材科基出題26題

1、圖像1.根據(jù)下列條件畫出一個二元系相圖，A和B的熔點分別是1000C和700C，含wB=25%的合金正好在500C完全凝固，它的平 衡組織由73.3%的先共晶。和26.7%的（a +。）共晶組成。而wB=50% 的合金在500C時的組織由40%的先共晶a和60%的（a +。）共晶組成， 并且此合金的a總量為50%。答案：&5。04000 i1111pA 20 的 &O 80 B附圖泛A-B 元相圖圖像2.作圖表示立方晶體的。23）晶）（421）晶面及LILlll 1346晶向。答案：iFnd-iMM 1. I圖像3.三元相圖投影圖如圖所示，請在分別在圖(b)(c)(d)中標出各垂直截面中各相組

2、成答案:(b) VW垂直:徵面N)QN套直妝而(dMZ噬宜械面簡答4.判斷下列位錯反應(yīng)能否進行，請說明原因。a - a -a a -101 + -121 - -111; c、a100 - -101 + -101;1) 2632)22-112 + - 111 - - 111;八 a100 - - 111 + - 111.3) 3264)22答案：(1)能。(2)不能(3)不能(4)不能簡答5.寫出立方晶體中晶面族100，110，111，112等所包括的等價晶面。答案：100=(100)十(010)+(001)，共 3 個等價面。110=(110)十(110 )+(101)+(101 )+(011

3、)+(011)，共 6 個等價面。111=(111)+(111 )+(Hl)+(111 )，共 4 個等價面。(112 = (112) + (112) + (112) + (112) + (121) + (121)+ (121) + (121) + (211) + (211) + (211) + (211)共 12 個等價面。計算6.純Cu的空位形成能是1.5aJ/atom(1aJ=10-18J),將純Cu加熱到850C后激冷到室溫(20C),如果高溫下的空位全部保留，試求過飽和空位濃度與室溫平衡空位濃度的比值。(玻爾茲曼常數(shù)K=1.38x10-23/K)丁二步水 互。網(wǎng)3K%：件3寶切*昭繆

4、瀑-渦/”簡述7.鑄件組織有何特點？答案：在鑄錠組織中，一般有三層晶區(qū)：(1)最外層細晶區(qū)。其形成是由于模 壁的溫度較低，液體的過冷度交大，因此形核率較高。(2)中間為柱狀晶區(qū)。 其形成是由于模壁的溫度升高，晶核的成長速率大于晶核的形核率，且沿垂直于 模壁風(fēng)向的散熱較為有利。在細晶區(qū)中取向有利的晶粒優(yōu)先生長為柱狀晶粒。(3) 中心為等軸晶區(qū)。其形成是由于模壁溫度進一步升高，液體過冷度進一步降低， 剩余液體的散熱方向性已不明顯，處于均勻冷卻狀態(tài)；同時，未熔雜質(zhì)、破斷枝 晶等易集中于剩余液體中，這些都促使了等軸晶的形成。應(yīng)該指出，鑄錠的組織 并不是都具有3層晶區(qū)。由于凝固條件的不同，也會形成在鑄錠

5、中只有某一種晶 區(qū)，或只有某兩種晶區(qū)。簡述8.比較說明過冷度、臨界過冷度、動態(tài)過冷度等概念的區(qū)別答案：實際結(jié)晶溫度與理論結(jié)晶溫度之間的溫度差，稱為過冷度(AT = Tm 一 Tn)。液、固相間的自由能差便是結(jié)晶的驅(qū)動力。過冷液體中，能夠形成等于臨界晶核半徑的晶胚時的過冷度，稱為臨界過冷度(AT*)。只有當ATAT*時，才能均勻形核。臨界過冷度是形核時所要求的。晶核長大時，要求液一固界面前沿液體中有一定的過冷，這種過冷稱為動 態(tài)過冷度(ATk = Tm 一 Ti)，它是晶體長大的必要條件。9.判斷并改正下列概念的錯誤之處：所謂過冷度，是指結(jié)晶時，在冷卻曲線上出現(xiàn)平臺的溫度與熔點 之差；而動態(tài)過冷

