材料科學(xué)基礎(chǔ)習(xí)題(共8頁)

1、金屬學(xué)部分(b fen)復(fù)習(xí)題1、金屬(jnsh)的晶體結(jié)構(gòu)：名詞解釋：金屬鍵：原子失去電子后則變成正離子，共有化的自由電子和正離子以靜電引力而結(jié)合起來，這種結(jié)合方式(fngsh)叫做金屬鍵，它沒有飽和性和方向性。晶體結(jié)構(gòu)：指晶體中實(shí)際質(zhì)點(diǎn)（原子、離子、分子）的具體排列情況。常見的晶體結(jié)構(gòu)有三種，體心立方結(jié)構(gòu)、面心立方結(jié)構(gòu)、密排六方結(jié)構(gòu)。晶體：原子在三維空間中有規(guī)則的周期性重復(fù)排列的物質(zhì)非晶體：原子不按照一定的空間排列順序的固體晶格：人為地將陣點(diǎn)用直線連接起來形成的空間格子晶胞：從晶格中選取一個(gè)能夠完全反映晶格特征的最小幾何單元來分析陣點(diǎn)排列的規(guī)律性，這個(gè)最小幾何單元稱為晶胞晶格常數(shù)：晶胞的棱

2、邊長度原子半徑：指原子的尺寸。體心立方晶胞中的原子半徑，面心立方晶格，密排六方晶格配位數(shù)：晶體結(jié)構(gòu)中與任一個(gè)原子最近鄰且等距離的原子數(shù)目致密度：指 HYPERLINK /view/23946.htm 晶胞中原子本身所占的體積百分?jǐn)?shù)，即晶胞中所包含的原子體積與晶胞體積的比值晶向指數(shù)：確定步驟以晶格中某結(jié)點(diǎn)為原點(diǎn)，以晶胞的三個(gè)棱邊為坐標(biāo)軸x、y、z，以棱邊長度為坐標(biāo)軸的長度單位；定出欲求晶向上任意兩點(diǎn)坐標(biāo)。將末點(diǎn)的坐標(biāo)值減去始點(diǎn)的坐標(biāo)值，得到沿該坐標(biāo)系各軸方向移動(dòng)的點(diǎn)陣參數(shù)的數(shù)目。將這三個(gè)值化為最小簡單整數(shù)，依次寫入方括號(hào)中，即得所求的晶向指數(shù)uvw。若晶向指向坐標(biāo)的負(fù)方向時(shí)，則坐標(biāo)值中出現(xiàn)負(fù)值，

3、這時(shí)在晶向指數(shù)的這一數(shù)字上冠以負(fù)號(hào)。晶面指數(shù)：確定步驟建立如前所述的坐標(biāo)系，坐標(biāo)原點(diǎn)應(yīng)位于待定晶面外，以免出現(xiàn)零截距；以棱邊長度為度量單位，求出待定晶面在各軸上的截距；如果該晶面與某軸平行，則截距為無窮大。取截距的倒數(shù)，并化為最小簡單整數(shù)，放在圓括號(hào)內(nèi)，即為所求的晶面指數(shù)（hkl）。如果所求晶面在坐標(biāo)軸上的截距為負(fù)值，則在該指數(shù)上加一負(fù)號(hào)。各向異性：沿 HYPERLINK /view/530971.htm 晶格的不同方向， HYPERLINK /view/21855.htm 原子排列的周期性和疏密程度不盡相同，由此導(dǎo)致晶體在不同方向的物理化學(xué)特性也不同同素異晶轉(zhuǎn)變：當(dāng)外部條件改變時(shí)，金屬內(nèi)部由

