——年年湖南大學(xué)材料科學(xué)基礎(chǔ)真題匯總

1、2004年材料科學(xué)基礎(chǔ)真題1、 名詞解釋1.電子化合物：由第一族或過渡族元素與第二至第四元素構(gòu)成的化合物，它們不遵守化合價規(guī)律，但滿足一定的電子濃度，雖然電子化合物可用化學(xué)式表示，但實際成分可在一定的范圍變動，可溶解一定量的固溶體。2.成分過冷：固溶體合金凝固時，由于液相中溶質(zhì)的分布發(fā)生變化，合金熔點也發(fā)生變化，即使實際溫度分布不變，固液界面前沿的過冷度也會發(fā)生變化。所以固溶體合金的過冷度時由變化著的合金的熔點與實際溫度分布兩個方面的因素共同決定的。這種因液相成分變化而形成的過冷稱為成分過冷。3.萊氏體：高碳的鐵基合金在凝固過程中發(fā)生共晶轉(zhuǎn)變所形成的奧氏體和碳化物(或滲碳體)所組成的共晶體。萊

2、氏體是液態(tài)鐵碳合金發(fā)生共晶轉(zhuǎn)變形成的奧氏體和滲碳體所組成的共晶體，其含碳量為c4.3。當(dāng)溫度高于727時，萊氏體由奧氏體和滲碳體組成，用符號Ld表示。在低于727時，萊氏體是由珠光體和滲碳體組成，用符號Ld表示，稱為變態(tài)萊氏體。因萊氏體的基體是硬而脆的滲碳體，所以硬度高，塑性很差。4.呂德斯帶：指退火的低碳鋼薄板在沖壓加工時，由于局部的突然屈服產(chǎn)生不均勻變形，而在鋼板表面產(chǎn)生條帶狀皺褶的一種現(xiàn)象。在拉伸時，試樣表面出現(xiàn)的與拉伸軸呈40°角的粗糙不平的皺紋稱為呂德斯帶。5.本質(zhì)晶粒度：表示鋼在一定條件下奧氏體晶粒長大的傾向性。6.彌散強化：第二相微細顆粒通過粉末冶金法加入而起到強化作用

3、。7.多邊形化：經(jīng)過冷塑性形變的金屬或者合金在回復(fù)時形成小角度亞晶界和較完整的亞晶粒的過程。8.共格晶面：所謂共格晶界，是指界面上的原子同時位于兩相晶格的結(jié)點上，即兩相的晶格是彼此銜接的界面上的原子為兩者共有。二、簡答題 1.簡述純金屬枝晶的形成條件和長大過程。2. 何謂一次二次三次滲碳體？顯微鏡下它們的形態(tài)有何特點。3. 什么叫擇優(yōu)取向？什么叫形變枝構(gòu)？它們有什么實際意義？4. 何謂全位錯？單位位錯？不全位錯？并指出典型金屬晶體中單位位錯的柏氏矢量。5. 何謂臨界分切應(yīng)力定律？與哪些因素有關(guān)？三、 論述題1.一個相圖題 2.何謂再結(jié)晶溫度？生產(chǎn)中如何定義的？影響因素？3. 貝氏體轉(zhuǎn)變與珠光體

4、轉(zhuǎn)變異同。4.簡述固相變與液相變（凝固）形核與晶核長大規(guī)律的異同點。答：凝固時形核的驅(qū)動力，是新、舊化學(xué)位差，再結(jié)晶驅(qū)動力只是形變儲存能。 凝固常是均勻形核；再結(jié)晶形核在現(xiàn)有的形變不均勻區(qū)，如晶界附近、切變帶、形變帶、第二相粒子周圍。凝固長大時與母相不會有取向關(guān)系，再結(jié)晶長大時可有特定取向關(guān)系。凝固晶體成長機理：連續(xù)式生長、二維形核及借助臺階側(cè)向生長、借螺旋位錯生長。再結(jié)晶核心產(chǎn)生方式：原有晶界推移成核，也稱應(yīng)變誘導(dǎo)晶界遷移式形核；亞晶成核，即通過亞晶合并或長大形成新晶粒。2005年材料科學(xué)基礎(chǔ)真題第一部分（第一題10分，第二題20分） 1.對面心立方結(jié)構(gòu)的晶體（點陣常數(shù)為a） (1)計算單位

