2011級(jí)《材料科學(xué)基礎(chǔ)》復(fù)習(xí)提綱1 2

材料科學(xué)基礎(chǔ)復(fù)習(xí)提綱第一章晶體結(jié)構(gòu)概念：簡(jiǎn)單三斜點(diǎn)陣、簡(jiǎn)單單斜點(diǎn)陣、底心單斜點(diǎn)陣、簡(jiǎn)單正交點(diǎn)陣、底心正交點(diǎn)陣、體心正交點(diǎn)陣、面心正交點(diǎn)陣、六方點(diǎn)陣、菱方點(diǎn)陣、簡(jiǎn)單正方點(diǎn)陣、體心正方點(diǎn)陣空間點(diǎn)陣、晶體結(jié)構(gòu)、晶胞、多晶型性（同素異構(gòu)性）、晶帶、晶帶軸、晶帶定律、配位數(shù)、致密度、原子面密度、八面體間隙、四面體間隙、晶向族、晶面族晶體的對(duì)稱要素、宏觀對(duì)稱要素、微觀對(duì)稱要素置換固溶體、間隙固溶體、無(wú)限固溶體、有限固溶體、無(wú)序固溶體、有序固溶體、正常價(jià)化合物、電子濃度化合物、間隙相、間隙化合物簡(jiǎn)答及論述：簡(jiǎn)述晶體結(jié)構(gòu)與空間點(diǎn)陣的區(qū)別。畫(huà)出面心立方晶體中（111）面上的[11]晶向.已知兩個(gè)不平行的晶面（h1k1l1）和（h2k2l2），則求出其所屬的晶帶軸。已知二晶向[u1v1w1]和[u2v2w2]，求出由此二晶向所決定的晶面指數(shù)。已知三個(gè)晶面(h1k1l1)、(h2k2l2)和(h3k3l3)，問(wèn)此三個(gè)晶面是否在同一個(gè)晶帶？已知三個(gè)晶軸[u1v1w1]、[u2v2w2]和[u3v3w3]，問(wèn)此三個(gè)晶軸是否在同一個(gè)晶面上？判斷(10)、(2)和(11)晶面是否屬于同一晶帶。計(jì)算面心立方晶體的八面體間隙尺寸。計(jì)算體心立方晶體的八面體間隙尺寸。分別畫(huà)出面心立方、體心立方、密排六方晶胞，并分別計(jì)算面心立方、體心立方、密排六方晶體的致密度；分別計(jì)算面心立方晶體{111}晶面和體心立方晶體{110}晶面原子面密度。試證明理想密排六方結(jié)構(gòu)的軸比c/a=1.633。Ni的晶體結(jié)構(gòu)為面心立方結(jié)構(gòu)，其原子半徑為r=0.1243nm，試求Ni的晶格常數(shù)和致密度。Mo的晶體結(jié)構(gòu)為體心立方結(jié)構(gòu)，其晶格常數(shù)a=0.31468nm，試求Mo的原子半徑r。比較固溶體與金屬間化合物在成分、結(jié)構(gòu)和性能等方面的區(qū)別。簡(jiǎn)述決定組元形成固溶體與中間相的因素。簡(jiǎn)述影響置換固溶體溶解度的因素。簡(jiǎn)述影響間隙固溶體溶解度的因素。比較間隙相和間隙化合物這兩種原子尺寸因素化合物的不同之處。Mg2Si、NiAl、Cr23C6、Fe3C、Fe4N、VC、Cu3Al、CuZn3化合物中，哪些屬于正常價(jià)化合物？電子濃度化合物？間隙相？第二章晶體缺陷概念：空位，間隙原子、肖脫基空位、弗蘭克爾空位刃型位錯(cuò)、螺型位錯(cuò)、柏氏矢量、位錯(cuò)的滑移、交滑移、攀移、雙交滑移、位錯(cuò)的交割、扭折、割階，可動(dòng)割階，不可動(dòng)割階，肖克萊不全位錯(cuò)，弗蘭克不全位錯(cuò)，擴(kuò)展位錯(cuò)，外表面，晶界、亞晶界，大角度晶界、小角度晶界、對(duì)稱傾側(cè)小角度晶界、扭轉(zhuǎn)小角度晶界、相界，共格界面，半共格界面，非共格界面，簡(jiǎn)答及論述：按空間幾何特征，晶體缺陷共分為幾種類(lèi)型？列舉出每種類(lèi)型晶體缺陷的具體實(shí)例。何謂點(diǎn)缺陷的熱力學(xué)平衡性？指出刃型位錯(cuò)與螺型位錯(cuò)在結(jié)構(gòu)方面的不同之處；一個(gè)環(huán)形位錯(cuò)能否各部分均為刃型位錯(cuò)或螺型位錯(cuò)？為什么？簡(jiǎn)述刃型位錯(cuò)線方向、柏氏矢量方向、位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)方向及晶體運(yùn)動(dòng)方向之間的關(guān)系。