4、一種晶體結(jié)構(gòu)向另一種晶體結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變晶界：晶體結(jié)構(gòu)相同但位向不同的晶粒之間的界面晶體缺陷：在實(shí)際的晶體中，由于晶體形成條件、原子的 HYPERLINK /view/748950.htm 熱運(yùn)動(dòng)及其它條件的影響，原子的排列不可能那樣完整和規(guī)則，往往存在偏離了理想晶體結(jié)構(gòu)的區(qū)域，可分為點(diǎn)缺陷（空位、間隙原子和置換原子）、線缺陷（位錯(cuò)）和面缺陷三類。晶格(jn )畸變：空位、間隙原子、置換原子的存在使其周圍原子間的相互作用失去平衡，偏離其平衡位置，就在這些缺陷的周圍出現(xiàn)一個(gè)涉及幾個(gè)原子間距范圍的彈性畸變區(qū)，因而(yn r)引起周圍晶格產(chǎn)生畸變能量(nngling)起伏：對(duì)一個(gè)原子來說，這一瞬間能量可能

5、高些，另一瞬間可能低些，這種現(xiàn)象單晶體：單個(gè)晶粒的晶體多晶體：由兩顆以上晶粒所組成的晶體亞晶：實(shí)際晶粒中原子并非完全按照同一位向規(guī)則排列，它是由許多具有一定位向差（幾十分到12）的小晶塊組成，這些小晶塊稱亞晶金屬有哪些特性?如何解釋這些特性?常見金屬的晶體結(jié)構(gòu)有哪幾種？高的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性，一般不透明，有金屬光澤，一定的強(qiáng)度和韌度，正的電阻溫度系數(shù)。取決于組成金屬的原子結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及由此而決定的結(jié)合方式常見的金屬晶體結(jié)構(gòu)有三種：體心立方結(jié)構(gòu)、面心立方結(jié)構(gòu)、密排六方結(jié)構(gòu)。晶體與非晶體的的概念、區(qū)別。晶體物質(zhì)有何特性？概念：晶體是原子在三維空間中有規(guī)則的周期性重復(fù)排列的物質(zhì) 非晶體是原子不按照一定的空間

6、排列順序的固體區(qū)別：晶體是內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)在三維空間成周期性重復(fù)排列的固體，具有長程有序，并成周期性重復(fù)排列，有固定的熔點(diǎn)，有各向異性。 非晶體是內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)在三維空間不成周期性重復(fù)排列的固體，具有近程有序，但不具有長程有序。如玻璃。外形為無規(guī)則形狀的固體，無固定的熔點(diǎn)，各同向性。晶體特性：（1)晶體往往具有整齊規(guī)則的幾何外形； (2)晶體有固定的熔點(diǎn)，在熔化過程中，溫度始終保持不變； (3)晶體有各向異性的特點(diǎn)。晶體具有各向異性的原因？工業(yè)上使用的金屬材料為什么不顯示各向異性？原因：由于在晶體內(nèi)部原子的周期性排列結(jié)構(gòu)中，不同方向上原子或分子的排列情況不同工業(yè)上使用的金屬材料為多晶體，多晶體中的晶粒位向是

7、任意的，晶粒的各項(xiàng)異性被相互抵消。因此，一般整個(gè)金屬不顯示各向異性面心立方晶格(fcc),體心立方晶格(bcc),密排六方晶格（hcp）結(jié)構(gòu)中哪一個(gè)晶面和晶向的原子排列密度最大?面心：（111）、110 體心：（110）、111掌握原子半徑、原子密度的計(jì)算方法與配位數(shù)的確定。作圖表示111、110、010、001；（111）、（110）、（010）、（011）晶向和晶面。若晶面指數(shù)與晶向指數(shù)相同，它們之間存在什么關(guān)系？立方晶系中屬于垂直關(guān)系金屬材料的性能取決于什么？熱處理以及化學(xué)成分，性能(xngnng)主要考慮屈服，抗拉，延伸，沖擊，有時(shí)也考慮沖擊功常見(chn jin)Fe、Fe、Cr、A

