——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(guò)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(jià)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(shí)際成分可在一定的范圍變動(dòng)，可溶解一定量的固溶體。2.成分過(guò)冷：固溶體合金凝固時(shí)，由于液相中溶質(zhì)的分布發(fā)生變化，合金熔點(diǎn)也發(fā)生變化，即使實(shí)際溫度分布不變，固液界面前沿的過(guò)冷度也會(huì)發(fā)生變化。所以固溶體合金的過(guò)冷度時(shí)由變化著的合金的熔點(diǎn)與實(shí)際溫度分布兩個(gè)方面的因素共同決定的。這種因液相成分變化而形成的過(guò)冷稱為成分過(guò)冷。3.萊氏體：高碳的鐵基合金在凝固過(guò)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(shí)，萊氏體由奧氏體和滲碳體組成，用符號(hào)Ld表示。在低于727時(shí)，萊氏體是由珠光體和滲碳體組成，用符號(hào)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(shí)，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(shí)，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(zhǎng)大的傾向性。6.彌散強(qiáng)化：第二相微細(xì)顆粒通過(guò)粉末冶金法加入而起到強(qiáng)化作用

3、。7.多邊形化：經(jīng)過(guò)冷塑性形變的金屬或者合金在回復(fù)時(shí)形成小角度亞晶界和較完整的亞晶粒的過(guò)程。8.共格晶面：所謂共格晶界，是指界面上的原子同時(shí)位于兩相晶格的結(jié)點(diǎn)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(jiǎn)答題 1.簡(jiǎn)述純金屬枝晶的形成條件和長(zhǎng)大過(guò)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(diǎn)。3. 什么叫擇優(yōu)取向？什么叫形變枝構(gòu)？它們有什么實(shí)際意義？4. 何謂全位錯(cuò)？單位位錯(cuò)？不全位錯(cuò)？并指出典型金屬晶體中單位位錯(cuò)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(gè)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(jiǎn)述固相變與液相變（凝固）形核與晶核長(zhǎng)大規(guī)律的異同點(diǎn)。答：凝固時(shí)形核的驅(qū)動(dòng)力，是新、舊化學(xué)位差，再結(jié)晶驅(qū)動(dòng)力只是形變儲(chǔ)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(zhǎng)大時(shí)與母相不會(huì)有取向關(guān)系，再結(jié)晶長(zhǎng)大時(shí)可有特定取向關(guān)系。凝固晶體成長(zhǎng)機(jī)理：連續(xù)式生長(zhǎng)、二維形核及借助臺(tái)階側(cè)向生長(zhǎng)、借螺旋位錯(cuò)生長(zhǎng)。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(guò)亞晶合并或長(zhǎng)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(duì)面心立方結(jié)構(gòu)的晶體（點(diǎn)陣常數(shù)為a） (1)計(jì)算單位

5、晶胞的致密度；(2) 在100、110、111晶向中，哪個(gè)晶向?yàn)樵幼蠲芘欧较颍?3) 在(100)、(110)和(111)晶面中，哪個(gè)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(jì)算A-50B（wt%）合金在200下液相和相的相對(duì)量；(3) 說(shuō)明上述合金的結(jié)晶過(guò)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(qiáng)化金屬材料的各種手段，考慮的出發(fā)點(diǎn)都在于（ ）。 制造無(wú)缺陷的晶體或設(shè)置位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的障礙 使位錯(cuò)增殖 使位錯(cuò)適當(dāng)?shù)販p少 2.金屬凝固形成臨界晶核時(shí)體積自由能的減

