材料科學(xué)基礎(chǔ)試題及答案6339

第一章原子排列與晶體結(jié)構(gòu)1.fcc結(jié)構(gòu)的密排方向是，密排面是，密排面的堆垛順序是，致密度為，配位數(shù)是，晶胞中原子數(shù)為，把原子視為剛性球時(shí),原子的半徑r與點(diǎn)陣常數(shù)a的關(guān)系是為，配位數(shù)是;bcc結(jié)構(gòu)的密排方向是，密排面是，致密度,晶胞中原子數(shù)為，原子的半徑r與點(diǎn)陣常數(shù)a的關(guān)系是；hcp結(jié)構(gòu)的密排方向是，密排面是，密排面的堆垛順序是，致密度為的關(guān)系是，配位數(shù)是，，晶胞中原子數(shù)為，原子的半徑r與點(diǎn)陣常數(shù)a。2.Al的點(diǎn)陣常數(shù)為0。4049nm，其結(jié)構(gòu)原子體積是為，四面體間隙數(shù)為3.純鐵冷卻時(shí)在912發(fā)生同素異晶轉(zhuǎn)變是從，每個(gè)晶胞中八面體間隙數(shù)。結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)榻Y(jié)構(gòu)，配位數(shù)，致密度降低,晶體體積，原子半徑發(fā)生。4.在面心立方晶胞中畫出晶面和晶向，指出﹤110﹥中位于（111）平面上的方向.在hcp晶胞的（0001）面上標(biāo)出晶面和晶向。5.求和兩晶向所決定的晶面。6在鉛的（100）平面上，1mm2有多少原子？已知鉛為fcc面心立方結(jié)構(gòu)，其原子半徑R=0.175×10—6mm。第二章合金相結(jié)構(gòu)一、填空1）隨著溶質(zhì)濃度的增大,單相固溶體合金的強(qiáng)度，塑性，導(dǎo)電性，形成間隙固溶體時(shí),固溶體的點(diǎn)陣常數(shù)2)影響置換固溶體溶解度大小的主要因素是（1)（3）；(4)和環(huán)境因素.3）置換固式溶體的不均勻性主要表現(xiàn)為4)按照溶質(zhì)原子進(jìn)入溶劑點(diǎn)陣的位置區(qū)分,固溶體可分為.；（2）；和。和。，塑5）無序固溶體轉(zhuǎn)變?yōu)橛行蚬倘荏w時(shí)，合金性能變化的一般規(guī)律是強(qiáng)度和硬度,導(dǎo)電性性。6）間隙固溶體是是二、問答，間隙化合物.1、分析氫,氮，碳，硼在—Fe和—Fe中形成固溶體的類型，進(jìn)入點(diǎn)陣中的位置和固溶度大小。已知元素的原子半徑如下：氫：0。046nm,氮：0.071nm，碳:0。077nm，硼：0.091nm,—Fe：0。124nm,-Fe:0。126nm。2、簡述形成有序固溶體的必要條件。第三章純金屬的凝固1.填空1.在液態(tài)純金屬中進(jìn)行均質(zhì)形核時(shí)，需要2液態(tài)金屬均質(zhì)形核時(shí)，體系自由能的變化包括兩部分，其中起伏和起伏。自由能是形核的阻力，等于是形核的動(dòng)力；臨界晶核半徑rK與過冷度T關(guān)系為.,臨界形核功GK3動(dòng)態(tài)過冷度是指。4在工廠生產(chǎn)條件下，過冷度增大，則臨界晶核半徑比值，晶粒越。,金屬結(jié)晶冷卻速度越快，N/G5.獲得非晶合金的基本方法是二、問答。1根據(jù)凝固理論2試根據(jù)凝固理論,分析通常鑄錠組織的特點(diǎn)。3簡述液態(tài)金屬結(jié)晶時(shí)，過冷度與臨界晶核半徑，形核功及形核率的關(guān)系.4銅的熔點(diǎn)Tm=1356K,熔化熱Hm=1628J/cm2，=177×10－7J/cm，點(diǎn)陣常數(shù)a=0。3615nm.,試述細(xì)化晶粒的基本途徑。求銅T=100時(shí)均勻形核的臨界核心半徑5:何謂過冷,過冷度，動(dòng)態(tài)過冷度,它們對(duì)結(jié)晶過程有何影響？6根據(jù)冷卻速度對(duì)金屬凝固后組織的影響,現(xiàn)要獲得微晶，非晶，亞穩(wěn)相，請(qǐng)指出其凝固時(shí).如何控制.7、簡述純金屬凝固時(shí)潤濕角θ、雜質(zhì)顆粒的晶體結(jié)構(gòu)和表面形態(tài)對(duì)異質(zhì)形核的影響。第四章二元合金相圖與合金凝固一、填空1。固溶體合金凝固時(shí)，2.按液固界構(gòu)，界面可分為3.液態(tài)金屬凝固時(shí)，除了需要結(jié)構(gòu)起伏和能量起伏外，還要有起伏。面微觀結(jié)和長大機(jī)制是.粗糙界面晶體的，光滑界面晶體的長大機(jī)制是和。4在一般鑄造條件下固5液態(tài)金屬凝固時(shí)，若溫度梯度dT/dX>0（正溫度梯度下)，其固、dT/dX〈0時(shí)（負(fù)溫度梯度下），則固、液界面為狀。6。靠近共晶點(diǎn)的亞共晶或過共晶合金,快冷時(shí)可能得到全部共晶組織，這稱為7固溶體合金凝固時(shí)，溶質(zhì)分布的有效分配系數(shù)ke=溶體合金容易產(chǎn)生偏析，用理方法可以消除。液界面呈狀，.，當(dāng)凝固速率很大時(shí)ke趨于。8.在二元相圖中，L→+L叫反應(yīng),→L+稱為反應(yīng)。為鋼，大于轉(zhuǎn)變，而反應(yīng)—１12＋稱為反應(yīng),+稱為２9Fe-Fe3C相圖中含碳量小于為鑄鐵；鐵碳合金室溫平衡組織均由是和，是兩個(gè)基本相組成；根據(jù)溶質(zhì)原子的位置,奧氏體其晶體結(jié)構(gòu)固溶體,鐵素體是體結(jié)構(gòu)是,合金平衡；珠光體的含碳量是；在常溫下,亞共析鋼的平衡組織共晶白口鑄鐵的平衡組織，變態(tài)萊氏體的相組成物是,Fe3CI是從中析出的，F(xiàn)eC是從中析出的，它們的含碳量，A共析反應(yīng)后的生成物稱為，其晶結(jié)晶時(shí)，奧氏體的組成的兩相混合物；萊氏體的含碳量是共析鋼的平衡組織萊氏體的相組成物是中析出的，F(xiàn)eC是從最大含量是，它是由和是，過是，亞是，3II3III為2問答,FeC主要性能特點(diǎn)是。31如圖4-1所示為Ni-Al相圖1）填出相圖中各相區(qū)的平衡相;2）指出圖中的穩(wěn)定化合物和不穩(wěn)定化合物;3）寫出圖中存在的恒溫反應(yīng)，指4）指出含Ni30%（重量）的合金在平衡冷卻時(shí)的相成,并計(jì)算出其中組織組成物的百分?jǐn)?shù).5）試說明含Ni89%（重量)的Ni-Al合金其平衡凝固6）設(shè)X合金平衡凝固完畢時(shí)的組織為(Al）初晶+（+)共晶，其此合金中Ni組元的含量是多少？7）繪出1500時(shí)Al-Ni合金系的自由能—成分曲線示意圖.明反應(yīng)類型；變過程，計(jì)算室溫下的相組成與組織組與非平衡凝固后的顯微組織的不同.中初晶占80%，則圖4—1圖4-22根據(jù)Cu—Sn相圖（圖4—2)，Cu為fcc結(jié)構(gòu)?；卮鹣铝袉栴}：1)相為何種晶體結(jié)構(gòu)？2）計(jì)算212℃時(shí)Cu—90%Sn合金在T溫度時(shí)（共晶反應(yīng)前）的平衡分配系數(shù)。E在正常條件下凝固后上出現(xiàn),相的晶界少量相，其原因何在？如3)Cu-13.47%Sn合金何消除相？4）分析Cu—70%Sn合金平衡凝固過程，并計(jì)算共晶反應(yīng)剛完畢時(shí)相組成物和組織組成物的相對(duì)含量。5）畫出Cu-Sn系合金在450℃時(shí)各相自由能—-—成分曲線示意圖。圖4-3圖4—43如圖4-3為Mg-Y相圖1）填相區(qū)組成，寫出相圖上等溫反應(yīng)及Y=5％wt時(shí)的合金K在室溫時(shí)的平衡組織.2）已知Mg為hcp結(jié)構(gòu),試計(jì)算Mg晶胞的致密度；3）指出提高合金K強(qiáng)度的可能方法4）簡述圖中Y=10%wt之合金可能的強(qiáng)化方法.4試說明純Al和鋁－銅單相固溶體結(jié)晶的異同。