材料科學(xué)基礎(chǔ)章作業(yè)參考答案

1、作業(yè)參考答案第1章1. 結(jié)點數(shù)：72+3=17 原子個數(shù)=1（底面中心）0.52+61/62+3=1+2+3=6 r=a/2 配位數(shù)=12 2. -FeBCC 每個晶胞中有2個原子，質(zhì)量=55.8472/(6.021023)=18.55410-23(g) 體積=a3=(0.286610-7)=2.354110-23(cm3) 或直接用式（1.5）計算。3. 概念：晶面族、晶向族 123=(見教材P23)晶向族用上述同樣的方法。4. 晶面指數(shù)的倒數(shù)=截距 如 （102） 110 (111)5. 晶向指數(shù)：和(112)6.(112)(011)(101)7.8. 9. (略，不要求)10設(shè)晶格常數(shù)為

2、a 11. (略，不要求)12. (略，不要求)13. 6/2+12/4=614.立方晶系晶面間距計算公式： (略，不要求)15. (略，不要求)16. (略，不要求)一、 單項選擇題。 1. -Fe的晶格常數(shù)為a，其原子半徑為 _ a 。A. 0.5 B. 0.433 C. 0.354 D. 1 2. -Fe的晶格常數(shù)為a，其原子半徑為 _ a 。A. 0.5 B. 0.433 C. 0.354 D. 13. Zn的晶格常數(shù)為a，其原子半徑為 _ a 。A. 0.5 B. 0.433 C. 0.354 D. 14. 面心立方晶胞原子數(shù)為 _個。A. 2 B. 4 C. 8 D. 65. 密排

3、六方晶胞原子數(shù)為 _個。A. 2 B. 4 C. 6 D.86. 體心立方晶胞原子數(shù)為 _個。A. 2 B. 4 C. 8 D. 67. 立方晶系的一個晶胞中（1 0）和（1 1 ）兩晶面交線的晶向指數(shù)為_ 。A. 10 B. 110 C. 1 D. 1118. 面心立方的晶格常數(shù)為a，（110）的晶面間距為 _ a。A. 0.707 B. 0.577 C. 0.354 D. 0.4339. 體心立方的晶格常數(shù)為a，（111）的晶面間距為 _ a。A. 0.289 B. 0.577 C. 0.354 D. 0.43310. 體心立方的晶格常數(shù)為a，（110）的晶面間距為 _ a。A. 0.70

4、7 B. 0.577 C. 0.354 D. 0.43311. 立方晶系111晶面族有_個位向不同但原子排列情況相同的晶面。A. 2 B. 4 C. 8 D. 312. 立方晶系晶向族有_個位向不同但原子排列情況相同的晶向。A. 2 B. 4 C. 8 D. 313. 體心立方晶格的配位數(shù)為 _個。A 12 B 8 C 4 D 214. 面心立方晶格的配位數(shù)為 _個。A 12 B 8 C 4 D 215. 體心立方晶格的八面體間隙半徑R= _ r。( r為原子半徑)A 0.414 B 0.291 C 0.155 D 0.22516. _具有體心立方的晶格。A -Fe B Al C Cu D -

5、Fe17. _具有密排六方的晶格。A -Fe B Al C Cu D Zn18. _具有面心立方的晶格。A -Fe B W C Mg D Cu答案：1C 2B 3A 4B 5C 6A 7D 8A 9A 10A 11B 12B 13B 14A 15C 16A 17D 18D二、 判斷題。1. 面心立方晶格原子堆垛方式為ABAB。（ ）2. 密排六方晶格原子堆垛方式為ABCABC。（ ）3. 各向異性是晶體區(qū)別于非晶體的一個重要標(biāo)志。（ ）4. 彈性模量和強度都對材料的顯微組織很敏感。（ ）5. 結(jié)合能很高的離子鍵和共價鍵材料，具有很高的熔點、彈性模量和低的熱膨脹系數(shù)。（ ）6. 晶體分為七個晶系

6、和七種布拉菲點陣。（ ）7. 原子空間堆垛方式不同的面心立方和密排六方結(jié)構(gòu)都可以獲得空間最緊密的排列，配位數(shù)為12和致密度為0.74。（ ）8. 常利用X射線衍射技術(shù)（XRD）和電子衍射來研究晶體材料的晶體結(jié)構(gòu)。（ ）9. 透射電子顯微鏡（TEM）用于材料微小尺度范圍內(nèi)顯微組織圖像特征的觀察和分析。（ ）10. 實際工程材料一般為多晶體，它和單晶體一樣都表現(xiàn)出晶體的各向異性。（ ）11. 材料的結(jié)合能越大，熔點越高，原子間距變化的力越小，材料的彈性模量越低。（）12. 原子結(jié)合力高的材料原子的內(nèi)能越大，原子偏離的距離較小，其線熱膨脹系數(shù)較低。（ ）13. 液晶高分子材料就像一種液體狀的非晶態(tài)材

