中南大學(xué)材基課后題答案

1、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 ；bcc結(jié)構(gòu)的密排方向是 ，密排面是 ,致密度為 ,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 ，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的關(guān)系是 。2.    

2、60;    Al的點(diǎn)陣常數(shù)為0.4049nm，其結(jié)構(gòu)原子體積是 ，每個(gè)晶胞中八面體間隙數(shù)為 ，四面體間隙數(shù)為 。3.         純鐵冷卻時(shí)在912e 發(fā)生同素異晶轉(zhuǎn)變是從 結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)?結(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. &#

3、160;       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） ；（2） ；（3） ；（4） 和環(huán)境因素。3） 置換式固溶體的不均勻性主要表現(xiàn)為 和 。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 和 。5） 無(wú)序

4、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 ，塑性 ，導(dǎo)電性 。6）間隙固溶體是 ，間隙化合物是 。 二、             問(wèn)答 1、 分析氫，氮，碳，硼在a-Fe 和g-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，a-Fe：0.124nm，g-Fe ：0.126nm。2、簡(jiǎn)述形成有序固溶體的必要條件。第三章 純金屬的凝固1.

5、       填空1. 在液態(tài)純金屬中進(jìn)行均質(zhì)形核時(shí)，需要 起伏和 起伏。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 自由能是形核的阻力， 是形核的動(dòng)力；臨界晶核半徑rK與過(guò)冷度vT關(guān)系為 ，臨界形核功vGK等于 。3 動(dòng)態(tài)過(guò)冷度是指 。4 在工廠生產(chǎn)條件下，過(guò)冷度增大，則臨界晶核半徑 ，金屬結(jié)晶冷卻速度越快，N/G比值 ，晶粒越 。5. 獲得非晶合金的基本方法是 。 二、 問(wèn)答1 根據(jù)凝固理論，試述細(xì)化晶粒的基本途徑。 2 試根據(jù)凝固理論，分析通常鑄錠組織的特點(diǎn)。 3 簡(jiǎn)述液態(tài)金屬結(jié)晶時(shí)，

6、過(guò)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vHm=1628J/cm2，s=177×107J/cm，點(diǎn)陣常數(shù)a=0.3615nm。求銅vT=100e 時(shí)均勻形核的臨界核心半徑。 5：何謂過(guò)冷，過(guò)冷度，動(dòng)態(tài)過(guò)冷度，它們對(duì)結(jié)晶過(guò)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(jiǎn)述純金屬凝固時(shí)潤(rùn)濕角、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

7、元合金相圖與合金凝固一、填空1. 固溶體合金凝固時(shí)，除了需要結(jié)構(gòu)起伏和能量起伏外，還要有 起伏。2. 按液固界面微觀結(jié)構(gòu)，界面可分為 和 。3. 液態(tài)金屬凝固時(shí)，粗糙界面晶體的長(zhǎng)大機(jī)制是 ，光滑界面晶體的長(zhǎng)大機(jī)制是 和 。4 在一般鑄造條件下固溶體合金容易產(chǎn)生 偏析，用 熱處理方法可以消除。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、液界面呈 狀，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(guò)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= ，當(dāng)凝固速率很大時(shí)ke趨于 。8

8、. 在二元相圖中，L1a+L2叫 反應(yīng)，bL+a稱為 轉(zhuǎn)變，而反應(yīng)aab稱為 反應(yīng)，a+b®g稱為 反應(yīng)。9 Fe-Fe3C相圖中含碳量小于 為鋼，大于 為鑄鐵；鐵碳合金室溫平衡組織均由 和 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)是 ，是 固溶體，鐵素體是 ，其晶體結(jié)構(gòu)是 ，合金平衡結(jié)晶時(shí)，奧氏體的最大含量是 ；珠光體的含碳量是 ，它是由 和 組成的兩相混合物；萊氏體的含碳量是 ；在常溫下，亞共析鋼的平衡組織是 ，過(guò)共析鋼的平衡組織是 ，亞共晶白口鑄鐵的平衡組織是 ，萊氏體的相組成物是 ，變態(tài)萊氏體的相組成物是 ，F(xiàn)e3CI是從 中析出的，F(xiàn)e3CII是從 中析出的，F(xiàn)

