
一．选择题（每小题4分，共40分）
1.影响结晶过冷度因素;
(1)金属本性，金属不同，其过冷度大小不同
(2)金属的纯度，纯度越高，其过冷度越大
(3)冷却速度，冷却速度越大，其过冷度越大
(4)铸造模具所用材料，金属模具大于砂摸的过冷度
2.图1中斜线所示晶面的晶面指数为：
(1)(1 2 0) (2)（1 0 2） (3) (2 0 1) (4) (0 1 2)
3.影响再结晶的因素与规律为：
(1)纯度越高，再结晶温度越低 (2) 冷变形量越大，再结晶温度
越低
(3)加热速度越快，再结晶温度越低 (4) 金属本性，其熔点越低再结
晶温度越低
4.塑性变形后的金属随着加热温度的升高和时间的延长，可能会发生如下
变化：
(1)显微组织以此发生回复，再结晶和晶粒长大三个阶段
(2)组织由缺陷密度较高的纤维形态转变为缺陷密度较低的等轴晶粒
(3)内应力松弛或被消除，应力腐蚀倾向显著减小
(4)强度，硬度下降，塑性，韧性提高
5.影响置换式固溶体溶解度的因素有：
(1)尺寸差：溶质与溶剂原子尺寸差越小，溶解度越大
(2)电负性差：溶解度随电负性减小而增大
(3)电子浓度：电子浓度越小，其溶解度越大
(4)晶体结构：晶格类型相同，溶解度越大
6.六方晶系的[0 1 0]晶向指数，若改用四坐标轴的密勒指数标志，可表示
为：
(1)[ˉ1 ˉ1 2 0] (2) [1 1 ˉ2 0] (3) [ˉ1 2 ˉ1 0] (4) [ˉ2 1 1 0] 7.晶面(0 1 1)和(1 1 1)所在的晶带，其晶带轴的指数为：
(1)[ˉ1 1 0] (2) [1 ˉ1 0] (3) [0 1 ˉ1] (4) [ˉ1
0 1]
8.调幅分解是固体分解的一种特殊形式，其特征可描述为：
(1)一种固溶体分解为成分不同而结构相同的两种固溶体
(2)无形核与长大过程的转变
(3)保持共格关系的转变
(4)一种同素异构转变
9.具有粗糙界面的固溶体合金在正温度梯度条件时：
(1)以二维晶核方式生长 (2) 以螺型位错方式长大
(3)以垂直方式长大 (4) 晶体形态可能呈树枝状
10.某金属元素其键能越高，则：
(1)其熔点也越高 (2) 强度，模量也越高
(3)其原子半径越小 (4) 其热膨胀系数越小
二．判断题(用 T和F表示，每小题5分，共20分)
1.钢经加热转变得到成分单一，均匀的奥氏体组织，随后采用水冷或油冷
的处理工艺称为淬火；而采用空气中冷却的处理工艺称为正火。
2.共析钢过冷奥氏体在连续冷却过程中，既可能发生珠光体转变和马氏体
转变，也可能发生贝氏体转变。
3.宏观内应力是由于塑性变形时，工件各部分之间的变形不均匀所产生的。
4.三元合金中最多可能出现四相平衡。
三．简答与计算题(每题10分，共60分)
1.体心立方晶格常数为a。,试计算体心立方晶格滑移系中滑移面的原子密
度和滑移方向上的线密度。(结果保留两位有效数字)
2.比较高碳钢马氏体和下贝氏体的不同点。
3.简述铸锭三晶区的形成过程。
4.(1) 分析含碳4.3%的铁碳合金的平衡结晶过程，并画出组织示意图;
(2)分别计算莱氏体中共晶渗碳体，二次渗碳体，共析渗碳体的含量。(结
果保留两位有效数字)
5.何为临界变形度？其在工业生产中有何意义？
6.金属材料的锻造或热轧制的温度如何选择？锻造或热轧制的作用是什
么？
四．综合题(每题15分，共30分)
1.用含碳1.2%过共析钢(其Accm =850°C)制作一个切削工具，其加工工艺
过程为：锻造后缓冷→正火→球化退火→机加工成形→淬火→低温回火。
(1) 各热处理的目的是什么? 得到什么组织？ (2) 写出各热处理工艺
的加热温度和冷却方式。
2.说明形变强化的概念，强化的机理，强化的规律，强化的方法以及形变
强化在生产中的实际意义。
金属学与热处理原理哈工大考研初试经典题目呕心沥血总结 -CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN
哈工大金属学与热处理原理初试经典试题呕心沥血总结题记：权威的答案是考研专业课成功的保证！！！希望这份资料，能够照亮每一个苦苦求学的孩子通往哈工大的漫漫征程。 分享人：刚爷闯天下 第三章 什么是成分过冷画图说明成分过冷是如何形成的（以固相中无扩散，液相中只有扩散而无对流搅拌的情况为例说明）并说明成分过冷对晶体长大方式及铸锭组织的影响。 成分过冷：实质是液相成分变化引起过冷状况发生变化。 异分结晶必然导致溶质在液、固相中的浓度变化，而固溶体的平衡结晶温度则随合金成分的不同而变化，进而引起过冷状况变化。 自己把图画上(共五个) 假设液态金属中仅扩散，即扩散不能充分进行。 ，故将溶质排到界面前由图（a）结晶的固相成分总是低于平衡成分C o 沿，由于不能充分扩散，便在界面处产生溶质浓度梯度薄层。结合图（c）（d），固溶体平衡结晶温度随溶质浓度的变化而变化。将实际温度分布（b）与平衡结晶温度分布（e）叠加，便在固液界面前一定范围的液相中出现了过冷区域。平衡结晶温度与实际结晶温度之差为过冷度，这个过冷度是由于液相中成分变化引起的，故称为成分过冷。 成分过冷对晶体长大方式的影响： 随着成分过冷的增大，固溶体晶体由平面状向胞状、树枝状的形态发展 成分过冷对铸锭组织的影响： 固溶体合金的铸锭组织也是由表层细晶区、柱状晶区、中心等轴晶区组成。当溶质含量固定时，随着G/√R的增加成分过冷区下降，铸锭组织由等轴晶向柱状晶发展；当G/√R固定时，随着浓度的增加，成分过冷区增大，铸锭组织由柱状晶向等轴晶过度，有利于等轴晶形成。 （注：液相中的温度梯度G越小，成长速度R和溶质的浓度C o越大，则有利于形成成分过冷。） 第四章 试述铁碳合金平衡组织中铁素体和渗碳体的形态、特征和数量对合金组织和性能的影响。
自动控制原理 大作业 （设计任务书） 姓名： 院系： 班级： 学号： 5. 参考图5 所示的系统。试设计一个滞后-超前校正装置，使得稳态速度误差常数为20 秒-1，相位裕度为60