6、度是指結(jié)晶過程中，實際液相的溫度與熔點之差。答案：應(yīng)為“在冷卻曲線上出現(xiàn)的實際結(jié)晶溫度與熔點之差液-固界面 前沿液態(tài)中的溫度與熔點之差”金屬結(jié)晶時，原子從液相無序排列到固相有序排列，使體系熵值減少，因此是一個自發(fā)過程。答案：應(yīng)為“使體系自由能減小”從非均勻形核功的計算公式A =A (2蜘：*OS39)中可以看出，非 均當潤濕角e =00時，非均勻形核的形核功最大。答案：應(yīng)為“非均勻形核的形核功最小”在研究某金屬細化晶粒工藝時，主要尋找那些熔點高、且與該金屬晶格常數(shù)相近的形核劑，其形核的催化效能最高。答案：正確。從宏觀上觀察，若液一固界面是平直的稱為光滑界面結(jié)構(gòu)，若是金屬鋸齒形的稱為粗糙界面結(jié)構(gòu)

7、。答案：應(yīng)為“平直的稱為粗糙界面結(jié)構(gòu)鋸齒形的稱為平滑界面結(jié)構(gòu)”合金中的第二相粒子一般可阻礙再結(jié)晶，但促進晶粒長大。答案：不對。合金中的第二相粒子一般可阻礙再結(jié)晶，也會阻止晶粒長大回復(fù)、再結(jié)晶及晶粒長大三個過程均是形核及核長大過程，其驅(qū)動力均為儲存能。答案：不對。只有再結(jié)晶過程才是形核及核長大過程，其驅(qū)動力是儲存能先結(jié)晶部分總是富高熔點組元，后結(jié)晶的部分是富低熔點組元。答案：正確非平衡凝固總是導(dǎo)致凝固終結(jié)溫度高于平衡凝固時的終結(jié)溫度答案：錯誤。應(yīng)該是低于溫度高，層錯能低均是使回復(fù)發(fā)生多邊化的有利因素答案：錯誤。應(yīng)該是“層錯能高”計算10.碳在a-Ti中的擴散速率在以下溫度被確定：測量溫度擴散系數(shù)

8、DS/s)736C2X10-13782 C5X10-13835C1.3X10-12試確定公式D=D exp(-Q/RT)是否適用；若適用，則計算出擴散常0數(shù)D0和激活能Q。試求出500C下的擴散速率。停丁二R P w以滄三國敏撫身割狀人D嘰曹印扃)5*成& Pc? i菽我由SV? 一3弱另 = 6?套手=|初曲0輪M式舸土5知曲從P*筍T)攻陽)伽十次)K = 773七虹小口八弁泌偵3沖3 =玷5加E%計算11.有一截面為10mmx10mm的鎳基合金試樣，其長度為40mm，拉 伸實驗結(jié)果如下表，試計算其抗拉強度，屈服強度氣2,延伸率5以及彈性模量E。載荷（N）標距長度（mm）040.043,1

9、0040.186,20040.2102,00040.4104,80040.8109,60041.6113,80042.4121,30044.0126,90046.0127,60048.0113,800 （破斷）50.2jj.7ggjL- 分二方竺喳_ u /。注HQx脫= 25以秋務(wù)齦援計斗辟性榛量jgF，gm題5正此叟二伊./徹mw對紜;2，宓板冷3 5/10 快簡答：12.簡要分析加工硬化、細晶強化、固熔強化及彌散強化在本質(zhì)上有何異同。答案:加工硬化是由于位錯塞積、纏結(jié)及其相互作用，阻止了位錯的進一步運動。細晶強化是由于晶界上的原子排列不規(guī)則，且雜質(zhì)和缺陷多，能量較高，阻 礙位錯的通過；且

