材料科學(xué)專業(yè)課程綜合題與演示實驗

1談?wù)勀銓Σ牧蠈W(xué)科和材料科學(xué)的認(rèn)識。2金屬鍵與其它結(jié)合鍵有何不同，如何解釋金屬的某些特性？3說明空間點陣、晶體結(jié)構(gòu)、晶胞三者之間的關(guān)系。4晶向指數(shù)和晶面指數(shù)的標(biāo)定有何不同？其中有何須注意的問題？5畫出三種典型晶胞結(jié)構(gòu)示意圖，其表示符號、原子數(shù)、配位數(shù)、致密度各是什么?6碳原子易進(jìn)入^鐵，還是0-鐵，如何解釋？7研究晶體缺陷有何意義？8點缺陷主要有幾種？為何說點缺陷是熱力學(xué)平衡的缺陷？9位錯概念是在什么背景下提出的？其易動性是如何實現(xiàn)的？10試述位錯的性質(zhì)。11試述博士矢量的意義。12與位錯有關(guān)的三個力的表達(dá)式各是什么？簡述其求解原理。13柯氏氣團(tuán)是如何形成的？它對材料行為有何影響？14晶體中的界面有何共性？它對材料行為有何影響？綜合題二：凝固、相結(jié)構(gòu)與相圖1簡述合金相的分類，固溶體與純金屬相比，有何結(jié)構(gòu)、性能特點？2固溶體與純金屬的結(jié)晶有何異同？3試述勻晶系不平衡結(jié)晶的過程（平均成分線的形成、兩種偏析）4分析共晶系合金典型的不平衡結(jié)晶組織及其形成原因。5試述含碳量對平衡組織和性能的影響（相含量、形態(tài)的變化）。6說明三元相圖的水平截面、垂直截面及投影圖的應(yīng)用。7分析兩種合金平衡冷卻過程，指出其室溫組織。8指出Fe-Fe3C相圖中適合鍛造、鑄造、冷塑變、熱處理加工的成分范圍，說明原因。9什么是過冷？為何說過冷是凝固的必要條件？10分析界面結(jié)構(gòu)和溫度梯度對晶體生長形態(tài)的影響。11根據(jù)凝固理論，試述細(xì)化晶粒的基本途徑。12判斷不同溫度下晶核半徑與自由能變化關(guān)系曲線。13畫圖說明成分過冷的形成，成分過冷對晶體生長形狀有何影響？14常見的鑄錠缺陷有哪些？15液態(tài)金屬凝固時需要過冷，那么固態(tài)金屬熔化時是否需要過熱？為什么？16談?wù)勀闼私獾哪绦录夹g(shù)及其應(yīng)用。1可不可以說擴(kuò)散定律實際上只有一個，為什么？2滲碳為什么在奧氏體中而不在鐵素體中進(jìn)行？3在研究純鐵滲碳時，通常假定滲碳?xì)夥盏臐B碳能力足以使奧氏體的溶碳量達(dá)到飽和，且滲碳開始工件表面可迅速獲得一個恒定的表面濃度CS,此濃度在整個過程中維持不變。(1)結(jié)合Fe-Fe3C相圖，分別畫出純鐵在930°C和800°C滲碳時，滲碳鐵棒的成分-距離曲線示意圖。選擇溫度低于727C，能否達(dá)到滲碳的目的，為什么？4試分析材料強化常用的方法、機制及適用條件。5為何晶粒越細(xì)、材料的強度越高，其塑韌性也越好？6何謂單滑移、多滑移和交滑移？畫出三者滑移線的形貌。7試分析單晶體滑移和孿生變形的異同點。8某面心立方晶體的可動滑移系為(1口)[110]。指出引起滑移的單位位錯的博士矢量。若滑移是由純?nèi)行臀诲e引起的，試指出位錯線的方向。若滑移是由純螺型位錯引起的，試指出位錯線的方向。指出在上述(2)、(3)兩種情況下滑移時位錯線的滑移方向。9若單晶體銅的表面恰為(100)，假設(shè)晶體可以在各個滑移系上進(jìn)行滑移，試分析表面上滑移線形貌。若晶體表面為(111)呢？10鎢板在1100C加工變形，錫板在室溫下變形，它們的組織結(jié)構(gòu)有何變化？11根據(jù)形變金屬退火后晶粒尺寸與變形量關(guān)系示意圖，將一鍥形銅片置于間距恒定的兩軋輥間軋制，畫出此銅片經(jīng)完全再結(jié)晶后晶粒大小沿片長方向變化示意圖。一塊純錫板被子彈擊穿，試畫出彈孔周圍組織變化示意圖。12熱加工和冷加工是如何劃分的，分析熱加工和冷加工過程中的組織與性能變化。13繪出第六章內(nèi)容結(jié)構(gòu)框圖。14繪出第七章內(nèi)容結(jié)構(gòu)框圖。15繪出第八章內(nèi)容結(jié)構(gòu)框圖。綜合題四：固態(tài)相變與新型材料1固態(tài)相變與凝固兩過程有何異同？2說明固態(tài)相變比液態(tài)材料結(jié)晶阻力大的原因。3說明晶體缺陷促進(jìn)固態(tài)相變形核的原因。4描述脫溶轉(zhuǎn)變的相變過程，并建立它與馬氏體回火轉(zhuǎn)變過程的聯(lián)系。5再結(jié)晶和調(diào)幅分解是相變過程嗎，為什么？6分析調(diào)幅分解的熱力學(xué)條件。7試述馬氏體高強度、高硬度的原因。8列表說明下列內(nèi)容。形成條件相變類型組成相亞結(jié)構(gòu)性能特點形貌特征PPTSM板條M片狀MBB上B 下9畫圖說明A-M轉(zhuǎn)變。10談?wù)勀銓M織結(jié)構(gòu)、加工工藝、化學(xué)成分和性能四者之間的關(guān)系。11簡述復(fù)合材料增強原理。12簡述復(fù)合材料界面結(jié)合類型，如何改善界面結(jié)合狀態(tài)。13采用一定的方法（框圖法、分枝法等）說明本書各章內(nèi)容之間的聯(lián)系。