7、料。當(dāng)外界的電場或者溫度變化時，這些高分子材料中的分子就會在小范圍內(nèi)排列成晶體。（）14. 布拉菲點陣的結(jié)點反映的是晶體中原子或原子集團(tuán)的分布規(guī)律，結(jié)點本身并不一定代表原子，點陣和晶體結(jié)構(gòu)并不一定相同。（ ）15. 采用特定工藝制備的單晶材料或者是定向生長的晶體材料具有各向異性的力學(xué)性能、光學(xué)性能、磁性能和介電性能。（ ）16. 二氧化硅玻璃具有短程有序的結(jié)構(gòu)，石英和其它二氧化硅晶體具有長程有序的結(jié)構(gòu)。（）17. 晶胞的形狀和大小可由三個棱邊的長度及其夾角完全表達(dá)出來，這六個參數(shù)稱為晶格常數(shù)。（ ）18. 立方晶系中，晶面和晶向垂直，則晶面和晶向的指數(shù)相同。反之亦然。（ ）19. 晶面間距越小

8、，晶面上原子的排列就越密集。（ ）20. 面心立方和體心立方均存在正八面體間隙。（ ）21. 如果間隙原子尺寸很大，它會進(jìn)入配位數(shù)更大的間隙。（ ）22. 半徑比為0.225-0.414的原子會進(jìn)入四面體間隙，半徑比大于0.414的原子進(jìn)入八面體間隙。（ ）23. 許多離子晶體可以看成是由大尺寸的陰離子緊密堆垛而成的，小尺寸的陽離子位于間隙位置。（ ）第2章1（1）理論密度 （2）空位密度=1-8.57/8.63=0.007 (3) 空位數(shù)=0.007106=7103（個）2 3由得： 將C1=10-4、C2=10-3、UV=0.3210-18，K=1.3810-23，T1=800+273=1

9、073代入上式得： T2=1201K=9284可以，形成刃型位錯環(huán)。5將一個位錯線的正向定義為原來的反向，此位錯的柏氏矢量也反向但位錯的性質(zhì)不變。當(dāng)柏氏矢量與位錯環(huán)所在平面平行時，位錯環(huán)上各點的位錯類型不同；當(dāng)柏氏矢量與位錯環(huán)所在平面垂直時，位錯環(huán)上各點的位錯類型相同（為刃型位錯）。ABCDbZXY6(1)判斷位錯性質(zhì)： 先判斷刃位錯和螺位錯：刃位錯:b位錯線螺位錯：b位錯線答案：全部為刃位錯 （2）不能運動7 垂直于b的位錯為刃型位錯，平行于b的位錯為螺型位錯，其他為混合型位錯。ABCDbt切應(yīng)力方向平行于b，但要確定具體方向，必須給出位錯線正向。本題沒給出，補充如圖所示，則滑移面上面的切應(yīng)

10、力與b同向，如果改變位錯線正向，則滑移面上面的切應(yīng)力與b反向?；泼嫔厦娴木w相對于下面的晶體平移一個b的距離。81-2和3-4為刃型位錯，其余為螺型位錯。 O-S在同一個滑移面上滑移，而O-S在不同滑移面上滑移。9因為點缺陷同時增加排列熵和畸變能，而位錯只增加畸變能。10空位、置換原子、間隙原子均提高材料強度（固溶強化）。點缺陷造成晶格畸變，與位錯相互作用，增大了位錯運動阻力。間隙原子的作用最大，置換原子次之，空位的作用最小。當(dāng)位錯密度非常低時，位錯降低強度，因為位錯破壞了晶體的完整性，通過位錯滑移比完整晶體的滑移更容易進(jìn)行。但當(dāng)位錯密度較高時，隨位錯密度的增大強度提高，因為位錯與位錯交割時

11、增大了位錯阻力。位錯不能直接通過大角度晶界、相界、孿晶界，所以提高強度（細(xì)晶強化），小角度晶界對位錯運動也有一定阻礙作用也能提高強度，但效果很小。11陶瓷中位錯的柏氏矢量的模很大，位錯運動阻力非常大，幾乎不能運動，因此很難發(fā)生塑性變形。12主要用投射電鏡觀察位錯，其次是侵蝕法。13見10. 第二章 晶體缺陷一、 單項選擇題。 1. 圖中 _ 段位錯線為刃型位錯，且額外半排原子面處于垂直于紙面朝上的位置。A DC B CB C BA D AD2. 實際晶體強度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于理論強度的原因，是由于實際晶體中存在大量的 A. 晶界 B.亞晶界 C. 空位 D. 位錯3. 方法不能獲得過飽和點缺陷。A 高溫

12、淬火 B 冷變形 C 輻照 D 退火4. 不屬于面缺陷。A 相界面 B 位錯 C 堆垛層錯 D 亞晶界5. 不屬于點缺陷。A 空位 B 孿晶界 C 置換原子 D 間隙原子6. 屬于線缺陷。A 堆垛層錯 B 孿晶界 C 位錯 D 間隙原子7. 利用 觀察位錯有一定的局限性，它只能觀察在表面露頭的位錯，而在晶體內(nèi)部的位錯則無法顯示。A 綴飾法 B 透射電鏡 C 蝕坑 D 場離子顯微鏡觀測方法8. 圖中晶面上有位錯環(huán)，其柏氏矢量b垂直于滑移面，該位錯環(huán)在切應(yīng)力作用下的運動特征為_。A 在位錯環(huán)平面上攀移 B 在位錯環(huán)平面上滑移 C 沿通過位錯環(huán)的圓柱面滑移D 不能確定9. 如圖所示垂直于紙面的位錯，