9、e3CIII是從 中析出的，它們的含碳量為 ，F(xiàn)e3C主要性能特點(diǎn)是 ，A共析反應(yīng)后的生成物稱為 。 2 問(wèn)答1 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)，指明反應(yīng)類型；4）    指出含Ni 30%(重量)的合金在平衡冷卻時(shí)的相變過(guò)程，計(jì)算室溫下的相組成與組織組成，并計(jì)算出其中組織組成物的百分?jǐn)?shù)。5）    試說(shuō)明含Ni89%

10、（重量）的Ni-Al合金其平衡凝固與非平衡凝固后的顯微組織的不同。6）    設(shè)X合金平衡凝固完畢時(shí)的組織為a（Al）初晶+(a+b)共晶，其中a初晶占80%，則此合金中Ni組元的含量是多少？7）    繪出1500e 時(shí)Al-Ni合金系的自由能成分曲線示意圖。 圖4-1 圖4-2 2 根據(jù)Cu-Sn相圖（圖4-2），Cu為fcc結(jié)構(gòu)。回答下列問(wèn)題： 1）a相為何種晶體結(jié)構(gòu)？2）計(jì)算212時(shí)Cu-90%Sn合金在TE溫度時(shí)（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，a相的晶界上出現(xiàn)少量b相，其原因何

11、在？如何消除b相？4）分析Cu-70%Sn合金平衡凝固過(guò)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4-4 3 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(jiǎn)述圖中Y=10%wt之合金可能的強(qiáng)化方法。  4 試說(shuō)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

12、回答下列問(wèn)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）     

13、60; 分析Fe-1%C合金的平衡凝固過(guò)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狀態(tài)圖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+F 900A+F 0.77680P 剛達(dá)到770A 1.0700P+Fe3C 剛達(dá)到770A+Fe3C 8)    &#

14、160; 畫出1200時(shí)各相的自由能-成分曲線示意圖。   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）畫出合金平衡冷卻曲線以及平衡結(jié)晶后組織示意圖，計(jì)算其室溫下相組成物及組織組成物相對(duì)含量。2）試分析不同冷卻速度對(duì)下圖中合金凝固后顯微組織的影響。3）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(jiǎn)述典型金屬凝固時(shí)，固/液界面的微觀結(jié)構(gòu)，長(zhǎng)大機(jī)制，晶體在正溫度梯度下、負(fù)溫度梯度下成長(zhǎng)時(shí)固/液界面的形態(tài)。  8：根據(jù)Pb-Bi相圖（圖46）回答下列問(wèn)題：1）  把空相

15、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b和(Bi)，其中b相占80%，則X合金中Bi組元的含量是多少？3）  設(shè)Y合金平衡凝固完畢時(shí)的組織為(Bi)初晶+b+（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 三元合金相圖圖8 1 根據(jù)FeCSi的3.5%Si變溫截面圖（51），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(guò)程和1100時(shí)的平衡組織。圖51 2 圖52為Cu-Zn-Al合金室溫下的等溫截面和2

16、%Al的垂直截面圖，回答下列問(wèn)題：1） 在圖中標(biāo)出X合金（Cu-30%Zn-10%Al）的成分點(diǎn)。Y 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，其中相成分點(diǎn)為Cu-22.5%Zn-3.45%Al，相成分點(diǎn)為Cu-18%Zn-11.5%Al。3） 分析圖中Y合金的凝固過(guò)程。 圖52 3 如圖53是A-B-C三元系合金凝固時(shí)各相區(qū)，界面的投影圖，A、B、C分別形成固溶體、。 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(shuō)明O合金凝固平衡凝固所發(fā)生的相變。  圖53 圖54