8、u、Ag、Al、Cu、Zn、Ni、W等金屬(jnsh)是屬于哪種晶體結(jié)構(gòu)？體、面、體、面、面、面、面、密、面、體金屬存在的實(shí)際晶體缺陷有哪些？點(diǎn)缺陷、線缺陷、面缺陷三種缺陷。其中點(diǎn)缺陷包括空位、間隙原子、置換原子。線缺陷包括刃型位錯(cuò)、螺型位錯(cuò)。面缺陷包括晶體的表面、晶界、亞晶界、相界。在立方晶系中，晶向uvw與晶面（hkl）互相平行的條件是什么？晶格常數(shù)為a的面心立方，其原子數(shù)為多少？原子半徑是多少？配位數(shù)是多少？致密度是多少？4 、 、12、0.74a-Fe和Mg金屬晶格的致密度、配位數(shù)、滑移系數(shù)分別為多少？ a-Fe：0.68 8 12 Mg： 0.74 12 32、.純金屬的結(jié)晶名詞解釋

9、：結(jié)晶：物質(zhì)由原子排列不規(guī)則的液體轉(zhuǎn)變?yōu)樵优帕幸?guī)則的固體晶體的過程過冷現(xiàn)象：金屬的實(shí)際結(jié)晶溫度低于理論結(jié)晶溫度的現(xiàn)象過冷度：二者溫度之差，遠(yuǎn)程有序：在晶體中若每種質(zhì)點(diǎn)在整個(gè)圖形中各自都呈現(xiàn)規(guī)律的周期性重復(fù)近程有序：指材料的結(jié)構(gòu)在原子、分子范圍內(nèi)有一定規(guī)則排列均勻形核：在一定的過冷度下，依靠短程有序的原子集團(tuán)形成晶核，不受雜質(zhì)或外表面的影響非均勻形核:依附于金屬液中多種雜質(zhì)微粒表面形成晶核的形核過程臨界晶核:既可能消失，也可能長大成為穩(wěn)定的晶核，其長大趨勢等于消失趨勢的晶胚形核率（N）:當(dāng)溫度低于理論結(jié)晶溫度時(shí)，單位體積液體在單位時(shí)間內(nèi)所形成的晶核數(shù)正溫度梯度:液相中的溫度隨至界面距離的增加而

10、提高的溫度分布狀況，過冷度隨至界面距離的增加而減小負(fù)溫度梯度:液相中的溫度隨至界面距離的增加而降低的溫度分布狀況，過冷度隨至界面距離的增加而增大成分過冷:凝固時(shí)由于溶質(zhì)再分配造成固液界面前沿溶質(zhì)濃度變化，引起理論凝固溫度的改變而在液固界面前液相內(nèi)形成的過冷變質(zhì)處理:在澆注前往液態(tài)金屬中加入形核劑，促進(jìn)形成大量的非均勻晶核來細(xì)化晶粒結(jié)構(gòu)(jigu)起伏:在液態(tài)金屬中，每一瞬間都涌現(xiàn)出大量的短程有序的原子集團(tuán)，這種此消彼長、瞬息萬變(shn x wn bin)、結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定的現(xiàn)象晶粒:結(jié)晶(jijng)物質(zhì)在 HYPERLINK /view/539997.htm 生長過程中，由于受到外界空間的限制，

11、未能 HYPERLINK /view/30568.htm 發(fā)育成具有規(guī)則形態(tài)的 HYPERLINK /view/51869.htm 晶體，而只是 HYPERLINK /view/148817.htm 結(jié)晶成的 HYPERLINK /view/837396.htm 顆粒狀簡述液態(tài)金屬結(jié)晶的基本過程，熟悉金屬結(jié)晶的熱力學(xué)條件、結(jié)構(gòu)條件；為什么金屬結(jié)晶時(shí)一定要有過冷度？影響過冷度的因素有哪些？因?yàn)閷?shí)際凝固點(diǎn)的溫度比理論凝固點(diǎn)的溫度要低一些 所以他們的差值就表現(xiàn)為一定的過冷度冷卻速度影響了過冷度 冷卻速度越大 過冷度也越大影響形核率的因素有哪些？形核溫度、形核時(shí)間、形核襯底的數(shù)量、新相與襯底潤濕角()