13、位錯正向朝紙面外，在圖示切應(yīng)力作用下向左運動。其柏氏矢量方向朝 。A 上 B 下 C 左 D 右10. 由派-納力的公式可知，_。A 滑移阻力隨柏氏矢量的大小呈直線上升 B 滑移阻力隨滑移面的面間距呈指數(shù)下降 C 滑移阻力隨柏氏矢量的大小呈指數(shù)下降 D 滑移阻力隨滑移面的面間距呈指數(shù)上升答案：1.B 2.D 3.D 4.B 5.B 6.C 7.C 8.D 9.C 10.B 二、判斷題。1. 任何一條位錯線，不論其形狀如何，位錯線各點的柏氏矢量都相同。（ ）2. 晶體中非密排面的表面能最低，故晶體力求以非密排面作為晶體的外表面。（ ）3. 共格界面的界面能最低。（ ）4. 共格界面的應(yīng)變能最低。

14、（ ）5. 肖脫基空位是晶體中的原子遷移到晶體點陣的間隙位置，在原位置形成的空位。（ ）6. 弗蘭克空位是晶體中的原子離開平衡位置，遷移到表面或其它界面而在原位置形成的空位。（ ）7. 點缺陷的平衡濃度與化學(xué)反應(yīng)速率一樣，隨溫度升高呈指數(shù)關(guān)系增加。（ ）8. 點缺陷可以造成金屬物理性能與力學(xué)性能的變化，最明顯的是引起電阻的增加。（ ）9. 滑移是上、下兩部分晶體作整體性的剛性移動實現(xiàn)的。（ ）10. 空位的數(shù)量取決于材料的溫度，其平衡濃度隨溫度升高呈直線關(guān)系上升。（ ）11. 位錯線的方向t與柏氏矢量b平行，為刃型位錯。（ ）12. 位錯線的方向t與柏氏矢量b垂直，為螺型位錯。（ ）13. 不

15、論是刃型位錯或螺型位錯，位錯線的運動方向總是與位錯線垂直的（ ）。14. 在位錯應(yīng)力場作用下，溶質(zhì)原子與螺型位錯能發(fā)生強烈的交互作用，形成柯氏氣團(tuán)。（ ）15. 一根不分岔的位錯線，無論其形狀如何變化，它只有一個恒定的柏氏矢量。（ ）16. 位錯線不能終止在晶體內(nèi)部，只能終止在表面或界面，或與其它位錯線連成結(jié)點。（ ） 17. 使刃型位錯運動的切應(yīng)力方向與位錯線垂直；（ ）18. 使螺型位錯運動的切應(yīng)力方向與螺型位錯垂直；（ ）19. 不論是刃或螺型位錯，使位錯滑移的切應(yīng)力方向和柏氏矢量b都是一致的（ ）；20. 滑移阻力隨柏氏矢量的大小呈指數(shù)上升。金屬和合金的密排方向就是滑移方向。（ ）21

16、. 滑移阻力隨滑移面的面間距呈指數(shù)下降?；泼鎽?yīng)為原子的面密度大，面間距大的密排面。所以說，滑移最容易沿著晶體中最密晶面上的最密晶向進(jìn)行。（ ）22. 刃型位錯和螺型位錯均能發(fā)生攀移運動。（ ）23. 蝕坑觀察位錯只適合于位錯密度很高的晶體。（ ）24. 表面的曲率越小，則表面能越大。（ ）25. 大角度晶界的遷移速率較小角度晶界小。（ ）26. 奧氏體不銹鋼的層錯能小，層錯出現(xiàn)的幾率大，可以看到大量的層錯。（ ）27. 鋁的層錯能小，層錯出現(xiàn)的幾率大，可以看到大量的層錯（ ）。28. 堆垛層錯和孿晶界相比，界面能高的晶界阻礙滑移的能力最強。29. 金屬和合金相比，陶瓷的柏氏矢量比較小，派-納

17、力大。（ ）30. 在共價鍵晶體（如硅）和聚合物中，位錯不容易運動。（ ）31. 位錯攀移是一個熱激活過程，通常只有在高溫下攀移才對位錯的運動產(chǎn)生重要影響，而常溫下它的貢獻(xiàn)并不大。（ ）第3章1證明： 設(shè)晶核邊長為a，則 形核功是形成臨界晶核所需要補充的額外能量。臨界晶核尺寸是能夠穩(wěn)定存在的最小晶核尺寸。2. 臨界晶核半徑與過冷度關(guān)系為： 形核功與過冷度關(guān)系為： 形核功與過冷度關(guān)系為： 其中：是過冷度等于1K時的形核功；Q為擴(kuò)散激活能。3q角越小，形核率越大。雜質(zhì)粒子的晶體結(jié)構(gòu)與固相晶體結(jié)構(gòu)越相似，形核率越大。凹面比凸面形核率大。4答：根據(jù)形核理論，形核需要一定的形核功，變質(zhì)處理減小了形核功，

18、因而更容易形核，提高了形核率，或者降低長大速度，增大形核率與長大速率的比值，使晶粒細(xì)化，從而使鑄件的晶粒細(xì)化。5鑄錠的典型宏觀組織由三個晶區(qū)組成，即表面細(xì)晶區(qū)，柱狀晶區(qū)和中心等軸晶區(qū)。 等軸晶區(qū)易于進(jìn)行壓力加工，性能不顯方向性，但顯微縮孔增多，組織不夠致密。 降低冷卻速度，降低澆注溫度、攪拌和孕育處理都可以增加等軸晶區(qū)。第三章 凝固原理一、 單項選擇題。1. 具有粗糙界面的金屬，其長大機(jī)理為_長大。A 二維晶核 B 垂直 C 螺位錯 D 刃位錯2. 在負(fù)的溫度梯度下，常用純金屬都是以_方式生長。A 臺階 B 胞狀 C 平面 D 樹枝狀3. 不利于提高非均勻形核時形核率的因素是_。A 很大的過冷