10、晶粒細小時，變形均勻，應(yīng)力集中小，裂紋不易萌生和傳播。固熔強化是由于位錯與熔質(zhì)原子交互作用，即柯氏氣團阻礙位錯運動。彌散強化是由于位錯繞過、切過第二相粒子，需要增加額外的能量（如表面 能或錯排能）；同時，粒子周圍的彈性應(yīng)力場與位錯產(chǎn)生交互作用，阻礙位錯運 動。13.某面心立方晶體的可動滑移系為（1H）10。（1）指出引起滑移的單位位錯的柏氏矢量；（2）如果滑移是由純?nèi)行臀诲e引起的，試指出位錯線的方向；（3）如果滑移是由純螺型位錯引起的，試指出位錯線的方向；（4）指出在上述（2）、（3）兩種情況下滑移時位錯線的滑移方向；（5）假定在該滑移系上作用一大小為0.7MPa的切應(yīng)力，試計算單位刃型位錯和

11、 單位螺型位錯線受力的大小和方向（取點陣常數(shù)a=0.2nm）a解：（1）引起滑移的單位位錯的柏氏矢量為b = -110，即沿滑移方向上相鄰兩個原子間的連線所表示的矢量。（2）設(shè)位錯線方向為uvw。因刃位錯線與其柏氏矢量垂直，同時也垂直于滑移面法線，即uvw = 111x 110 = 112（3）因螺位錯與其柏氏矢量平行，故uvw = 110。（4）在（2）時，位錯線運動方向平行于b ；在（3）時，位錯線的運動方向垂直于b。（5）在外間切應(yīng)力t的作用下，位錯線單位長度上所受的力的大小為g =t b，方向與位錯線垂直。而 b =、：（2）2 + （2）2 = 2a所以 F =tb = 0.7x笠a

12、 = 0.7x *2X0.2X10 = 9.899x 10-11 MN/m22F刃的方向垂直于位錯線；F螺的方向也垂直于位錯線。一個位錯環(huán)能否各部分都是螺型位錯，能否各部分都是刃型位錯?為什么？解：螺型位錯的柏氏矢量與位錯線平行，一根位錯只有一個柏氏矢量，而一個位 錯環(huán)不可能與一個方向處處平行，所以一個位錯環(huán)不能各部分都是螺型位錯。刃 位錯的柏氏矢量與位錯線垂直，如果柏氏矢量垂直位錯環(huán)所在的平面，則位錯環(huán) 處處都是刃型位錯。這種位錯的滑移面是位錯環(huán)與柏氏矢量方向組成的棱柱面， 這種位錯又稱棱柱位錯。簡述再結(jié)晶形核的驅(qū)動力和過程？驅(qū)動力：變形金屬回復(fù)后未釋放的儲存能。過程：1.凸出形核：粗大亞晶

13、在某些晶界上向細小亞晶弓出形成。亞晶形核：亞晶合并機制：通過某些取向差較小的相鄰亞晶界上的位錯網(wǎng)絡(luò)解 離、拆散并轉(zhuǎn)移到其他亞晶界上形成。亞晶遷移機制：變形量很大、層錯能低的金屬中，某些亞晶直接長 大成晶核再結(jié)晶溫度的定義及其影響因素。答：再結(jié)晶溫度是冷變形金屬開始進行再結(jié)晶的最低溫度。再結(jié)晶溫度的影響因素：1、 變形程度的影響冷變形量越大，再結(jié)晶驅(qū)動力越大，再結(jié)晶溫度越低； 變形量達到一定程度后，再結(jié)晶溫度趨于穩(wěn)定。2、原始晶粒尺寸 原始晶粒細小，冷變形后儲存的能量大，晶界提供較多的形 核位置，再結(jié)晶溫度降低。3、 微量溶質(zhì)原子提高金屬的再結(jié)晶溫度，溶質(zhì)原子的偏聚阻礙位錯的滑移 和晶界的遷移，不利于再結(jié)晶的形核和長大。4、第二相粒子 第二相粒子尺寸大，間距寬時，有利形核，促進再結(jié)晶；第二 相粒子尺寸小，間距密集時，阻礙再結(jié)晶。根據(jù)Fe-Fe3C相圖，計算：室溫下，含碳0.6%的鋼中珠光體 和鐵素體各占多少；室溫下，含碳1.2%的鋼中珠光體和二次滲碳 體各占多少；鐵碳合金中，二次滲碳體和