5、晶胞的致密度；(2) 在100、110、111晶向中，哪個晶向為原子最密排方向？(3) 在(100)、(110)和(111)晶面中，哪個晶面為面間距最大的晶面？2.根據(jù)A-B二元相圖（如圖所示）(1) 寫出圖中的液相線、固相線、和相的溶解度線及三相恒溫轉(zhuǎn)變線；(2) 計算A-50B（wt%）合金在200下液相和相的相對量；(3) 說明上述合金的結(jié)晶過程并畫出室溫平衡組織示意圖。第二部分1、 單選題（本題共8小題，每題一分，共8分） 1.強化金屬材料的各種手段，考慮的出發(fā)點都在于（ ）。 制造無缺陷的晶體或設(shè)置位錯運動的障礙 使位錯增殖 使位錯適當(dāng)?shù)販p少 2.金屬凝固形成臨界晶核時體積自由能的減

6、少只能補償新增表面的（ )。 1/3 2/3 3/4 3.下列界面中界面能最低的是（ ）。 小角度晶界 共格孿晶界 共格晶界 4.菲克第一定律描述了穩(wěn)態(tài)擴散的特征，即濃度不隨（ ）變化。 距離 時間 溫度 5.原子擴散的驅(qū)動力是（ ）。 組元的化學(xué)位梯度 組元的濃度梯度 組元的溫度梯度 6.二次再結(jié)晶是（ ）。 相變過程 形核長大過程 某些晶粒特別長大的現(xiàn)象 7.彌散分布的細小第二相粒子的存在可增加材料的強度，其強化效果取決于（ ）。 第二相粒子的尺寸和體積分數(shù) 溶質(zhì)原子的化合價 第二相粒子的粘彈性變形率 8.根據(jù)三元相圖的垂直截面圖，（ ）。 可以分析相成分的變化規(guī)律 可以分析合金的平衡凝固

7、過程 可以用杠桿定律計算各相的相對量2、 名詞解釋（每題4分，共24分）1.柯垂爾氣團：溶質(zhì)原子在刃型位錯周圍的聚集現(xiàn)象，這種氣團可以阻礙位錯運動，產(chǎn)生固溶強化效應(yīng)等結(jié)果。2.過冷度：在較快的冷卻速度下，金屬材料冷到其熔點溫度時并不立即凝固，而是要冷到更低的溫度時才開始凝固。這時，實際凝固溫度與熔點溫度的差值就稱之為過冷度。3.形變織構(gòu)：經(jīng)過塑性變形后原來多晶體中位向不同的晶粒變成取向基本一致，形成晶粒的擇優(yōu)取向，擇優(yōu)取向后的晶體結(jié)構(gòu)為織構(gòu)，若織構(gòu)是塑性變形中產(chǎn)生的，稱為形變織構(gòu)。4.加工硬化：在冷變形時，隨著變形程度的增加，金屬材料的所有強度指標和硬度都有所提高，但塑性和韌性有所下降的現(xiàn)象。

8、5.割階與扭折：不同滑移面上運動的位錯在運動中相遇會發(fā)生位錯的交割。位錯交割時會發(fā)生相互作用。 若由此形成的曲折線段就在位錯的滑移面上，稱為扭折；若該曲折線段垂直于位錯的滑移面是，稱為割階。扭折和割階也可由位錯的交割而形成。6.合金相：當(dāng)一種(或多種)元素加入到金屬中組成合金時，隨著各組元相對含量、晶體結(jié)構(gòu)類型、電化學(xué)性質(zhì)、原子相對尺寸、電子濃度和合金的溫度等因素的不同，可以得到不同的結(jié)構(gòu)或原子排列方式。這些不同結(jié)構(gòu)和不同原子排列方式的相統(tǒng)稱為合金相。3、 簡答題（每題8分，共48分）6. 影響置換固溶體溶解度的因素7. 怎樣得到樹枝晶8. 說明共晶成分的鋁硅合金在快冷（獲得突然增大的過冷度）