6、少只能補(bǔ)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(kuò)散的特征，即濃度不隨（ ）變化。 距離 時(shí)間 溫度 5.原子擴(kuò)散的驅(qū)動(dòng)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(guò)程 形核長(zhǎng)大過(guò)程 某些晶粒特別長(zhǎng)大的現(xiàn)象 7.彌散分布的細(xì)小第二相粒子的存在可增加材料的強(qiáng)度，其強(qiáng)化效果取決于（ ）。 第二相粒子的尺寸和體積分?jǐn)?shù) 溶質(zhì)原子的化合價(jià) 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(guò)程 可以用杠桿定律計(jì)算各相的相對(duì)量2、 名詞解釋（每題4分，共24分）1.柯垂?fàn)枤鈭F(tuán)：溶質(zhì)原子在刃型位錯(cuò)周圍的聚集現(xiàn)象，這種氣團(tuán)可以阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生固溶強(qiáng)化效應(yīng)等結(jié)果。2.過(guò)冷度：在較快的冷卻速度下，金屬材料冷到其熔點(diǎn)溫度時(shí)并不立即凝固，而是要冷到更低的溫度時(shí)才開始凝固。這時(shí)，實(shí)際凝固溫度與熔點(diǎn)溫度的差值就稱之為過(guò)冷度。3.形變織構(gòu)：經(jīng)過(guò)塑性變形后原來(lái)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(shí)，隨著變形程度的增加，金屬材料的所有強(qiáng)度指標(biāo)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(yùn)動(dòng)的位錯(cuò)在運(yùn)動(dòng)中相遇會(huì)發(fā)生位錯(cuò)的交割。位錯(cuò)交割時(shí)會(huì)發(fā)生相互作用。 若由此形成的曲折線段就在位錯(cuò)的滑移面上，稱為扭折；若該曲折線段垂直于位錯(cuò)的滑移面是，稱為割階。扭折和割階也可由位錯(cuò)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(shí)，隨著各組元相對(duì)含量、晶體結(jié)構(gòu)類型、電化學(xué)性質(zhì)、原子相對(duì)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(jiǎn)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(shuō)明共晶成分的鋁硅合金在快冷（獲得突然增大的過(guò)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(diǎn)。5.比較刃型與螺型位錯(cuò)異同。 答：刃型位錯(cuò)和螺型位錯(cuò)的異同點(diǎn)：刃型位錯(cuò)位錯(cuò)線垂直于柏氏矢量，螺型位錯(cuò)位錯(cuò)線平行于柏氏矢量；刃型位錯(cuò)柏氏矢量平行于滑移運(yùn)動(dòng)方向，螺型位錯(cuò)柏氏矢量垂直于滑移運(yùn)動(dòng)方向；刃型位錯(cuò)可作攀移運(yùn)動(dòng)且只有一個(gè)滑移面，螺型位錯(cuò)只可作滑移運(yùn)動(dòng)但有無(wú)數(shù)個(gè)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(diǎn)和包晶點(diǎn)才能三相共存4、 論述題（每題20分，共40分） 1.說(shuō)明晶粒大小對(duì)金屬室溫強(qiáng)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(shí)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(jì)150分。第一部分為必答題，計(jì)30分；第二部分為選答題，計(jì)120分，選答題分為A、B、C三組，考生可任選一組進(jìn)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(jì)算20下純鈦單位晶胞的致密度； 74%（2） 計(jì)算900下純鈦單位晶胞的致密度； 68%（3） 請(qǐng)寫出-Ti中密排面的晶面指數(shù)； （0001）（4） 請(qǐng)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(gè)與A、B晶體結(jié)構(gòu)不同的中間化合物，由熱分析測(cè)得下列數(shù)據(jù)。B組元質(zhì)量分?jǐn)?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(gè)區(qū)域的相、各點(diǎn)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(cuò)線具有唯一的柏氏矢量，當(dāng)位錯(cuò)線發(fā)生改變時(shí)，其柏氏矢量不會(huì)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(wú)限固溶體。 （ × ）(6) 過(guò)冷度愈大，晶體的生長(zhǎng)速率愈快，則晶粒就愈粗大。 （ × ）(7) 固液界面前沿呈負(fù)溫度梯度分布時(shí)， 常見純金屬呈樹枝狀界面生長(zhǎng)。（ ）(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(bǔ)償表面自由能的增加時(shí)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(dòng)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(huì)發(fā)生動(dòng)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(xì)化晶粒。 （ × ）(13) 在三元系中，若成分為O的合金分解為兩個(gè)合金或形成兩個(gè)相D和E時(shí)，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(gè)微小體積所實(shí)際具有的能量，會(huì)偏離體系平均能量水平而瞬時(shí)漲落的現(xiàn)象。2、 擴(kuò)展位錯(cuò)：全位錯(cuò)分解后，成為兩個(gè)平行的分位錯(cuò)，中間夾著兩個(gè)堆垛層錯(cuò)，其整個(gè)位錯(cuò)組態(tài)稱為擴(kuò)展位錯(cuò)。3、 彌散強(qiáng)化：第二相微細(xì)顆粒通過(guò)粉末冶金法加入而起到強(qiáng)化作用。4、 成分過(guò)冷：在合金凝固過(guò)程中，雖然實(shí)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(diǎn)，此時(shí)過(guò)冷是由成分變化與實(shí)際溫度分布這兩個(gè)因素共同決定，這種過(guò)冷稱為成分過(guò)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(shí)，成分在共晶點(diǎn)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(jiǎn)答題（40分）1、 從晶體結(jié)構(gòu)角度，說(shuō)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(gè)組成相。它們的成分可在一定范圍內(nèi)波動(dòng)，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(jiǎn)要說(shuō)明細(xì)化鑄件晶粒的基本途徑。答：根據(jù)凝固理論可知，結(jié)晶時(shí)單位體積內(nèi)的晶粒數(shù)Z取