課程:材料科學(xué)基礎(chǔ)班級:材熱00時間：2002-2003學(xué)年第一學(xué)期（2002年12月25日）序號演示人實驗名稱內(nèi)容簡介使用材料1曹寧共晶形核與片間搭橋海綿塊2周玉剛位錯與缺陷的交互作用晶格模型3吝立永位錯的交割泡沫塑料4杜光輝擴(kuò)散及其微觀機制塑料瓶、水、氣球5姚亮刃型位錯及其柏氏矢量硬紙殼6張鵬位錯交割與扭折紙板、紅線繩7王琨滑移與孿生變形紙板8馬奎星各種點缺陷及點陣畸變彩色氣球9肖桂勇刃型位錯的攀移紙板10李丹絲織構(gòu)的產(chǎn)生塑料瓶、彩塊、細(xì)線11張英杰再結(jié)晶：纖維組織等軸化泡沫塑料、皮筋12張玉娥孿生變形泡沫塑料、彩球13劉成寶金屬的加工硬化鐵絲14李和勝位錯產(chǎn)生模型海綿等15東青晶胚半徑與自由能關(guān)系書塊16宋傳信光滑界面晶體生長模型蘿卜17李瑞濤上坡與下坡擴(kuò)散氣球、晶格模型18張紅斌細(xì)晶強化橡皮泥19盧旭亮材料中的結(jié)合鍵晶格模型20譚延嘉包晶轉(zhuǎn)變硬紙板21袁春雪晶體長大機制泡沫塑料涂色22牟治國位錯張力木條、鐵絲23安祥海彌散強化機制乒乓球、紙板、皮筋24李士剛滲碳層的形成泡沫板、黑色繩25馬杰晶體滑移線的形成泡沫塑料環(huán)節(jié)一辯論正方題目：材料中的缺陷越多越好反方題目：材料中的缺陷越少越好總時間：20分鐘組織、主持人：提示：參考教材后幾章的內(nèi)容、網(wǎng)上資料等。環(huán)節(jié)二提問全體同學(xué)分為兩組，相互提問?；卮鸱讲换卮鸹蚧卮疱e誤，提問方繼續(xù)提問（提問同學(xué)記1分）；回答方回答正確，變?yōu)樘釂柗剑ɑ卮鹜瑢W(xué)記1分）。若提問方所提問題不符合內(nèi)容要求，兩方角色互換，不記分。環(huán)節(jié)三討論11-2章的內(nèi)容在順序上有何規(guī)律？可否合為一章？2計算密排六方結(jié)構(gòu)的軸比c/a。3晶體中的滑移面一般是哪些晶面？為什么？4計算y-Fe轉(zhuǎn)變?yōu)閍-Fe時的體積變化。設(shè)原子半徑不變。5有一四方點陣的a=b，c=a/2。某晶面在三個晶軸上的截距分別為6個、2個和4個原子間距，求該晶面的米勒指數(shù)。6如何減少或增加晶體中的位錯。課下思考題密排六方點陣是不是一種空間點陣，為什么？期中綜合課方式：綜合題講解。綜合題目提前給出，講解時現(xiàn)場抽題.每人5分鐘.考核：講解的條例性、正確性；資料的豐富性；手段多樣性；表達(dá)與儀態(tài)等。總結(jié)：有的同學(xué)制作了多媒體課件，有的查閱了課外資料，基本達(dá)到了預(yù)期效果。學(xué)時：根據(jù)學(xué)生人數(shù)確定，本次為5學(xué)時，評述1h.時間:03.11.4-7.