12、、形核襯底的形狀鑄錠分幾個(gè)晶區(qū)？各晶區(qū)形成原因分析。 P621）表層細(xì)晶區(qū)（激冷層）： 核心多晶粒細(xì)?。?自 發(fā) 形核過冷度大非自發(fā)形核模壁（2）柱狀晶區(qū)： 過冷度變小，不能獨(dú)立形核?？考?xì)晶中取向有利（一次軸平行于垂直模壁方 向）晶?？焖傧蛞后w中成長。（3）中心等軸晶區(qū)： 錠中心整個(gè)液體達(dá)到過冷； 中心存在晶核（晶種）。中心區(qū)晶種來源： 成分過冷理論：液體中心區(qū)出現(xiàn)成分過冷，形成大量晶核，成長為等軸晶。影響晶粒大小的因素、控制晶粒大小的方法主要采用的措施是什么？過冷度、變質(zhì)處理、振動(dòng)、攪拌 P40電磁攪拌、機(jī)械振動(dòng)在液態(tài)金屬的結(jié)晶過程中主要起什么作用？并作簡明扼要的分析。促使晶核提前形成、是成

13、長中的枝晶破碎，使晶核數(shù)目增加 P41鑄錠有哪些缺陷？生產(chǎn)實(shí)際中怎樣減輕和消除？ P64縮孔（集中縮孔、分散縮孔）、氣孔、偏析3、二元合金的相結(jié)構(gòu)與結(jié)晶名詞解釋：合金：由兩種或兩種以上的金屬，或金屬與非金屬，經(jīng)熔煉、燒結(jié)或其他方法組合而成并且有金屬特性的物質(zhì)相：指合金中結(jié)構(gòu)相同、成分相同、性能均一并以界面相互分開的均勻組成部分組織：對(duì)組織材料的相的類型、形狀、數(shù)量、大小、分布等特征的描述，特征相同的部分歸為一種組織組成物合金系：由給定組元可按不同比例配制出一系列不同成分的 HYPERLINK /view/101949.htm 合金，這一系列合金就構(gòu)成一個(gè)合金系統(tǒng)固溶體：凡溶質(zhì)原子完全溶于固態(tài)溶

14、劑中，并能保持溶劑元素的晶格類型所形成合金相置換(zhhun)固溶體：溶質(zhì)原子(yunz)位于溶劑晶格的某些結(jié)點(diǎn)位置，這些結(jié)點(diǎn)上的溶劑原子被溶質(zhì)原子所置換間隙(jin x)固溶體：溶質(zhì)原子不是占據(jù)溶劑晶格的正常結(jié)點(diǎn)位置，而是填入溶劑原子間的一些間隙中有限固溶體：溶質(zhì)組元在該固溶體中的濃度有一定的限度，超過限度就不再溶解無限固溶體：溶質(zhì)與溶劑以任何比例都能互溶，固溶度可從1%達(dá)100%。無限固溶體只可能是置換固溶體金屬間化合物（中間相）：兩組元組成的合金中，在形成有限固溶體的情況下，如果溶質(zhì)含量超過其溶解度時(shí)，將會(huì)出現(xiàn)新相，其成分處在最大溶解度之間，具有高熔點(diǎn)、高硬度間隙相：當(dāng)非金屬原子半徑與金

15、屬原子半徑比值小于0.59時(shí)，化合物具有比較簡單的晶體結(jié)構(gòu)，稱為間隙相間隙化合物：當(dāng)非金屬原子半徑與金屬原子半徑比值大于0.59時(shí)，化合物結(jié)構(gòu)很復(fù)雜，成為間隙化合物平衡結(jié)晶：在一定條件下合金系中參與相變過程的各相的成分和相對(duì)質(zhì)量不再變化所達(dá)到的一種狀態(tài)。此時(shí)合金系穩(wěn)定，不隨時(shí)間而改變。只有共晶成分的合金才能獲得完全的共晶組織非平衡結(jié)晶：成分在共晶點(diǎn)附近的亞共晶或過共晶合金，也可能得到全部共晶組織固溶強(qiáng)化：在固溶體中，隨著溶質(zhì)濃度的增加，固溶體的強(qiáng)度、硬度提高，而塑性、韌性有所下降枝晶偏析：合金以樹枝狀凝固時(shí)，枝晶干中心部位與枝晶間的溶質(zhì)濃度明顯不同的成分不均勻現(xiàn)象共晶反應(yīng)：在一定溫度下，由一定