9、條件下得到亞共晶組織的原因。9. 何謂一次二次三次滲碳體？顯微鏡下它們的形態(tài)有何特點。5.比較刃型與螺型位錯異同。 答：刃型位錯和螺型位錯的異同點：刃型位錯位錯線垂直于柏氏矢量，螺型位錯位錯線平行于柏氏矢量；刃型位錯柏氏矢量平行于滑移運動方向，螺型位錯柏氏矢量垂直于滑移運動方向；刃型位錯可作攀移運動且只有一個滑移面，螺型位錯只可作滑移運動但有無數(shù)個滑移面；兩者都可以用柏氏矢量表示。6. 何謂共析轉(zhuǎn)變？包晶轉(zhuǎn)變？試用相律分析二元合金只有在共析點和包晶點才能三相共存4、 論述題（每題20分，共40分） 1.說明晶粒大小對金屬室溫強度和塑性的影響，其原因是什么？ 2.影響再結(jié)晶晶粒大小的因素有哪些？

10、在生產(chǎn)實際中如何控制再結(jié)晶晶粒的大??？2006年材料科學(xué)基礎(chǔ)真題本試卷分為兩大部分，共計150分。第一部分為必答題，計30分；第二部分為選答題，計120分，選答題分為A、B、C三組，考生可任選一組進行回答。第一部分 （第1題10分，第二題20分）1. 已知純鈦有兩種同素異形體，低溫穩(wěn)定的密排六方結(jié)構(gòu)-Ti和高溫穩(wěn)定的體心立方結(jié)構(gòu)-Ti，其同素異構(gòu)體轉(zhuǎn)變的溫度為882.5。（1） 計算20下純鈦單位晶胞的致密度； 74%（2） 計算900下純鈦單位晶胞的致密度； 68%（3） 請寫出-Ti中密排面的晶面指數(shù)； （0001）（4） 請寫出-Ti中原子最密排方向的晶向指數(shù)。 <111>2

11、. 組元A和B在液態(tài)完全互溶，但在固態(tài)下互不溶解，且形成一個與A、B晶體結(jié)構(gòu)不同的中間化合物，由熱分析測得下列數(shù)據(jù)。B組元質(zhì)量分數(shù)/wt.%液相線溫度/固相線溫度/0-1000209007504076575043-7505093075063-10408085064090-640100-800（1） 畫出平衡相圖，并注明各個區(qū)域的相、各點的成分及溫度、并寫出中間化合物的分子式（A原子量為28，B原子質(zhì)量為24）A：原子數(shù)=（100-63）/28×6.02×1023 B：原子數(shù)=63/24×6.02×1023 A原子數(shù)/B原子數(shù)0.5得到中間化合物的分子式為

12、AB （2） 100kg含20wt.%B的合金在800平衡冷卻到室溫，最多能分離出多少純A。由杠桿定律，得出：A（43-20）43×100kg=53.5kg（純A） 第二部分選擇題A組5、 判斷題（20分）(4) 一根位錯線具有唯一的柏氏矢量，當(dāng)位錯線發(fā)生改變時，其柏氏矢量不會發(fā)生改變。 （ ）(5) A、B兩組元晶體結(jié)構(gòu)相同、原子半徑很接近，所形成的固溶體一定是無限固溶體。 （ × ）(6) 過冷度愈大，晶體的生長速率愈快，則晶粒就愈粗大。 （ × ）(7) 固液界面前沿呈負溫度梯度分布時， 常見純金屬呈樹枝狀界面生長。（ ）(8) 空位是一種熱力學(xué)平衡的缺陷，