5根據(jù)4—4的鐵碳亞穩(wěn)平衡相圖回答下列問題：1）寫出下列Fe3CII含量最多的合金；珠光體含量最多的合金；萊氏體含量最多的合金.2）指出此二元系中比較適合做變形合金和鑄造合金的成分范圍。3）如何提高壓力加工合金的強(qiáng)度.4）標(biāo)注平衡反應(yīng)的成分及溫度，寫出平衡反應(yīng)式。5）分析Fe-1%C合金的平衡凝固過程，并計(jì)算室溫下其中相組成物和組織組成物的百分含量,6）分析Fe-1%C合金在亞穩(wěn)冷卻轉(zhuǎn)變和淬火冷卻轉(zhuǎn)變后組織的差異.7）根據(jù)Fe—Fe3C狀圖態(tài)確定下列三種鋼在給定溫度下的顯微組織（填入表中）含碳量溫度顯微組織溫度顯微組織0.4770℃停留一段時(shí)間P+F900℃A+F0。771.0680℃P剛達(dá)到770℃A700℃P+Fe3CⅡ剛達(dá)到770℃A+Fe3C能-—-成分曲線示意圖.8)畫出1200℃時(shí)各相的自由圖4—5圖4—66：A為金屬元素,B為非金屬元素，形成二元相圖如圖4—5：1)畫出Ⅱ合金平衡冷卻曲線以物相對(duì)含量。2)試分析不同冷卻速度對(duì)下圖中Ⅰ合金凝固后顯微組織的影響3）Ⅰ合金在工業(yè)條件冷凝后如對(duì)合金進(jìn)行擴(kuò)散退火，應(yīng)如何確定退火溫度。7：簡述典型金屬凝固時(shí)，固/液界面的微觀結(jié)構(gòu)，長大機(jī)制，晶體在正溫度梯度下、負(fù)溫度梯度下成長時(shí)固/液界面的形態(tài).8：根據(jù)Pb—Bi相圖（圖4－6)回答下列問題：1）把空相區(qū)填上相的名稱2）設(shè)X合金平衡凝固完畢時(shí)的相組成物為和(Bi)，其中相占80%，則X合金中Bi組元的含量是多少?及平衡結(jié)晶后組織示意圖，計(jì)算其室溫下相組成物及組織組成.。3）設(shè)Y合金平衡凝固完畢時(shí)的組織為（Bi)初晶+[+（Bi）］共晶,且初晶與共晶的百分含量相等,則此合金中Pb組元的含量是多少?4）Pb—30%Bi合金非平衡凝固后室溫下組織與平衡凝固組織有何不同。第五章三元合金相圖1根據(jù)Fe－C－Si的3.5％Si變溫截面圖（5－1），寫出含0.8％C的Fe-C—Si三元合金在平衡冷卻時(shí)的相變過程和1100℃時(shí)的平衡組織。圖5－12圖5－2為Cu-Zn-Al合金室溫下的等溫截面和2％Al的垂直截面圖，回答下列問題：1)在圖中標(biāo)出X合金（Cu—30%Zn-10％Al）的成分點(diǎn)。2）計(jì)算Cu-20%Zn-8％Al和Cu—25%Zn-6％Al合金中室溫下各相的百分含量，其中α相成分點(diǎn)為Cu-22.5%Zn-3.45%Al,γ相成分點(diǎn)為Cu—18%Zn—11.5％Al。3)分析圖中Y合金的凝固過程。Y%圖5－23如圖5－3是A—B—C三元系合金凝固時(shí)各相區(qū),界面溶體α、γ.的投影圖，A、B、C分別形成固β、1）寫出，和單變量線的三相平衡反應(yīng)式。2)寫出圖中的四相平衡反應(yīng)式。3）說明O合金凝固平衡凝固所發(fā)生的相變。圖5－3圖5－44圖5－4為Fe—W-C三元系的液相面投影圖。寫出e1→1085℃,P1→1335℃,P2→1380℃單變量線的三相平衡反應(yīng)和1700℃，1200℃，1085℃的四相平衡反應(yīng)式。I,II，III三個(gè)合金結(jié)晶過程及室溫組織，選擇一個(gè)合金成分其組織只有三元共晶。5如圖5－5為Fe-Cr-C系含13％Cr的變溫截面１）大致估計(jì)2Cr13不銹鋼的淬火加熱溫度(不銹鋼含碳量０.２％，含Cr量13％）２）指出Cr13模具鋼平衡凝固時(shí)的凝固過程和室溫下的平衡組織（Cr13鋼含碳量2％）３）寫出(１）區(qū)的三相反應(yīng)及７９５時(shí)的四相平衡反應(yīng)式。圖5－5圖5－66如圖5－6所示，固態(tài)有限溶解的三元共晶相圖的濃度三角形上的投影圖,試分析IV區(qū)及VI區(qū)中合金之凝固過程。寫出這個(gè)三元相圖中四相反應(yīng)式。圖5－77分析如圖5－7所示的三元相圖，該合金中E點(diǎn)成分為27Pb18Sn55Bi，γ相成分取100％Bi。1）指出這個(gè)三元系的初晶面，寫出四相平衡反應(yīng)式；2）分析該三元合金系中1，2，3，4合金平衡結(jié)晶過程；3）要配制一個(gè)初晶為γ,具有三元共晶而無二元共晶且γ/三元共晶=0.5的合金，計(jì)算該合金的成分。第六章空位與位錯(cuò)一、名詞解釋空位平衡濃度，位錯(cuò)，柏氏回路,P-N力，擴(kuò)展位錯(cuò)，堆垛層奧羅萬機(jī)制，科垂耳氣團(tuán)，面角位錯(cuò),鈴木氣團(tuán)，多邊形化二、問答1fcc晶體中，層錯(cuò)能的高低對(duì)層錯(cuò)能對(duì)金屬材料冷、熱加工行為的影響如何？2。在鋁單晶體中（fcc結(jié)構(gòu)），錯(cuò),弗蘭克-瑞德位錯(cuò)源，錯(cuò)的形成、擴(kuò)展位錯(cuò)的寬度和擴(kuò)展位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)有何影響?層1）位錯(cuò)反應(yīng)］+能否進(jìn)行？寫出反應(yīng)后擴(kuò)展位錯(cuò)寬度的表達(dá)式和式中各符號(hào)的含義；若反應(yīng)前的是刃位錯(cuò),則反應(yīng)后的擴(kuò)展位錯(cuò)能進(jìn)行何種運(yùn)動(dòng)？能在哪個(gè)晶面上進(jìn)行運(yùn)動(dòng)？若反應(yīng)前的是螺位錯(cuò)，則反應(yīng)后的擴(kuò)展位錯(cuò)能進(jìn)行何種運(yùn)動(dòng)？2）若（1，1，1）面上有一位錯(cuò),與面上的位錯(cuò)發(fā)生反應(yīng)，如圖6－1。寫出位錯(cuò)反應(yīng)方程式，說明新位錯(cuò)的性質(zhì)，是否可動(dòng)。3）寫出（111）與（111）兩個(gè)滑移面上兩全位錯(cuò)所分解為肖克萊不全位錯(cuò)的兩個(gè)反應(yīng)式。4）如果兩擴(kuò)展位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)兩領(lǐng)先位錯(cuò)能否發(fā)生反應(yīng)，若能,求新位錯(cuò)柏氏矢量；分析新形成位錯(cuò)為何種類型位錯(cuò)，能,對(duì)加工硬化有何作用，當(dāng)它們?cè)趦蓚€(gè)滑移面交線AB相遇時(shí),兩領(lǐng)先不全位錯(cuò)為和,否自由滑移。圖6－13螺旋位錯(cuò)的能量公式為。若金屬材料亞晶尺寸為R=10—3~10-4cm,r0約為10—8cm,銅的G＝4×106N/cm2,b＝2.5×10－8cm.（1)試估算Es（2）估算Cu中長度為1個(gè)柏氏矢量的螺型位錯(cuò)割階的能量。4平衡空位濃度與溫度有何關(guān)系？高溫淬火對(duì)低溫?cái)U(kuò)散速度有何影響?5已知Al的空位形成能為0。76eV,問從27升溫到627時(shí)空位濃度增加多少倍（取系數(shù)A=1)6在一個(gè)刃型位錯(cuò)附近放置另一個(gè)與之平行同號(hào)的另一個(gè)刃型位錯(cuò)，其位置如圖6－2所示1，2，3，問它們?cè)诨泼嫔鲜芰Ψ较蛉绾?？圖6－27、位錯(cuò)對(duì)金屬材料有何影響？