高等金屬學期末作業(yè)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上1位錯在金屬晶體中運動可能受到哪些阻力? 答：晶體點陣阻力，位錯之間的相互作用力，固溶體中的溶質(zhì)原子造成的晶格畸變引起的阻力，彌散的第二相對位錯運動造成的阻力（沉淀相顆粒和晶體晶格錯配應力場產(chǎn)生的阻力），相界對位錯的阻力，自由表面對位錯的作用。2. 合金體系中存在不同的球狀沉淀粒子時，如果在一定溫度下保溫，則小粒子溶解，大粒子長大，其驅(qū)動力是什么？小粒子是如何溶解，大粒子又是如何長大？粒子平均半徑如何隨時間變化？答：粗化過程驅(qū)動力是界面能的降低。當沉淀相越小，其中每個原子分到的界面能越多，化學勢越高，與它處于平衡的母相中的溶質(zhì)原子濃度越高，即c（r2）>

2、;c(r1)。由此可見，在大粒子r1和小粒子r2之間的基體中存在濃度梯度，因此必然有一個擴散流，在濃度梯度的作用下，大粒子通過吸收基體中的溶質(zhì)而不斷長大，小粒子則要不斷溶解、收縮，放出溶質(zhì)原子來維持這個擴散流。所以出現(xiàn)了大粒子長大、小粒子溶解的現(xiàn)象。粒子長大速度：母相溶質(zhì)原子擴散：新相長大速度：求解：u 粒子長大速度討論 r < 時，dr/dt<0,半徑小于的粒子溶解。 r > 時，dr/dt>0,半徑大于的粒子長大。 r =2 時，dr/dt為最大值, 粒子長大速度最快。 粗化過程中，小粒子溶解，大粒子長大，粒子總數(shù)減小， 增加。小粒子溶解更快。溫度T升高，擴散系數(shù)D

3、增大，使dr/dt增大。所以當溫度升高，大粒子長大更快， 小粒子溶解更快。345. （1）用塑性變形位錯理論說明金屬材料的晶粒越細小，其強度越高原因。（2）應用位錯理論導出金屬材料宏觀屈服強度s與晶粒直徑d之間的關系。（3）結合工程實際應用舉3例說明細化金屬材料晶粒的方法及工藝原理。（1） 粗大晶粒晶界處塞積位錯數(shù)目多，形成較大的應力場能夠使相鄰晶粒內(nèi)的位錯源啟動，使變形繼續(xù)；相反，細小晶粒的晶界處塞積的位錯數(shù)目少，要使變形繼續(xù)，須施加更大的外部作用力，從而體現(xiàn)了細晶對材料強化的作用。（2）位錯在晶界塞積應力場造成臨近晶粒變形位錯塞積條數(shù)n塞積位錯集中切應力p設晶界相鄰晶粒位錯開動所

4、需切應力g由集中應力p提供，此時若已引起晶粒全面滑移，外加切應力達到臨近切應力，則：令則用拉應力表示則為：（3）（1） 結晶過程中的晶粒細化：提高結晶過冷度；機械振動；加入形核劑（也稱孕育劑、變質(zhì)劑）；降低澆注溫度、采用金屬鑄型；鑄鐵、鑄造鋁合金變質(zhì)處理孕育處理 ；連鑄連軋（2）變形加工過程中的晶粒細化：冷加工變形量、再結晶退火溫度、加熱速度；熱加工中的晶粒細化。采用低的變形終止溫度、大的最終變形量、快的冷卻速度獲得細小晶粒。（3）熱處理過程中的晶粒細化：加熱溫度、加熱時間控制；加熱方法選?。ǜ袘訜?、三束加熱）；采用循環(huán)加熱及奧氏體逆相變方法；形變熱處理；冷卻過程中的晶粒控制（鋼的正火處理）

5、6用馬氏體相變理論說明（1）鋼中馬氏體具有高強度原因（2）馬氏體相變產(chǎn)生形狀記憶效應原因及條件（3）馬氏體相變增韌（4）馬氏體相變誘導塑性。答（1）馬氏體轉(zhuǎn)變時，在晶格內(nèi)造成晶格缺陷密度很高的亞結構，如板條馬氏體中高密度的位錯、片狀馬氏體中的孿晶等，這些缺陷都阻礙位錯的運動，使得馬氏體強化。這就是相變強化。（2）形狀記憶效應被記憶的是母相的形狀。只有逆轉(zhuǎn)變使形變完全消除時才能看到合金的記憶效應。馬氏體同母相間界面的移動體現(xiàn)為馬氏體本身的長大和收縮，兩者均以相界移動的方式產(chǎn)生形變，這種界面的反向移動容易實現(xiàn)原來位相的完全恢復，而產(chǎn)生形狀記憶效應。條件：應力誘發(fā)馬氏體的逆轉(zhuǎn)變滯后，以至當外加應力降

6、低至零時，仍不能完全逆轉(zhuǎn)變，這時剩余的馬氏體可通過加熱使之逐漸發(fā)生逆轉(zhuǎn)變，使宏觀應變恢復。（3）ZrO2四方相向ZrO2單斜相轉(zhuǎn)變是馬氏體相變，具有明顯的應力誘發(fā)特征。通過合金化或減小粒子尺寸，使Ms點降低或低至室溫，存在于基體相中的亞穩(wěn)四方相ZrO2顆粒受裂紋前端應力誘發(fā)向單斜相的ZrO2轉(zhuǎn)變。其體積膨脹吸收了主裂紋擴展的能量，提高斷裂韌性。（4）在一些高強度亞穩(wěn)奧氏體鋼中，馬氏體相變使塑性增加。這是由于單向拉壓等應力狀態(tài)促使馬氏體相變，母相奧氏體變形增加馬氏體形核位置，應力誘發(fā)與應變誘發(fā)馬氏體，使轉(zhuǎn)變在MsMd拉伸過程形成，可防止頸縮。7.請舉三例說明提高金屬材料強韌性的研究方向。答：1. 馬氏體與奧氏體復合組織采用適當方法控制殘留奧氏體穩(wěn)定性，使殘留奧氏體在回火時不分解，而在塑性變形誘導下轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，形成馬氏體與奧氏體復合組織，既保留了馬氏體的高強度有保留了奧氏體的韌塑性，可大幅提高鋼的塑性和韌性。2.納米孿晶結構能夠顯著提高材料的強度而不損失其塑性與韌性：納米孿晶材料的高強度、高塑性和高加工硬化能力均源于位錯與高密度孿晶界面的有效交互作用。塑性變形時，隨孿晶片層減小，孿晶內(nèi)部可塞積位錯數(shù)量減少，位錯穿過孿晶界所需外力強化材料。同時，位錯與孿晶界反應在孿晶界上形成大量位錯并在孿晶界上滑