度，幅值裕度不小于8 分贝。利用MATLAB 画出 已校正系统的单位阶跃和单位斜坡响应曲线。 + 一．人工设计过程 1.计算数据确定校正装置传递函数 为满足设计要求，这里将超前滞后装置的形式选为 ) 1)(() 1)(1()(2 12 1T s T s T s T s K s G c c ββ++++= 于是，校正后系统的开环传递函数为)()(s G s G c 。这样就有 )5)(1()(lim )()(lim 00++==→→s s s K s sG s G s sG K c c s c s v 205 ==c K 所以 100=c K 这里我们令100=K ，1=c K ，则为校正系统开环传函) 5)(1(100 )(++= s s s s G
首先绘制未校正系统的Bode 图 由图1可知，增益已调整但尚校正的系统的相角裕度为? 23.6504-，这表明系统是不稳定的。超前滞后校正装置设计的下一步是选择一个新的增益穿越频率。由)(ωj G 的相角曲线可知，相角穿越频率为2rad/s ，将新的增益穿越频率仍选为2rad/s ，但要求2=ωrad/s 处的超前相角为? 60。单个超前滞后装置能够轻易提供这一超前角。 一旦选定增益频率为2rad/s ，就可以确定超前滞后校正装置中的相角滞后部分的转角频率。将转角频率2/1T =ω选得低于新的增益穿越频率1个十倍频程，即选择2.0=ωrad/s 。要获得另一个转角频率)/(12T βω=，需要知道β的数值， 对于超前校正，最大的超前相角m φ由下式确定 1 1 sin +-= ββφm 因此选)79.64(20 ==m φβ，那么，对应校正装置相角滞后部分的极点的转角频率为 )/(12T βω=就是01.0=ω，于是，超前滞后校正装置的相角滞后部分的传函为 1 1001 520 01.02.0++=++s s s s 相角超前部分：由图1知dB j G 10|)4.2(|=。因此，如果超前滞后校正装置在2=ωrad/s 处提供-10dB 的增益，新的增益穿越频率就是所期望的增益穿越频率。从这一要求出发，可 以画一条斜率为-20dB 且穿过（2rad/s ，-10dB ）的直线。这条直线与0dB 和-26dB 线的交点就确定了转角频率。因此，超前部分的转角频率被确定为s rad s rad /10/5.021==ωω和。 因此，超前校正装置的超前部分传函为 )1 1.01 2(201105.0++=++s s s s 综合校正装置的超前与之后部分的传函，可以得到校正装置的传递函数)(S G c 。 即) 1100)(11.0() 15)(12(01.02.0105.0)(++++=++++= s s s s s s s s s G c 校正后系统的开环传递函数为
2017 年秋季季学期研究生课程考核 （读书报告、研究报告） 考核科目:信号检测与处理学生所在院（系）:航天学院 学生所在学科:控制科学与工程学生姓名: 学号:17B904012 学生类别:学术型 考核结果 阅卷人
第一部分、信号检测 1.相关函数的基础原理 相关函数定义为两样本积的数学期望，表示随机信号关联程度、变化程度的量度。是任意样本相应的时间平均值，表示两个样本在不同时间上的相关性。相关函数是信号检测理论中的基础，只有弄清相关性的意义，才能了解后面以相关为基础的一系列方法与原理。特别地，自相关函数定义如下(各态历经下表达式可以由概率平均简化为时间平均如最右表达式)： ()()()(){}()()()12120 1,,;,lim T xx x T R R t t E x t x t x x p x t x t x t x t dt T τττττ∞ -∞→∞=+=+=+=+??? 公式中的期望是在实际中相当于针对时间取的均值，因此相关函数的定义也看作一种对本身共轭的卷积运算后的平均值：()()()1 xx R x t x t T τ= *-。因此，首先讨论卷积的操作与物理意义。 卷积物理意义是将信号分解成冲激信号之和，借助系统冲激响应求出系统ZS N 对任意激励信号的零状态响应。卷积定义推导如下：将输入信号分解为多个时刻冲激信号的叠加，分别输入并作用于系统如图1。 图1.输入信号的冲激示意图 系统输入与输出的基本关系如下式(1)： ()() ()() ()()()() ()()()()()() 1 1 ZS ZS ZS n n ZS k k t N h t t k N h t k f k t k N f k h t k f k t k f t N f k h t k r t δδττττδττττττδττττ--==→→-?→→-???-?→→??-???-?≈→ →??-?≈∑∑(1) 则根据以上线性系统输入输出间对应关系可做出如下推导： ()()()()()()()()()()()() 1 01 01 11n a k n k n k f t f t f k t k t k t k t k f k f k t k τετετετετττ τττδτ-=-=-=??≈=?-?--+??? ??-?--+?=????????? ≈??-?∑∑∑ ()()()10 n k f t f k t k ττδτ-=≈??-?∑，()()()1 n k r t f k h t k τττ-=≈??-?∑ (2) 取极限,n d ττ→∞?→可得()()()()()0t f t f t d f t t τδττδ=-=*?， 即冲激信号与任意输
哈工大金属学与热处理复习资料