13、具有平衡空位濃度的晶體的熱力學(xué)穩(wěn)定性比理想晶體的高。 （ ）(9) 所謂臨界晶核，就是體系自由能的減少完全補償表面自由能的增加時的晶胚大小。 （ × ）(10) 鐵素體和奧氏體的根本區(qū)別在于固溶度不同，前者小而后者大。 （ × ）(11) 動態(tài)再結(jié)晶僅發(fā)生在熱變形狀態(tài)，因此室溫下變形的金屬不會發(fā)生動態(tài)再結(jié)晶。 （ × ）(12) 某金屬鑄件晶粒粗大，采用合適的再結(jié)晶退火可以細化晶粒。 （ × ）(13) 在三元系中，若成分為O的合金分解為兩個合金或形成兩個相D和E時，則DOE必定位于同一條直線上。 （ ）10. 名詞解釋題（20分）1、 能量起伏：體系中

14、每個微小體積所實際具有的能量，會偏離體系平均能量水平而瞬時漲落的現(xiàn)象。2、 擴展位錯：全位錯分解后，成為兩個平行的分位錯，中間夾著兩個堆垛層錯，其整個位錯組態(tài)稱為擴展位錯。3、 彌散強化：第二相微細顆粒通過粉末冶金法加入而起到強化作用。4、 成分過冷：在合金凝固過程中，雖然實際溫度分布一定，但是由于液相中的溶質(zhì)分布發(fā)生變化，改變了液相的熔點，此時過冷是由成分變化與實際溫度分布這兩個因素共同決定，這種過冷稱為成分過冷。5、 偽共晶：在平衡凝固條件下，只有共晶成分的合金才能獲得100%的共晶組織；而在不平衡凝固時，成分在共晶點附近的合金也可以獲得全部的共晶組織。這種由非共晶成分的合金得到共晶組織稱

15、為偽共晶。3、 簡答題（40分）1、 從晶體結(jié)構(gòu)角度，說明間隙固溶體與間隙相及間隙化合物之間的區(qū)別。 答：溶質(zhì)原子分布于溶劑間隙而形成的固溶體稱為間隙固溶體。形成間隙固溶體的溶質(zhì)原子通常是原子半徑小于0.1nm的非金屬元素，如H、B、C、N、O等。間隙固溶體保持母相（溶劑）的晶體結(jié)構(gòu)，其成分在一定溫度范圍內(nèi)變化，不能用分子式表示。間隙相和間隙化合物屬于原子尺寸因素占主導(dǎo)地位的中間相。它們的晶體結(jié)構(gòu)不同于任何一個組成相。它們的成分可在一定范圍內(nèi)波動，但是組成它們的組元大致都具有一定的原子組成比。2、 結(jié)晶凝固理論，簡要說明細化鑄件晶粒的基本途徑。答：根據(jù)凝固理論可知，結(jié)晶時單位體積內(nèi)的晶粒數(shù)Z取

16、決于形核率N和長大速度V。這兩個因素的影響為：Z。主要途徑有：增大過冷度。（隨著過冷度的增大，N的增長率大于V的增長率，所以N/V隨過冷度的增大而增大，即Z增大，從而使晶粒變細。加入形核劑。不均勻形核所需要的現(xiàn)成基底增多，使晶核數(shù)大大增加，從而使晶粒顯著細化。振動。一方面，能量輸入將提高形核率；另一方面，生長的晶體破碎以提供更多的結(jié)晶核心，從而使晶粒細化。3、 根據(jù)Fe-Fe3C相圖，寫出三大恒溫反應(yīng)轉(zhuǎn)變式并注明轉(zhuǎn)變類型、成分點和轉(zhuǎn)變溫度。答：包晶反應(yīng) 1495 共晶反應(yīng) 1148 共析反應(yīng) 4、 比較非均勻形核和均勻形核的異同。答：均勻形核是指依靠系統(tǒng)自身的能量起伏和結(jié)構(gòu)起伏而自發(fā)形核。非均