17、0;4 圖54為Fe-W-C三元系的液相面投影圖。寫出e11085，P11335，P21380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(guò)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55為Fe-Cr-C系含13%Cr的變溫截面）大致估計(jì)2Cr13不銹鋼的淬火加熱溫度（不銹鋼含碳量., 含Cr量13）指出Cr13模具鋼平衡凝固時(shí)的凝固過(guò)程和室溫下的平衡組織（Cr13鋼含碳量2%）寫出（）區(qū)的三相反應(yīng)及e 時(shí)的四相平衡反應(yīng)式。    圖55 圖566 如圖56所示，固態(tài)有限溶解的三元共晶

18、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(guò)程。寫出這個(gè)三元相圖中四相反應(yīng)式。   圖57  7 分析如圖57所示的三元相圖，該合金中E點(diǎn)成分為27Pb18Sn55Bi，相成分取100Bi。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(guò)程；3）要配制一個(gè)初晶為，具有三元共晶而無(wú)二元共晶且/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)，堆垛層錯(cuò)，弗蘭克-瑞德位錯(cuò)源， 奧羅萬(wàn)機(jī)制，科垂耳氣團(tuán)，面角位錯(cuò)，鈴木氣團(tuán)，多邊形化

19、 二、 問(wèn)答1 fcc晶體中，層錯(cuò)能的高低對(duì)層錯(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)）， 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61。寫出位錯(cuò)反應(yīng)方程式，說(shuō)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

20、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)，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，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)，能否自由滑移，對(duì)加工硬化有何作用。圖61 3 螺旋位錯(cuò)的能量公式為。若金屬材料亞晶尺寸為R=10-310-4cm，r0約為10-8cm，銅的G4×106N/cm2，b2.5×108cm。（1）試估算Es（2）估算Cu中長(zhǎng)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(wèn)從2

21、7e 升溫到627e 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62所示1，2，3，問(wèn)它們?cè)诨泼嫔鲜芰Ψ较蛉绾危?#160;圖62 7、位錯(cuò)對(duì)金屬材料有何影響？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(wèn)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，有何特點(diǎn)。 2 金屬晶體塑性變形時(shí)，滑移和孿生有何主要區(qū)別？ 3 A-B二元系中，A晶體結(jié)構(gòu)是bcc，形成固溶體，B晶體結(jié)構(gòu)是fcc，形成固溶體，A與B形成h相，其晶體結(jié)構(gòu)是hc

22、p：1） 指出a，b，h三個(gè)相的常見(jiàn)滑移系；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(jiǎn)述冷加工纖維組織、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。 5 為什么金屬材料經(jīng)熱加工后機(jī)械性能較鑄造態(tài)好。 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(shuō)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)，其力軸為001，一個(gè)滑移系的臨界分切應(yīng)力為0.79MN/m2，取向因子COSfCOSl=0.41,試問(wèn)有幾個(gè)滑移系可同時(shí)產(chǎn)生滑移？開(kāi)動(dòng)其中一個(gè)滑

23、移系至少要施加多大的拉應(yīng)力？ 圖71  9 簡(jiǎn)要說(shuō)明第二相在冷塑性變形過(guò)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(guò)程中發(fā)生的組織性能的變化。  12 圖71所示低碳鋼的三條拉伸曲線，1塑性變形；2去載后立即再行加載；3去載后時(shí)效再加載。試回答下列問(wèn)題：1） 解釋圖示曲線2無(wú)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)量有何影響，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)ss=100MNm-2；d=1/64mm時(shí)ss=250MNm-2。d