16、成分的液相同時(shí)結(jié)晶出兩個(gè)成分一定的固相的轉(zhuǎn)變過程包晶反應(yīng)：一個(gè)液相和一個(gè)固相在恒溫下生成另一個(gè)固相的轉(zhuǎn)變過程共析反應(yīng)：一定成分的固相，在一定溫度下分解為另外兩個(gè)一定成分的固相的轉(zhuǎn)變過程組織組成物：在顯微組織中均能清楚地區(qū)分開，是組成顯微組織的獨(dú)立部分相組成物：組成合金的各相偽共晶：非共晶成分的合金所得到的共晶組織離異共晶：由于先共晶相數(shù)量較多，共晶相組織很少，共晶組織中與初晶相相同的那一相會(huì)依附于先共晶相上長大，另外一個(gè)相單獨(dú)分布于晶界處，使得共晶組織的特征消失，這種兩相分離的共晶稱為離異共晶。影響固溶體固溶度大小的四個(gè)因素？ P161、晶體結(jié)構(gòu) 2、原子尺寸因數(shù) 3、化學(xué)親和力、4、原子價(jià)因

17、數(shù)固溶體合金的性能怎樣？ P18生產(chǎn)實(shí)際中利用什么方法消除枝晶偏析？ P50根據(jù)教材P55 圖319分析含Sn量為30%的鉛錫合金的結(jié)晶過程，并利用杠桿定律計(jì)算該合金在室溫下的組織組成物和相組成物的相對(duì)百分量能較好地利用(lyng)已學(xué)過的知識(shí)改正相圖中的錯(cuò)誤，完成相圖中按組織組成物和相組成物的填寫。掌握合金(hjn)性能與相圖之間的關(guān)系掌握杠桿(gnggn)定理的應(yīng)用。在多相合金中固溶體是作為什么相？金屬化合物是作為什么相？.純金屬與固溶體合金平衡結(jié)晶有什么相同點(diǎn)和不同點(diǎn)？相同點(diǎn)：1、過冷 2、形核條件：能量起伏、結(jié)構(gòu)起伏 3、長大方式：垂直長大 4、形核方式：均勻、非均勻 5、晶體結(jié)構(gòu)形態(tài)

18、：正溫度梯度時(shí)平面狀長大或負(fù)溫度梯度時(shí)樹枝狀長大形態(tài)不同點(diǎn)：1、合金是異分結(jié)晶，需要成分起伏 2、合金的結(jié)晶需要一定的溫度范圍，而純金屬是恒溫結(jié)晶 3、晶體結(jié)晶形態(tài)：固溶體合金有成分過冷，所以，固溶體合金在正溫度梯度時(shí)也可能出現(xiàn)胞狀或樹枝狀長大的形態(tài)4、鐵碳合金名詞解釋：鐵素體：碳溶于鐵中的間隙固溶體，為體心立方晶格奧氏體：碳溶于鐵中的間隙固溶體，為面心立方晶格滲碳體：鐵和碳形成的間隙化合物，含碳量為6.69%，屬于復(fù)雜結(jié)構(gòu)的間隙化合物珠光體：珠光體是在727恒溫下，由 HYPERLINK /view/330479.htm 奧氏體發(fā)生 HYPERLINK /view/1479200.htm 共

