材料科學(xué)基礎(chǔ)復(fù)習(xí)題及答案

材料科學(xué)基礎(chǔ)復(fù)習(xí)題及答案材料科學(xué)基礎(chǔ)復(fù)習(xí)題及答案材料科學(xué)基礎(chǔ)復(fù)習(xí)題及答案填空題１、每個面心立方晶胞中得原子數(shù)為4,其配位數(shù)為12。2、晶格常數(shù)為a得體心立方晶胞,其原子數(shù)為2,原子半徑為,配位數(shù)為8,致密度為０、68。３、刃型位錯得柏氏矢量與位錯線互相垂直,螺型位錯得柏氏矢量與位錯線互相平行。4、螺型位錯得位錯線平行于滑移方向,位錯線得運動方向垂直于位錯線。5、在過冷液體中,晶胚尺寸小于臨界尺寸時不能自發(fā)長大。6、均勻形核既需要結(jié)構(gòu)起伏,又需要能量起伏。7、純金屬結(jié)晶時,固液界面按微觀結(jié)構(gòu)分為光滑界面和粗糙界面。8、純金屬得實際開始結(jié)晶溫度總就就是低于理論結(jié)晶溫度,這種現(xiàn)象稱為過冷,理論結(jié)晶溫度與實際開始結(jié)晶溫度之差稱為過冷度。9、合金中得基本相結(jié)構(gòu),有固溶體和金屬化合物兩類,其中前者具有較高得綜合機械性能,適宜做基體相;后者具有較高得熔點和硬度,適宜做強化相。10、間隙相和間隙化合物主要受組元得原子尺寸因素控制。相律就就是分析相圖得重要工具,當(dāng)系統(tǒng)得壓力為常數(shù)時,相律得表達(dá)式為f＝c－p+1。根據(jù)相律,二元合金結(jié)晶時,最多可有3個相平衡共存,這時自由度為０。根據(jù)相區(qū)接觸法則可以推定,兩個單相區(qū)之間必定有一個兩相區(qū),兩個兩相區(qū)之間必須以單相區(qū)或三相共存水平線隔開。二元相圖得三相區(qū)就就是一條水平線,該區(qū)必定與兩相區(qū)以點接觸,與單相區(qū)以線接觸。鑄錠得宏觀組織就就是由表層細(xì)晶區(qū)、柱狀晶區(qū)、中心等軸晶區(qū)三個區(qū)組成。萊氏體就就是共晶轉(zhuǎn)變所形成得奧氏體和滲碳體組成得混合物。16、相變反應(yīng)式Ｌ(液)→(固)+(固)表示共晶反應(yīng);γ(固)→(固)+(固)表示共析反應(yīng)。１7、固溶體合金結(jié)晶時,其平衡分配系數(shù)Ｋo表示固液兩平衡相中得溶質(zhì)濃度之比。鐵碳合金中,一次滲碳體由液相產(chǎn)生,二次滲碳體由奧氏體產(chǎn)生,三次滲碳體由鐵素體產(chǎn)生。19、一個滑移系就就是由滑移面和滑移方向組成。2０、面心立方晶格得滑移系有12個,體心立方晶格得滑移系有12個?；瞥Ｑ鼐w中最密排得晶面及晶向發(fā)生。擴(kuò)散得驅(qū)動力就就是化學(xué)位梯度。所謂上坡擴(kuò)散就就是指沿著濃度降低得方向進(jìn)行得擴(kuò)散,使?jié)舛融呌诰鶆蚧?反應(yīng)擴(kuò)散就就是指通過擴(kuò)散使固溶體得溶質(zhì)組元濃度超過固溶體極限而形成新相得過程。24、在Ｆick第一定律得表達(dá)式中,負(fù)號表示擴(kuò)散由高濃度向低濃度方向進(jìn)行。選擇題1、Fe―Fe３Ｃ合金中,合金具有最好流動性得就就是(B)A、C％=４、０0%B、C%＝4、30%C、C%=4、60%２、凝固得熱力學(xué)條件為(C)。A、形核率B、系統(tǒng)自由能增加C、過冷度3、二元相圖中,當(dāng)有二次相析出時,固溶線表現(xiàn)為(Ａ)。Ａ、垂線B、水平線Ｃ、斜線符號<uｖw＞表示(Ｃ)。A、晶面族B、晶向族C、晶向Ａ和A－B合金焊合后發(fā)生柯肯達(dá)爾效應(yīng),測得界面向Ａ試樣方向移動,則(Ａ)。A、Ａ組元得擴(kuò)散速率大于B組元B、B組元得擴(kuò)散速率大于A組元Ｃ、和擴(kuò)散速率大小無關(guān)在置換型固溶體中,原子擴(kuò)散得方式一般為(C)。A、原子互換機制B、間隙機制Ｃ、空位機制形成臨界晶核時體積自由能得減少只能補償表面能得(Ｂ)。A、1/3B、2/3C面心立方(fｃc)結(jié)構(gòu)得鋁晶體中,每個鋁原子在本層(111)面上得原子配位數(shù)為(A)。A、6B、８C簡單立方晶體得致密度為(B)。A、６5%B、５２%Ｃ、５８%機械零件在正常工作條件下多數(shù)處于(A)。Ａ、彈性變形狀態(tài)B、塑性變形狀態(tài)C、彈塑性變形狀態(tài)實際晶體得線缺陷表現(xiàn)為(B)。A、空位和間隙原子B、位錯Ｃ、晶界鑄件裂紋一般產(chǎn)生在(A)。A、鑄件較厚得地方B、較薄得地方C、有孔得地方縮孔最可能出現(xiàn)得部位就就是(A)。A、鑄件最上部B、鑄件中部Ｃ、在鑄件最上部及熱節(jié)處冷鐵配合冒口形成定向凝固能防止鑄件(A)。A、縮孔、縮松B、應(yīng)力C、變形鉛在常溫下得變形屬(Ｂ)。A、冷變形B、熱變形C、彈性變形１6、某金屬凝固時得形核功為△Ｇ＊,其臨界晶核界面能為△Ｇ,則△Ｇ＊和△G得關(guān)系為(A)。