16、決于形核率N和長(zhǎng)大速度V。這兩個(gè)因素的影響為：Z。主要途徑有：增大過(guò)冷度。（隨著過(guò)冷度的增大，N的增長(zhǎng)率大于V的增長(zhǎng)率，所以N/V隨過(guò)冷度的增大而增大，即Z增大，從而使晶粒變細(xì)。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(xì)化。振動(dòng)。一方面，能量輸入將提高形核率；另一方面，生長(zhǎng)的晶體破碎以提供更多的結(jié)晶核心，從而使晶粒細(xì)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(diǎn)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(lái)質(zhì)點(diǎn)包括容器壁等作為基底而形核。實(shí)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(guò)冷度比均勻形核低得多。5、 簡(jiǎn)述一次再結(jié)晶與二次再結(jié)晶的驅(qū)動(dòng)力，并如何區(qū)分冷、熱加工。答：一次再結(jié)晶的驅(qū)動(dòng)力是基體的彈性畸變能；二次再結(jié)晶的驅(qū)動(dòng)力是來(lái)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(duì)擴(kuò)散有影響。溫度的影響。溫度越高，原子擴(kuò)散系數(shù)越大。擴(kuò)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(kuò)散系數(shù)越小；組元熔點(diǎn)越高，擴(kuò)散系數(shù)越小。 B.組元

18、濃度，通過(guò)擴(kuò)散激活能和擴(kuò)散常數(shù)影響擴(kuò)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(kuò)散比非密堆結(jié)構(gòu)中慢； B.間隙式擴(kuò)散較置換式擴(kuò)散快；C.各向異性時(shí)，沿原子密排的方向擴(kuò)散慢，非密排的方向擴(kuò)散快。短路擴(kuò)散。表面擴(kuò)散系數(shù)遠(yuǎn)大于晶界擴(kuò)散系數(shù)，二者又遠(yuǎn)大于體擴(kuò)散系數(shù)。生產(chǎn)實(shí)際中，通過(guò)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(lái)提高滲碳效率。8. 晶體塑性變形時(shí)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(duì)金屬或合金進(jìn)行冷加工時(shí)，其強(qiáng)度增加，故又稱為加工硬化或加工強(qiáng)化。加工硬化的原因按位錯(cuò)理論可解釋為：位錯(cuò)間的長(zhǎng)程相互作用、位錯(cuò)交割生成割階；位

19、錯(cuò)反應(yīng)生成固定位錯(cuò)；位錯(cuò)增殖使位錯(cuò)密度增加，造成位錯(cuò)纏結(jié)；位錯(cuò)在雜質(zhì)、析出物、第二相質(zhì)點(diǎn)等周圍的塞積；位錯(cuò)切過(guò)或繞過(guò)析出物而附加應(yīng)力；還有晶界強(qiáng)化等。這些因素都使位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的阻力越來(lái)越大，從而造成加工硬化，利用加工硬化萊強(qiáng)化金屬，如冷拔鋼絲。加工硬化是金屬的一項(xiàng)重要特性，可被用作強(qiáng)化金屬的途徑，特別是對(duì)那些不能通過(guò)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(guò)冷加工實(shí)現(xiàn)強(qiáng)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(duì)于另一部分晶體作均勻的切邊時(shí)所長(zhǎng)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(duì)稱面形成鏡像對(duì)稱，形成孿晶。5. 柯肯達(dá)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(duì)擴(kuò)散而造成標(biāo)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(duì)稱傾側(cè)晶界和非對(duì)稱傾側(cè)晶界之分。8. 成分過(guò)冷：在合金凝固過(guò)程中，雖然液相中的實(shí)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(shí)際熔點(diǎn)下降。液相的實(shí)際凝固溫度與熔體中的溶質(zhì)的實(shí)際溫度不一致，產(chǎn)生過(guò)冷現(xiàn)象。這種過(guò)冷是由于成分變化與實(shí)際溫度分布這兩個(gè)因素共同決定，這種過(guò)冷