32第七章金屬塑性變形一名詞解釋固溶強(qiáng)化,應(yīng)變時(shí)效，孿生，臨界分切應(yīng)力，變形織構(gòu)二問答1單相合金的冷塑性變形與純金屬的室溫塑性變形相比2金屬晶體塑性變形時(shí)，滑移和孿生有何主要區(qū)別3A-B二元系中,A晶體結(jié)構(gòu)是bcc，形成B晶體結(jié)構(gòu)是fcc，形成相，與B形成其晶體結(jié)構(gòu)是hcp：1)指出，，三個(gè)相的2）繪出它們單晶變形時(shí)應(yīng)力-應(yīng)變曲線示意圖，試解釋典型低層錯(cuò)能面心立方單晶,有何特點(diǎn)。?α固溶體，β固溶體,A常見滑移系；體的加工硬化曲線，并比較與多晶體加工硬化曲線的差別。4簡述冷5為什么金屬6何為加工硬化?列出產(chǎn)生加工硬化的各種可能機(jī)制。（不必說明），加工硬化現(xiàn)象在工業(yè)上有哪些作用？7鋁單晶體拉伸時(shí)，因子COSCOS=0。41,試問有加多大的拉應(yīng)力9簡要說明第二相在冷塑性變形過程中的作用。10討論織構(gòu)的利弊及控制方法。11敘述金屬和合金在冷塑性變形過程中發(fā)生的12圖7－1所示低碳鋼的三條拉伸曲線，1－塑性變形再加載。試回答下列問題:1）解釋圖示曲線2無屈服現(xiàn)象和曲線3的屈服現(xiàn)象。2）屈服現(xiàn)象對(duì)金屬變形制件表面質(zhì)量有何如何改善表面質(zhì)量。13退火純Fe，其晶粒尺寸d=1/4mm時(shí)，其屈服點(diǎn)s=100MNm—2；d=1/64mm時(shí)s=250MNm—2.d=1/16mm時(shí)，根據(jù)霍爾—配奇公式求其s為多少？加工纖維組織、帶狀組織和變形織構(gòu)的成因及對(duì)金屬材料性能的影響。材料經(jīng)熱加工后機(jī)械性能較鑄造態(tài)。好其力軸為［001]，一個(gè)滑移系的臨界分切應(yīng)力為0。79MN/m2，取向幾個(gè)滑移系可同時(shí)產(chǎn)生滑移？開動(dòng)其中一個(gè)滑移系至少要施圖7－1能的變化。?組織性；2－去載后立即再行加載；3－去載后時(shí)效影響，第八章回復(fù)與再結(jié)晶1名詞再結(jié)晶織構(gòu)，再結(jié)晶全圖，冷加工與熱加工，帶狀組織，加工流線，動(dòng)態(tài)再結(jié)晶，度，二次再結(jié)晶，退火孿晶2問答1再結(jié)晶與固2簡述金屬冷變形度的大小對(duì)再結(jié)晶形3燈泡中W絲在高溫下工作，發(fā)生顯著晶粒長大性能變兩種延長鎢絲壽命的方法?變形織構(gòu)與臨界變形態(tài)相變有何區(qū)別？核機(jī)制和再結(jié)晶晶粒尺寸的影響。脆，在熱應(yīng)力作用下破斷，試找出4戶外用的架空銅導(dǎo)線（要求一定的強(qiáng)度）和戶內(nèi)電燈用花線，在加工之后可否采用相同的最終熱處理工藝?為什么？5純鋁經(jīng)90％冷變形純鋁的熔點(diǎn)為660。1）分析所得組織，畫出示意圖；2)說明它們強(qiáng)度、硬度的高低和塑性7今有工業(yè)純鈦、純鋁和純鉛鑄錠，試問如何選擇它們的軋制開坯溫度？開坯后,將它們?cè)冢?0℃）進(jìn)行軋制，它們的塑性誰好誰壞？為什么？它們?cè)谑覝叵驴煞襁B續(xù)軋制下去?鈦、鉛、鋁分別怎樣才能軋成很薄的帶材？已知：工業(yè)純金屬的再結(jié)晶溫度T=（0.3-0.4）T，鈦熔點(diǎn)1672℃,883℃以下為hcp，883℃以上為bcc；鋁熔點(diǎn)為660℃,fcc結(jié)構(gòu)方)。后，小時(shí)后空冷,取三塊試樣分別加熱到70，150，300,各保溫一方面的區(qū)別并簡要說明原因。室溫再熔（面心立方);鉛熔點(diǎn)為327℃，fcc結(jié)構(gòu)（面心立8試說明晶粒大小對(duì)金屬材料室溫及高溫力學(xué)性能的影響，在生產(chǎn)中如何控制材料的晶粒度。9如何提高固溶體合金的強(qiáng)度10試用位錯(cuò)理論解釋固溶強(qiáng)化，彌散強(qiáng)化,以及加工硬化的原因。第九章表面與界面1名詞正吸附，晶界能，小角度晶界，晶界偏析2問答1試說明界面對(duì)復(fù)合材料結(jié)合強(qiáng)度的影響。2試述晶界的特性。3分析晶界能的變化.4分析影響晶界遷移的因素第十章原子擴(kuò)散1、2、Ni板與Ni通過MgO向Ta中擴(kuò)散,＋Ni在MgO中的擴(kuò)散系數(shù)為D=9×10－12cm2/s，Ni的點(diǎn)陣常數(shù)為3.6×10－8cm.問每秒鐘簡要說明影響溶質(zhì)原子在晶體中擴(kuò)散的因素.Ta板中有0.05mm厚MgO板作為阻擋層，1400℃時(shí)此時(shí)＋通過MgO阻擋層在2×2cm的面積上擴(kuò)散的Ni數(shù)目,并求出要擴(kuò)散走1mm厚的Ni層需要2＋的時(shí)間.3、對(duì)含碳0。1％齒輪氣體為0。45％時(shí)32900cal/mol，誤差函數(shù)如表1）試設(shè)計(jì)最佳滲碳工藝；2）在滲碳溫度不變，在1000℃時(shí)滲碳,要將滲碳厚度滲碳后碳含量為0。45％所需滲碳時(shí)滲碳強(qiáng)化，滲碳?xì)夥蘸?。2％，在齒輪表層下0.2cm處碳含量齒輪達(dá)到最佳性能。已知鐵為FCC結(jié)構(gòu),C在Fe中的D＝0.23，激活能Q＝10－1。0增加1倍，即要求在其表面下0.4cm處間。表10－1與erf()的對(duì)應(yīng)值erf(）erf()erf(）0.00。00000.11250.70。67781。41.50.95230.10。80。74210.96610.20.22270.32860.42840。91.00.79690.82471.60。97630。30.41。70。98380。98911。90。99281.10。88020.91031.80。50。52051。20.60.60391。30。934010毫米，含碳量0。77%的鋼在強(qiáng)脫碳?xì)夥罩屑釉囍赋鲈嚇訌谋砻娴叫牟康慕M織分布。5一塊用作承載重物的低碳鋼板，為提高其表面硬度1)滲碳為什么在—Fe中進(jìn)行而不在-Fe中進(jìn)行,即滲碳溫度選擇要高2)滲碳溫度高于1100會(huì)出現(xiàn)什么問題？6銅—鋅基單相固溶體進(jìn)行均勻化處理，試討論如1)在有限時(shí)間內(nèi)能否使枝晶偏析2）將此合金均勻化退火前進(jìn)行冷加工，對(duì)均勻化過程是加速還是無影響7原子擴(kuò)散在材料中的應(yīng)用8何謂上坡擴(kuò)散，舉兩個(gè)實(shí)例說明金9、簡述固溶體合金的擴(kuò)散機(jī)制2.00.99534一塊厚度熱到800℃，然后緩慢冷卻，采用表面滲碳，試分析：于727，為什么？下問題:完全消失？？說明理由。屬中上坡擴(kuò)散現(xiàn)象.第一章原子排列與晶體結(jié)構(gòu)6.［110],(111)，ABCABC…，0。74，12,4，；[111］，（110)，0。68,8，2，；，（0001），ABAB，0.74,12,6，.7.0。01659nm3，4,8。8.FCC,BCC,減少，降低，膨脹，收縮.9.解答：見圖1－110.解答:設(shè)所決定的晶面為（hkl），晶面指數(shù)與面上的直線［uvw]之間有hu+kv+lw=0，故有：h+k-l=0，2h-l=0。可以求得（hkl）＝（112）。6解答：Pb為fcc結(jié)構(gòu),原子半徑R與點(diǎn)陣常數(shù)a的關(guān)系為，故可求得a＝0。4949×10-6mm。則(100）平面的面積S＝a2＝0。