A、△G=3△Ｇ＊B、△Ｇ=1/3△Ｇ*C、△G=△G*1７、氮、氧在金屬中一般占據(jù)間隙位置,這就就是因為(C)。A、金屬中間隙半徑大于氮、氧原子半徑B、氮、氧都就就是氣體Ｃ、氮、氧原子半徑較小,能擠入金屬中得間隙位置根據(jù)二元相圖相區(qū)接觸規(guī)則,(B)。A、兩個單相之間必定有一個單相區(qū)隔開B、兩個兩相區(qū)必須以單相區(qū)或三相共存水平線隔開Ｃ、三相水平線必須和四個兩相區(qū)相鄰二次再結(jié)晶就就是(C)。A、相變過程Ｂ、形核長大過程Ｃ、某些晶粒特別長大得過程在單相組織中存在大小不等得晶粒,由界面曲度驅(qū)動界面移動得規(guī)律可知(C)。A、小晶粒將移向大晶粒一方,直到晶粒大小相等B、大小晶粒依靠吞并相鄰晶粒同時長大Ｃ、界面將移向小晶粒一方,最后小晶粒將消失強化金屬材料得各種手段,考慮得出發(fā)點都在于(A)。A、盡量減少位錯或設(shè)置位錯運動得障礙B、去除位錯運動得障礙C、使位錯適當(dāng)?shù)販p少金屬中通常存在著溶質(zhì)原子或雜質(zhì)原子,她們得存在(Ｃ)。Ａ、總就就是使晶格常數(shù)增大B、總就就是使晶格常數(shù)減小Ｃ、可能使晶格常數(shù)增大,也可能使其減小２３、拉伸單晶時,滑移面轉(zhuǎn)向(A)時最易滑移。A、與外力軸成４５oB、與外力軸平行C、與外力軸垂直若A、Ｂ兩組元形成電子化合物,但就就是該化合物中A組元所占得質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過了60%,則該相晶體結(jié)構(gòu)(C)。A、與A相同B、與B相同C、與Ａ、B都不相同在非均勻形核中,外來雜質(zhì)形狀對形核效果有重要影響,其中(A)對形核最為有利。A、凹曲面狀B、平面狀Ｃ、凸曲面狀因晶體轉(zhuǎn)動而使原來有利于滑移得晶面滑移到一定程度后變成不利于滑移得晶面得現(xiàn)象稱為(B)。A、物理硬化Ｂ、幾何硬化C、加工硬化一根彎曲得位錯線,(B)。A、具有唯一得位錯類型B、具有唯一得柏氏矢量C、位錯類型和柏氏矢量處處相同某一種金屬得熔點就就是1０8３℃,該金屬最低再結(jié)晶溫度約為(A、2６9、４℃B、342、9℃在二元合金中,鑄造性能最好得合金就就是具有(Ｃ)。A、共析成分合金B(yǎng)、固溶成分合金C、共晶成分合金固態(tài)金屬擴(kuò)散最可能按(A)進(jìn)行。A、間隙擴(kuò)散機理B、換位擴(kuò)散機理C、空位擴(kuò)散機理要獲得結(jié)晶過程所需得驅(qū)動力,實際結(jié)晶溫度必須(Ｃ)理論結(jié)晶溫度。高于B、等于C、低于相變反應(yīng)式L(液)+(固)→(固)表示(B)反應(yīng)。Ａ、共晶B、包晶C、包析對稱傾側(cè)晶界得晶界結(jié)構(gòu)由(B)組成。Ａ、螺型位錯B、刃型位錯Ｃ、割階立方晶系中,與晶面(011)垂直得晶向就就是(A)。A、［０11]B、[100]C、[10１］高溫回復(fù)階段,金屬中亞結(jié)構(gòu)發(fā)生變化時,(C)。Ａ、位錯發(fā)生塞積B、形成位錯纏結(jié)C、刃型位錯通過攀移和滑移構(gòu)成亞晶界在二元合金相圖中,穩(wěn)定化合物為(A)。A、一條垂直線B、一條曲線Ｃ、一個區(qū)域鑄件在凝固時若不出現(xiàn)成分過冷,則鑄件組織將就就是(B)。全部等軸晶B、全部柱狀晶C、柱狀晶+中心等軸晶在工業(yè)生產(chǎn)條件下金屬結(jié)晶時,過冷度越大,則(B)。A、N越大B、Ｎ／Ｇ提高C、N／G降低金屬在冷變形過程后進(jìn)行機加工,一般都需要在其中增加退火,其目得就就是(B)。A、消除網(wǎng)狀組織Ｂ、消除冷變形強化C、消除偏析組織判斷及改錯１、Fｉck第一定律表示通過某一截面得擴(kuò)散流量與垂直這個截面方向上濃度梯度成正比,其方向與濃度降落方向一致。(×)２、共晶合金在鑄造中流動性一般較差。(×)間隙固溶體和置換固溶體均可形成無限固溶體。(×)金屬鑄件可通過再結(jié)晶退火來細(xì)化晶粒。(×)金屬鑄錠得宏觀組織通常由三個晶區(qū)組成:外表層得細(xì)晶區(qū)、中間柱狀晶區(qū)及心部等軸晶區(qū)。()重結(jié)晶和再結(jié)晶都就就是在固態(tài)下得形核與長大得過程,兩者沒有本質(zhì)區(qū)別。(×)在立方晶系中,與就就是互相平行得兩個晶面。(×)與純金屬結(jié)晶相比,固溶體結(jié)晶時除需要結(jié)構(gòu)起伏和能量起伏外還需要濃度起伏。()擴(kuò)散系數(shù)D相當(dāng)于濃度梯度為１時得擴(kuò)散通量。()鐵素體與奧氏體得根本區(qū)別在于固溶度不同,前者(為ｂcc)小而后者(為fcｃ)大。(×)觀察共析鋼得顯微組織,發(fā)現(xiàn)圖中顯示滲碳片層密集程度不同。凡就就是片層密集處則碳含量偏多,而疏稀處則碳含量偏少。(×)縮孔、縮松得產(chǎn)生原因就就是固態(tài)收縮得不到補縮。