19、度 B 凹曲面的固體雜質(zhì) C 很大的過熱度 D 變質(zhì)處理4. 不利于細(xì)化晶粒的工藝是_。A 提高過冷度 B 變質(zhì)處理 C 振動攪拌 D 減小過冷度5. 金屬凝固時， _。A 一定為晶體 B 一定為非晶體 C 任何冷速下都可以得到晶體和非晶體 D 只有在快速凝固時才能得到非晶體6. 金屬凝固時，臨界晶核半徑大小_。A 與晶核表面能、過冷度成反比 B 與晶核表面能成正比，與過冷度成反比C 與晶核表面能、過冷度成正比 D與晶核表面能成反比，與過冷度成正比7. 有形狀、尺寸相同的4個Cu-Ni合金鑄件，鑄造以后自然冷卻，偏析較嚴(yán)重的是含_%Ni的鑄件。A 10 B 50 C 90 D 958. 假設(shè)過

20、冷液體中出現(xiàn)一個立方體晶胚，形核功_。A 等于表面能 B 等于表面能的1/2 C 等于表面能的1/3 D 等于表面能的2/39. 假設(shè)過冷液體中出現(xiàn)一個球形晶胚，形核功_。A 等于體積自由能 B 等于體積自由能的1/2 C 等于體積自由能的1/3 D 等于體積自由能的2/310. 假設(shè)過冷液體中出現(xiàn)一個球形體晶胚，體積自由能_。A 等于表面能 B 等于表面能的1/2 C 等于表面能的1/3 D 等于表面能的2/3答案：1.B 2.D 3.C 4.D 5.D 6.B 7.B 8.C 9.D 10.D三、 判斷題。1. 過冷度越大，則形核率越大，長大速率越小，所以晶粒細(xì)化。（ ）2. 所謂臨界晶核

21、，就是體系自由能的減少完全補償表面自由能增加時的晶胚大小。（ ）3. 無論溫度分布如何，常用純金屬都是以樹枝狀方式生長。（ ）4. 純鋁鑄錠鑄造時采用鐵模比采用砂?？梢缘玫礁嗟闹鶢罹^(qū)。（ ）5. 金屬在熔化溫度以上劇烈的過熱并使液體的澆鑄溫度增高有利于柱狀晶區(qū)生長。（ ）6. 不管是純金屬還是固溶體合金結(jié)晶時所結(jié)晶出的固相成分與液相的成分都完全一樣。（ ）7. 當(dāng)過熱度很大時，將使固態(tài)雜質(zhì)質(zhì)點全部熔化，使非均勻形核轉(zhuǎn)變?yōu)榫鶆蛐魏?，形核率大大降低。?）8. 典型的金屬結(jié)晶時，固相表面多是光滑界面。（ ）9. 晶體缺陷在粗糙界面的生長過程中不起明顯作用。它的長大速度很快。（ ）10. 在型壁

22、的微小裂縫或小孔、凹坑處，最不易結(jié)晶。（ ）11. 變質(zhì)處理有利于鑄錠中心等軸晶區(qū)的發(fā)展。（ ）12. 變質(zhì)處理中的活性質(zhì)點降低與晶核的接觸角，降低表面能，使形核功降低，形核率增大，因此使晶粒細(xì)化。（ ）13. 理論結(jié)晶溫度的物理意義，就是液態(tài)和固態(tài)自由能相等時所對應(yīng)的溫度。（ ）14. 液態(tài)金屬的冷卻速度越快，過冷度就越小。（ ）15. 對于純金屬，熔點是固定的。負(fù)的溫度梯度意味著由晶體表面向液體內(nèi)的過冷度逐漸降低。（ ）16. 很純的金屬凝固后，不易看到枝晶，只能看到各個晶粒的邊界。（ ）17. 對于光滑度大的晶體來說，即使在負(fù)的溫度梯度下，仍有可能長成規(guī)則形狀的晶體。（ ）18. 在相同

23、條件下，體積小、表面積較大的鑄件冷卻速度更慢。（ ）19. 凝固速度越快，二次枝晶臂間距越大。（ ）20. 對于某些金屬材料，采用106/s以上的冷卻速度的快速凝固工藝可以抑制晶核形成，得到金屬玻璃。（ ）21. 實際金屬的結(jié)晶主要按均勻形核方式進(jìn)行。（ ）22. 純金屬形核既需要結(jié)構(gòu)起伏，也需要能量起伏。（ ）23. 在正的溫度梯度下長大時，光滑界面的一些小晶面互成一定角度，呈鋸齒狀；（ ）24. 在正的溫度梯度下長大時，粗糙界面的形態(tài)為平行于等溫面的平直界面呈平面長大方式。（ ）25. 在負(fù)的溫度梯度下長大時，一般金屬和亞金屬的界面都呈樹枝狀。（）26金屬鑄錠的宏觀組織，任何條件下都存在急