課堂演示實驗或回答問題記錄表課程:材料科學(xué)基礎(chǔ) 班級:材科2004時間：2005-2006學(xué)年第二學(xué)期題號責(zé)任人及學(xué)號演示或回答的問題演示過程描述備注1用金屬鍵解釋金屬的特性2高分子鏈的內(nèi)旋轉(zhuǎn)及柔性3體、面心立方晶胞的取法4晶體結(jié)構(gòu)與空間點陣的區(qū)別5六方晶系晶向指數(shù)的表示6晶體的回轉(zhuǎn)對稱軸7面心立方點陣中的間隙8滲碳體的晶體結(jié)構(gòu)9計算密排六方的c/a=1.63310點缺陷的形成及運動11位錯產(chǎn)生模型12刃型位錯的模型13螺型位錯的模型14混合型位錯的模型15晶體中的位錯環(huán)及運動16柏氏矢量的意義及位錯性質(zhì)的判斷17刃型位錯的滑移18螺型位錯的滑移、交滑移以及雙交滑移19混合型位錯的滑移

20位錯扭折、割階以及帶割階位錯的運動21刃型位錯與刃型位錯的交割22刃型位錯與螺型位錯的交割23螺型位錯與螺型位錯的交割24柯氏氣團(tuán)的形成及對材料性能的影響（屈服現(xiàn)象的解釋）25刃型位錯的攀移26F—R源動作演示27Thompson四面體的動態(tài)演示28界面的共性及對材料性能的影響29擴(kuò)散現(xiàn)象及微觀機制30Kirkendall效應(yīng)31上坡擴(kuò)散與下坡擴(kuò)散32反應(yīng)擴(kuò)散演示33滲碳層的形成34單晶體拉伸變形過程35滑移帶的形成示意36分切應(yīng)力的分析計算37晶體攣生變形示意38位錯的塞積及作用39晶界在材料變形中的影響40擴(kuò)散蠕變機制示意41彌散強化機制演示

42沉淀強化機制演示43細(xì)晶強化機制演示44固溶強化機制演示45形變強化機制演示46殘余應(yīng)力對材料的影響47形變織構(gòu)形成示意48變形金屬加熱時的組織變化49位錯在多邊形化過程中的變化50再結(jié)晶的形核方式示意51移動中的晶界與分散粒子的交互作用52結(jié)構(gòu)起伏示意53均勻形核過程示意54非均勻形核過程示意55液固界面的結(jié)構(gòu)及對晶體長大形態(tài)的影響56樹枝晶長大的過程及條件57一兀相圖的建立58共晶形核過程與微觀機制59包晶形核過程與微觀機制60區(qū)域提純的演示61凝固新技術(shù)及應(yīng)用62三元勻晶相圖的空間及水平、垂直截面模型63三元簡單共晶相圖的空間及水平、垂直截面模型64三元復(fù)雜共晶相圖的空間及水平、垂直截面模型

題號演示或回答的問題責(zé)任人及學(xué)號1用金屬鍵解釋金屬的特性2高分子鏈的內(nèi)旋轉(zhuǎn)及柔性3體、面心立方晶胞的取法4晶體結(jié)構(gòu)與空間點陣的區(qū)別5六方晶系晶向指數(shù)的表示6晶體的回轉(zhuǎn)對稱軸7面心立方點陣中的間隙8滲碳體的晶體結(jié)構(gòu)9計算密排六方的c/a=1.63310點缺陷的形成及運動11位錯產(chǎn)生模型12刃型位錯的模型13螺型位錯的模型14混合型位錯的模型15晶體中的位錯環(huán)及運動16柏氏矢量的意義及位錯性質(zhì)的判斷17刃型位錯的滑移18螺型位錯的滑移、交滑移以及雙交滑移19混合型位錯的滑移20位錯扭折、割階以及帶割階位錯的運動21刃型位錯與刃型位錯的交割22刃型位錯與螺型位錯的交割23螺型位錯與螺型位錯的交割24柯氏氣團(tuán)的形成及對材料性能的影響（屈服現(xiàn)象的解釋）25刃型位錯的攀移26F-R源動作演示27Thompson四面體的動態(tài)演示28界面的共性及對材料性能的影響29擴(kuò)散現(xiàn)象及微觀機制30Kirkendall效應(yīng)31上坡擴(kuò)散與下坡擴(kuò)散