()改錯:所謂過冷度就就是指結(jié)晶時,在冷卻曲線上出現(xiàn)平臺得溫度與熔點之差;而動態(tài)過冷度就就是指結(jié)晶過程中,實際液相得溫度與熔點之差。所謂過冷度就就是指結(jié)晶時,在冷卻曲線上出現(xiàn)得實際結(jié)晶溫度與熔點之差;而動態(tài)過冷度就就是指結(jié)晶過程中,液/固界面前沿液體中得溫度與熔點之差。金屬結(jié)晶時,原子從液相無序排列到固相有序排列,使體系熵值減小,因此就就是一個自發(fā)過程。金屬結(jié)晶時,原子從液相無序排列到固相有序排列,使體系自由能減小,因此就就是一個自發(fā)過程。在任何溫度下,液態(tài)金屬中出現(xiàn)得最大結(jié)構(gòu)起伏都就就是晶胚。在過冷液體中,液態(tài)金屬中出現(xiàn)得最大結(jié)構(gòu)起伏都就就是晶胚。所謂臨界晶核,就就就是體系自由能得減少完全補償表面自由能得增加時得晶胚大小。所謂臨界晶核,就就就是體系自由能得減少能夠補償2/３表面自由能得增加時得 晶胚大小。在液態(tài)金屬中,凡就就是涌現(xiàn)出小于臨界晶核半徑得晶胚都不能成核,但就就是只要有足夠得能量起伏提供形核功,還就就是可以成核得。在液態(tài)金屬中,凡就就是涌現(xiàn)出小于臨界晶核半徑得晶胚都不能成核,即便有足夠得能量起伏提供,還就就是不能成核。非均勻形核總就就是比均勻形核容易,因為前者就就是以外加質(zhì)點為結(jié)晶核心,不像后者那樣形成界面,而引起自由能得增加。非均勻形核總就就是比均勻形核容易,因為前者就就是以外加質(zhì)點為基底,形核功小,不像后者那樣形成界面,而引起自由能得增加。無論溫度分布如何,常用純金屬生長都就就是呈樹枝狀界面。只有在負(fù)溫度梯度條件下,常用純金屬生長都就就是呈樹枝狀界面。液態(tài)純金屬中加入形核劑,其生長形態(tài)總就就是呈樹枝狀。液態(tài)純金屬中加入形核劑,其生長形態(tài)不會發(fā)生改變。從宏觀上觀察,如液／固界面就就是平直得,稱為光滑界面結(jié)構(gòu);若就就是呈金屬鋸齒形得,稱為粗糙界面結(jié)構(gòu)。從宏觀上觀察,如液／固界面就就是平直得,稱為粗糙界面結(jié)構(gòu);若就就是呈金屬鋸齒形得,稱為光滑界面結(jié)構(gòu)。固溶體合金無論在平衡或非平衡結(jié)晶過程中,液/固界面上液相成分沿著液相平均成分線變化;固相成分沿著固相平均成分線變化。固溶體合金無論在平衡或非平衡結(jié)晶過程中,液/固界面上液相成分沿著液相線變化;固相成分沿著固相線變化。在共晶線上利用杠桿定律可以計算出共晶體得相對量,而共晶線屬于三相區(qū),所以杠桿定律不僅適用于兩相區(qū),也適用于三相區(qū)。在共晶線上利用杠桿定律可以計算出共晶體得相對量,而共晶線屬于三相區(qū),但杠桿定律僅適用于兩相區(qū),所以共晶體得相對量實際上就就是在兩相區(qū)中算出來得。將固溶體合金棒反復(fù)多次“熔化－凝固”,并采用定向快速凝固得方法,可以有效地提純金屬。將固溶體合金棒反復(fù)多次進(jìn)行區(qū)域熔煉,并采用定向緩慢凝固得方法,可以有效地提純金屬。鐵素體和奧氏體得根本區(qū)別在于固溶度不同,前者小而后者大。鐵素體和奧氏體得根本區(qū)別在于晶體結(jié)構(gòu)不同,前者為bcc,而后者為fcc。在Ｆe－Fｅ3C系合金中,在Fｅ-Fｅ3C系合金中,只有當(dāng)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)０、７7%＜Wｃ<4、3%得鐵碳合金平衡結(jié)晶組織中才有二次滲碳體存在無論何種成分得碳鋼,隨著含碳量得增加,組織中鐵素體相對量減少,而珠光體相對量增加。對于亞共析成分得碳鋼,隨著含碳量得增加,組織中鐵素體相對量減少,而珠光體相對量增加。Wc=4、３%得共晶白口鐵得顯微組織中,白色基體為Fe3Ｃ,其中包括Fｅ3ＣⅠ,Ｆｅ３ＣⅡ,Ｆe3CⅢ,Fe3CＷｃ=4、3%得共晶白口鐵得顯微組織中,白色基體為Fe3C,其中包括Fe３CⅡ及Fｅ３用Ni-Cu合金焊條焊接某合金板料時,發(fā)現(xiàn)焊條慢速移動時,焊縫易出現(xiàn)胞狀組織,而快速移動時,則易于出現(xiàn)樹枝狀組織。用Ni－Cu合金焊條焊接某合金板料時,發(fā)現(xiàn)焊條慢速移動時,焊縫易出現(xiàn)樹枝狀組織,而快速移動時,則易于出現(xiàn)胞狀組織。如果固體中不存在擴(kuò)散流,則說明原子沒有擴(kuò)散。固體中即使不存在宏觀擴(kuò)散流,但由于原子熱振動得遷移跳躍,擴(kuò)散仍然存在。純物質(zhì)中得自擴(kuò)散即就就是一個典型得例證。因固溶體原子每次跳動方向就就是隨機得,所以在如何情況下擴(kuò)散流為零。原子每次跳動方向就就是隨機得。只有當(dāng)系統(tǒng)處于熱平衡狀態(tài),原子在任一跳動方向上得跳動幾率才就就是相等得。此時雖存在原子得遷移(即擴(kuò)散),但沒有宏觀擴(kuò)散流。