24、冷區(qū)、柱狀晶區(qū)和等軸晶區(qū)三個晶區(qū)。（ ）第4章1.略2. 第2問略，不要求。3.根據(jù) （4.7）可知，要達(dá)到相同效果，D870t870= D927t927，t870= D920/D870t920=20(h)47.略（不要求）第四章 固態(tài)擴(kuò)散一、 單項選擇題。 1. _擴(kuò)散屬于體擴(kuò)散。A 表面 B 晶界 C 位錯 D 晶格2. 下列四種擴(kuò)散途徑，_擴(kuò)散系數(shù)最低。A 表面 B 晶界 C 位錯 D 晶格3. 在置換固溶體中，原子最不可能通過_擴(kuò)散方式進(jìn)行。A 空位 B 間隙 C 環(huán)形換位 D 直接換位4. 通過擴(kuò)散使固溶體的溶質(zhì)組元濃度超過固溶度極限而形成新相的過程稱為_。 A 反應(yīng)擴(kuò)散 B自擴(kuò)散

25、C 相變擴(kuò)散 D 互擴(kuò)散5. 不伴隨有濃度變化，與濃度梯度無關(guān)的擴(kuò)散稱為_。A 反應(yīng)擴(kuò)散 B 自擴(kuò)散 C 原子擴(kuò)散 D 上坡擴(kuò)散6. 伴隨有濃度變化，與濃度梯度有關(guān)的擴(kuò)散稱為_。A 反應(yīng)擴(kuò)散 B 自擴(kuò)散 C 體擴(kuò)散 D 互擴(kuò)散7. 如果添加元素溶入到溶劑金屬中而使熔點下降，那么，在任一溫度下，互擴(kuò)散系數(shù)均_。A 降低 B 增大 C 不受影響 D 先增大后降低8. 晶體的致密度越高，則_。A 擴(kuò)散激活能越小，擴(kuò)散系數(shù)減小 B 擴(kuò)散激活能越大，擴(kuò)散系數(shù)減小C 擴(kuò)散激活能越小，擴(kuò)散系數(shù)增大 D 擴(kuò)散激活能越大，擴(kuò)散系數(shù)增大9. 菲克第一定律表達(dá)式為_。A J= -D(dc/dx) B J=D(dc/

26、dx) C J=-D(dx/dc) D J=D(dx/dc)10. 菲克第二定律表達(dá)式為_。A J/x=c/t B -J/x=t/c C -J/x=c/t D -J/t=c/x11. 對于典型的原子擴(kuò)散過程，擴(kuò)散系數(shù)D符合Arrhenius公式：A D=D0exp(-QT/R) B D=D0exp(-Q/RT) C D=D0exp(Q/RT) D D=D0exp(-T/RQ)答案：1.D 2.D 3.D 4.A 5.B 6.D 7.B 8.B 9.A 10.C 11.B二、 判斷題。1. 原子沿晶界擴(kuò)散比晶內(nèi)擴(kuò)散要慢得多。（ ）2. 間隙原子的擴(kuò)散激活能比置換原子的大，所以擴(kuò)散速度比較大。（

27、）3. 過飽和固溶體的分解過程屬于下坡擴(kuò)散，結(jié)果使合金趨向于分解為復(fù)相組織。（ ）4. 鑄錠的均勻化退火屬于下坡擴(kuò)散。（ ）5. 指定區(qū)域濃度不隨時間而變化的擴(kuò)散，稱為穩(wěn)定擴(kuò)散。擴(kuò)散第二定律適用于穩(wěn)定擴(kuò)散。（ ）6. 濃度隨時間而變化的擴(kuò)散稱為不穩(wěn)定擴(kuò)散。擴(kuò)散第二定律適用于不穩(wěn)定擴(kuò)散。（ ）7. 由菲克第一定律可知，濃度梯度一定時，擴(kuò)散僅取決于擴(kuò)散系數(shù)。（）8. 溫度低時，晶界擴(kuò)散起重要作用；隨溫度升高，晶粒內(nèi)空位的密度逐漸增大，擴(kuò)散速度加快，晶界擴(kuò)散所占比例減小。（ ）9. 原子沿位錯線擴(kuò)散的激活能高于晶內(nèi)擴(kuò)散的擴(kuò)散激活能。（ ）10. 鋼的氧化、滲氮、滲硼均與反應(yīng)擴(kuò)散有關(guān)。（ ）11. 擴(kuò)

28、散系數(shù)D強烈地依賴于溫度，它與溫度T的關(guān)系遵循直線關(guān)系。（ ）12. 溶劑和溶質(zhì)的原子半徑越接近,則溶質(zhì)的擴(kuò)散系數(shù)越大。（ ）13. 金屬的熔點越高，原子間的結(jié)合力越強，則原子越不容易離開其平衡位置，因而自擴(kuò)散激活能越大。（ ）14. 原子擴(kuò)散的驅(qū)動力總是與化學(xué)位下降的方向一致，擴(kuò)散朝著濃度減小的方向進(jìn)行。（）15. 溫度較低時，短路擴(kuò)散起主導(dǎo)作用。（ ）16. 溫度較高時，晶格擴(kuò)散起主要作用。（ ）17. 溫度升高則位錯密度增大，有利于擴(kuò)散。（ ）18. 空位擴(kuò)散機(jī)制適合于純金屬的自擴(kuò)散和置換固溶體中原子的擴(kuò)散。（ ）19. 間隙擴(kuò)散機(jī)制適合于間隙固溶體中間隙原子的擴(kuò)散。（ ）20. 在溶劑