24、=1/16mm時(shí)，根據(jù)霍爾配奇公式求其ss為多少？第八章 回復(fù)與再結(jié)晶1 名詞變形織構(gòu)與再結(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，臨界變形度，二次再結(jié)晶，退火孿晶 2 問(wèn)答1 再結(jié)晶與固態(tài)相變有何區(qū)別？ 2 簡(jiǎn)述金屬冷變形度的大小對(duì)再結(jié)晶形核機(jī)制和再結(jié)晶晶粒尺寸的影響。 3 燈泡中W絲在高溫下工作，發(fā)生顯著晶粒長(zhǎng)大性能變脆，在熱應(yīng)力作用下破斷，試找出兩種延長(zhǎng)鎢絲壽命的方法？ 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%冷變形后，取三塊試

25、樣分別加熱到70e ，150e ，300e ，各保溫一小時(shí)后空冷，純鋁的熔點(diǎn)為660e。1） 分析所得組織，畫出示意圖；2） 說(shuō)明它們強(qiáng)度、硬度的高低和塑性方面的區(qū)別并簡(jiǎn)要說(shuō)明原因。 7 今有工業(yè)純鈦、純鋁和純鉛鑄錠，試問(wèn)如何選擇它們的軋制開(kāi)坯溫度？開(kāi)坯后，將它們?cè)谑覝兀?0）進(jìn)行軋制，它們的塑性誰(shuí)好誰(shuí)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再=（）T熔，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)（面心立方）；鉛熔點(diǎn)為327，fcc結(jié)構(gòu)（面心立方）。 8 試說(shuō)明晶

26、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(wèn)答1 試說(shuō)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、 簡(jiǎn)要說(shuō)明影響溶質(zhì)原子在晶體中擴(kuò)散的因素。 2、Ni板與Ta

27、板中有0.05mm厚MgO板作為阻擋層，1400時(shí)Ni通過(guò)MgO向Ta中擴(kuò)散，此時(shí)Ni在MgO中的擴(kuò)散系數(shù)為D=9×1012cm2/s，Ni的點(diǎn)陣常數(shù)為3.6×108cm。問(wèn)每秒鐘通過(guò)MgO阻擋層在2×2cm2的面積上擴(kuò)散的Ni數(shù)目，并求出要擴(kuò)散走1mm厚的Ni層需要的時(shí)間。 3、對(duì)含碳0.1齒輪氣體滲碳強(qiáng)化，滲碳?xì)夥蘸?.2，在齒輪表層下0.2cm處碳含量為0.45%時(shí)齒輪達(dá)到最佳性能。已知鐵為FCC結(jié)構(gòu)，C在Fe中的D00.23，激活能Q32900cal/mol，誤差函數(shù)如表101。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

28、滲碳厚度增加1倍，即要求在其表面下0.4cm處滲碳后碳含量為0.45%所需滲碳時(shí)間。表101 與erf()的對(duì)應(yīng)值erf()erf()erf()0.00.00000.70.67781.40.95230.10.11250.80.74211.50.96610.20.22270.90.79691.60.97630.30.32861.00.82471.70.98380.40.42841.10.88021.80.98910.50.52051.20.91031.90.99280.60.60391.30.93402.00.9953 4 一塊厚度10毫米，含碳量0.77%的鋼在強(qiáng)脫碳?xì)夥罩屑訜岬?0

29、0，然后緩慢冷卻，試指出試樣從表面到心部的組織分布。 5 一塊用作承載重物的低碳鋼板，為提高其表面硬度采用表面滲碳，試分析：1) 滲碳為什么在g-Fe中進(jìn)行而不在a-Fe中進(jìn)行，即滲碳溫度選擇要高于727e ，為什么？2)      滲碳溫度高于1100e 會(huì)出現(xiàn)什么問(wèn)題？ 6 銅-鋅基單相固溶體進(jìn)行均勻化處理，試討論如下問(wèn)題：1) 在有限時(shí)間內(nèi)能否使枝晶偏析完全消失？2) 將此合金均勻化退火前進(jìn)行冷加工，對(duì)均勻化過(guò)程是加速還是無(wú)影響？說(shuō)明理由。 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(shuō)明金屬中上坡

30、擴(kuò)散現(xiàn)象。9、簡(jiǎn)述固溶體合金的擴(kuò)散機(jī)制第一章 原子排列與晶體結(jié)構(gòu)1.         110， (111)， ABCABC， 0.74 ， 12 , 4 ， ； 111， (110) , 0.68 , 8 , 2 ， ； ， (0001) ， ABAB ， 0.74 ， 12 ， 6 ， 。2.         0.01659nm3 ， 4 ， 8 。3.       