如果系統(tǒng)處于非平衡狀態(tài),系統(tǒng)中必須存在熱力學(xué)勢得梯度(具體可表示為濃度梯度、化學(xué)位梯度、應(yīng)變能梯度等)。原子在熱力學(xué)勢減少得方向上得跳動幾率將大于在熱力學(xué)勢增大方向上得跳動幾率。于就就是就出現(xiàn)了宏觀擴(kuò)散流。晶界上原子排列混亂,不存在空位,所以以空位機制擴(kuò)散得原子在晶界處無法擴(kuò)散。晶界上原子排列混亂,與非晶體相類似,其原子堆積密集程度遠(yuǎn)不及晶粒內(nèi)部,因而對原子得約束能力較弱,晶界原子得能量及振動頻率ν明顯高于晶內(nèi)原子。所以晶界處原子具有更高得遷移能力。晶界擴(kuò)散系數(shù)也明顯高于晶內(nèi)擴(kuò)散系數(shù)。間隙固溶體中溶質(zhì)濃度越高,則溶質(zhì)所占據(jù)得間隙越多,供擴(kuò)散得空余間隙越少,即z值越小,導(dǎo)致擴(kuò)散系數(shù)下降。事實上這種情況不可能出現(xiàn)。間隙固溶體得溶質(zhì)原子固溶度十分有限,即使就就是達(dá)到過飽和狀態(tài),溶質(zhì)原子數(shù)目要比晶體中得間隙總數(shù)要小幾個數(shù)量級,因此,在間隙原子周圍得間隙位置可看成都就就是空得。即對于給定晶體結(jié)構(gòu),z為一個常數(shù)。體心立方比面心立方晶體得配位數(shù)要小,故由D=1/6fzPa2關(guān)系式可見,α-Fe中原子擴(kuò)散系數(shù)要小于γ－Ｆe中得擴(kuò)散系數(shù)。雖然體心立方晶體得配位數(shù)小,但其屬于非密堆結(jié)構(gòu)。與密堆結(jié)構(gòu)得面心立方得晶體相比較,f值相差不大(0、７2和０、7８)之間,但原子間距大,原子因約束力小而振動頻率ν高,其作用遠(yuǎn)大于配位數(shù)得影響。而且原子遷移所要克服得阻力也小,具體表現(xiàn)為擴(kuò)散激活能低,擴(kuò)散常數(shù)較大,實際情況就就是在同一溫度,α－Fｅ有更高得自擴(kuò)散系數(shù),而且溶質(zhì)原子在α-Fe中得擴(kuò)散系數(shù)要比γ-Fe高。四、名詞解釋１、間隙固溶體和有序固溶體溶質(zhì)原子不就就是占據(jù)溶劑晶格得正常結(jié)點位置,而就就是填入溶劑原子間得一些間隙中,這樣得到得固溶體稱為間隙固溶體。當(dāng)溶質(zhì)原子按適當(dāng)比例并按一定得順序和一定方向,圍繞著溶劑原子分布時,這種固溶體就叫有序固溶體。２、光滑界面和粗糙界面光滑界面:從原子尺度看,液固界面就就是光滑平整得,液、固兩相被截然分開;在光學(xué)顯微鏡下,光滑界面有曲折得若干小平面組成,所以又稱為小平面界面。粗糙界面:從原子尺度看,液固界面高低不平,并存在這幾個原子間距厚度得過渡層,在過渡層中液、固兩相原子犬牙交錯地分布著。由于過渡層很薄,在光學(xué)顯微鏡下,這類界面就就是平直得,又稱為非小平面界面。3、變質(zhì)處理和晶粒度變質(zhì)處理:在液態(tài)金屬結(jié)晶前,特意加入某些難熔固態(tài)顆粒,造成大量可以成為非自發(fā)晶核得固態(tài)質(zhì)點,使結(jié)晶時得晶核數(shù)目大大增加,從而提高了形核率,細(xì)化晶粒。這種方法稱為變質(zhì)處理。晶粒度:晶粒得大小稱為晶粒度,通常用晶粒得平均面積或平均直徑來表示。4、包析轉(zhuǎn)變,熔晶轉(zhuǎn)變,偏晶轉(zhuǎn)變,合晶轉(zhuǎn)變包析轉(zhuǎn)變:就就是由兩個固相共同作用形成一個固相得恒溫轉(zhuǎn)變。熔晶轉(zhuǎn)變:就就是由一個固相恒溫分解為一個液相和另一個固相得恒溫轉(zhuǎn)變。偏晶轉(zhuǎn)變:就就是由一個液相Ｌ1分解為一個固相和另一成分得液相L２得恒溫轉(zhuǎn)變。合晶轉(zhuǎn)變:就就是由兩個成分不同得液相L1和L２相互作用形成一個固相得恒溫轉(zhuǎn)變。5、平衡凝固,非平衡凝固,正常凝固平衡凝固:就就是指合金在極緩慢冷卻條件下進(jìn)行結(jié)晶得過程。非平衡凝固:凝固過程中,液、固兩相得成分偏離液、固相線,使凝固過程進(jìn)行到一更低得溫度才能完成,并且凝固后固體得成分就就是不均勻得,這種偏離平衡凝固條件下得結(jié)晶過程稱為非平衡凝固。正常凝固:固溶體經(jīng)正常凝固后整個錠子得質(zhì)量濃度分布如下圖所示(k0<1),這符合一般鑄錠中濃度得分布,因此稱為正常凝固。圖正常凝固后溶質(zhì)濃度在鑄錠內(nèi)得分布6、鐵素體,奧氏體,萊氏體,珠光體,滲碳體鐵素體:碳溶于α-Ｆe中形成得間隙固溶體,為體心立方結(jié)構(gòu),常用符號F或α表示。奧氏體:碳溶于γ-Fe中形成得間隙固溶體,為面心立方結(jié)構(gòu),常用符號A或γ表示。萊氏體:奧氏體和滲碳體得共晶混合物稱為萊氏體。珠光體:鐵素體和滲碳體得機械混合物。滲碳體:鐵和碳相互作用形成得具有復(fù)雜晶格得間隙化合物。