★课程考试大纲要求 考试内容 1）金属学理论 a:金属与合金的晶体结构及晶体缺陷 b:纯金属的结晶理论 c:二元合金相图及二元合金的结晶 d:铁碳合金及Fe-Fe 3C 相图 e:三元合金相图 f:金属的塑性变形理论及冷变形金属加热时的组织性能变化 （前六章，去掉6.7节 超塑性） 2）热处理原理及工艺 a:钢的加热相变理论 b:钢的冷却相变理论 c:回火转变理论 d:合金的时效及调幅分解 e:钢的普通热处理工艺及钢的淬透性 （后三章） 题型结构 a:基本知识与基本概念题 （约30分） b:理论分析论述题（约60分） c:实际应用题（约30分） d:计算与作图题（约30分） 试题形式 a:选择题 b:判断题 c:简答与计算 d: 综合题等 ★样题 一、选择题（在每小题的五个备选答案中，选出一个或一个以上正确的答案，将其标号填入括号内。正确的答案没有选全或选错的，该题无分。） 1. 与固溶体相比，金属化合物的性能特点是( )。 ①熔点高、硬度低； ② 硬度高、塑性高；③ 熔点高、硬度高； ④熔点高、塑性低； ⑤ 硬度低、塑性高 2．若体心立方晶胞的晶格常数为a, 则其八面体间隙 ( )。 ① 是不对称的； ② 是对称的； ③ 位于面心和棱边中点； ④ 位于体心和棱边中点； ⑤ 半径为a 4 32－ 3．奥氏体是( )。 ① 碳在γ- Fe 中的间隙固溶体; ② 碳在α- Fe 中的间隙固溶体; ③ 碳在α- Fe 中的有限固溶体; ④ 碳在γ- Fe 中的置换固溶体； ⑤碳在α- Fe 中的有序固溶体
4．渗碳体是一种 ( )。 ① 间隙相；② 金属化合物； ③正常价化合物； ④电子化合物；⑤ 间隙化合物 5．六方晶系的[100]晶向指数，若改用四坐标轴的密勒指数标定，可表示为 ( )。 ① []0112；② []0211； ③ []0121；④ []1102；⑤ []0110 6．晶面(110)和(111)所在的晶带，其晶带轴的指数为( )。 ① []101；② []011；③ []101；④ []110；⑤ []011 7．在室温平衡状态下，碳钢的含碳量超过0.9%后，随着含碳量增加，其 ( )。 ① 强度、塑性均下降； ② 硬度升高、塑性下降; ③ 硬度、塑性均下降; ④ 强度、塑性均不变； ⑤强度、塑性均不确定 8. 共晶成分的合金通常具有如下特性 ( )。 ① 铸造性能好; ② 锻造性能好; ③ 焊接性能好; ④ 热处理性能好； ⑤ 机械加工性能好 9. 钢的淬透性取决于 ( )。 ① 淬火冷却速度; ② 钢的临界冷却速度; ③ 工件的尺寸、形状； ④ 淬火介质； ⑤ 奥氏体的稳定性 10．淬火+高温回火被称为 ( )。 ① 时效处理；② 变质处理；③ 调质处理；④ 固溶处理；⑤ 均匀化处理 11．铁素体在加热到A3温度时将转变为奥氏体，这种转变称为 ( )。 ① 同素异晶转变；② 再结晶; ③ 结晶；④ 回复； ⑤ 重结晶 12．下贝氏体是 ( )。 ① 过饱和的α固溶体；② 过饱和的α固溶体和碳化物组成的复相组织； ③ 呈现羽毛状； ④ 呈现板条状； ⑤ 呈现竹叶状 13． 铸铁与碳钢的区别在于有无( )。 ① 渗碳体; ② 珠光体; ③ 铁素体; ④莱氏体； ⑤ 马氏体 14．实际金属一般表现出各向同性，这是因为实际金属为( )。 ① 固溶体； ② 单晶体； ③ 理想晶体； ④ 多晶体；⑤ 金属化合物 15. 合金元素碳溶入铁素体，将引起铁素体 ( )。 ①晶格畸变； ② 固溶强化； ③ 韧性提高； ④ 硬度提高； ⑤ 塑性下降 16. 通常情况下，随回火温度提高，淬火钢的 ( )。 ①强度下降；②硬度下降；③塑性提高；④韧性基本不变； ⑤ 硬度变化较小 17. 完全退火主要适用于 ( )。 ① 亚共析钢；②共析钢；③过共析钢；④ 非铁合金； ⑤ 铸铁合金 18．钢的回火处理工艺是 ( )。
自动控制原理本科教学要求 自动控制专业的自动控制原理课程包括自动控制原理Ⅰ和现代控制理论两部分，分两个学期讲授。 《自动控制原理I》教学大纲 课程编号：T1043010 课程中文名称：自动控制原理 课程英文名称： Automatic Control Theory 总学时： 100 讲课学时：88 实验学时：16 习题课学时：0 上机学时： 学分：6.0 授课对象：自动控制专业本科生 先修课程：电路原理、电子技术和电机方面的有关课程；复变函数和线性代数 教材：《自动控制原理》（第三版）李友善主编，国防工业出版社，2005年 参考书：《自动控制原理》（第四版）胡寿松主编，科学出版社，2001年 《Linear Control System Analysis and Design》（第四版）清华大学出版社，2000年 一、课程教学目的： 自动控制原理是控制类专业最重要的一门技术基础课。这门课主要讲解自动控制的基本理论、自动控制系统的分析方法与设计方法。 本课程的主要任务是培养学生掌握自动控制系统的构成、工作原理和各件的作用;掌握建立控制系统数学模型的方法。掌握分析与综合线性控制系统的三种方法：时域法、根轨迹法和频率法。掌握计算机控制系统的工作原理以及分析和综合的方法。了解非线性控制系统的分析和综合方法。建立起以系统的概念、数学模型的概念、动态过程的概念。 通过课程的学习使学生掌握分析、测试和设计自动控制系统的基本方法。结合各种实践环节，进行自动控制领域工程技术人员所需的基本工程实践能力的训练。从理论和实践两方面为学生进一步学习自动控制专业的其他专业课如:过程控制、数字控制、飞行器控制、智能控制、导航与制导、控制系统设计等打下必要的专业技术基础。自动控制原理课程是自动控制专业学生培养计划中承上启下的一个关键环节，因此该课程在自动控制专业的教学计划中占有重要的位置。 二、教学内容及基本要求 第一章控制系统的一般概念（2学时） 本课程的目的及讲授内容，自动控制的基本概念和自动控制系统，开环控制与闭环控制，控制系统的组成，控制系统的基本要求。 第二章控制系统的数学模型（12学时） 控制系统微分方程的建立，传递函数的基本概念和定义，传递函数的性质，基本环节及传递函数，控制系统方框图及其绘制，方框图的变换规则，典型系统的方框图与传递函数，方框图的化简，用梅森增益公式化简信号流图。 