31、;  FCC ， BCC ，減少 ，降低 ，膨脹 ，收縮 。4.         解答：見(jiàn)圖115.         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?？梢郧蟮茫╤kl）（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a0.4949×10-6mm。則（100）平面的面積Sa20.244926011

32、×0-12mm2，每個(gè)（100）面上的原子個(gè)數(shù)為2。所以1 mm2上的原子個(gè)數(shù)4.08×1012。第二章   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。 二、      

33、;       問(wèn)答 1、 解答： a-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R0.0361nm，八面體間隙半徑為0.154Ra，即R0.0191nm。氫，氮，碳，硼由于與a-Fe的尺寸差別較大，在a-Fe中形成間隙固溶體，固溶度很小。a-Fe的八面體間隙的110方向R=0.633 Ra，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a-Fe的八面體間隙中心。B原子較大，有時(shí)以置換方式溶入a-Fe。 由于g-Fe為fcc結(jié)構(gòu)，間隙數(shù)目少，間隙半徑大，四面體間

34、隙半徑為0.225 Ra，即R0.028nm，八面體間隙半徑為0.414 Ra，即R0.0522nm。氫，氮，碳，硼在g-Fe 中也是形成間隙固溶體，其固溶度大于在a-Fe中的固溶度，氫，氮，碳，硼處于g-Fe的八面體間隙中心。 2、簡(jiǎn)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1.       填空1. 結(jié)構(gòu)和能量。2 表面，體積自由能 ,，。3 晶核長(zhǎng)大時(shí)固液界面的過(guò)冷度。4 減少，越大，細(xì)小。5. 快速冷卻。 二、 問(wèn)答1 解答： 凝

35、固的基本過(guò)程為形核和長(zhǎng)大，形核需要能量和結(jié)構(gòu)條件，形核和長(zhǎng)大需要過(guò)冷度。細(xì)化晶粒的基本途徑可以通過(guò)加大過(guò)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(guò)程的形核和長(zhǎng)大理論以及鑄錠的散熱過(guò)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?jī)?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(guò)冷度vT關(guān)系為，臨界形核功vGK等于。異質(zhì)形核時(shí)固相質(zhì)點(diǎn)可作為晶核長(zhǎng)大，其臨界形核功較小，為液相與非均勻形核核心的潤(rùn)濕角。 形核率與過(guò)冷度的關(guān)系為： ，其中N為形核率，C為常數(shù)，GA、Gk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

36、形核率隨過(guò)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(zhǎng)M=vHm,根據(jù)均勻形核時(shí)臨界晶核半徑rK與過(guò)冷度vT關(guān)系為，可以計(jì)算得到r0.79×107cm0.79nm。 5： 解答： 過(guò)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(guò)冷度T指Tm與Tn的差值。動(dòng)態(tài)過(guò)冷度指晶核長(zhǎng)大時(shí)的過(guò)冷度。金屬形核和長(zhǎng)大都需要過(guò)冷，過(guò)冷度增大通常使形核半徑、形核功減少，形核過(guò)程容易，形核率增加，晶粒細(xì)化。 6         解答： 冷卻速度極大影響金屬凝固后的組織。

37、冷卻快一般過(guò)冷度大，使形核半徑、形核功減少，形核過(guò)程容易，形核率增加，晶粒細(xì)化，冷卻非常快時(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： 純金屬凝固時(shí)潤(rùn)濕角0°，形核功為0，固相粒子促進(jìn)形核效果最好；潤(rùn)濕角180°，異質(zhì)形核功等于均勻形核功，固相粒子對(duì)形核無(wú)促進(jìn)作用；潤(rùn)濕角0°<<180°，形核功比均勻形核的形核功小，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