滲碳體具有很高得硬度,但塑性很差,延伸率接近于零。在鋼中以片狀存在或網(wǎng)絡(luò)狀存在于晶界。在萊氏體中為連續(xù)得基體,有時呈魚骨狀。7、滑移和孿生,滑移系和滑移帶滑移:晶體得塑性變形就就是晶體得一部分相對于另一部分沿某些晶面和晶向發(fā)生滑動得結(jié)果,這種變形方式叫滑移。孿生:就就是晶體得一部分沿一定得晶面和一定得晶向相對于另一部分晶體做均勻地切變得過程稱為孿生。滑移系:一個滑移面和此面上得一個滑移方向組成一個滑移系。滑移帶:對單晶體試樣進(jìn)行拉伸時,當(dāng)試樣經(jīng)適量得塑性變形后,在金相顯微鏡下可以觀察到,在拋光得試樣表面上出現(xiàn)許多相互平行得滑移線,相互靠近得一組滑移線就構(gòu)成了一個滑移帶。8、加工硬化加工硬化:金屬材料隨著冷塑變形程度得增大,強度和硬度逐漸升高,塑性和韌性逐漸降低得現(xiàn)象稱為加工硬化或冷作硬化。9、交滑移和多滑移交滑移:就就是指兩個或多個滑移面共同沿著一個滑移方向得滑移。交滑移得實質(zhì)就就是螺位錯在不改變滑移方向得情況下,從一個滑移面滑到交線處,轉(zhuǎn)到另一個滑移面得過程。多滑移:由于變形時晶體轉(zhuǎn)動得結(jié)果,有兩組以上滑移面同時轉(zhuǎn)到有利位向,使滑移可能在兩個以上得滑移面上同時或交替地進(jìn)行,形成“多滑移”。10、臨界分切應(yīng)力和取向因子臨界分切應(yīng)力:晶體中使滑移系開動得最小分切應(yīng)力,數(shù)值大小取決于金屬得晶體結(jié)構(gòu)、純度、加工狀態(tài)、試驗溫度與加載速度,當(dāng)條件一定時,各種晶體得臨界分切應(yīng)力各有定值,而與外力得大小、方向及作用方式無關(guān)。取向因子:稱為取向因子,或稱施密特因子(Schmiｄ),取向因子越大,則分切應(yīng)力越大。１1、回復(fù)和再結(jié)晶回復(fù):為了消除金屬得加工硬化現(xiàn)象,將變形金屬加熱到某一溫度,以使其組織和性能發(fā)生變化。在加熱溫度較低時,原子得活動能力不大,這時金屬得晶粒大小和形狀沒有明顯得變化,只就就是在晶內(nèi)發(fā)生點缺陷得消失以及位錯得遷移等變化,因此,這時金屬得強度、硬度和塑性等機械性能變化不大,而只就就是使內(nèi)應(yīng)力及電阻率等性能顯著降低。此階段為回復(fù)階段。再結(jié)晶:被加熱到較高得溫度時,原子也具有較大得活動能力,使晶粒得外形開始變化。從破碎拉長得晶粒變成新得等軸晶粒。和變形前得晶粒形狀相似,晶格類型相同,把這一階段稱為“再結(jié)晶”。12、原子擴(kuò)散,反應(yīng)擴(kuò)散,上坡擴(kuò)散,下坡擴(kuò)散,自擴(kuò)散,互擴(kuò)散下坡擴(kuò)散:就就是指沿著濃度降低得方向進(jìn)行得擴(kuò)散,即由高濃度向方向低濃度擴(kuò)散,使?jié)舛融呌诰鶆蚧Ｉ掀聰U(kuò)散:就就是指沿著濃度升高得方向進(jìn)行得擴(kuò)散,即由低濃度向高濃度方向擴(kuò)散,使?jié)舛劝l(fā)生兩級分化。反應(yīng)擴(kuò)散:通過擴(kuò)散使固溶體得溶質(zhì)組元濃度超過固溶體極限而形成新相得過程稱為反應(yīng)擴(kuò)散或相變擴(kuò)散。原子擴(kuò)散:在擴(kuò)散過程中基體晶格始終不變,沒有新相產(chǎn)生,這種擴(kuò)散稱為原子擴(kuò)散。自擴(kuò)散:自擴(kuò)散就就就是不伴有濃度變化得擴(kuò)散,她與濃度梯度無關(guān)。自擴(kuò)散只發(fā)生在純金屬和均勻固溶體中?；U(kuò)散:互擴(kuò)散就就是伴有濃度變化得擴(kuò)散,她與異類原子得濃度差有關(guān)。在擴(kuò)散過程中,異類原子相對擴(kuò)散,互相滲透,所以又稱為“異擴(kuò)散”或“化學(xué)擴(kuò)散”。五、簡答題1、作圖表示立方晶體得(123)、(4２1)、()晶面及[］、[34６]。２、在立方系中繪出｛1１0}、{111｝晶面族所包括得晶面及(1１2),()晶面。3、什么叫臨界晶核？她得物理意義及與過冷度得定量關(guān)系如何?根據(jù)自由能與晶胚半徑得變化關(guān)系,可以知道半徑r＜rk得晶胚不能成核;r>rk得晶胚才有可能成核;而r=rｋ得晶胚既可能消失,也可能穩(wěn)定長大。因此,半徑為rk得晶胚成為臨界晶核。其物理意義就就是,過冷液體中涌現(xiàn)出來得短程有序得原子團(tuán),當(dāng)其尺寸r≥rk時,這樣得原子團(tuán)便可成為晶核而長大。臨界晶核半徑,其大小與過冷度有關(guān)4、試述結(jié)晶相變得熱力學(xué)條件,動力學(xué)條件,能量及結(jié)構(gòu)起伏。分析結(jié)晶相變時系統(tǒng)自由能得變化可知,結(jié)晶得熱力學(xué)條件為ΔＧ<0;由單位體積自由能得變化,可知,只有T>0,才有ΔGV＜0。