244926011×0—12mm2，每個(gè)（100）面上的原子個(gè)數(shù)為2.所以1mm2上的原子個(gè)數(shù)＝4.08×1012.第三章合金相結(jié)構(gòu)一、填空1)提高，降低，變差,變大。2）(1）晶體結(jié)構(gòu)；（2）元素之間電負(fù)性差；(3)電子濃度；（4）元素之間尺寸差別3）存在溶質(zhì)原子偏聚和短程有序。4）置換固溶體和間隙固溶體。5）提高，降低，降低.6）溶質(zhì)原子溶入點(diǎn)陣原子溶入溶劑點(diǎn)陣間隙中形成的固溶體，非金屬原子與金屬原子半徑的比值大于0.59時(shí)形成的復(fù)雜結(jié)構(gòu)的化合物.三、問答1、解答：-Fe為bcc結(jié)構(gòu),致密度雖然較小,但是它的間隙數(shù)目多且分散，間隙半徑很小,四面體間隙半徑為0。291Ra，即R＝0。0361nm，八面體間隙半徑為0。154Ra，即R＝0.0191nm。氫，氮，碳，硼于由與-Fe的尺寸差別較大，在—Fe中形成間隙固溶體,固溶度很小?！狥e的八面體間隙的［110］方向R=0.633Ra，間隙元素溶入時(shí)只引起一個(gè)方向上的點(diǎn)陣畸變，故多數(shù)處于—Fe的八面體間隙中心。B原子較大，有時(shí)以置換方式溶入—Fe。于由—Fe為fcc結(jié)構(gòu)，間隙數(shù)目少，間隙半徑大，四面體間隙半徑為0。225Ra，即R＝0.028nm，八面體間隙半徑為0。414Ra，即R＝0.0522nm。氫，氮，碳，硼在-Fe中也是形成間隙固溶體,其固溶度大于在—Fe中的固溶度，氫，氮，碳，硼處于-Fe的八面體間隙中心.2、簡答：異類原子之間的結(jié)合力大于同類原子之間結(jié)合力；合金成分符合一定化學(xué)式；低于臨界溫度（有序化溫度）。第三章純金屬的凝固2.填空1.結(jié)構(gòu)和能量.2表面,體積自由能,，.3晶核長大時(shí)固液界面的過冷度。4減少，越大，細(xì)小。5?？焖倮鋮s。二、問答1解答：凝固的基本過程為形核和長大,形核需要能量和結(jié)構(gòu)條件，形核和長大需要過冷度。細(xì)化晶粒的基本途徑可以通過加大過冷度，加入形核劑，振動(dòng)或攪拌。2解答：根據(jù)金屬結(jié)晶過程的形核和長大理論以及鑄錠的散熱過程，可以得出通常鑄錠組織的特點(diǎn)為最外層為細(xì)小等軸晶，靠內(nèi)為柱狀晶，最內(nèi)層為粗大等軸晶.3解答：液態(tài)金屬結(jié)晶時(shí)，均勻形核時(shí)臨界晶核半徑rK與過冷度T關(guān)系為，臨界形核功GK等于。異質(zhì)形核時(shí)固相質(zhì)點(diǎn)可作為晶核長大，其臨界形核功較小,,θ為液相與非均勻形核核心的潤濕角。形核率與過冷度的關(guān)系為：，其中N為形核率，C為常數(shù)，ΔGA、ΔGk分別表示形核時(shí)原子擴(kuò)散激活能和臨界形核功。在通常工業(yè)凝固條件下形核率隨過冷度增大而增大。4解答：在金屬凝固時(shí)，可以近似認(rèn)為L=Hm，根據(jù)均勻形核時(shí)臨界晶核半徑rK與M過冷度T關(guān)系為,可以計(jì)算得到r＝0.79×10－7cm＝0。79nm.5：解答：過冷是指金屬結(jié)晶時(shí)實(shí)際結(jié)晶溫度Tn比理論結(jié)晶溫度Tm低的現(xiàn)象.過冷度ΔT指Tm與Tn的差值。動(dòng)態(tài)過冷度指晶核長大時(shí)的過冷度。金屬形核和長大都需要過冷，過冷度增大通常使形核半徑、形核功減少，形核過程容易,形核率增加,晶粒細(xì)化。7解答：冷卻速度極大影響金屬凝固后的組織.冷卻快一般過冷度大，使形核半徑、形核功減少，形核過程容易，形核率增加，晶粒細(xì)化，冷卻非?？鞎r(shí)可以得到非晶,在一般工業(yè)條件下快速冷卻可以得到亞穩(wěn)相。7、解答：0°，形核功為0，固相粒子促進(jìn)形核效果最好；潤濕角θ＝180°，0°<θ〈180°,形核功純金屬凝固時(shí)潤濕角θ＝異質(zhì)形核功等于均勻形核功，固相粒子對(duì)形核無促進(jìn)作用；潤濕角比均勻形核的形核功小，θ越小，固相粒子促進(jìn)形核效果越好。雜質(zhì)顆粒的晶體結(jié)構(gòu)與晶核相同或相近時(shí)，促進(jìn)形核效果好，當(dāng)兩者結(jié)構(gòu)不相同時(shí)，一般對(duì)促進(jìn)形核效果差或不促進(jìn)形核。雜質(zhì)粒子的表面成凹形時(shí)，促進(jìn)形核效果好，成平面狀時(shí)次之，凸形時(shí)最差。第四章二元合金相圖與合金凝固一、填空1.成分2。光滑界面，粗糙界面3。垂直長大機(jī)制,二維平面長大,依靠晶體缺陷長大4枝晶，均勻化退火5平直狀，樹枝。6。_偽共晶_。7，1。8。共晶，熔晶,偏析，包析90。0218%，4。3％；P和Fe3C；FCC，間隙，間隙固溶體，BCC，2。11％;0.77，珠光體和滲碳體;4.3％；P+F，P+Fe3C，Ld,A+Fe3C，P+Fe3C+Fe3CII,液相，A,F，6.69，硬、脆，P.2問答1解答：1）見圖中標(biāo)注。兩相區(qū)由相鄰的兩個(gè)單相區(qū)所構(gòu)成.水平線代表三相區(qū)，見3）中的恒溫反應(yīng)式。2）穩(wěn)定化合物為δ、ε,不穩(wěn)定化合物為β、γ。3)1455℃，L＋δ－ε，包晶反應(yīng);1387℃，L－ε＋Ni，共晶反應(yīng);1135℃，L＋δ－γ，包晶反應(yīng)；855℃，L＋γ－β，包晶反應(yīng);640℃,L－Al＋β，共晶反應(yīng)；4）Ni30%(重量）的合金在平衡冷卻時(shí)的相變過程：L－γ；855℃,L＋γ－β，包晶反應(yīng)；L－β;640℃，L－Al＋β，共晶反應(yīng)；室溫下相組成為Al＋β，,β=1—Al％=71.4％。室溫下組織組成為β+（Al＋β）,，,（Al＋β)=1-β％=28。6%.共晶共晶為Ni和Ni中析出的ε，非L－（ε＋Ni）.5）含Ni89％（重量)的Ni-Al合金平衡凝固后會(huì)出現(xiàn)非平衡共晶組織，即為Ni和少量的1387℃反應(yīng)生成的初晶占80％，則（+）共晶＝6）X合金平衡凝固完畢時(shí)的組織20％,設(shè)此合金的含量是X，,可以求得X＝0.01％.其平衡凝固時(shí)室溫組織共晶中Ni組元7）1500時(shí)Al—Ni合金系的自由能-成分曲線示意圖如圖。2解答：1）相晶體結(jié)構(gòu)與Cu的結(jié)構(gòu)保持一致，為fcc結(jié)構(gòu)；2)共晶反應(yīng)前的平衡分配系數(shù);3）Cu-13。47％Sn合金在正常條件下凝固后，由于固相平均成分線相對(duì)于固相線下移，在合金凝固過程中剩余少量液相出現(xiàn)非平衡結(jié)晶，發(fā)生包晶反應(yīng)而出現(xiàn)少量相.這些少量通過均勻化退火消除。4）Cu—70%Sn合金平衡凝固過程為L－ε，L92.4+ε382相可以—η，L-η，L99.3—η60.9+（Sn）,590。。η－共晶反應(yīng)剛完畢時(shí)相組成物為η+（Sn),組織組成物為η+（η+Sn)。共晶相組成物的相對(duì)含量為：和組織組成物的相對(duì)含量:（η+Sn）％＝1－η％＝23.7%.共晶5）合金在450℃時(shí)各相自由能—-—成分曲線示意圖如圖所示。3解答：1）相區(qū)填寫如圖所示。