第三章线性系统的时域分析（14学时） 典型输入信号，一阶系统的瞬态响应，线性定常系统的重要性质，二阶系统的标准型及其特点，二阶系统的单位阶跃响应，二阶系统的性能指标，二阶系统的脉冲响应，二阶系统的单位速度响应，初始条件不为零时二阶系统的过渡过程。 闭环主导极点的概念，高阶系统性能指标的近似计算。稳定的基本概念和定义，线性系统的稳定条件，劳斯稳定判据。控制系统的稳态误差，稳态误差的计算：泰勒级数法和长除法，控制系统的无静差度，用终值定理计算稳态误差，减小稳态误差的方法 第四章根轨迹法（12学时） 控制系统的根轨迹，绘制根轨迹的基本规则，控制系统的根轨迹分析，参数根轨迹，闭环系统的零极点分布域性能指标 第五章线性系统的频域分析（14学时） 频率特性的概念，典型环节频率特性的极坐标图表示，典型环节频率特性的对数坐标图表示，开环系统的对数频率特性，最小相位系统。v=0、1、2时开环系统的极坐标图，Nyquist稳定判据，用开环系统的Bode图判定闭环系统的稳定性，控制系统的相对稳定性。控制系统的性能指标，二阶系统性能指标间的关系，高阶系统性能指标间的关系，开环对数频率特性和性能指标的关系。 第六章控制系统的综合与校正（14学时） 控制系统校正的基本方法，基本控制规律。相位超前校正网络，用频率特法确定相位超前校正参数，按根轨迹法确定相位超前校正参数。相位滞后网络，用频率特性法确定相位滞后校正参数，按根轨迹法确定相位滞后校正参数。相位滞后-超前校正网络，控制系统的期望频率特性，控制系统的固有频率特性，根据期望频率特性确定串联校正参数。
《检测与信号处理技术》模拟题（补） 一．名词解释 1、容许误差：测量仪器在使用条件下可能产生的最大误差范围，它是衡量仪器的重要指标，测量仪器的准确度、稳定度等指标皆可用容许误差来表征。 2、附加误差：当使用条件偏离规定的标准条件时，除基本误差外还会产生的误差， 3、动态误差：在被测量随时间变化很快的过程中测量所产生的附加误差。 4、精确度：它是准确度与精密度两者的总和，即测量仪表给出接近于被测量真值的能力，准确度高和精密度高是精确度高的必要条件。 5、迟滞：迟滞特性表明仪表在正（输入量增大）反（输入量减小）行程期间输入——输出曲线不重合的程度。 6、静态误差：测量过程中，被测量随时间变化缓慢或基本不变时的测量误差。 7、灵敏度：它表征仪表在稳态下输出增量对输入增量的比值。它是静态特性曲线上相应点的斜率。 8、精密度：对某一稳定的被测量在相同的规定的工作条件下，由同一测量者，用同一仪表在相当短的时间内连续重复测量多次，其测量结果的不一致程度，不一致程度愈小，说明测量仪表越精密，精密度反映测量结果中随机误差的影响程度。 9、灵敏限：当仪表的输入量相当缓慢地从零开始逐渐增加，仪表的示值发生可察觉的极微小变化，此时对应的输入量的最小变化值称为灵敏限，它的单位与被测量单位相同。 10、重复性：表示仪表在输入量按同一方向作全量程连续多次变动时，所有特性曲线不一致的程度。特性曲线一致，重复性好，误差也小。 11、线性度：仪表的静态输入——输出校准（标定）曲线与其理论拟合直线之间的偏差。 二．简答题 1、误差按其出现规律可分为几种，它们与准确度和精密度有什么关系？ 答：误差按出现规律可分为三种，即系统误差、随机误差和粗大误差。 （1）系统误差是指误差变化规律服从某一确定规律的误差。系统误差反映测量结果的准确度。系统误差越大，准确度越低，系统误差越小，准确度越高， （2）随机误差是指服从大数统计规律的误差。随机误差表现了测量结果的分散性，通常用精密度表征随机误差的大小。随机误差越大，精密度越低，随机误差越小，精密度越高，即表明测量的重复性越好。
14、何谓组元？何谓相？何谓固溶体？固溶体的晶体结构有何特点？何谓置换固溶体？影响其固溶度的因素有哪些？ 答: 组元：组成合金最基本的、独立的物质。 相：合金中结构相同、成分和性能均一并以界面相互分开的组成部分。 固溶体：合金组元之间以不同的比例相互混合形成的晶体结构与某一组元相同的固相。 固溶体的晶体结构特点：固溶体仍保持着溶剂的晶格类型，但结构发生了变化，主要包括以下几个方面：1)有晶格畸变，2)有偏聚与有序，3)当低于某一温度时，可使具有短程有序的固溶体的溶质和溶剂原子在整个晶体中都按—定的顺序排列起来，转变为长程有序，形成有序固溶体。 置换固溶体：溶质原子位于溶剂晶格的某些结点位置所形成的固溶体。 影响置换固溶体固溶度的因素：原子尺寸，电负性，电子浓度，晶体结构 何谓柏氏矢量？ 答：柏氏矢量：不但可以表示位错的性质，而且可以表示晶格畸变的大小和方向，从而使人们在研究位错时能够摆脱位错区域内原子排列具体细节的约束 1、名词解释： 过冷现象：结晶时，实际结晶温度低于理论结晶温度的现象。在一定压力下,当液体的 温度已低于该压力下液体的凝固点,而液体仍不凝固的现象叫液体的过冷现象 结构起伏液态金属中近程有序的原子集团处于瞬间出现、瞬间消失、此起彼伏、变化不定 的状态之中，仿佛在液态金属中不断涌现出一些极微小的固态结构一样。这种不断变化的近 程有序原子集团成为结构起伏。 能量起伏液态金属中处于热运动的原子能量有高有低，同一原子的能量也在随时间不停地 变化，时高时低的现象。 2、根据结晶的热力学条件解释。为什么金属结晶时一定要有过冷度？冷却速度与过冷度有什么关系？ 答：由热力学第二定律知道，在等温等压条件下，一切自发过程都朝着使系统自由能降低的方向进行。液态金属要结晶，其结晶温度一定要低于理论结晶温度Tm，此时的固态金属自由能低于液态金属的自由能，两相自由能之差构成了金属结晶的驱动力。要获得结晶过程所必须的驱动力，一定要使实际结晶温度低于理论结晶温度，这样才能满足结晶的热力学条件。过冷度越大，液、固两相自由能的差值越大，即相变驱动力越大，结晶速度越快，所以金属结晶必须有过冷度。冷却速度越大，过冷度越大；反之，冷却速度越小，则过冷度越小. 12、常温下晶粒大小对金属性能有何影响？