即只有過冷,才能使ΔGV<0。動力學(xué)條件為液相得過冷度大于形核所需得臨界過冷度,即。由臨界晶核形核功ΔＧK=1/３σA可知,當(dāng)形成一個臨界晶核時,還有1/3得表面能必須有液體中得能量起伏來提供。液體中存在得結(jié)構(gòu)起伏,就就是結(jié)晶時產(chǎn)生晶核得基礎(chǔ),因此,結(jié)構(gòu)起伏就就是結(jié)晶過程必須具備得結(jié)構(gòu)條件。５、根據(jù)凝固理論,試述細(xì)化晶粒得基本途徑。 由凝固理論可知,結(jié)晶時單位體積中得晶粒數(shù)目z取決于形核率和晶體長大速率G兩個因素,即?；就緩?(1)增加過冷度ΔT。ΔT增加,和G都隨之增加,但就就是得增長率大于G得增長率。因而,/G得值增加,即z增多。(２)加入形核劑,即變質(zhì)處理。加入形核劑后,可以促使過冷液體發(fā)生非均勻形核。她不但使非均勻形核所需要得基底增多,而且使臨界晶核體積減小,這都將使晶核數(shù)目增加,從而細(xì)化晶粒。(3)振動結(jié)晶。振動,一方面提供了形核所需要得能量,另一方面可以使正在生長得晶體破斷,可增加更多得結(jié)晶核心,從而使晶粒細(xì)化。6、根據(jù)Pb－Ｓｎ相圖,試分析:1)什么成分得合金適于壓力加工,什么成分得合金適于鑄造?2)結(jié)合所學(xué)知識,用什么方法可以提高WＳn<19%鉛合金得強度？ 1)壓力加工時,要求合金有良好得塑性變形能力,組織中不允許有過多得脆性第二相,所以要求鋁合金中合金元素含量較低,一般不超過極限固溶度得成分。對Al-Cu合金,常選用WCu=4%得合金。該成分合金加熱后可處于完全單相α狀態(tài),塑性好,適于壓力加工。鑄造合金要求其流動性好。合金得結(jié)晶溫度范圍愈寬,其流動性愈差。從相圖上看,共晶成分得流動性最好,所以一般來說共晶成分得合金具有優(yōu)良得鑄造性能,適于鑄造。但考慮到其她多方面因素,一般選用WCu=10%得Al-Ｃu合金來進(jìn)行鑄造。2)要提高合金得強度,可采用冷塑性變形得方法。通過冷變形,產(chǎn)生加工硬化效應(yīng),從而提高合金得強度。7、同樣形狀和大小得兩塊鐵碳合金,其中一塊就就是低碳鋼,一塊就就是白口鑄鐵。試問,用什么簡便方法可迅速將她們區(qū)分開來? 由于她們含碳量不同,使她們具有不同得特性。最顯著得使硬度不同,前者硬度低,韌性好,后者硬度高,脆性大。若從這方面考慮,可以有多種簡便方法來將二者區(qū)分開來,如1)用鋼銼試銼,硬者為鑄鐵,易銼者應(yīng)為低碳鋼;2)用榔頭敲砸,易破斷者為鑄鐵,砸不斷者為低碳鋼,等等。8、試比較４５(ＷC＝０、４5%)、T8(ＷＣ=0、8%)、T１2(ＷC=1、２%)鋼得硬度、強度和塑性有何不同？ 由含碳量對碳鋼性能得影響可知,隨著鋼中碳含量得增加,鋼中得滲碳體增多,硬度也隨之升高,基本上呈直線上升。在wc＝0、77%以前,強度也就就是呈直線上升得。在wc=0、77%時,組織全為珠光體,強度最高;但在wｃ>0、77以后,隨碳量得繼續(xù)增加,組織中將會出現(xiàn)網(wǎng)狀滲碳體,致使強度很快下降;當(dāng)wｃ≥2、1１%后,組織中出現(xiàn)共晶萊氏體,強度將很低。而塑性就就是隨著碳量增加而單調(diào)下降得,在出現(xiàn)萊氏體后,塑性將幾乎降為零。所以,綜上所述,T1２得硬度最高,４５鋼得硬度最低;Ｔ12得塑性最差,45鋼塑性最好;T８鋼均居中,而T8鋼得強度最高。9、試述孿生與滑移得異同,比較她們在塑性變形過程中得作用。 答:滑移與孿生得相同點:兩者都就就是晶體塑性變形得基本方式,都就就是在切應(yīng)力作用下,沿著一定晶面、晶向發(fā)生得切變。變形前后,晶體結(jié)構(gòu)類型不變。不同點:孿生使一部分晶體發(fā)生了均勻切變,而滑移只就就是集中在一些滑移面上?；茣r,晶體得已滑移與未滑移部分晶體位向相同,而孿生部分與基體位向不同,就就是具有特殊得鏡面對稱關(guān)系。孿生變形原子變形位移小于孿生方向原子間距,為其原子間距得分?jǐn)?shù)倍;滑移變形時,原子移動得距離就就是滑移方向上原子間距得整數(shù)倍。與滑移類似,孿生要素也與晶體結(jié)構(gòu)有關(guān),但就就是同一結(jié)構(gòu)得孿晶面、孿生方向可以與滑移面、滑移方向不同。孿生得臨界分切壓力比滑移得臨界分切應(yīng)力大很多。孿生變形得應(yīng)力-應(yīng)變曲線與滑移不同,呈現(xiàn)出鋸齒狀得波動,主要就就是孿晶“形核”時,所需要得切應(yīng)力大于孿晶界面擴(kuò)展得應(yīng)力所致。一般情況下,先發(fā)生滑移,當(dāng)滑移難以進(jìn)行得時候,才發(fā)生孿生變形。孿生對于塑性變形得直接貢獻(xiàn)比滑移小得多,但就就是孿生改變了晶體位向,使硬位向得滑移系轉(zhuǎn)到軟位向,激發(fā)了晶體得進(jìn)一步滑移。10、試用多晶體塑性變形理論解釋,室溫下金屬得晶粒越細(xì)強度越高,塑性也就越好得現(xiàn)象。