相圖中各等溫反應(yīng)如下：935℃：635℃：L+ε—Y=5％wt時(shí)的合金K在室溫時(shí)的2）Mg為hcp結(jié)構(gòu)，因?yàn)閞＝a/2,一個(gè)hcp晶胞中3）提高合金K強(qiáng)度的4）Y=10％wt之合金4解答：相同點(diǎn):均需要形核與長大，形核要滿足一定熱力學(xué)條件，形成徑,即需要能量不同點(diǎn):固溶體合金時(shí)產(chǎn)生偏析，一般會(huì)產(chǎn)生成分過冷,凝固過程是在一個(gè)溫進(jìn)行。5解答：1）Fe3CII含量最多的合金、珠光體含量最多的合金、萊氏體含量最多的合金別為含碳量2.11%，0.77%，4。3％。2）二元系中比較適合做變形合金和合金為單相固溶體,適合作為鑄造合金的成分范圍為含較多共晶故在含碳量小于2。11％的合金可以經(jīng)過加熱得到單相合金適合作為變碳量大于4。3％的合金適合作為鑄造合金。3）提高壓力加工合金的強(qiáng)度的方法主要有加工硬化，合金元素固溶產(chǎn)生的固溶強(qiáng)化,細(xì)化晶粒強(qiáng)化，熱處理強(qiáng)化，第二相強(qiáng)化,彌散質(zhì)點(diǎn)的彌散強(qiáng)化。4）平衡反應(yīng)的成分及溫度,反應(yīng)式為1495℃，L＋δ－，包晶反應(yīng)；L+β（γ；557℃：平衡組織為（Mg)固溶體。有6個(gè)原子，設(shè),則致密度為Y）—ε;780℃：L+ε—δ；776℃：β（Y）—ε＋α(Y）；L—(Mg)＋γ.可能方法有細(xì)化晶粒，加工硬化?？赡艿膹?qiáng)化方法有細(xì)化晶粒，加工硬化和固溶時(shí)效。一定臨界晶核半起伏和結(jié)構(gòu)起伏。形核除需要能量起伏和結(jié)構(gòu)起伏外，還需要成分起伏，非平衡結(jié)晶度區(qū)間進(jìn)行，而純金屬凝固在等溫的合金成分分有體的合金。形合金，含有共晶反應(yīng)A017。053。009。1148℃，L4.3－A2。11＋Fe3C，共晶反應(yīng)；727℃，A0.77－F+Fe3C,共析反應(yīng)；00218。5)凝固過程:935℃：L-γ，γ—Fe3CⅡ,γ—F＋Fe3CⅡ（P）室溫下相組成為＝1.9%。F＋Fe3CⅡ,其中；室溫下組織組成為P＋Fe3CⅡ,其中，F(xiàn)e3CⅡ％＝1－P％6)亞穩(wěn)轉(zhuǎn)變后組織為P＋Fe3CⅡ，淬火冷卻后C在Fe中形成過飽和固溶體（馬氏體相變）。7）三種鋼在給定溫度下的顯微組織如表。8）1200℃時(shí)各相的自由能---成分曲線示意圖如圖。6：解答：1）Ⅱ合金的平衡冷卻曲線和組織如圖;室溫下相組成物為α＋β，其中，β＝1－α％＝88。2％,組織組成為β＋(α＋β)共晶,（α＋β）共晶％＝1－β％＝25%;2）Ⅰ合金在平衡凝固時(shí)Ⅱ＋少量（3）可以根據(jù)相圖估計(jì),在共晶溫盡可能7：解答:1）金屬固液界面的微觀結(jié)構(gòu)為粗糙界面，長大機(jī)制為垂直長大方式，在梯度下固液界面保持平直，在負(fù)溫度梯度下成固/液界面不穩(wěn)定，結(jié)晶后容易長成樹枝狀晶。8：解答：1)相區(qū)填2）設(shè)X合金中Bi組元的含量是x，依題意有，可以解得x＝53.44，即Bi組元的含量是y,依題意有共晶含量,可以解得y＝78.15,即Pb組元的含量，室溫組織為α＋βⅡ,工業(yè)條件冷卻時(shí)出現(xiàn)少量非平衡共晶組織α＋β)共晶。度進(jìn)行退火。，室溫組織為α＋β度下高的溫正溫度長時(shí)充如圖；是53.44%.3)設(shè)Y合金中Bi組元的含量是21。85％。4）Pb-30％Bi合金平衡凝固過程為L—α，L＋α-β，L—βBi,室溫下平衡組織為β＋Bi,非平衡凝固下由于L＋α—β包晶反應(yīng)很難進(jìn)行完全，故在β晶粒內(nèi)部會(huì)保留部分α，室溫下組織為β＋殘留α＋Bi。，β—第五章三元合金相圖1解答：0。8%C的Fe—C-Si三元合金在平衡冷卻時(shí)的相變過程為L—α，L＋α-γ，L-γ，1100℃時(shí)的平衡組織為γ。2解答：1)Cu-30％Zn-10%Al合金的成分點(diǎn)見圖中2）Cu—20%Zn-8％Al合金，位于α+γ兩相區(qū)邊界線上，由α＋γ兩相組成。X點(diǎn).Cu—25Zn—6Al合金位于α＋＋γ的三相區(qū)中，由α＋＋γ的三相區(qū)組成，可以從圖中讀出各相成分點(diǎn)：α：Cu—22.6Zn—3。45Al,γ：Cu—18Zn—11。5Al,β：Cu—30Zn-4Al故Cu-20Zn—8Al合金中α1－α％＝56.5％Cu－25Zn－6Al合金中＝×100％=50%α%=（1-)×43。5%=21。75%，γ％=（1-)×56.5%=28。25%3)Y合金L－α，L－α＋β，β3解答：1)：L+α－β：L－β+γ：L－α+γ2)L+α－β+γ3）O合金凝固過程:L－α,L+α－β,L+α－β4解答：e－1085℃：L→FeC+γ；P－1335℃：L+α－γ%＝×100％＝43.50％γ％＝凝固過程：－α+γ，α,β,γ同析.；γ－1380℃:L+FeW2－α1700℃L＋WC＋W－η1200℃L＋η－γ+WC1085℃L－γ＋Fe3C＋WC5解答：1)2Cr13。不銹鋼的2）2％C，13%Cr剛的平衡γ→α＋C（P）；α→C；室溫下組織為C+P。3）1區(qū)的三相L+δ－γ795℃的C－α+C6解答：L－α，L－α＋β，αL－α,L－α＋β，L－α＋β+γ,隨后α，β，γ同析;:L－α＋β＋γ7解答:四相反應(yīng)式為137。4℃時(shí)P點(diǎn):Lp+α－β＋99.5℃時(shí)E點(diǎn)L－β＋三元系初晶面有δ、α2）三1的結(jié)晶過程為2的結(jié)晶過程為：L－δ,L－δ+β，L－γ3的結(jié)晶過程為：L－α,L－δ+α,L＋α+δ；4的結(jié)晶過程為：:L－α,L＋α+δ。3）由（Bi)與E點(diǎn)的連線上，設(shè)其Bi含量為x，故有50％=×100％，故Bi含量為77.5％,淬火加熱在γ相區(qū)，從圖上估計(jì)為1050℃－1300℃；凝固過程為：L－γ，L－γ+C;反應(yīng)是：四相平衡的反應(yīng)式：γ＋Ⅳ區(qū)合金凝固過程為：－β互析；Ⅵ區(qū)合金凝固過程為：四相反應(yīng)式為δδ＋γ2、β、γ的四個(gè)初晶面；元合金中合金:L－γ,L－γ+δ+β；+δ+β；合金合金－β合金－β題意分析可知改合金成分位于γ即Pb％+Sn％=22.5％。由于成分線過Bi的頂點(diǎn)，故所求合金中可求得Pb％=9%,Sn=13。5％。第六章空位與位錯(cuò)一、名詞解空位平衡濃度:金屬晶體中，的空位通常用金屬晶體中空位總數(shù)與結(jié)點(diǎn)總數(shù)的比值來表示。位錯(cuò)：一種原子排列不規(guī)則的缺陷，它在某一個(gè)方向上的尺寸很大,另兩個(gè)方釋空位是熱力學(xué)穩(wěn)定的晶體缺陷，在一定的空位下對(duì)應(yīng)一定濃度，晶體中的向上尺寸很小。柏氏回路：確定柏氏族矢量的過程中圍繞位錯(cuò)線作的一個(gè)閉合回路,回路的每一步均移動(dòng)一個(gè)原子間距，使起點(diǎn)與終點(diǎn)重合。P—N力：周期點(diǎn)陣中移動(dòng)單個(gè)位擴(kuò)展位錯(cuò):兩個(gè)不全位錯(cuò)之間夾有層錯(cuò)的位堆垛層錯(cuò):密排晶體結(jié)構(gòu)中整層密排面上原子發(fā)生滑移錯(cuò)排而形成的弗蘭克-瑞德位錯(cuò)源：兩個(gè)結(jié)點(diǎn)被釘扎的位段在外力的作用下不斷彎曲弓出后，錯(cuò)時(shí)，克服位錯(cuò)移動(dòng)阻力所需的臨界切應(yīng)力錯(cuò)組態(tài)一種晶體缺陷。