17、勻形核是指依靠外來質(zhì)點包括容器壁等作為基底而形核。實際凝固是非均勻形核，異?；淄ǔ？梢杂行Ы档蛦挝幻娣e體積的表面能，從而降低形核功。因此非均勻形核所需的過冷度比均勻形核低得多。5、 簡述一次再結(jié)晶與二次再結(jié)晶的驅(qū)動力，并如何區(qū)分冷、熱加工。答：一次再結(jié)晶的驅(qū)動力是基體的彈性畸變能；二次再結(jié)晶的驅(qū)動力是來自界面能的降低；再結(jié)晶溫度是區(qū)分冷、熱加工的分界線。(4) 論述題（40分）7. 凡是與化學(xué)位有關(guān)的因素。均對擴散有影響。溫度的影響。溫度越高，原子擴散系數(shù)越大。擴散組元的影響。A.組元特性，表現(xiàn)為固溶體中組元尺寸相差越大；組元間親和力越大，擴散系數(shù)越??；組元熔點越高，擴散系數(shù)越小。 B.組元

18、濃度，通過擴散激活能和擴散常數(shù)影響擴散系數(shù)。C.第三組元，其影響比較復(fù)雜。晶體結(jié)構(gòu)的影響，體現(xiàn)在：A.密堆結(jié)構(gòu)的擴散比非密堆結(jié)構(gòu)中慢； B.間隙式擴散較置換式擴散快；C.各向異性時，沿原子密排的方向擴散慢，非密排的方向擴散快。短路擴散。表面擴散系數(shù)遠大于晶界擴散系數(shù)，二者又遠大于體擴散系數(shù)。生產(chǎn)實際中，通過提高滲碳溫度（在奧氏體態(tài)滲碳）和增加滲碳源的碳濃度來提高滲碳效率。8. 晶體塑性變形時其流變應(yīng)力隨應(yīng)變量增加而增大的現(xiàn)象，稱為應(yīng)變硬化。其表現(xiàn)形式為在對金屬或合金進行冷加工時，其強度增加，故又稱為加工硬化或加工強化。加工硬化的原因按位錯理論可解釋為：位錯間的長程相互作用、位錯交割生成割階；位

19、錯反應(yīng)生成固定位錯；位錯增殖使位錯密度增加，造成位錯纏結(jié)；位錯在雜質(zhì)、析出物、第二相質(zhì)點等周圍的塞積；位錯切過或繞過析出物而附加應(yīng)力；還有晶界強化等。這些因素都使位錯運動的阻力越來越大，從而造成加工硬化，利用加工硬化萊強化金屬，如冷拔鋼絲。加工硬化是金屬的一項重要特性，可被用作強化金屬的途徑，特別是對那些不能通過熱處理的材料如純金屬，以及某些合金，如奧氏體不銹鋼，冷拔鋼絲等主要是通過冷加工實現(xiàn)強化的。2007年材料科學(xué)基礎(chǔ)真題1、 名詞解釋（30分）4. 孿晶：在切應(yīng)力作用下，晶體的一部分沿一定的晶面（稱為孿生面）和晶向（稱為孿生方向）相對于另一部分晶體作均勻的切邊時所長生的變形。孿生變形后，