38、，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(zhǎng)大機(jī)制，二維平面長(zhǎng)大 , 依靠晶體缺陷長(zhǎng)大4 枝晶 ，均勻化退火 5 平直狀 ， 樹(shù)枝 。6. _偽共晶_。7 ， 1 。8. 共晶 ， 熔晶 ， 偏析 ，包析9 0.0218% ， 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

39、 問(wèn)答1 解答： 1）見(jiàn)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(jiàn)3）中的恒溫反應(yīng)式。2）穩(wěn)定化合物為、，不穩(wěn)定化合物為、。3）1455，L，包晶反應(yīng)；1387，LNi，共晶反應(yīng)；1135，L，包晶反應(yīng)；855，L，包晶反應(yīng)；640，LAl，共晶反應(yīng)；4）Ni 30%(重量)的合金在平衡冷卻時(shí)的相變過(guò)程：L；855，L，包晶反應(yīng)；L；640，LAl，共晶反應(yīng)；室溫下相組成為Al，,=1-Al%=71.4%。室溫下組織組成為+(Al)共晶，(Al)共晶=1-%=28.6%。5）含Ni89%（重量）的Ni-Al合金其平衡凝固時(shí)室溫組織為Ni和Ni中析出的，非平衡凝固后會(huì)出現(xiàn)非平

40、衡共晶組織，即為Ni和少量的1387反應(yīng)生成的L（Ni）共晶。6）X合金平衡凝固完畢時(shí)的組織a初晶占80%，則(a+b)共晶20，設(shè)此合金中Ni組元的含量是X，,可以求得X0.01%。7）1500e 時(shí)Al-Ni合金系的自由能成分曲線示意圖如圖。 2 解答： 1）a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(guò)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b相。這些少量b相可以通過(guò)均勻化退火消除。4）Cu-70%Sn合金平衡凝固過(guò)程為L(zhǎng)，L92.4

41、+38.259.0，L，L99.360.9+（Sn），共晶反應(yīng)剛完畢時(shí)相組成物為+（Sn），組織組成物為+（+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：（+Sn）共晶123.7。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：L+（Y）；780：L+；776：（Y）（Y）；635：L+； 557：L（Mg）。Y=5%wt時(shí)的合金K在室溫時(shí)的平衡組織為（Mg）固溶體。2）Mg為hcp結(jié)構(gòu)，因?yàn)閞a/2，一個(gè)hcp晶胞中有6個(gè)原子，設(shè)，則致密度為3）提高合金K強(qiáng)度的可能方法有細(xì)化晶粒，加

42、工硬化。4）Y=10%wt之合金可能的強(qiáng)化方法有細(xì)化晶粒，加工硬化和固溶時(shí)效。   4 解答： 相同點(diǎn)：均需要形核與長(zhǎng)大，形核要滿足一定熱力學(xué)條件，形成一定臨界晶核半徑，即需要能量起伏和結(jié)構(gòu)起伏。 不同點(diǎn)：固溶體合金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)晶時(shí)產(chǎn)生偏析，一般會(huì)產(chǎn)生成分過(guò)冷，凝固過(guò)程是在一個(gè)溫度區(qū)間進(jìn)行，而純金屬凝固在等溫進(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的合金成分分別為含碳量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

43、溶體，適合作為鑄造合金的成分范圍為含有較多共晶體的合金。故在含碳量小于2.11%的合金可以經(jīng)過(guò)加熱得到單相合金適合作為變形合金，含碳量大于4.3的合金有共晶反應(yīng)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，L0.530.09A0.17，包晶反應(yīng)；1148，L4.3A2.11Fe3C，共晶反應(yīng)；727，A0.77F0.0218+Fe3C，共析反應(yīng)；5）凝固過(guò)程：935：L，F(xiàn)e3C，F(xiàn)Fe3C（P）室溫下相組成為FFe3C，其中；室溫下組織組成為P