錯(cuò)線互相鄰近的位錯(cuò)線抵消后產(chǎn)生新位錯(cuò)，原被釘扎錯(cuò)位線段恢復(fù)到原狀，不斷重復(fù)產(chǎn)生新位錯(cuò)的，這個(gè)不斷產(chǎn)生新位錯(cuò)、被釘扎的位錯(cuò)線即為弗蘭克—瑞德位錯(cuò)源。Orowan機(jī)制：合金相中與基體非共格的較硬第二相粒子與位錯(cuò)線作用時(shí)不變形,位錯(cuò)繞過粒子,在粒子周圍留下一個(gè)位錯(cuò)環(huán)使材料得到強(qiáng)化的機(jī)制?？拼?fàn)枤鈭F(tuán):圍繞刃型位錯(cuò)形成的溶質(zhì)原子聚集物，通常阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生固溶強(qiáng)化效果。鈴木氣團(tuán)：溶質(zhì)原子在層錯(cuò)區(qū)偏聚，由于形成化學(xué)交互作用使金屬強(qiáng)度升高。面角位錯(cuò)：在fcc晶體中形成于兩個(gè){111}面的夾角上,由三個(gè)不全位錯(cuò)和兩個(gè)層錯(cuò)構(gòu)成的不能運(yùn)動(dòng)的位錯(cuò)組態(tài)。多邊形化:連續(xù)彎曲位錯(cuò)壁，成為小角度傾斜晶界，單晶體因而二、問答1解答：層錯(cuò)能高，難于形成層錯(cuò)和擴(kuò)展位錯(cuò),形成的擴(kuò)展位錯(cuò)寬度窄,易于發(fā)生束集，容易發(fā)生交滑移,冷變形中線性硬化階段短，甚至被掩蓋，而拋物線硬化階段開始早，熱變形中，易于形成層錯(cuò)和擴(kuò)展位錯(cuò)，形成的擴(kuò)展位錯(cuò)寬度，熱變形中主要發(fā)生動(dòng)態(tài)再結(jié)的單晶體中由于在加熱中通過位錯(cuò)的滑移和攀移運(yùn)動(dòng)，形成規(guī)律的變成多邊形的過程。主要發(fā)生動(dòng)態(tài)恢復(fù)軟化；層錯(cuò)能低則反之較寬，難于發(fā)生束集和交滑移，冷變形中線性硬化階段明顯晶軟化。2.解答：1)對(duì)于位錯(cuò)反應(yīng)，需要同時(shí)滿足能量條件和幾何條件,反應(yīng)才能進(jìn)行。在]+中，，,，滿足擴(kuò)展位錯(cuò)寬度，G為切彈性模量前的是刃位錯(cuò)，則反應(yīng)后的擴(kuò)展位錯(cuò)只能在原滑移面上進(jìn)行滑移；若反應(yīng)前錯(cuò)，反應(yīng)后形成的擴(kuò)展位錯(cuò)可以進(jìn)行束集，與其相交面如面相交處束集，而后過渡到面上進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，并有可能再次分解為擴(kuò)展位錯(cuò)。2）若(1,1,1)面上位錯(cuò)與面上的位錯(cuò)相遇，它們之間，可以發(fā)生位錯(cuò)反應(yīng)，反應(yīng)式為：。新位錯(cuò)位于（001）面上，是純?nèi)行臀诲e(cuò)，由于不在其滑移面上，為不可動(dòng)位錯(cuò)。能量條件；同時(shí)，滿足幾何條件，故反應(yīng)能進(jìn)行。，b1、b2為不全位錯(cuò)柏氏矢量，γ為層錯(cuò)能。若反應(yīng)的是螺型位能滿足能量條件和幾何條件面{111｝3)（111)與（111)兩個(gè)滑移面上全位錯(cuò)分解為肖克萊不全位錯(cuò)的兩個(gè)反應(yīng)式為：（111)晶面上:，面上的位錯(cuò)4)如果兩擴(kuò)展位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)分解后的兩個(gè)領(lǐng)先不全位錯(cuò)為和，兩領(lǐng)先位錯(cuò)之間依據(jù)能量條件和幾為；新形成位錯(cuò)為在(001）面上兩個(gè)不全位錯(cuò)和兩個(gè)層錯(cuò)均不能運(yùn)動(dòng),會(huì)引起冷加工中的加工硬化。:1）將各參數(shù)帶入公式中可以計(jì)算得到Es＝0。73～0.92Gb2;2）Cu中長度為1個(gè)柏氏矢量的螺型位錯(cuò)割階的能量約為（1。725～2.3）×10－11J/cm2。4解答:平衡空位濃度,A為材料常數(shù),k＝1。38×10－23J/K,Ev為空位形成能。，即溫度越高,空位濃度越大。高溫淬火后由于高濃度空位被保留至低溫,對(duì)低促進(jìn)作用.5解答：平衡空位濃度，Al的空位形成能為0.76eV＝0.76×(1。602×10－19J），k＝1。38何條件要求，可以判斷位錯(cuò)反應(yīng)可以進(jìn)行。新位錯(cuò)柏氏矢量刃型位錯(cuò)，牽制到其它3解答溫加熱擴(kuò)散有×10－23J/K，系數(shù)A=1。計(jì)算可得27（300K）時(shí)空位濃度C1＝1。7×10－13，627時(shí)空位濃度為C2＝5.54×10－5，故從27升溫到627時(shí)空位濃度增加倍.6解答：兩平行同號(hào)刃型位錯(cuò)之間滑移面上的受力：,ν為泊松比。，G為切彈性模量,b,為兩刃型位錯(cuò)的柏氏矢量故位置1位錯(cuò)受斥力，位置2位錯(cuò)處于亞穩(wěn)平衡，偏離該位置則遠(yuǎn)離或運(yùn)動(dòng)到與原點(diǎn)處位錯(cuò)垂直的地方。位置3處第二個(gè)位錯(cuò)處于與原點(diǎn)處位錯(cuò)垂直的上方,處于穩(wěn)定態(tài).7、解答1）對(duì)變形影響。通過位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)完成塑性變形；2）對(duì)性能影響，與第二相粒子,通過切過或繞過機(jī)制強(qiáng)化材料,冷加工中位錯(cuò)密度增加也能強(qiáng)化材料，或通過形成科垂?fàn)枤鈭F(tuán)強(qiáng)化材料，以及位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)中相互交截，或形成割階:位錯(cuò)是晶體中的缺陷,對(duì)材料有許多重要影響.、面角位錯(cuò)等使材料強(qiáng)化;3）對(duì)再結(jié)晶中的晶核形成機(jī)制有影響；是優(yōu)先擴(kuò)散通道。第七章金屬塑性變形一名詞固溶強(qiáng)化：固溶體中的溶質(zhì)原子溶入基體金屬后使合金變形抗力提高,應(yīng)力－應(yīng)變曲線升高,塑性下降的現(xiàn)象;應(yīng)變時(shí)效：具有屈服現(xiàn)象的金屬材料在受到拉伸等變形發(fā)生屈服后，在室溫停留或低溫加熱后重新拉伸又出現(xiàn)屈服效應(yīng)的情況；孿生：金屬塑性變形的重要方式。晶體在切應(yīng)力作用下一部分晶體沿著一定的晶面（孿晶面)和一定的晶向（孿生方向)相對(duì)于另外一部分晶體作均勻的切變，使相鄰兩部分的晶體取向不同，以孿晶面為對(duì)稱面形成鏡像對(duì)稱,孿晶面的兩邊的晶體部分稱為孿晶.形成孿晶的過程稱為孿生；臨界分切應(yīng)力：金屬晶體在變形中受到外力使某個(gè)滑移系啟動(dòng)發(fā)生滑移的最小分切應(yīng)力；變形織構(gòu)：多晶體中位向不同的晶粒過經(jīng)塑性變形后晶粒取向變成大體一致，形成晶粒的擇優(yōu)取向，擇優(yōu)取向后的晶體結(jié)構(gòu)稱為變形織構(gòu)，織構(gòu)在變形中產(chǎn)生，稱為變形織構(gòu)。