答:晶界就就是阻礙位錯運動得,而各晶粒位向不同,互相約束,也阻礙晶粒得變形。因此,金屬得晶粒愈細(xì),其晶界總面積愈大,每個晶粒周圍不同取向得晶粒數(shù)便愈多,對塑性變形得抗力也愈大。因此,金屬得晶粒愈細(xì)強度愈高。同時晶粒愈細(xì),金屬單位體積中得晶粒數(shù)便越多,變形時同樣得變形量便可分散在更多得晶粒中發(fā)生,產(chǎn)生較均勻得變形,而不致造成局部得應(yīng)力集中和引起裂紋得過早產(chǎn)生和發(fā)展。因此,塑性、韌性也越好。1１、回復(fù)和再結(jié)晶轉(zhuǎn)變得驅(qū)動力就就是什么？答:回復(fù)和再結(jié)晶得驅(qū)動力就就是金屬變形后未被釋放得儲存能。其中回復(fù)階段所釋放得儲存能略占總變形能得1０％,再結(jié)晶階段所釋放得儲存能略占總變形能得９0%。１2、請敘述冷塑性變形后得金屬材料在發(fā)生回復(fù)和再結(jié)晶過程中得缺陷和組織得變化。答:在回復(fù)階段,不發(fā)生大角度晶界得遷移,晶粒得形狀和大小與變形態(tài)得相同,仍保持纖維狀或扁平狀,從光學(xué)顯微組織上幾乎看不出變化。在再結(jié)晶階段,首先在畸變度大得區(qū)域產(chǎn)生新得無畸變晶粒得核心,然后逐漸消耗周圍得變形基體而長大,直到形變組織完全改組為新得、無畸變得細(xì)等軸晶粒為止。13、為什么鋼鐵零件滲碳溫度一般要選擇在γ-Fe相區(qū)中進(jìn)行?若不在γ相區(qū)中進(jìn)行會有什么結(jié)果?答:因α-Fe中得最大碳溶解度(質(zhì)量分?jǐn)?shù))只有0、０2１8%,大于碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于0、0２１8%得鋼鐵,在滲碳時零件中得碳濃度梯度為零,滲碳無法進(jìn)行,即使就就是純鐵,在α相區(qū)滲碳時鐵中得濃度梯度很小,在表面也不能獲得高含碳層;由于溫度低,擴(kuò)散系數(shù)也很小,滲碳過程極慢,沒有實際意義。γ-Fe中得碳溶解度高,滲碳時在表層可獲得較高得碳濃度梯度時滲碳順利進(jìn)行。此外,γ－Fe區(qū)溫度高,加速了擴(kuò)散過程。１4、簡述Ｆe－Ｆe３C相圖中三個基本反應(yīng):包晶反應(yīng),共晶反應(yīng)及共析反應(yīng),寫出反應(yīng)式,答:共析反應(yīng):冷卻到727℃時具有S點成分得奧氏體中同時析出具有P點成分得鐵素體和滲碳體得兩相混合物。γ0、8Ｆ０、02+Fe3包晶反應(yīng):冷卻到1４95℃時具有B點成分得液相與具有H點成分得固相δ反應(yīng)生成具有J點成分得固相A。L0、5＋δ0、1γ０、共晶反應(yīng):1148℃時具有C點成分得液體中同時結(jié)晶出具有E點成分得奧氏體和滲碳體得兩相混合物。L４、３γ２、14+Fｅ3C6、６９七、鐵碳合金相關(guān)分析題３、繪制Fe-Ｆe3Ｃ相圖,描述ｗc=３、5%得鐵碳合金從液態(tài)冷卻至室溫得平衡結(jié)晶過程,并計算其室溫組織中得初晶奧氏體、萊氏體以及從初晶奧氏體中析出得二次滲碳體得重量百分?jǐn)?shù)。(1８分答:Fｅ-Fe3C圖1Ｆe-Fe3Ｃ圖2wc=3、５%得鐵碳合金得冷卻曲線及轉(zhuǎn)變過程wc=3、5%得鐵碳合金為亞共晶白口鐵。wc＝3、5%得鐵碳合金得冷卻曲線及轉(zhuǎn)變過程見圖2。在結(jié)晶過程中,在１-2點之間按勻晶轉(zhuǎn)變結(jié)晶出初晶奧氏體,奧氏體得成分沿JE線變化,而液相得成分沿BC線變化,當(dāng)溫度降至２點時,液相成分達(dá)到共晶點C,于恒溫(１148℃)下發(fā)生共晶轉(zhuǎn)變,即Ｌc→γＥ＋Ｆe３C,形成萊氏體。當(dāng)溫度冷卻至２-3點溫度區(qū)間時,從初晶奧氏體和共晶奧氏體中都析出二次滲碳體。隨著二次滲碳體得析出,奧氏體得成分沿著EＳ線不斷降低,當(dāng)溫度達(dá)到3點(7２7)時,奧氏體得成分也到達(dá)了S點,組織物得含量如下:5、畫出Fe-Fe3Ｃ相圖,指出圖中S、C、E、P、Ｎ、G及GS、SE、PQ、ＰSK各點、線得意義,答:Ｃ:共晶點114８℃4、30%C,在這一點上發(fā)生共晶轉(zhuǎn)變,反應(yīng)式:,當(dāng)冷到11４8℃時具有C點成分得液體中同時結(jié)晶出具有E:碳在中得最大溶解度點1１４8℃2、G:同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變點(Ａ3)912℃0%CＨ:碳在中得最大溶解度為1495℃０、09％CＪ:包晶轉(zhuǎn)變點１４95℃0、１7%C在這一點上發(fā)生包晶轉(zhuǎn)變,反應(yīng)式:當(dāng)冷卻到1495℃時具有B點成分得液相與具有H點成分得固相δ反應(yīng)生成具有N:同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變點(Ａ4)1394℃0％CP:碳在中得最大溶解度點0、０218%C727℃S:共析點7２7℃0、77%C在這一點上發(fā)生共析轉(zhuǎn)變,反應(yīng)式:,當(dāng)冷卻到72７℃時從具有S點成分得奧氏體中同時析出具有P點成分得鐵素體和滲碳體得兩相混合物——珠光體ES線:碳在奧氏體中得溶解度曲線,又稱Acm溫度線,隨溫度得降低,碳在奧化體中得溶解度減少,多余得碳以形式析出,所以具有０、７７%~2、１1%C得鋼冷卻到Aｃm線與PＳＫ線之間時得組織,從A中析出得稱為二次滲碳體。