44、Fe3C，其中，F(xiàn)e3C1P1.9%。6）亞穩(wěn)轉(zhuǎn)變后組織為PFe3C，淬火冷卻后C在Fe中形成過(guò)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）合金的平衡冷卻曲線和組織如圖；室溫下相組成物為，其中，188.2%，組織組成為（）共晶，（）共晶125；2）        合金在平衡凝固時(shí)室溫組織為，工業(yè)條件冷卻時(shí)出現(xiàn)少量非平衡共晶組織，室溫組織為少量（）共晶。3）     

45、;   可以根據(jù)相圖估計(jì)，在共晶溫度下盡可能高的溫度進(jìn)行退火。   7： 解答： 1）金屬固液界面的微觀結(jié)構(gòu)為粗糙界面，長(zhǎng)大機(jī)制為垂直長(zhǎng)大方式，在正溫度梯度下固液界面保持平直，在負(fù)溫度梯度下成長(zhǎng)時(shí)固/液界面不穩(wěn)定，結(jié)晶后容易長(zhǎng)成樹(shù)枝狀晶。 8： 解答： 1）相區(qū)填充如圖；2）設(shè)X合金中Bi組元的含量是x，依題意有，可以解得x53.44，即Bi組元的含量是53.44。3）設(shè)Y合金中Bi組元的含量是y，依題意有共晶含量，可以解得y78.15，即Pb組元的含量是21.85。4）Pb-30%Bi合金平衡凝固過(guò)程為L(zhǎng)，L，L，Bi，室溫下平衡組

46、織為Bi，非平衡凝固下由于L包晶反應(yīng)很難進(jìn)行完全，故在晶粒內(nèi)部會(huì)保留部分，室溫下組織為殘留Bi。第五章 三元合金相圖圖8 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(guò)程為L(zhǎng)，L，L，1100時(shí)的平衡組織為。   2 解答： 1）Cu-30%Zn-10%Al合金的成分點(diǎn)見(jiàn)圖中X點(diǎn)。2）Cu-20%Zn-8%Al合金，位于+兩相區(qū)邊界線上，由兩相組成。Cu-25Zn-6Al合金位于的三相區(qū)中，由的三相區(qū)組成，可以從圖中讀出各相成分點(diǎn)：Cu-22.6Zn-3.45Al, ：Cu-18Zn-11.5Al, ：Cu-30Zn-4Al故Cu-2

47、0Zn-8Al合金中×10043.50%156.5%Cu25Zn6Al合金中×100=50%=(1-)×43.5%=21.75%,=(1-)×56.5%=28.25%3) Y合金凝固過(guò)程：L，L，   3 解答： 1) ：L+：L+：L+2) L+3）O合金凝固過(guò)程：L,L+,L+,同析。   4 解答：e1085：LFeC+；P1335：L+；1380：L+FeW21700 LWCW1200 L+WC1085 LFe3CWC   5 解答： 1) 2Cr13.不銹鋼的淬火加

48、熱在相區(qū)，從圖上估計(jì)為10501300；2）2C，13Cr剛的平衡凝固過(guò)程為：L,L+C；C（P）；C； 室溫下組織為C+P。3) 1區(qū)的三相反應(yīng)是：L+795的四相平衡的反應(yīng)式：C+ C   6 解答：區(qū)合金凝固過(guò)程為：L,L，互析；區(qū)合金凝固過(guò)程為：L,L，L+,隨后，同析；四相反應(yīng)式為：L   7 解答：四相反應(yīng)式為137.4時(shí)P點(diǎn)：Lp+99.5時(shí)E點(diǎn) L2三元系初晶面有、的四個(gè)初晶面；2）三元合金中合金1的結(jié)晶過(guò)程為：L，L+；合金2的結(jié)晶過(guò)程為：L，L+，L+； 合金3的結(jié)晶過(guò)程為：L，L+,L+；合金4的結(jié)晶過(guò)程為:：L