20、相鄰兩部分晶體的取向不同，恰好以孿生面為對稱面形成鏡像對稱，形成孿晶。5. 柯肯達爾效應(yīng)：在置換式固溶體中，由于兩種原子以不同的速度相對擴散而造成標記面飄移的現(xiàn)象。6. 二次滲碳體：從奧氏體中析出的滲碳體稱為二次滲碳體，其形態(tài)一般沿奧氏體晶界呈網(wǎng)狀分布。7. 小角度晶界：界面兩側(cè)的晶粒取向差小于10o的晶界，有對稱傾側(cè)晶界和非對稱傾側(cè)晶界之分。8. 成分過冷：在合金凝固過程中，雖然液相中的實際溫度分布一定，但是由于固液界面前沿液相中的溶質(zhì)富集，導(dǎo)致液相的實際熔點下降。液相的實際凝固溫度與熔體中的溶質(zhì)的實際溫度不一致，產(chǎn)生過冷現(xiàn)象。這種過冷是由于成分變化與實際溫度分布這兩個因素共同決定，這種過冷

21、呈為成分過冷。9. 施密特（Schmid）因子：拉伸變形時，能夠引起晶體滑移的分切應(yīng)力t的大小取決于該滑移面和晶向的空間位置（）。t與拉伸應(yīng)力間的關(guān)系為：被稱為取向因子，或稱施密特因子，取向因子越大，則分切應(yīng)力越大。2、 簡答題（任選5題，50分）1. 簡述柯垂爾氣團和鈴木氣團的特點 答：溶質(zhì)與刃型位錯之間產(chǎn)生交互作用，形成柯垂爾氣團。 溶質(zhì)原子與層錯交互作用形成鈴木氣團。 當(dāng)材料的溫度升高時，柯垂爾氣團容易消失而鈴木氣團受溫度的影響很小。2. 寫出FCC、BCC和HCP晶胞中的四面體、八面體間隙數(shù)，致密度和原子配位數(shù)。 答：（1）間隙 FCC晶胞：4個八面體間隙，8個四面體間隙； BCC晶胞

22、：6個八面體間隙；12個四面體間隙； HCP晶胞：6個八面體間隙；12個四面體間隙； （2）配位數(shù) BCC：最近鄰8個，考慮次近鄰為（8+6）個 FCC：最近鄰12個 HCP：理想狀態(tài)12個，非理想狀態(tài)（6+6）個 （3）致密度 BCC：0.68 FCC：0.74 HCP：0.743. 簡述固溶體和中間相的特點 答：（1）固溶體：固溶體保持了溶劑的晶格類型；成分可以在一定范圍內(nèi)變化，但不能用一個化學(xué)式來表示；不一定滿足原子比或電子數(shù)比；在相圖上為一個區(qū)域；具有明顯的金屬性質(zhì)。例如具有一定的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性質(zhì)和塑性等。固溶體中的結(jié)合鍵主要是金屬鍵。 （2）中間相：金屬與金屬，或金屬與非金屬（氮、碳、

23、氫、硅）之間形成的化合物總稱為金屬間化合物。由于金屬間化合物在相圖中處于相圖的中間位置，故也稱為中間相。 金屬間化合物的晶體結(jié)構(gòu)不同于構(gòu)成它的純組元，鍵合方式也有不同的類型，可能有離子鍵、共價鍵，但大多數(shù)仍然屬于金屬鍵類型。4. 相界面結(jié)構(gòu)有哪幾種形式，其界面能特點是什么？ 答：有共格、半共格和非共格三種。 共格界面的晶格畸變能最高，化學(xué)能最低；非共格界面的化學(xué)能最高而晶格畸變能最低；半共格界面介于兩者之間。5. 變形織構(gòu)有哪幾種類型，對材料的性能有何影響？如何消除？ 答：（1）有絲織構(gòu)和板織構(gòu) （2）造成材料的性能產(chǎn)生顯著的各異性。如，對于板材，在沖壓成型時容易產(chǎn)生制耳。 （3）消除方法：控