根据凝固理论，试述细化晶粒的方法有哪些？答：金属的晶粒越细小，强度和硬度则越高，同时塑性韧性也越好。 细化晶粒的方法： 1）控制过冷度，在一般金属结晶时的过冷度范围内，过冷度越大，晶粒越细小；2）变质处理，在浇注前往液态金属中加入形核剂，促进形成大量的非均匀晶核来细化晶粒；3）振动、搅动，对即将凝固的金属进行振动或搅动，一方面是依靠从外面输入能量促使晶核提前形成，另一方面是使成长中的枝晶破碎，使晶核数目增加. 3、何谓枝晶偏析？是如何形成的？影响因素有哪些？对金属性能有何影响,如何消除？ 2）答：枝晶偏析：在一个晶粒内部化学成分不均匀的现象称为晶内偏析，由于固溶体晶体通常是树枝状，枝干，枝间的化学成分不同，所以之为枝晶偏析。形成原因：固溶体合金平衡结晶的结果，使前后从液相中结晶出的固相成分不同，再加上冷却较快，不能使成分扩散均匀，结果就使每个晶粒内部的化学成分很不均匀，先结晶的含高熔点组元多，后结晶的含低熔点组元多，再结晶内部存在浓
MATLAB不考 第二章 1.传递函数定义（面试可能要问：重点是零初始条件） 2.简单传递函数建模 3.基本环节及其传递函数（P22）（重点惯性环节、振荡环节） 4.方框图及信号流图的化简 5.非线性特性的线性化当时我们也没考 习题： 1、2、3、4、5、6（a,b,c）、7（a,d,f）、8（b）、9（a）、10（d,e,f）、11(b)、12（a）、16、17、20（a） 第三章（重点） 1.典型输入信号的拉氏变换及Z变换 2.二阶系统的开环、闭环传递函数；闭环系统的特征值分布图 3.一阶、二阶系统的单位阶跃响应、单位脉冲响应曲线图 4.P83式3.4.2和3.4.3要背，图3.4.4重点 5.欠阻尼二阶系统常用性能指标的计算（公式要背，振荡次数计算不常用，了解就可以） 6.改善系统动态性能的简单方法（速度反馈、PD控制） 7.控制系统的稳定性、劳斯稳定判据 8.控制系统的稳态误差的计算（终值定理和动态误差系数都得掌握） 9.减小和消除稳态误差的方法（增大开环放大倍数、串联积分环节、顺馈控制） 习题： 1、2、3、6、7、9、10、12、14、15、16、19、22、23、29、30、34、36、38、39 第四章（重点） 1.根轨迹的概念、绘制规则10条规则（有公式的要记） 2.特殊根轨迹（与负反馈跟轨迹对比记忆），参数根轨迹 3.基于根轨迹法的校正（重点）（幅角条件重点）（过程及公式需要记）（附加开环零点（PD 控制）、串联超前校正、串联迟后校正、串联超前—迟后校正（一般不会考，太复杂）、反馈校正（移动不希望开环极点）） 习题： 1、2、3、5、6、7、8、9、11、14、15、16、17 第五章（重点）（我们当时给Bode图求传递函数是必考的） 1.典型环节的频率特性图（Nyquist图、Bode图、渐近Bode图）（Nichols图不考） 2.控制系统开环Nyquist图、开环渐近Bode图的粗略画法 3.非但未反馈系统的闭环频率特性不考（P226的5.3.5） 4.Nyquist判据（根据Nyquist图判定、根据Bode图判定） 5.稳定裕度——图示（由Nyquist图计算；由Bode图的计算）及具体计算（相角裕度、幅值裕度） 6.怎样根据系统的开环Bode图计算开环放大倍数及稳态误差 7.二阶系统开环频域指标与闭环动态性能指标的关系（教材中p.246的式（5.8.2）、p.246的式（5.8.1）） 8.高阶系统的经验公式（教材中p.249的式（5.8.7）、p.249的式（5.8.8）） 9.教材P251的5.9.4，P252的5.9.8，5.9.9，加个公式 1 sin M γγ =
复习内容： 一液体表面 1研究液体结构的基本假设。 （1）组成液体的原子（或分子）分布均匀、连贯、无规则；(2)液体中没有晶态区域和能容纳其他原子或分子的孔洞；（3）液体的结构主要由原子间形成的排斥力决定。 2间隙多面体，径向分布函数。 液体结构的刚性球自由密堆可以用间隙多面体来表示，其中原子处在多面体间隙的顶点。液体自由密堆结构的5种理想间隙：(a)四面体间隙；(b) 八面体间隙；(c)三棱柱的侧表面被覆盖3个半八面体间隙；(d)阿基米德反棱柱被覆盖2个半八面体间隙；(e)正方十二面体 四面体间隙占了主要地位，所以四面体间隙配位是液体结构的另一特征，四面体配位中的各相邻原子的间距就成为液体结构的最近邻原子间距。 随着温度升高（低于材料熔点Tm），原子间距增加，原子震动幅度提高，但仍然保持有序结构。这时的原子数量的变化不再是一系列离散的线，所以再用原子数量（N(r)）来表示不同径向距离（r）处原子的分布就显得不太合适，而通常采用的方法是用在不同径向距离（r）处原子出现的密度来表示。用密度分布函数ρ(r)来代替离散的数量值N(r)时，分布函数的峰值就代表了在距离中心原子r处原子出现的概率。 3液体原子结构的主要特征。 （1）液体结构中近邻原子数一般为5~11个（呈统计分布），平均为6个，与固态晶体密排结构的12个最近邻原子数相比差别很大； （2）在液体原子的自由密堆结构中，四面体间隙占了主要地位。 （3）液体原子结构在几个原子直径范围内是短程有序的，而长程是无序的。 4 液体表面张力的概念及影响因素。 液体表面分子或原子受到内部分子或原子的吸引，趋向于挤入液体内部，使液体表面积缩小，因而在液体表面切向方向始终存在一种使液体表面积缩小的力，液体表面这种沿着切向方向，合力指向液体内部的作用力，就称为液体表面张力。 液体表面张力影响因素很多，如果不考虑液体内部分子或原子向液体表面的偏聚和外部原子或分子对液体表面的吸引，影响液体表面张力的因素主要有： (1)液体自身结构：液体的表面张力来源于液体内部原子或分子间的吸引力，因此液体内部原子或分子间的结合能的大小直接影响到液体的表面张力的大小。