21、呈為成分過(guò)冷。9. 施密特（Schmid）因子：拉伸變形時(shí)，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(jiǎn)答題（任選5題，50分）1. 簡(jiǎn)述柯垂?fàn)枤鈭F(tuán)和鈴木氣團(tuán)的特點(diǎn) 答：溶質(zhì)與刃型位錯(cuò)之間產(chǎn)生交互作用，形成柯垂?fàn)枤鈭F(tuán)。 溶質(zhì)原子與層錯(cuò)交互作用形成鈴木氣團(tuán)。 當(dāng)材料的溫度升高時(shí)，柯垂?fàn)枤鈭F(tuán)容易消失而鈴木氣團(tuán)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(gè)八面體間隙，8個(gè)四面體間隙； BCC晶胞

22、：6個(gè)八面體間隙；12個(gè)四面體間隙； HCP晶胞：6個(gè)八面體間隙；12個(gè)四面體間隙； （2）配位數(shù) BCC：最近鄰8個(gè)，考慮次近鄰為（8+6）個(gè) FCC：最近鄰12個(gè) HCP：理想狀態(tài)12個(gè)，非理想狀態(tài)（6+6）個(gè) （3）致密度 BCC：0.68 FCC：0.74 HCP：0.743. 簡(jiǎn)述固溶體和中間相的特點(diǎn) 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(gè)化學(xué)式來(lái)表示；不一定滿足原子比或電子數(shù)比；在相圖上為一個(gè)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(jià)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(diǎn)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(duì)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(duì)于板材，在沖壓成型時(shí)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(xì)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(cuò)滑移與孿生的區(qū)別與聯(lián)系 答：（1）相同點(diǎn)：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(guò)晶體的一部分相對(duì)于另一部分沿一定晶向和晶面平移實(shí)現(xiàn)的。都不會(huì)改變晶體結(jié)構(gòu)。兩者都是晶體中位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的結(jié)果。 （2）不同點(diǎn)：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(shí)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(shí)不均勻分布的；孿生是均勻的切邊過(guò)程，原子滑移的距離是孿生方向原子間距的整數(shù)倍?；朴写_

25、定的臨近分切應(yīng)力；孿生則沒(méi)有實(shí)驗(yàn)證據(jù)證明是否存在確定的臨界分切應(yīng)力；晶體的對(duì)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?duì)晶體的塑性變形有很大貢獻(xiàn)；孿生對(duì)金屬塑性變形的貢獻(xiàn)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(dòng)，間接對(duì)塑性變形有貢獻(xiàn)。如果晶體主要變形方式為孿生，則它往往比較脆?；剖侨诲e(cuò)運(yùn)動(dòng)的結(jié)果，而孿生則是部分位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的結(jié)果。7. 成分偏析的種類及產(chǎn)生機(jī)理 答：微觀偏析是在一個(gè)晶粒范圍內(nèi)成分不均勻的現(xiàn)象。根據(jù)凝固時(shí)晶體生長(zhǎng)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(duì)流擴(kuò)散越不充分，Ko值越?。↘o<1），則枝晶偏析越嚴(yán)重。 （2）胞狀偏析：成分過(guò)冷比較小時(shí)，固溶體以胞狀方式生長(zhǎng)。對(duì)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?？梢酝ㄟ^(guò)高溫?cái)U(kuò)散退火消除。 （3）晶界偏析：界面處是液體最后凝固的地方。對(duì)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(cuò)的運(yùn)動(dòng)方式、條件及其對(duì)材料變形的影響。答：(1)運(yùn)動(dòng)方式：刃型位錯(cuò)：滑移，攀移； 螺型位錯(cuò)：滑移和交滑移