29、金屬中固溶度較小的元素，其擴(kuò)散系數(shù)常常較大。形成連續(xù)固溶體的合金元素的擴(kuò)散系數(shù)則較小。（ ）第6章2*金屬在冷變形過程中晶粒被拉長，形成纖維組織，強度提高，塑性和韌性降低。 金屬在回復(fù)過程中組織不發(fā)生變化，強度也基本不變（略有降低）。 金屬在再結(jié)晶過程中，重新形核和長大，無畸變的等軸晶粒代替拉長的晶粒，強度顯著降低，而塑性和韌性顯著提高。3*（1）由派-納力計算公式：可知，滑移面的面間距越大或柏氏矢量的模越小，則晶格阻力越小。所以，滑移面是原子密度最大的晶面（面間距最大），滑移方向是原子密度最大的方向（柏氏矢量的模越小）。 （2）位錯不能直接通過晶界，在晶界處造成塞積，因此其阻力大于晶內(nèi)。 （

30、3）Zn屬于密排六方，Cu屬于面心立方，Cr屬于體心立方，三者晶體結(jié)構(gòu)類型不同，面心立方的塑性最好，密排六方的塑性最差。4*金屬在冷塑性變形過程中，隨塑性變形量的增大，位錯密度和空位密度提高，它們運動的驅(qū)動力是外加的切應(yīng)力。 金屬在回復(fù)過程中，空位和位錯密度減小，它們運動的驅(qū)動力是體系的自由能減小。 金屬在再結(jié)晶階段，空位和位錯密度進(jìn)一步減小，它們運動的驅(qū)動力是體系的自由能減小。5 6金屬鑄件不能通過再結(jié)晶退火來細(xì)化晶粒，因為沒有足夠的晶體缺陷，不能發(fā)生再結(jié)晶。7*位錯運動時不能穿過晶界，晶界是位錯運動的障礙，晶粒越細(xì)小，單位體積內(nèi)晶界數(shù)量越多，位錯運動的障礙越多，越不容易運動，即強度提高（細(xì)

31、晶強化）：。 在多晶體中，各晶粒的塑性變形需要相互協(xié)調(diào)，晶粒越小，越容易協(xié)調(diào)，所以，塑性和韌性提高。8固態(tài)下無相變的金屬及合金可以通過冷塑性變形，然后進(jìn)行再結(jié)晶退火的方法細(xì)化晶粒。9略10再結(jié)晶退火溫度太高導(dǎo)致晶粒長大，應(yīng)降低再結(jié)晶退火溫度。11一是不在兩相區(qū)變形，二是減少夾雜物，三是通過擴(kuò)散退火提高成分均勻性。12對用作架空導(dǎo)線的采用回復(fù)（去應(yīng)力）退好，使其保持高強度；對要求軟的導(dǎo)線，采用再結(jié)晶退火，降低強度，提高塑性和韌性。13略。一、 單項選擇題。1. （ b ）是晶體的一部分沿著一定的晶面和晶向相對于另一部分作相對的滑動，是晶體發(fā)生塑性的主要方式。（a）攀移 （b）滑移 （c）位錯 （

32、d）剪切2. 當(dāng)作用在滑移系上的（ d ）達(dá)到某一臨界值時，滑移才能開始。(a)拉應(yīng)力 （b）切應(yīng)力 （c）正應(yīng)力 （d）分切應(yīng)力3. 單晶體塑性變形的基本方式有( b )。（a）滑移和孿晶 （b）滑移和孿生 （c）滑動和孿生 （d）錯動和孿生4. 多晶體的塑性變形具有（ b ）。（a）不變性、同時性和協(xié)調(diào)性 （b）不同時性、不均勻性和相互協(xié)調(diào)性 （c）在一個晶粒內(nèi)的變形是均勻的特性 （d）各個晶粒的變形相等的特性5. 滑移的本質(zhì)是( b)。（a）晶格錯動 （b）位錯運動 （c）晶格轉(zhuǎn)動 （d）孿生6. 由于固溶體中存在著溶質(zhì)原子，便使其塑性變形抗力增加，強度、硬度提高，而塑性、韌性有所下降，

33、這種現(xiàn)象稱為（d ）。（a）形變強化 （b）加工硬化 （c）相變強化 （d）固溶強化7. 變形量很大時，各晶粒會被拉長成細(xì)長條和纖維狀，這種組織被稱為（ a ）。（a）纖維組織 （b）拉長晶粒 （c）變形組織 （d）長條狀組織8. -Fe晶體在受力時發(fā)生滑移，其滑移面和滑移方向分別為(a )。（a）110111 （b）110111 （c）111110 （d）1101109. 經(jīng)過大量塑性變形后，由于位錯密度增大和發(fā)生交互作用，位錯分布不均，并使晶粒分化成許多位向略有差異的亞晶塊，稱為（ b ）。（a）小晶粒 （b）亞晶粒 （c）晶粒 （d）位錯晶粒10. 在塑性變形量很大時，伴隨著晶粒的轉(zhuǎn)動，

34、各個晶粒的滑移面和滑移方向都會逐漸與形變方向趨于一致，從而使多晶體中原來取向互不相同的各個晶粒在空間位向上呈現(xiàn)定程度的一致性，這種現(xiàn)象稱為擇優(yōu)取向，這種組織稱為（ c ）。（a）擇優(yōu)組織 （b）變形組織 （c）形變織構(gòu) （d）拉長組織11. 金屬的晶粒越細(xì)，則其( c )。（a）強度越低、塑性越低 （b）強度越高、塑性越低 （c）強度越高、塑性越高 （d）強度越低、塑性越高12. 銅晶體在受力時發(fā)生滑移，其滑移面和滑移方向分別為( b )。（a）110110 （b）110111 （c）111110 （d）11010113. 四塊冷軋?zhí)间摪宓淖冃瘟糠謩e是4、8、20和40，該鋼的熔點為1520，