24、制加工和熱處理制度，得到只有輕微織構(gòu)的加工組織和得到細晶粒的再結(jié)晶組織；改變軋板的生產(chǎn)工藝；如何可以采用多方向交叉扎制以及相應(yīng)退火的方法。6. 比較位錯滑移與孿生的區(qū)別與聯(lián)系 答：（1）相同點：從宏觀上看兩者都是在剪切力作用下發(fā)生的剪切變形。從微觀上看，兩者都是通過晶體的一部分相對于另一部分沿一定晶向和晶面平移實現(xiàn)的。都不會改變晶體結(jié)構(gòu)。兩者都是晶體中位錯運動的結(jié)果。 （2）不同點：滑移不改變晶體位向，孿生則改變晶體位向；孿晶經(jīng)拋光與侵蝕后仍能重現(xiàn)?；茣r原子的位移是沿滑移方向的原子間距的整數(shù)倍，故滑移變形時不均勻分布的；孿生是均勻的切邊過程，原子滑移的距離是孿生方向原子間距的整數(shù)倍。滑移有確

25、定的臨近分切應(yīng)力；孿生則沒有實驗證據(jù)證明是否存在確定的臨界分切應(yīng)力；晶體的對稱度越低，越容易發(fā)生孿晶。形變孿晶常見于密排六方和體心立方晶體中。此外變形溫度越低，加載速率越高（如沖擊載荷），也越容易發(fā)生孿晶?；茖w的塑性變形有很大貢獻；孿生對金屬塑性變形的貢獻不大，但形成的孿晶改變了晶體的位向，可以誘發(fā)新的滑移系開動，間接對塑性變形有貢獻。如果晶體主要變形方式為孿生，則它往往比較脆。滑移是全位錯運動的結(jié)果，而孿生則是部分位錯運動的結(jié)果。7. 成分偏析的種類及產(chǎn)生機理 答：微觀偏析是在一個晶粒范圍內(nèi)成分不均勻的現(xiàn)象。根據(jù)凝固時晶體生長形態(tài)的不同可分為：枝晶偏析，胞狀偏析，晶界偏析 （1）枝晶偏

26、析（晶內(nèi)偏析）：凝固速度越快，液體的對流擴散越不充分，Ko值越?。↘o<1），則枝晶偏析越嚴重。 （2）胞狀偏析：成分過冷比較小時，固溶體以胞狀方式生長。對于Ko<1的合金，在凹陷才胞界處將富集溶質(zhì)。這種胞內(nèi)核胞界面處成分不均勻的現(xiàn)象稱為胞狀偏析。可以通過高溫擴散退火消除。 （3）晶界偏析：界面處是液體最后凝固的地方。對于Ko<1的合金，最后凝固的液體中溶質(zhì)含量高。因此凝固結(jié)束后晶界處產(chǎn)生溶質(zhì)富集，形成了晶界偏析。三、論述題（任選4題，每題15分，共60分） 1.論述位錯的運動方式、條件及其對材料變形的影響。答：(1)運動方式：刃型位錯：滑移，攀移； 螺型位錯：滑移和交滑移

27、(2)條件：滑移需要臨界分切應(yīng)力，啟動單個位錯滑移的力為P-N力（派納力）。攀移運動需要正應(yīng)力和高溫作用。只有螺型位錯才能發(fā)生交滑移，層錯能的大小對交滑移的影響很明顯，層錯能越高，則擴展層錯越窄，位錯越容易富集而發(fā)生交滑移。 (3)位錯滑移和交滑移是材料主要的塑性變形方式，只有在高溫和高正應(yīng)力作用下才能發(fā)生正刃型位錯的攀移。 2.論述界面能對析出相的形貌的影響。答：(1)單相組織：界面平直化與轉(zhuǎn)動。減小界面能；界面平衡的熱力學(xué)，達到平衡時，晶界夾角均為120o。 (2)復(fù)相組織：第二相分布在基體晶粒內(nèi)時，若相界的界面能無明顯各向異性，則第二相為球狀，這樣界面面積最小，總相界能也最?。蝗粝嗟慕缑?/p>