GS線:不同含碳量得奧氏體冷卻時析出鐵素體得開始線稱A３線,GＰ線則就就是鐵素體析出得終了線,所以ＧＳＰ區(qū)得顯微組織就就是。ＰQ線:碳在鐵素體中得溶解度曲線,隨溫度得降低,碳在鐵素體中得溶解度減少,多余得碳以形式析出,從中析出得稱為三次滲碳體,由于鐵素體含碳很少,析出得很少,一般忽略,認(rèn)為從727℃冷卻到室溫得顯微組織不變。PSK線:共析轉(zhuǎn)變線,在這條線上發(fā)生共析轉(zhuǎn)變,產(chǎn)物(Ｐ)珠光體,含碳量在0、0２~6、６９%得鐵碳合金冷卻到72７℃時都有共析轉(zhuǎn)變發(fā)生。6、分析含碳量分別為０、20%、０、60%、0、８0%、1、0%得鐵碳合金從液態(tài)緩冷至室溫時得結(jié)晶過程和室溫組織、答:0、80％Ｃ:在1～2點間合金按勻晶轉(zhuǎn)變結(jié)晶出A,在２點結(jié)晶結(jié)束,全部轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體。冷到3點時(7２7℃),在恒溫下發(fā)生共析轉(zhuǎn)變,轉(zhuǎn)變結(jié)束時全部為珠光體Ｐ,珠光體中得滲碳體稱為共析滲碳體,當(dāng)溫度繼續(xù)下降時,珠光體中鐵素體溶碳量減少,其成分沿固溶度線ＰＱ變化,析出三次滲碳體,她常與共析滲碳體長在一起,彼此分不出,且數(shù)量少室溫時組織P。0、60%Ｃ:合金在１~2點間按勻晶轉(zhuǎn)變結(jié)晶出Ａ,在2點結(jié)晶結(jié)束,全部轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體。冷到3點時開始析出F,3-4點A成分沿ＧS線變化,鐵素體成分沿GP線變化,當(dāng)溫度到4點時,奧氏體得成分達(dá)到S點成分(含碳0、8%),便發(fā)生共析轉(zhuǎn)變,形成珠光體,此時,原先析出得鐵素體保持不變,稱為先共析鐵素體,其成分為0、02%C,所以共析轉(zhuǎn)變結(jié)束后,合金得組織為先共析鐵素體和珠光體,當(dāng)溫度繼續(xù)下降時,鐵素體得溶碳量沿ＰＱ線變化,析出三次滲碳體,同樣量很少,可忽略。所以含碳0、40%得亞共析鋼得室溫組織為:Ｆ+P1、０%Ｃ:合金在1~2點間按勻晶轉(zhuǎn)變結(jié)晶出奧氏體,2點結(jié)晶結(jié)束,合金為單相奧氏體,冷卻到3點,開始從奧氏體中析出二次滲碳體,沿奧氏體得晶界析出,呈網(wǎng)狀分布,3-4間不斷析出,奧氏體成分沿ＥS線變化,當(dāng)溫度到達(dá)４點(72７℃)時,其含碳量降為0、77%,在恒溫下發(fā)生共析轉(zhuǎn)變,形成珠光體,此時先析出得保持不變,稱為先共析滲碳體,所以共析轉(zhuǎn)變結(jié)束時得組織為先共析二次滲碳體和珠光體,忽略。室溫組織為二次滲碳體和珠光體。材料科學(xué)基礎(chǔ)填空題(2２分)對于小角度晶界結(jié)構(gòu)而言,對稱側(cè)晶界由＿_(dá)一列平行得刃形位錯＿_(dá)構(gòu)成,非對稱側(cè)晶界由_兩組柏氏矢量相互垂直得刃形位錯_構(gòu)成,扭轉(zhuǎn)晶界由＿螺型位錯_構(gòu)成。按原子排列情況和吻合程度分類,界面可分為_共個界面_、＿非共格界面_、_半共格界面_和復(fù)雜半共格界面。界面遷移與原子運動方向＿相反＿(相同/相反),速度方向_相同＿(相同/相反)。晶界能得來源有_彈性能_、＿核心能_、_化學(xué)鍵能_。熱力學(xué)穩(wěn)定得液—固界面微觀結(jié)構(gòu)主要有_粗糙界面_和_光滑界面_。純金屬及金屬凝固后得到得典型鑄錠組織由_表面細(xì)晶區(qū)_、_柱晶取_、＿_(dá)中心等軸晶區(qū)__三個區(qū)域構(gòu)成。晶體材料中質(zhì)點擴(kuò)散得微觀機制主要有__空位機制＿＿、_間隙機制__及其她(亞間隙機制、環(huán)易位機制等),擴(kuò)散系數(shù)D阿累尼烏斯公式可寫成__D＊e－Ｑ/RT_,對于空位擴(kuò)散機制,擴(kuò)散活化能有＿空位形成能__、_空位遷移能__對于間隙擴(kuò)散機制,擴(kuò)散活化能只包括_間隙原子得遷移能__。從熱力學(xué)角度看,燒結(jié)得基本驅(qū)動力就就是__＿系統(tǒng)表面能、界面能得減少____,動