35、臨界變形度為8，變形量為（ d ）的鋼板的再結(jié)晶溫度最低。（a）4 （b）8 （c）20 （d）4014. 四塊冷軋?zhí)间摪宓淖冃瘟糠謩e是4、8、20和40，該鋼的熔點為1520，臨界變形度為8，加熱至同一溫度進(jìn)行再結(jié)晶退火后，變形量為(b )的鋼板的晶粒最粗大。（a）4 （b）8 （c）20 （d）4015. 四塊冷軋?zhí)间摪宓淖冃瘟糠謩e是4、8、20和40，該鋼的熔點為1520，臨界變形度為8，該鋼的理論再結(jié)晶溫度為(a )。（a）444 （b）608 （c）717 （d）72316. 在拋光的晶體表面，單滑移產(chǎn)生的滑移線痕跡表現(xiàn)為（ d ）。（a）交叉的平行線條 （b）折線 （c）波紋線 （

36、d）單向的平行線條17. 加工硬化使金屬( a )。（a）強度升高、塑性降低 （b）強度降低、塑性降低 （c）強度升高、塑性升高 （d）強度降低、塑性升高18. 變形后的金屬加熱發(fā)生再結(jié)晶，再結(jié)晶后的晶粒與再結(jié)晶前的晶粒( d )。（a）形狀相同 （b）晶體結(jié)構(gòu)相同 （c）晶體結(jié)構(gòu)不同 （d）形狀不同19. 變形后的金屬進(jìn)行加熱發(fā)生再結(jié)晶，再結(jié)晶后的金屬( d )。（a）強度、硬度升高，塑性、韌性降低 （b）強度、硬度降低，塑性、韌性降低 （c）強度、硬度升高，塑性、韌性升高 （d）強度、硬度降低，塑性、韌性升高20. 在拋光的晶體表面，多滑移產(chǎn)生的滑移線痕跡表現(xiàn)為（ a ）。（a）交叉的平行

37、線條 （b）折線 （c）波紋線 （d）單向的平行線條21. （ b ）模型可以用來說明形變強化。（a）柯氏氣團(tuán) （b）位錯纏結(jié) （c）位錯切過 （d）位錯繞過二、 判斷題。1. 滑移與孿生均改變了變形晶體的位向。（ ）2. 二次再結(jié)晶會導(dǎo)致材料晶粒粗大，降低材料的強度、塑性和韌性。（）3. 冷變形黃銅部件采用回復(fù)退火可避免應(yīng)力腐蝕開裂。（ ）4. 間隙固溶體的固溶強化效果大于置換固溶體的固溶強化。（）5. 變形金屬回復(fù)后的力學(xué)性能變化不大，只有內(nèi)應(yīng)力和電阻率明顯降低。（）6. 變形后的金屬再結(jié)晶退火溫度越高,退火后得到的晶粒越粗大。()7. 滑移變形不會引起金屬晶體結(jié)構(gòu)的變化。（ ） 8. 金

38、屬鑄件可以通過再結(jié)晶退火來細(xì)化晶粒。（ ） 9. 再結(jié)晶過程是有晶格類型變化的結(jié)晶過程。（ ）10. 固溶強化可以用柯氏氣團(tuán)模型來說明。（ ）11. 位錯纏結(jié)模型可以用來說明彌散強化。（ ）12. 金屬的熱加工必須是在再結(jié)晶溫度以下的變形加工。（ ）13. 金屬變形時產(chǎn)生的織構(gòu)引起材料的各向異性，對材料的性能總是不利的。（ ）14. 晶體的滑移是在正應(yīng)力的作用下發(fā)生的。（ ）15. 孿生是一種不均勻切變，而滑移是一種均勻切變。（ ）16. 晶粒越細(xì)小，面缺陷越多，因而其力學(xué)性能越差。（ ）17. 刃型位錯能夠發(fā)生交滑移。（ ）18. 塑性變形時由于大量位錯滑出晶體表面使得晶體中的位錯數(shù)目越來越

39、少。（）19. 鋁中的滑移系為111110。（ ）20. 晶體滑移的臨界分切應(yīng)力與外力有關(guān)。（ ）21. 彌散分布的細(xì)小粒子的存在可增加材料的強度。（ ）22. 變形金屬再結(jié)晶后的強度、硬度變化不大。（ ）第七章2*從位錯與溶質(zhì)原子的交互作用分析固溶強化，從位錯與位錯的交割、纏結(jié)方面分析加工硬化現(xiàn)象，從位錯與彌散型第二相的交互作用分析彌散型強化原理。主要內(nèi)容在第6章。溶質(zhì)原子使晶格發(fā)生畸變，形成應(yīng)力場，這種應(yīng)力場與位錯發(fā)生交互作用，阻礙位錯運動，產(chǎn)生強化作用，即固溶強化。金屬在冷塑性變形過程中，隨塑性變形量的增大，位錯密度提高，位錯與位錯的交割增加，從而增加了位錯運動阻力，產(chǎn)生加工硬化現(xiàn)象。位