28、能有明顯的各向異性，則第二相將形成以低能量晶面為相界的多面體。 第二相分布基體兩晶粒的晶界上時，如果兩相間形成非共格界面，當(dāng)?shù)诙辔挥诨w的晶面上時，常呈雙凸透鏡的形貌，此時第二相的具體形狀與界面能有密切關(guān)系。如果、兩相間形成共格或半共格界面，則因為界面兩側(cè)的相晶粒有不同的位向，所以相如果和第一個相晶粒形成共格或半共格界面，則和第二個相晶粒就不能共格。 常見的情況是一個晶粒形成平直的共格或半共格界面，而另一個晶粒形成光滑的非共格界面。 3.凝固、擴散、晶粒長大、回復(fù)和再結(jié)晶的驅(qū)動力是什么？(1)凝固的驅(qū)動力是液固兩相的自由能差值(2)擴散的驅(qū)動力是元素的化學(xué)勢差值(3)晶粒長大的驅(qū)動力是晶界能

29、(4)回復(fù)和再結(jié)晶的驅(qū)動力是晶體在塑性變形時的儲能 4.論述冷變形后材料的組織和性能特點。 答：與未變形的材料相比，冷變形材料的晶粒形態(tài)的改變，被壓扁、拉長，形成纖維組織和帶狀組織。晶粒內(nèi)出現(xiàn)大量的滑移帶，進行孿生變形的金屬還出現(xiàn)孿晶帶。晶粒轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生形變帶，出現(xiàn)晶粒擇優(yōu)取向（織構(gòu)）。產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力。出現(xiàn)加工硬化效應(yīng)。物理和力學(xué)性能變化顯著：如強度和硬度升高、電阻率升高、塑性和韌性下降等。 5.影響再結(jié)晶晶粒大小的因素有哪些？在生產(chǎn)實際中如何控制再結(jié)晶晶粒大?。?(1)冷變形量，當(dāng)變形量很小時，所產(chǎn)生的儲存能不足以驅(qū)動再結(jié)晶，故加熱后不發(fā)生再結(jié)晶，晶粒仍為變形前原始晶粒尺寸，當(dāng)變形量增大到一定變形

30、量（一般金屬在210%范圍內(nèi)）時，所產(chǎn)生的儲存能正好足夠驅(qū)動再結(jié)晶發(fā)生，這一變形量稱為臨界變形量。 (2)塑性變形溫度：升高形變溫度將減少儲存能，從而降低N/G，使再結(jié)晶晶粒粗化。 (3)再結(jié)晶加熱溫度：影響不大。因為隨溫度上升，再結(jié)晶形核速率和長大速率的增大速率幾乎相同。但再結(jié)晶加熱溫度升高將使金屬的臨界變形量減小。 (4)原始晶粒大?。涸季ЯＳ?，金屬中晶界面積愈大，形成再結(jié)晶晶核的部位也愈多，造成形核率增大而使再結(jié)晶后晶粒尺寸減小。 在實際中應(yīng)綜合考慮各種因素的影響，設(shè)法控制再結(jié)晶形核速率和晶粒長大速率，便可控制晶粒尺寸。 6.合金強化方法有哪些，其機理是什么？答：固溶強化、彌散強化、第二相強化、細晶強化、加工硬化、馬氏體強化（鋼鐵）、有序強化。其機理均是通過阻礙位錯的運動來提高材料的強度。不同的強化方法的機理有其特殊性。(1) 固溶強化：固溶在點陣間隙或結(jié)點上的合金元素原子由于其尺寸不同于基體原子，故產(chǎn)生一點的應(yīng)力場，阻礙位錯運動；柯氏氣團和鈴木氣團，前者是間隙原子優(yōu)先分布于BCC金屬刃型位錯的拉應(yīng)力區(qū)，對位錯產(chǎn)生釘扎作用，后者是合金元素優(yōu)先分布于FCC金屬擴展位錯的層錯區(qū)，降低層錯能，擴大層錯區(qū)，使擴展位錯滑移更加困難。(2) 沉淀強化和彌散強化：合金通過相變過程得到的合金元素與基體元素的化合物和機械混摻于基體材料