32反應(yīng)擴(kuò)散演示33滲碳層的形成34單晶體拉伸變形過程35滑移帶的形成示意36分切應(yīng)力的分析計算37晶體孿生變形示意38位錯的塞積及作用39晶界在材料變形中的影響40擴(kuò)散蠕變機制示意41彌散強化機制演示42沉淀強化機制演示43細(xì)晶強化機制演示44固溶強化機制演示45形變強化機制演示46殘余應(yīng)力對材料的影響47形變織構(gòu)形成示意48變形金屬加熱時的組織變化49位錯在多邊形化過程中的變化50再結(jié)晶的形核方式示意51移動中的晶界與分散粒子的交互作用52結(jié)構(gòu)起伏示意53均勻形核過程示意54非均勻形核過程示意55液固界面的結(jié)構(gòu)及對晶體長大形態(tài)的影響56樹枝晶長大的過程及條件57二元相圖的建立58共晶形核過程與微觀機制59包晶形核過程與微觀機制60區(qū)域提純的演示61凝固新技術(shù)及應(yīng)用62三元勻晶相圖的空間及水平、垂直截面模型63三元簡單共晶相圖的空間及水平、垂直截面模型64三元復(fù)雜共晶相圖的空間及水平、垂直截面模型

1用金屬鍵解釋金屬的特性1.2.1(4)2高分子鏈的內(nèi)旋轉(zhuǎn)及柔性1.17(13)3體、面心立方晶胞的取法2.5(18)4晶體結(jié)構(gòu)與空間點陣的區(qū)別2.7、2.8(19)5六方晶系晶向指數(shù)的表示2.14(22)6晶體的回轉(zhuǎn)對稱軸2.17(24)7面心立方點陣中的間隙2.32、2.35(34)8滲碳體的晶體結(jié)構(gòu)2.43(45)9計算密排六方的c/a=1.6332.29(31)10點缺陷的形成及運動3.1、3.3.1(73、75)、4.8(131)11位錯產(chǎn)生模型(75?76)12刃型位錯的模型3.4(76)13螺型位錯的模型3.6(77)14混合型位錯的模型3.7(78)15晶體中的位錯環(huán)及運動3.8(79)16柏氏矢量的意義及位錯性質(zhì)的判斷(79?82)17刃型位錯的滑移3.12(83)18螺型位錯的滑移、交滑移以及雙交滑移3.12(83)、3.15(84)、3.33(97)19混合型位錯的滑移3.14(83)20位錯扭折、割階以及帶割階位錯的運動3.17(85)、3.21(87)21刃型位錯與刃型位錯的交割3.18(85)22刃型位錯與螺型位錯的交割3.19(86)23螺型位錯與螺型位錯的交割3.20(86)24柯氏氣團(tuán)的形成及對材料性能的影響（屈服現(xiàn)象的解釋）3.16(84)、(170?171)25刃型位錯的攀移3.16(84)26F-R源動作演示3.32(96)27Thompson四面體的動態(tài)演示3.40(121)28界面的共性及對材料性能的影響(109?110)(115)29擴(kuò)散現(xiàn)象及微觀機制(115)、4.8(131)30Kirkendall效應(yīng)4.6(126)、4.9(132)

31上坡擴(kuò)散與下坡擴(kuò)散(129)32反應(yīng)擴(kuò)散演示4.18(141)33滲碳層的形成自己查閱資料34單晶體拉伸變形過程5.6(156?157)、5.10(160)35滑移帶的形成示意5.7(157)36分切應(yīng)力的分析計算5.8(159)37晶體孿生變形示意5.16(162)38位錯的塞積及作用5.23(167)39晶界在材料變形中的影響示意5.22、5.23(167)40擴(kuò)散蠕變機制示意5.26(169)41彌散強化機制演示5.34(173)42沉淀強化機制演示5.35(174)43細(xì)晶強化機制演示(166?167)44固溶強化機制演示(169?170)45形變強化機制演示(176?178)46殘余應(yīng)力對材料的影響(179?180)47形變織構(gòu)形成示意(178?179)48變形金屬加熱時的組織變化5.45(180?181)49位錯在多邊形化過程中的變化5.48(183)50再結(jié)晶的形核方式示意5.51(185)51移動中的晶界與分散粒子的交互作用5.60(191?192)52結(jié)構(gòu)起伏示意(203)53均勻形核過程示意(205?207)54非均勻形核過