一般来说，液体中原子或分子的结合能越大，液体表面张力越大，一般液体表面张力随结构不同变化趋势是：金属键结合物质>离子键结合物质>极性共价键结合物质>非极性共价键结合物质 (2)表面所接触的介质：液体的表面张力的产生是由于处于表面层的原子或分子一方面受到液体内部原子或分子的吸引，另一方面受到液体外部原子或分子的吸引。当液体处在不同介质环境时，液体表面的原子或分子与不同物质接触所受的作用力不同，因此导致液体表面张力的不同。一般来说，介质物质的原子或分子与液体表面原子或分子结合能越大，液体表面能越小，反之越大 (3)温度：随着温度的升高，液体密度下降，液体内部原子或分子间的作用力降低，液体内部原子或分子对表面原子或分子的吸引力减弱，液体表面张力下降。最早给出的预测液体表面张力与温度关系的半经验表达式为： γ= γ0(1－T/T c)n 式中T c为液体的气化温度，γ0为０K时液体的表面张力。 5液体表面偏聚。 液体中溶质原子向液体表面偏聚可以降低液体的表面能，因此是自发进行的过程。表面能随组成液体的比例变化越大，产生表面偏聚倾向性越大。
题目： 根据已知位移曲线，求速度曲线 要求： ? 由数据文件画出位移曲线（ Δt=0.0005s ）； ? 对位移数据不作处理，算出速度并画出速度曲线； ? 对位移数据进行处理，画出位移曲线，并与原位移曲线对比； ? 画出由处理后的位移数据算出的速度曲线； ? 写出相应的处理过程及分析。 1. 由数据文件画出位移曲线（ Δt=0.0005s ）； MATLAB 程序： data=importdata('dat2.dat'); x=(0.0005:0.0005:55); y=data'; plot(x,y); xlabel('时间/s'); ylabel('位移/mm'); title('原始位移曲线'); 曲线如图： 图1 原始位移曲线 2. 对位移数据不作处理，算出速度并画出速度曲线； MATLAB 程序： clear; data=importdata('dat2.dat'); t X V ??=
x=(0.0005:0.0005:55); y=data'; dt=0.0005; for i=1:109999 dx=y(i+1)-y(i); v(i)=dx/dt; end v(110000)=0; plot(x,v); 速度曲线： 图2 原始速度曲线 3.对位移数据进行处理，画出位移曲线，并与原位移曲线对比； 先对位移信号进行快速傅里叶变换： MATLAB程序：fft(y) 结果如图： 图3 原始位移曲线FFT变换
可以得知：频率在0附近为有用的位移信号，而频率大于0HZ的信号则为干扰信号，被滤去。 MATLAB程序： data=importdata('dat2.dat'); x=0.0005:0.0005:55; y=data'; wp=1/1000;ws=4/1000; [n,Wn]=buttord(wp,ws,0.7,20); %使用buttord函数求出阶数n，截止频率Wn。 [b,a]=butter(n,Wn); %使用butter函数求出滤波系数。 y2=filter(b,a,y); plot(x,y2); 曲线如图： 图4 滤波后位移曲线 与原位移曲线对比如下图： 图5 滤波后位移曲线与原曲线对比
第一章 1?作图表示出立方晶系（1 2 3）、（0 -1-2）、（4 2 1）等晶面和［-1 0 2］、 今有一晶面在X、Y、Z坐标轴上的截距分别是5个原子间距，2个原子间距和3个原子间距，求该晶面的晶面参数。 解：设X方向的截距为5a, Y方向的截距为2a,则Z方向截距为3c=3X2a/3=2a,取截距的倒数，分别为 1/5a，1/2a, 1/2a 化为最小简单整数分别为2,5,5 故该晶面的晶面指数为（2 5 5） 4体心立方晶格的晶格常数为a，试求出（1 0 0）、（1 1 0）、（1 1 1） 晶面的晶面间距，并指出面间距最大的晶面 3?某晶体的原子位于正方晶格的节点上，其晶格常数
解：（1 0 0）面间距为a/2, （1 1 0）面间距为"2a/2, （1 1 1）面间距为"3a/3 三个晶面晶面中面间距最大的晶面为（1 1 0） 7证明理想密排六方晶胞中的轴比c/a=1.633 证明：理想密排六方晶格配位数为12,即晶胞上底面中心原子 与其下面的3个位于晶胞内的原子相切，成正四面体，如图所示 贝卩OD=c/2，AB=BC=CA=CD=a 因厶ABC是等边三角形，所以有OC=2/3CE 由于(BC)2=(CE)2+(BE)2 有(CD)2=(OC)2+(1/2C)2，即 I /T J (CU)(c)2- ' 3 2 因此c/a=V8/3=1.633 8?试证明面心立方晶格的八面体间隙半径为r=0.414R 解：面心立方八面体间隙半径r=a/2-v2a/4=0.146a
面心立方原子半径R二辺a/4，贝卩a=4R/\2，代入上式有 R=0.146X4R/ V2=0.414R 9. a ）设有一刚球模型，球的直径不变，当由面心立方晶格转变为体心立方晶格时，试计算其体积膨胀。b）经X射线测定，在912C时丫-Fe的晶格常数为0.3633nm, a -Fe的晶格常数为0.2892nm,当由丫-Fe转化为a -Fe时，求其体积膨胀，并与a）比较，说明其差别的原因。 解：a）令面心立方晶格与体心立方晶格的体积及晶格常数分别 为V面、V踢与a面、a体，钢球的半径为r，由晶体结构可知，对于面心晶胞有 4r=辺a 面，a 面=2辺/2r, V 面二（a 面）3= （2辺r）3 对于体心晶胞有 4r= \3a 体，a 体=4v3/3r, V 体二（a 体）3= （4\3/3r）3 则由面心立方晶胞转变为体心立方晶胞的体积膨胀厶V为 △V=2X V体-V 面=2.01r3 B）按照晶格常数计算实际转变体积膨胀厶V实，有 △V实=2^ V体-V 面=2x（0.2892）3-（0.3633）3=0.000425nm3 实际体积膨胀小于理论体积膨胀的原因在于由丫-Fe转化为a -Fe时,Fe原子的半径发生了变化，原子半径减小了。 10. 已知铁和铜在室温下的晶格常数分别为0.286nm和0.3607nm,求