27、(2)條件：滑移需要臨界分切應(yīng)力，啟動(dòng)單個(gè)位錯(cuò)滑移的力為P-N力（派納力）。攀移運(yùn)動(dòng)需要正應(yīng)力和高溫作用。只有螺型位錯(cuò)才能發(fā)生交滑移，層錯(cuò)能的大小對(duì)交滑移的影響很明顯，層錯(cuò)能越高，則擴(kuò)展層錯(cuò)越窄，位錯(cuò)越容易富集而發(fā)生交滑移。 (3)位錯(cuò)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(cuò)的攀移。 2.論述界面能對(duì)析出相的形貌的影響。答：(1)單相組織：界面平直化與轉(zhuǎn)動(dòng)。減小界面能；界面平衡的熱力學(xué)，達(dá)到平衡時(shí)，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(shí)，若相界的界面能無(wú)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??；若相的界面

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(shí)，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(shí)，常呈雙凸透鏡的形貌，此時(shí)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?yàn)榻缑鎯蓚?cè)的相晶粒有不同的位向，所以相如果和第一個(gè)相晶粒形成共格或半共格界面，則和第二個(gè)相晶粒就不能共格。 常見的情況是一個(gè)晶粒形成平直的共格或半共格界面，而另一個(gè)晶粒形成光滑的非共格界面。 3.凝固、擴(kuò)散、晶粒長(zhǎng)大、回復(fù)和再結(jié)晶的驅(qū)動(dòng)力是什么？(1)凝固的驅(qū)動(dòng)力是液固兩相的自由能差值(2)擴(kuò)散的驅(qū)動(dòng)力是元素的化學(xué)勢(shì)差值(3)晶粒長(zhǎng)大的驅(qū)動(dòng)力是晶界能

29、(4)回復(fù)和再結(jié)晶的驅(qū)動(dòng)力是晶體在塑性變形時(shí)的儲(chǔ)能 4.論述冷變形后材料的組織和性能特點(diǎn)。 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(zhǎng)，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(jìn)行孿生變形的金屬還出現(xiàn)孿晶帶。晶粒轉(zhuǎn)動(dòng)，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(qiáng)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(shí)際中如何控制再結(jié)晶晶粒大小？ (1)冷變形量，當(dāng)變形量很小時(shí)，所產(chǎn)生的儲(chǔ)存能不足以驅(qū)動(dòng)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(shí)，所產(chǎn)生的儲(chǔ)存能正好足夠驅(qū)動(dòng)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(chǔ)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?yàn)殡S溫度上升，再結(jié)晶形核速率和長(zhǎng)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)原始晶粒大小：原始晶粒愈細(xì)，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(shí)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(zhǎng)大速率，便可控制晶粒尺寸。 6.合金強(qiáng)化方法有哪些，其機(jī)理是什么？答：固溶強(qiáng)化、彌散強(qiáng)化、第二相強(qiáng)化、細(xì)晶強(qiáng)化、加工硬化、馬氏體強(qiáng)化（鋼鐵）、有序強(qiáng)化。其機(jī)理均是通過(guò)阻礙位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)來(lái)提高材料的強(qiáng)度。不同的強(qiáng)化方法的機(jī)理有其特殊性。(1) 固溶強(qiáng)化：固溶在點(diǎn)陣間隙或結(jié)點(diǎn)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(diǎn)的應(yīng)力場(chǎng)，阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)；柯氏氣團(tuán)和鈴木氣團(tuán)，前者是間隙原子優(yōu)先分布于BCC金屬刃型位錯(cuò)的拉應(yīng)力區(qū)，對(duì)位錯(cuò)產(chǎn)生釘扎作用，后者是合金元素優(yōu)先分布于FCC金屬擴(kuò)展位錯(cuò)的層錯(cuò)區(qū)，降低層錯(cuò)能，擴(kuò)大層錯(cuò)區(qū)，使擴(kuò)展位錯(cuò)滑移更加困難。(2) 沉淀強(qiáng)化和彌散強(qiáng)化：合金通過(guò)相變過(guò)程得到的合金元素與基體元素的化合物和機(jī)械混摻于基體材料