二問答1簡答位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)，通過滑移和孿生完成塑性變形,開動(dòng)滑移系需要臨界切應(yīng)力，晶體中還會(huì)發(fā)生扭轉(zhuǎn)出現(xiàn)固溶強(qiáng)化，開動(dòng)滑移系需要臨界切應(yīng)力較大2簡答：滑移時(shí)原子移動(dòng)的距離是滑移方向原子間距的整數(shù)倍是孿生方向原子間距的整數(shù)倍;滑移時(shí)滑移面兩邊晶體的位向不變,而孿生時(shí)孿生面兩邊的晶體位向不同,以孿晶面形成鏡像對(duì)稱；滑移時(shí)需要的臨界分切應(yīng)力小，孿生開始需要的臨界分切應(yīng)力很大，孿生開始后繼續(xù)切變時(shí)需要的切應(yīng)力小，故孿生一般在滑移難于進(jìn)行時(shí)發(fā)生。3簡答:1)α的滑移系為｛110}〈111〉，相的常見滑移系為{111｝<110>,相的常見滑移系為（0001）〈110〉。：純金屬變形主要借助；單相合金的基本變形過程與純金屬的基本過程是一樣的，，還有屈服和應(yīng)變時(shí)效現(xiàn)象。，孿生時(shí)原子移動(dòng)的距離但會(huì)不2）它們單晶變形時(shí)應(yīng)力—應(yīng)變曲線示意圖如圖。典型的面心立方單晶體的加工硬化曲線可以分為三個(gè)階段。當(dāng)切應(yīng)力達(dá)到晶體的臨界分切應(yīng)力時(shí)，其應(yīng)力-應(yīng)變曲線近似為直線,稱為易滑移階段，此時(shí)加工硬化率很小，滑移線細(xì)長，分布均勻；隨后加工硬化率顯著增加,稱為線性硬化階段，滑移系在幾組相交的滑移系上發(fā)生，位錯(cuò)彼此交截，滑移線較短；第三階段稱為拋物線硬化階段，加工硬化隨應(yīng)變?cè)黾佣鴾p少,出現(xiàn)許多碎斷滑移帶，滑移帶端部出現(xiàn)交滑移痕跡。多晶體加工硬化曲線一般不出現(xiàn)易滑移的第一階段，而加工硬化率明顯高于單晶體.4簡答：冷加工纖維組織是純金屬和單相合金在冷塑性變形時(shí)和變形度很大的條件下，各的條件下第二相被破碎或晶粒伸長成纖維狀;帶狀組織是復(fù)相合金在冷塑性變形和變形度大伸長，沿變形方向成帶狀分布而形成的；變形織構(gòu)是金屬和合金在在冷塑性變形時(shí)晶粒發(fā)生擇優(yōu)取向而形成的.上述冷加工纖維組織、帶狀組織和變形織構(gòu)都使材料的性能具有方向性，即在各個(gè)方向上的性能不均,對(duì)使用性能有不良影響,但少數(shù)金屬材料，如用作變壓器的硅鋼片,各向異性能更好滿足使用要求。5簡答:金屬材料熱經(jīng)加工后機(jī)械性能較鑄造態(tài)好的主要原因是熱加工時(shí)的高溫、大變形量使氣泡、疏松和微裂紋得到機(jī)械焊合，提高了材料的致密性,消除了鑄造缺陷，同時(shí)改善夾雜物和脆性相的形態(tài)、大小和分布，使枝晶偏析程度減弱，合金成分均勻性提高，熱加工中形成合理的加工流線，熱加工還6簡答：金屬材料經(jīng)冷加工后,強(qiáng)度增加,硬度增加,塑性降低的現(xiàn)象稱為加工硬化。產(chǎn)生加工硬化的各種可能機(jī)制有滑移面上平行位錯(cuò)間的交互作用的平行位錯(cuò)硬化理論，以及滑移面上位錯(cuò)與別的滑移面上位錯(cuò)林切割產(chǎn)生割階的林位錯(cuò)強(qiáng)化理論。加工硬化在實(shí)際生產(chǎn)中用來控制和改變金屬材料的性能，特別是對(duì)不能熱處理強(qiáng)化的合金和純金屬尤為重要，可以進(jìn)行熱處理強(qiáng)化的合金，加工硬化可以進(jìn)一步提高材料的強(qiáng)度;加工硬化是實(shí)現(xiàn)某些工件和半成品加工成型的主要因素；加工硬化也會(huì)帶來塑性降低,使變形困難的影響，還會(huì)使材料在使用過程中尺寸不穩(wěn)定，易變形，降低材料耐蝕性.7簡答:可有8個(gè)滑移系同時(shí)產(chǎn)生滑移（可以通過計(jì)算fcc的滑移系與［001]方向的夾角得到此結(jié)果）。開動(dòng)其中一個(gè)滑移系至少要施加的拉應(yīng)力為可使金屬顯微組織細(xì)化，這些都可以提高金屬材料的性能。9簡答：第二相在冷塑性變形過程中的作用一般是提高合金強(qiáng)度,但還取決于第二相的種類數(shù)量顆粒大小形狀分布特點(diǎn)及與基體結(jié)合界面結(jié)構(gòu)等,對(duì)塑性變形影響復(fù)雜.第二相強(qiáng)度高于基體但有一定塑性，其尺寸、含量與基體基本接近，則合金塑性是兩相的變形能力平均值。第二相硬、脆,合金變形只在基體中進(jìn)行，第二相基本不變形；第二相均勻、彌散分布在固溶體基體上，可以對(duì)合金產(chǎn)生顯著強(qiáng)化作用。10簡答：織構(gòu)由晶粒擇優(yōu)取向形成，變形織構(gòu)對(duì)再結(jié)晶織構(gòu)形成有主要影響，織構(gòu)造成材料性能各向異性。各向異性在不同情況需要避免或利用。織構(gòu)控制可以通過控制合金元素的種類和含量、雜質(zhì)含量、變形工藝（如變向軋制)和退火工藝等多種因素的配合。11簡答：金屬和合金在冷塑性變形過程中發(fā)生的組織性能的變化主要有晶粒被拉長，形成纖維組織,冷變形程度很高時(shí),位錯(cuò)密度增高，形成位錯(cuò)纏結(jié)和胞狀組織，發(fā)生加工硬化，，變形金屬中出現(xiàn)殘余應(yīng)力,金屬在單向塑性變形時(shí)出現(xiàn)變形織構(gòu)。12簡答:1）屈服現(xiàn)象是由溶質(zhì)原子與位錯(cuò)交互作用產(chǎn)生氣團(tuán)產(chǎn)生的,在外力作用下使位錯(cuò)掙脫溶質(zhì)原子聚集形成氣團(tuán)，故無屈服現(xiàn)象成氣團(tuán),故又出現(xiàn)屈服現(xiàn)象2）屈服現(xiàn)象使金屬材料在拉伸和深沖加入與溶質(zhì)原子形成穩(wěn)定化合物的其它元素，減少間隙溶質(zhì)原子含量，減少氣團(tuán)輕屈服現(xiàn)象，或在深沖之前進(jìn)行比屈服伸長范圍稍大的預(yù)變形，使位錯(cuò)掙脫氣團(tuán)的釘扎,然的釘扎,材料出現(xiàn)屈服現(xiàn)象，曲線2在位錯(cuò)脫離釘扎后溶質(zhì)原子來不及重新；曲線3在出現(xiàn)屈服后時(shí)效再加載，溶質(zhì)原子可以重新聚集形;過程中變形不均勻，造成工件表面不平整。可以通過,消除或減后盡快深沖。13簡答：根據(jù)霍爾—配奇公式：，則按照題意有：和，可以解得d=1/16mm時(shí)，根據(jù)霍爾—配奇公式求得0＝50，k＝25,故可求得當(dāng)s＝50＋25×＝150MNm-2第八章回復(fù)與再結(jié)晶1名詞變形織構(gòu)：多晶體中位向不同的晶粒經(jīng)過塑性變形后晶粒取向變成大體一致，形成晶粒的擇優(yōu)取向，擇優(yōu)取向后的晶體結(jié)構(gòu)稱為變形織構(gòu),織構(gòu)在變形中產(chǎn)生，稱為變形織構(gòu)；再結(jié)晶織構(gòu)是具有變形織構(gòu)的金屬經(jīng)過再結(jié)晶退火后出現(xiàn)的織構(gòu)，位向于原變形織構(gòu)可能相同或不同，但常與原織構(gòu)有一定位向關(guān)系。再結(jié)晶全圖：表示冷變形程度、退火冷加工與熱加工再結(jié)晶溫度以上的加工稱為熱加工為冷加工。溫度與再結(jié)晶后晶粒大小的關(guān)系(保溫時(shí)間一定)的圖.：，低于再結(jié)晶溫度又是室溫下的加工稱帶狀組織：多相合金中的各個(gè)相在熱加工中可能沿著變形方向形成的交替排列稱為帶狀組織；加工流線道的細(xì)線動(dòng)態(tài)再結(jié)晶:低層錯(cuò)能金屬由于開展位錯(cuò):金屬內(nèi)部的少量夾雜物在熱加工中順著金屬流動(dòng)的方向伸長和分布，形成一道一；寬，位錯(cuò)難于運(yùn)動(dòng)而通過動(dòng)態(tài)回復(fù)軟化，金屬在熱加工中由溫度和外力聯(lián)合作用發(fā)生的再結(jié)晶稱為動(dòng)態(tài)再結(jié)晶。