材料科学与工程专业人才培养方案（07级） 材料科学与工程专业培养目标与规格 1．专业代码、名称 专业代码：0805 专业名称：材料科学与工程 2．专业培养目标 本专业毕业生坚持德、智、体、美等方面全面发展方针，培养具备坚实的自然科学基础和一定的人文社会科学知识、具有一定水平的计算机与外语应用能力，初步掌握系统的材料科学与工程基础知识，受到工程技术和研究技能的初步训练，能在材料基础理论、材料合成与制备、材料加工与成型等领域从事科学研究、技术开发、工艺设计与工程设计、生产管理与经营等方面工作的复合型人才。 本专业毕业生，既可从事材料科学与工程基础理论研究、新材料、新工艺和新技术开发和生产技术管理等材料科学与工程领域的科技工作，又可承担相关专业领域的教学和科技管理工作。 3．专业培养要求 本专业学生主要学习材料的制备合成、加工工艺及设备的基础理论、组成、结构、性能及加工生产条件间的关系，具有材料测试、生产过程设计、材料改性及研究开发新产品、新技术和设备及技术管理的能力。 毕业生应获得以下几方面的知识和能力： （1）、具备较高的综合素质，包括思想道德素质、文化素质、业务素质和身心素质，成为“有理想、有道德、有文化、守纪律”的社会主义事业接班人。 （2）、具有较扎实的数学、物理、化学等自然科学基础，较好的人文社会科学基础和管理科学基础。 （3）、系统地掌握较宽的必要的本专业领域技术基础理论，具有本专业领域1-2个专业方向的专业知识和技能，了解本专业学科前沿和发展趋势，了解相近专业基本知识。 （4）、获得较好的工程实践训练，具有本专业必需的制图、设计、计算、测试、调研、查阅文献、实验和基本工艺操作等基本技能，
实验一： 用FFT 作谱分析 实验目的： (1) 进一步加深DFT 算法原理和基本性质的理解(因为FFT 只是DFT 的一种快速算法， 所以FFT 的运算结果必然满足DFT 的基本性质)。 (2) 熟悉FFT 算法原理和FFT 子程序的应用。 (3) 学习用FFT 对连续信号和时域离散信号进行谱分析的方法，了解可能出现的分析误差及其原因，以便在实际中正确应用FFT 。 实验原理： DFT 的运算量： 一次完整的DFT 运算总共需要2N 次复数乘法和(1)N N -复数加法运算，因而 直接计算DFT 时，乘法次数和加法次数都和2N 成正比，当N 很大时，运算量很客观的。例如，当N=8时，DFT 运算需64位复数乘法，当N=1024时，DFT 运算需1048576次复数乘法。而N 的取值可能会很大，因而寻找运算量的途径是很必要的。 FFT 算法原理： 大多数减少离散傅里叶变换运算次数的方法都是基于nk N W 的对称性和周期 性。 （1）对称性 ()*()k N n kn kn N N N W W W --==
（2）周期性 ()(mod`)()()kn N kn n N k n k N N N N N W W W W ++=== 由此可得 ()()/2 (/2)1 n N k N n k nk N N N N N k N k N N W W W W W W ---+?==?=-??=-? 这样： 1.利用第三个方程的这些特性，DFT 运算中有些项可以合并； 2.利用nk N W 的对称性和周期性，可以将长序列的DFT 分解为短序列的DFT 。 前面已经说过，DFT 的运算量是与2N 成正比的，所以N 越小对计算越有利， 因而小点数序列的DFT 比大点数序列的DFT 运算量要小。 快速傅里叶变换算法正是基于这样的基本思路而发展起来的，她的算法基本 上可分成两大类，即按时间抽取法和按频率抽取法。 我们最常用的是2M N =的情况，该情况下的变换成为基2快速傅里叶变换。 完成一次完整的FFT 计算总共需要 2log 2 N N 次复数乘法运算和2log N N 次复数加法运算。很明显，N 越大，FFT 的优点就越突出。 实验步骤 (1) 复习DFT 的定义、 性质和用DFT 作谱分析的有关内容。 (2) 复习FFT 算法原理与编程思想， 并对照DIT-FFT 运算流图和程序框图， 读懂本实验提供的FFT 子程序。 (3) 编制信号产生子程序， 产生以下典型信号供谱分析用：
哈工大自动控制原理大作业
一、设计任务： 在新材料的分析测试工作中，需要在较宽的参数范围内真实再现材料的实际 工作环境。从控制系统的角度出发，可以认为，材料分析设备是一个能准确 跟踪参考输入的伺服系统。该系统的框图如图所示。 7. 继续参考题6给出的系统，试设计一个合适的超前校正网络，使系统的相角裕度为50，调节时间小于4秒（按2%准则），稳态速度误差常数为2秒-1。 二、设计过程： 原传递函数 ()042 (1)(2)(1)(1)2 G s s s s s s s = = ++++ 转折频率为11ω=和22ω=，剪切频率122c ωωω==，画出Bode 图如下：
系统的相位裕度2 18090arctan 2arctan 02 γ=---= 为了满足相位裕度50γ≥ 的条件，需要对系统进行超前补偿。由于要求稳态速度误差常数为2秒-1,所以放大系数K=2，即K 保持不变。 取50γ= ，11 1.3sin sin 50r M γ= == 2 2 1.5(1) 2.5(1)s r r c t M M πω??= +-+-??且要求s t 小于四秒。求得 2.1c ω≥，Mr Mr c 12-≤ωω知50.02≤ω。所以根据设计要求50.02≤ω在Bode 图上进行设计， 取2.02=ω（为了计算方便）求得串联超前校正环节传递函数110 12.0)(++=s s s Gc 并且作图如下：