49、, L+。3）由題意分析可知改合金成分位于(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%，即Pb%+Sn%=22.5%。由于成分線過(guò)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、 名詞解釋空位平衡濃度：金屬晶體中，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)一定的空位濃度，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(lái)表示。 位錯(cuò)：晶體中的一種原子排列不規(guī)則的缺陷，它在某一個(gè)方向上的尺寸很大，另兩個(gè)方向上尺寸很小。 柏氏回路：確定柏氏族矢量的過(guò)程中圍繞位錯(cuò)線作的一個(gè)閉合回路，回路的每一步

50、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)位錯(cuò)時(shí)，克服位錯(cuò)移動(dòng)阻力所需的臨界切應(yīng)力 擴(kuò)展位錯(cuò)：兩個(gè)不全位錯(cuò)之間夾有層錯(cuò)的位錯(cuò)組態(tài) 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)排而形成的一種晶體缺陷。 弗蘭克-瑞德位錯(cuò)源：兩個(gè)結(jié)點(diǎn)被釘扎的位錯(cuò)線段在外力的作用下不斷彎曲弓出后，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(guò)粒子，在粒子周圍

51、留下一個(gè)位錯(cuò)環(huán)使材料得到強(qiáng)化的機(jī)制。 科垂?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?gòu)?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)彎曲的單晶體中由于在加熱中通過(guò)位錯(cuò)的滑移和攀移運(yùn)動(dòng)，形成規(guī)律的位錯(cuò)壁，成為小角度傾斜晶界，單晶體因而變成多邊形的過(guò)程。 二、 問(wèn)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

52、硬化階段短，甚至被掩蓋，而拋物線硬化階段開(kāi)始早，熱變形中主要發(fā)生動(dòng)態(tài)恢復(fù)軟化；層錯(cuò)能低則反之，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，熱變形中主要發(fā)生動(dòng)態(tài)再結(jié)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，滿足能量條件；同時(shí)，滿足幾何條件，故反應(yīng)能進(jìn)行。擴(kuò)展位錯(cuò)寬度，G為切彈性模量，b1、b2為不全位錯(cuò)柏氏矢量，為層錯(cuò)能。若反應(yīng)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)前的是螺型位錯(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，

53、而后過(guò)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，它們之間能滿足能量條件和幾何條件，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111面上，為不可動(dòng)位錯(cuò)。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)柏氏矢量為；新形成位錯(cuò)為在（001）面上刃型位錯(cuò)，牽制到其它兩個(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。

54、 3 解答：1）將各參數(shù)帶入公式中可以計(jì)算得到Es0.730.92Gb2；2）Cu中長(zhǎng)度為1個(gè)柏氏矢量的螺型位錯(cuò)割階的能量約為（1.7252.3）×1011J/cm2。 4 解答：平衡空位濃度，A為材料常數(shù)，k1.38×1023 J/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)低溫加熱擴(kuò)散有促進(jìn)作用。 5 解答：平衡空位濃度，Al的空位形成能為0.76eV0.76×（1.602×1019 J），k1.38×1023 J/K，系數(shù)A=1。計(jì)算可得27e （300K）時(shí)空位

55、濃度C11.7×1013，627e 時(shí)空位濃度為C25.54×105，故從27e 升溫到627e 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：，G為切彈性模量，b，為兩刃型位錯(cuò)的柏氏矢量，為泊松比。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：位錯(cuò)是晶體中的缺陷，對(duì)材料有許多重要影響。1）  對(duì)變形影響。通過(guò)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(guò)切過(guò)或繞過(guò)機(jī)制強(qiáng)化材料，冷加工

56、中位錯(cuò)密度增加也能強(qiáng)化材料，或通過(guò)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、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(guò)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經(jīng)過(guò)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(wèn)答1 簡(jiǎn)答：純金屬變形主要借助位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)，通過(guò)滑移和孿生完成塑性變形，開(kāi)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)；