40、錯繞過粒子形成位錯環(huán)或結(jié)果粒子增加新的界面，都需要增加新的能量，從而產(chǎn)生強化效應(yīng)，即彌散強化。3*純金屬無成分過冷而固溶體合金存在成分過冷。在正溫度梯度下，成分過冷是金屬凝固時呈樹枝狀生長的必要條件。4*平衡相圖是反映材料在平衡狀態(tài)下相狀態(tài)和成分及溫度關(guān)系的圖形。相圖不能給出任一條件下合金的顯微組織。5*.答：50%合金的偏析嚴(yán)重。因為液相與固相的成分差越大，偏析越嚴(yán)重，50%合金的液相與固相的成分差大，所以偏析嚴(yán)重。擴(kuò)散退火可以減小或消除成分偏析。6由于成分分布不同，導(dǎo)致實際熔點與實際溫度之差隨離固-液界面向液體的距離增大而增大的現(xiàn)象叫成分過冷。成分過冷大容易出現(xiàn)樹枝晶，成分過冷小容易出現(xiàn)平

41、面晶。7共晶線是一條水平線，即共晶轉(zhuǎn)變的溫度；共晶點是一個點，即溫度是共晶轉(zhuǎn)變溫度，成分是共晶成分。共晶組織是兩相機(jī)械混合物，有層片狀、針狀、螺旋狀等。結(jié)晶時兩相同時從液相結(jié)晶出兩種成分和結(jié)構(gòu)各不相同的兩種固相。8共晶成分和接近于共晶成分的合金熔點低，流動性好，不易產(chǎn)生縮孔、疏松等鑄造缺陷，所以，這些合金常用于鑄造合金。用于壓力加工的合金常用單相固溶體，盡量少含第二相，因為組織為兩相混合組織時，由于各相的強度不同，容易產(chǎn)生不均勻變形而形成裂紋，造成零件開裂。9因為“在液態(tài)和固態(tài)時均能無限互溶”所以Bi-Sb相圖屬于勻晶相圖。 題中條件給的不夠，不能畫出相圖。10957515 （1） （2）成分

42、=15+（75-15）50%=45%Sb11*. (1)圖略。組織：、（+）共晶 （2）組織： 相： (3)略選擇題。1. 固溶體的晶體結(jié)構(gòu)（ a )。（a）與溶劑相同 （b）與溶質(zhì)相同 （c）與溶質(zhì)、溶劑都不相同 （d）與溶劑相同，也可能不同。2. （ c ）屬于間隙相。（a）鐵素體 （b）滲碳體 （c）TiC （d）Cr23C63. 間隙固溶體一定是（c )。（a）有序固溶體 （b）無限固溶體 （c）有限固溶體 （d）置換固溶體4. 不利于無限置換固溶體形成的因素是_d_。（a）原子尺寸相近 （b）負(fù)電性相差小 （c）晶體結(jié)構(gòu)相同 （d）原子尺寸相差大5. 間隙相的性能特點是（ b ）。（

43、a）熔點低、硬度低 （b）熔點高、硬度高 （c）熔點低、硬度高 （d）熔點高、硬度低6. 固溶體出現(xiàn)枝晶偏析后可用（c )加以消除。（a）再結(jié)晶 （b）淬火 （c）擴(kuò)散退火 （d）回火7. 一個合金的室溫組織為+二次+(+)，它由（b )。（a）三相組成 （b）兩相組成 （c）四相組成 （d）三種組織組成物組成8. 一種合金冷卻時只發(fā)生L轉(zhuǎn)變，則該合金（ b ）。 （a）冷卻速度越慢越容易腐蝕 （b）冷卻速度越快越容易腐蝕 （c）屬于共晶合金 （d）屬于包晶合金9. 一種合金冷卻時發(fā)生L+轉(zhuǎn)變，（ b ）。 （a）這種合金稱為共析合金 （b）這種合金稱為共晶合金 （c）這種合金稱為包晶合金 （

44、d）這種合金稱為包析合金10. 一種合金冷卻時發(fā)生L+轉(zhuǎn)變，（ c ）。 （a）這種合金稱為共析合金 （b）這種合金稱為共晶合金 （c）這種合金稱為包晶合金 （d）這種合金稱為包析合金11. 一種合金冷卻時發(fā)生+轉(zhuǎn)變，（ b ）。（a）該轉(zhuǎn)變得到的組織稱為共晶組織 （b）該轉(zhuǎn)變得到的組織稱為共析組織 （c）這種合金稱為包晶合金 （d）這種合金稱為包析合金12. 在發(fā)生L+共晶反應(yīng)時，三相的成分（a )。（a）確定 （b）相同 （c）不確定 （d）只有L相確定13. A、B兩組元在固態(tài)時能形成無限固溶體，則（ c ）。（a）固溶體的熔點比A、B組元的熔點低 （b）固溶體的導(dǎo)電性比A、B組元的高 （c）A、B組元的晶體結(jié)構(gòu)相同 （d）A、B組元的原子半徑相差比較大14. A、B兩組元在固態(tài)時能形成無限固溶體，其中A組元的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50%的合金在600時液相的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40%，液相中A組元的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為60%，可以知道（ a ）。（a）A組元的熔點比B組元的熔點低 （b）AB組元的熔點低于600 （c）A組元的熔點高于600 （d）固相中A組元比B組元的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大15. 含50的合金平衡結(jié)晶到二相區(qū)內(nèi)時（ b )。（a）液相含量比固相多 （b）固相含量比液相多 （c）