补偿之后的系统传递函数为) 110 )(12)(1()12.0( 2)()()(++++==s s s s s s Go s Gc s G 相位裕度 18090arctan 22.5arctan 4.5arctan 2.25arctan 0.4150.21γ=-+---= 1 1.3sin 50.21 r M = = ，22 1.5(1) 2.5(1) 3.82s r r c t M M s πω??=+-+-=?? 均满足设计条件。 2、计算机辅助设计： (1)校正前伯德图
材料学研究生培养方案 一、培养目标 培养我国建设事业需要的热爱祖国、遵纪守法、品德良好、具备严谨科学态度和优良学风，适应二十一世纪材料科学与工程研究和应用需要的德、智、体全面发展的高级专业人才。 1.硕士学位 掌握材料学的基本理论和实验技能，了解本领域的研究动态，基本能独立展开与本学科有关的教学、科研和开发工作。学位论文有一定的新颖性和应用背景。 2.博士学位 博士学位获得者应系统掌握材料物理的基本理论，具备宽广和坚实的实验技术，了解本学科发展的历史现状和最新动态，能独立承担和主持与本学科有关的教学、科研和开发工作。学位论文要求具有重要的学术意义或应用价值，并具一定的创新性。论文在深度和广度两方面均达到相应的要求。 二、研究方向 主要研究方向 （1）储能材料与电池工程 （2）光催化能源和环境材料工程 （3）微电子互连材料与新型金属薄膜材料 （4）功能聚合物材料 （5）纳米印刷与纳米结构制备 （6）聚焦离子束微加工技术 （7）扫描和透射电子显微术 （8）新型薄膜太阳能电池材料 （9）新型发光材料 （10）燃料电池关键材料与工程基础 （11）新型复合涂层材料 三、招生对象 1．硕士研究生：获学士学位的应届本科毕业生，已获学士学位在职人员，同等学历在职人员，参加全国硕士研究生统一考试合格，再经面试合格者。2．硕—博连读：获学士学位的应届本科毕业生，已获学士学位在职人员，同等学历在职人员，参加全国硕士研究生统一考试合格，再经面试合格者。入学后前两年完成基础课及学位课程，享受硕士生待遇，在第四学期进行考核，合格者经校研究生院审核批准直接转为博士生并享受博士生待遇。考核未通过按硕士生规格培养。 3．博士研究生：获硕士学位的应届毕业研究生，已获硕士学位在职人员，同等学历在职人员，参加南京大学统一组织的博士生入学考试，笔试和面试均合格者。 四、学习年限 硕士研究生：三年
金属学与热处理课后答案 第一章 填表： 晶格类型原子 数 原子半径配位数致密 度 体心立方2 a 4 3 8 68% 面心立方4 a 4 2 12 74% 密排六方6 a 2 1 12 74% 5、作图表示出立方晶系（1 2 3）、（0 -1 -2）、（4 2 1）等晶面和[-1 0 2]、[-2 1 1]、[3 4 6] 等晶向 10、已知面心立方晶格常数为a，分别计算（100）、（110）、和（111）晶面的晶面间距；并求出【100】、【110】和【111】晶向上的原子排列密度（某晶向上的原子排列密度是指该晶向上单位长度排列原子的个数） 答：（100）： （110）：
（111）： 14、何谓组元？何谓相？何谓固溶体？固溶体的晶体结构有何特点？何谓置换固溶体？影响其固溶度的因素有哪些？ 答: 组元：组成合金最基本的、独立的物质。 相：合金中结构相同、成分和性能均一并以界面相互分开的组成部分。 固溶体：合金组元之间以不同的比例相互混合形成的晶体结构与某一组元相同的固相。 固溶体的晶体结构特点：固溶体仍保持着溶剂的晶格类型，但结构发生了变化，主要包括以下几个方面：1)有晶格畸变，2)有偏聚与有序，3)当低于某一温度时，可使具有短程有序的固溶体的溶质和溶剂原子在整个晶体中都按—定的顺序排列起来，转变为长程有序，形成有序固溶体。 置换固溶体：溶质原子位于溶剂晶格的某些结点位置所形成的固溶体。 影响置换固溶体固溶度的因素：原子尺寸，电负性，电子浓度，晶体结构 15、何谓固溶强化？置换固溶体和间隙固溶体的强化效果哪个大？为什么？ 答：固溶强化：在固溶体中，随着溶质浓度的增加，固溶体的强度、硬度提高，而塑性、韧性有所下降的现象。间隙固溶体的强化效果大于置换固溶体的强化效果。原因：溶质原子与溶剂原子的尺寸差别越大，所引起的晶格畸变也越大，强化效果越好。间隙固溶体晶格畸变大于置换固溶体的晶格畸变 16、何谓间隙相？它与间隙固溶体及复杂晶格间隙化合物有何区别？ 答：间隙相：当非金属原子半径与金属原子半径的比值小于0.59时，形成的简单的晶体结构称为间隙相。间隙相与间隙固溶体有本质的区别，间隙相是一种化合物，它具有与其组元完全不同的晶格结构，而间隙固溶体则任保持着溶剂组元的晶格类型。间隙相与间隙化合物相比具有比较简单的晶体结构，间隙相一般比间隙化合物硬度更高，更稳定。 21、何谓刃型位错和螺型位错？定性说明刃型位错的弹性应力场与异类原子的相互作用，对金属力学性能有何影响？ 答：刃型位错：设有一简单立方晶体，某一原子面在晶体内部中断，这个原子平面中断处的边缘就是一个刃型位错，犹如一把锋利的钢刀将晶体上半部分切开，沿切口硬入一额外半原子面一样，将刃口处的原子列为刃型位错线。螺型位错：一个晶体的某一部分相对于其余部分发生滑移，原子平面沿着一根轴线盘旋上升，每绕轴线一周，原子面上升一个晶面间距。在中央轴线处即为一螺型位错。 刃型位错的应力场可以与间隙原子核置换原子发生弹性交互作用，各种间隙及尺寸较大的置换原子，聚集于正刃型位错的下半部分，或者负刃型位错的上半部分；对于较小的置换原子来说，则易于聚集于刃型位错的另一半受压应力的地反。所以刃型位错往往携带大量的溶质原子，形成所谓的“柯氏气团”。这样一来，就会使位错的晶格畸变降低，同时使位错难于运动，从而造成金属的强化。 23何谓柏氏矢量？用柏氏矢量判断图中所示的位错环中A、B、C、D、E五段位错各属于哪一类位错？ 答：柏氏矢量：不但可以表示位错的性质，而且可以表示晶格畸变的大小和方向，从而使人们在研究位错时能够摆脱位错区域内原子排列具体细节的约束。A是右螺旋型位错、B左螺旋型位错、C