臨界變形度：再結(jié)晶后的晶粒大小與冷變形時(shí)的變形程度有一定關(guān)系，在某個(gè)變形程度時(shí)再結(jié)晶后得二次再結(jié)晶:某些金屬材料經(jīng)過嚴(yán)重變形后在較高溫度下退火時(shí)少特別粗大的晶粒，周圍較細(xì)的晶粒逐漸被吞掉的反常長大情況。孿晶:某些面心立方金屬和合金經(jīng)過加工和再結(jié)晶退火后出現(xiàn)的孿晶組織.到的晶粒特別粗大，對(duì)應(yīng)的冷變形程度稱為臨界變形度.數(shù)幾個(gè)晶粒優(yōu)先長大成為退火2問答1簡答：再結(jié)晶是一種組織轉(zhuǎn)變，從變形組織轉(zhuǎn)變?yōu)闊o畸變新晶粒的過程,再結(jié)晶前后組織形態(tài)改變，晶體結(jié)構(gòu)不變;固態(tài)相變時(shí)，組織形態(tài)和晶體結(jié)構(gòu)都改變;晶體結(jié)構(gòu)是否改變是二者的主要區(qū)別。2簡答:變形度較小時(shí)以晶界弓出機(jī)制形核，變形度大的高層錯(cuò)能金屬以亞晶合并機(jī)制形核，變形度大的低層錯(cuò)能金屬以亞晶長大機(jī)制形核。冷變形度很小時(shí)不發(fā)生再結(jié)晶,晶粒尺寸基本保持不變，在臨界變形度附近方式再結(jié)晶晶粒特別粗大，超過臨界變形度后隨變形度增大，晶粒尺寸減少，在很大變形度下,加熱溫度偏高,少數(shù)晶粒發(fā)二次再結(jié)晶，使部分晶粒粗化。3簡答：燈泡中W絲在高溫下工作，晶粒長大后在熱應(yīng)力作用下破斷，延長鎢絲壽命的方法可以加入第二相質(zhì)點(diǎn)阻止晶粒在加熱時(shí)長大，如加入ThO2顆粒；或在燒結(jié)中使制品中形成微細(xì)的空隙也可以抑制晶粒長大，如加入少量K、Al、Si等雜質(zhì)，在燒結(jié)時(shí)汽化形成極小的氣泡。4簡答:戶外用的架空銅導(dǎo)線要求一定的強(qiáng)度可以進(jìn)行回復(fù)退火，只去應(yīng)力，保留強(qiáng)度；戶內(nèi)電燈用花線可以進(jìn)行再結(jié)晶退火,軟化金屬，降低電阻率。5簡答:1)純鋁經(jīng)90％冷變形后在70，150,300保溫后空冷的組織示意圖如圖.2）純鋁試樣強(qiáng)度、硬度以70退火后最高，150退火試樣的強(qiáng)度、硬度次之，300保溫后強(qiáng)度、硬度最低，而塑性則性最好；工業(yè)純金屬的再結(jié)晶溫度一般可用T＝(0。3～0。4）T估計(jì)以70退火后最低，150退火試樣的居中,300保溫后塑，故純鋁的再結(jié)晶溫度熔再為100左右塑性差，組織為纖維組織;150加熱發(fā)生再結(jié)晶，強(qiáng)度、硬度下降，塑性好發(fā)生晶粒長大,強(qiáng)度、硬度進(jìn)一步下降，塑性很好7簡答：可計(jì)算得到三種純金屬的再結(jié)晶溫度大約為純鈦：550℃，純鋁:100℃，純鉛低于0℃。金屬的軋制開坯溫度要在再結(jié)晶溫度以上進(jìn)行，故工業(yè)純鈦、純鋁和純鉛鑄錠的軋制開坯溫度可分別取200℃,800℃，室溫即可.開坯后在室溫軋制，鉛的塑性最好,鋁的塑性也較好以連續(xù)軋制,并獲得很薄的帶材，但純鈦不能繼續(xù)軋制，要獲得很薄度以上反復(fù)進(jìn)行軋制。8簡答：晶粒大小對(duì)金屬材料料強(qiáng)度越高；高溫下由于晶界產(chǎn)生粘滯性流動(dòng)，發(fā)生晶粒沿晶界的相對(duì)滑動(dòng)變，晶粒太細(xì)小金屬材料的高溫強(qiáng)度反而降低。生產(chǎn)中可以通過選擇合適的合金成分獲得細(xì)小晶粒，利用變質(zhì)處理度等措施細(xì)化鑄錠晶粒，利用加工變形細(xì)化晶粒,合理制訂再結(jié)晶工藝參數(shù)控制晶粒長大。9簡答:固溶強(qiáng)化,細(xì)晶強(qiáng)化，加工硬化，第二相強(qiáng)化,相變（熱處理）強(qiáng)化等.10簡答：固溶強(qiáng)化的可能位錯(cuò)機(jī)制主要是溶質(zhì)原子氣團(tuán)對(duì)位錯(cuò)的釘扎,增加了位錯(cuò)滑移力.如溶質(zhì)原子與位錯(cuò)的彈性交互作用的科垂?fàn)枤鈭F(tuán)和斯諾克氣團(tuán),溶質(zhì)原子與擴(kuò)展位錯(cuò)交互作用的鈴木氣團(tuán)使層錯(cuò)寬度增加，位錯(cuò)難于束集，交滑移困難；溶質(zhì)原子形成的偏聚和短程,位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)通過時(shí)破壞了偏聚和短程有序使得能量升高，增加位錯(cuò)的阻力，以及溶質(zhì)原的靜電交互作用對(duì)位錯(cuò)滑移產(chǎn)生的阻力使材料強(qiáng)度升高.彌散強(qiáng)化也是通過阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)強(qiáng)化材料，如位錯(cuò)繞過較硬、與基體非共格第二相的Orowan機(jī)制和切割較軟、與基體共格的第二相粒子的切割機(jī)制。加工硬化的各種可能機(jī)制有滑移面上平行位錯(cuò)間的交互作用的平行位錯(cuò)硬化理論的林位錯(cuò)強(qiáng)化理論,在70℃保溫合金只是發(fā)生回復(fù)，顯微組織仍保持加工狀態(tài)，強(qiáng)度。硬度最高，，300保溫后.,鈦的塑性最差。在室溫下純鋁和純鉛可的帶材需要在再結(jié)晶溫的室溫力學(xué)性能可用Hall－Petch公式描述，晶粒越細(xì)小，材,并產(chǎn)生擴(kuò)散蠕，振動(dòng)、攪拌，加大過冷阻有序子與位錯(cuò)產(chǎn)生,以及滑移面上位錯(cuò)與別的滑移面上位錯(cuò)林切割產(chǎn)生割階第九章表面與界面.1名詞正吸附：材料表面原子處于，當(dāng)溶質(zhì)原子或雜質(zhì)原子晶界能:晶界上原子從晶格中正常結(jié)點(diǎn)位置脫離出來與晶內(nèi)相比，界面的單位面積自由能升高，升高部分的能量為晶界能小角度晶界：多晶體材料中,每個(gè)晶粒之間的位向不同，晶粒與晶粒之間存在界面晶粒之間的位向差在10°～2°之間，稱為小角度晶界；晶界偏聚：溶質(zhì)原子或雜質(zhì)原子在晶界或相界上的富集，也稱內(nèi)吸附的平衡偏聚和空位造成的非平衡偏聚。2問答1簡答：復(fù)合材料由顆粒或纖維與基體可以區(qū)分為基體與復(fù)合物的機(jī)械固體結(jié)合、形成化學(xué)反應(yīng)的化合層固溶體的結(jié)合幾種情況。結(jié)合層的結(jié)合面體積分?jǐn)?shù)越大，結(jié)合層強(qiáng)度越高，基體與結(jié)合鍵不飽和狀態(tài)，以吸附介質(zhì)中原子或晶體內(nèi)部溶質(zhì)原子達(dá)到在表面濃度大于在其在晶體內(nèi)部的濃度時(shí)稱為正吸附，引起晶界附近區(qū)域內(nèi)晶格發(fā)生畸變，平衡狀態(tài)；;，若相鄰，有因?yàn)槌叽缫蛩卦斐蓸?gòu)成，存在大量界面。按照顯微結(jié)構(gòu)，其界面層結(jié)合、形成完全或部分復(fù)合物之嚙合間的結(jié)合鍵力越大，結(jié)合強(qiáng)度越高。2簡答:晶界具有晶界能，容易發(fā)生溶質(zhì)原子和雜質(zhì)原子的晶界偏聚，是原子易擴(kuò)散通道，晶