19、析轉(zhuǎn)變所形成的 HYPERLINK /view/7557.htm 鐵素體與 HYPERLINK /view/330485.htm 滲碳體的共析體一次滲碳體：由液相中直接得到的滲碳體二次滲碳體：從奧氏體中析出的滲碳體三次滲碳體：從鐵素體中析出的滲碳體高溫萊氏體:共晶轉(zhuǎn)變形成的奧氏體與滲碳體的混合物變態(tài)萊氏體:保持了在高溫下共晶轉(zhuǎn)變后所形成的萊氏體的形態(tài)特征，但組成相發(fā)生了改變熟悉鐵碳合金相圖，各點(diǎn)、線的意義，各相區(qū)的組成相和組織組成物。（說明：不能自己命名各點(diǎn)、線的符號(hào)）分析含碳量為：0.10%、0.30%、0.77%、0.90%、3.0%的鐵碳合金的結(jié)晶過程、同時(shí)繪制出冷卻曲線和組織轉(zhuǎn)變示意圖

20、，并利用杠桿定律計(jì)算合金在共析反應(yīng)完畢和室溫下的相組成物和組織組成物的相對(duì)百分?jǐn)?shù)量。鐵碳合金隨著含碳量的增加或減少組織組成物和相組成物的變化情況鋼中含碳量的變化對(duì)組織和性能有何影響？5、三元合金相圖. .熟悉三元(sn yun)合金成分表示方法 、成分三角形（濃度三角形）、直線法則、杠桿定律的應(yīng)用 能看懂并分析圖5-17三元相圖投影圖各成分點(diǎn)區(qū)域中合金的結(jié)晶過程和合金最終(zu zhn)組織。6、金屬及合金(hjn)塑性變形與斷裂名詞解釋：彈性變形:材料在外力作用下產(chǎn)生變形，當(dāng)外力取消后，材料變形即可消失并能完全恢復(fù)原來形狀的性質(zhì)稱為彈性。這種可恢復(fù)的變形稱為彈性變形塑性變形:在外力的作用下產(chǎn)

21、生形變，當(dāng)施加的外力撤除或消失后該物體不能恢復(fù)原狀的一種物理現(xiàn)象?；疲壕w的塑形變形是晶體的一部分相對(duì)于另一部分沿某些晶面和晶向發(fā)生滑移的結(jié)果，這種變形方式叫做滑移滑移系：晶體通過滑移產(chǎn)生塑性變形時(shí)，由滑移面和其上的滑移方向所組成的系統(tǒng)臨界分切應(yīng)力：能引起滑移或?qū)\生所需要的最小分切應(yīng)力軟取向：當(dāng)滑移面的法線、滑移方向和外力軸三者處于同一平面，且滑移面的傾斜角為45度時(shí)，取向因子具有最大值0.5，此時(shí)的分切應(yīng)力也最大，所以它是最有利于滑移的取向。硬取向：當(dāng)外力與滑移面平行或垂直時(shí)，則s為最大值，根本無法滑移。孿生：通常把對(duì)稱的倆部分晶體稱為孿晶，而將形成孿晶的過程稱為孿生加工硬化：在塑性變形的

22、過程中，隨著金屬內(nèi)部組織的變化，金屬的力學(xué)性能也將產(chǎn)生明顯的變化，既隨著變形程度的的增加，金屬的強(qiáng)度、硬度增加，而塑性、韌性下降細(xì)晶強(qiáng)化：通過細(xì)化晶粒而使金屬材料力學(xué)性能提高的方法稱為細(xì)晶強(qiáng)化變形織構(gòu)：多晶材料因塑性變形后的晶粒取向偏離非隨機(jī)分布狀態(tài)所形成的組織。板織構(gòu)：軋板時(shí)形成的織構(gòu)稱為板織構(gòu)絲織構(gòu)：拔絲時(shí)形成的織構(gòu)稱為絲織構(gòu)幾種常見金屬滑移系多少的計(jì)算？為什么面心立方金屬的塑性比體心立方金屬好？滑移的實(shí)質(zhì)是？多晶體變形有何特點(diǎn)？細(xì)晶粒金屬為什么具有強(qiáng)度高、塑性好？利用位錯(cuò)理論解釋固溶強(qiáng)化的原因。單相合金與多相合金的塑性變形特點(diǎn)。塑性變形對(duì)金屬組織和性能有何影響金屬及合金冷變形產(chǎn)生加工硬化，可采取什么方法(