簡(jiǎn)述螺型位錯(cuò)線方向、柏氏矢量方向、位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)方向及晶體運(yùn)動(dòng)方向之間的關(guān)系。簡(jiǎn)述位錯(cuò)滑移的實(shí)質(zhì)。簡(jiǎn)述位錯(cuò)攀移的實(shí)質(zhì)。位錯(cuò)的滑移方向與晶體滑移方向的區(qū)別。何謂位錯(cuò)交割？分析柏氏矢量互相垂直的兩個(gè)刃型位錯(cuò)的交割過(guò)程。簡(jiǎn)述在外力的作用下，刃型位錯(cuò)的可能運(yùn)動(dòng)方式；簡(jiǎn)述在外力的作用下，螺型位錯(cuò)的可能運(yùn)動(dòng)方式；面心立方晶體中（111）晶面上的{111}晶面上繼續(xù)滑移？為什么？螺型位錯(cuò)在滑移過(guò)程中受阻時(shí)，將通過(guò)交滑移轉(zhuǎn)移到哪一個(gè)晶體沿最密晶面和最密晶向的滑移最容易進(jìn)行，為什么？簡(jiǎn)述弗蘭克瑞德（FrankRead）位錯(cuò)增殖機(jī)制。經(jīng)過(guò)劇烈冷變形的金屬晶體內(nèi)部的位錯(cuò)密度會(huì)增大，為什么？面心立方和體心立方晶體中的全位錯(cuò)的柏氏矢量分別取何值時(shí)其組態(tài)最穩(wěn)定，為什么？分別寫(xiě)出面心立方晶體中的肖克萊不全位錯(cuò)和弗蘭克不全位錯(cuò)的柏氏矢量，并說(shuō)明其在外力作用下的運(yùn)動(dòng)方式。何謂位錯(cuò)反應(yīng)？如何判斷一個(gè)位錯(cuò)反應(yīng)可否進(jìn)行？寫(xiě)出面心立方晶體中的一個(gè)單位位錯(cuò)分解為擴(kuò)展位錯(cuò)的反應(yīng)式，并判斷該位錯(cuò)反應(yīng)發(fā)生的可能性。第三章擴(kuò)散概念：擴(kuò)散通量、擴(kuò)散系數(shù)、間隙擴(kuò)散機(jī)制、空位擴(kuò)散機(jī)制、上坡（逆）擴(kuò)散、下坡（順）擴(kuò)散、空位擴(kuò)散激活能、間隙擴(kuò)散激活能、穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散、非穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散、簡(jiǎn)答及論述：當(dāng)碳原子和鐵原子在相同溫度的（a-Fe）-Fe中進(jìn)行擴(kuò)散時(shí)，為何碳原子的擴(kuò)散系數(shù)大于鐵原子的擴(kuò)散系數(shù)？簡(jiǎn)要說(shuō)明原子的間隙擴(kuò)散機(jī)制。簡(jiǎn)要說(shuō)明空位擴(kuò)散機(jī)制。指出影響晶體中原子擴(kuò)散的主要因素，并分析這些因素對(duì)晶體中原子擴(kuò)散的影響規(guī)律。簡(jiǎn)述擴(kuò)散的驅(qū)動(dòng)力？為什么二元系反應(yīng)擴(kuò)散后的擴(kuò)散層組織中不存在兩相混合區(qū)？針對(duì)實(shí)際滲碳問(wèn)題，根據(jù)已知條件計(jì)算達(dá)到一定滲層深度所需要的時(shí)間或計(jì)算經(jīng)過(guò)一定滲碳時(shí)間后所達(dá)到的滲層深度。在827C和滲碳927C下分別向含碳量為0.2%的碳鋼中滲碳，假定不同溫度下鋼表面的碳含量始終維持在1.2%，若規(guī)定滲碳層深度測(cè)量至含碳量為0.35%處，且在不同溫度下碳在-Fe中的溶解度差別忽略不計(jì)，請(qǐng)計(jì)算927C滲碳10小時(shí)后所達(dá)到的滲碳層深度應(yīng)為827C滲碳10小時(shí)后的滲碳層深度的多少倍？（已知D0=210-5m2/s，Q=140103J/mol）在927C下向含碳量為0.2%的鋼中滲碳，假定滲碳期間鋼表面的碳含量始終維持在1.2%，且滲碳層厚度定義為從表面起測(cè)量至0.4%C處止，若已知D0=210-5m2/s，Q=140103J/mol，請(qǐng)計(jì)算經(jīng)過(guò)2小時(shí)滲碳后的滲碳層厚度。（寫(xiě)明計(jì)算步驟即可，不必計(jì)算出結(jié)果）一塊含0.1%C的碳鋼在930℃滲碳，滲到0.05cm的地方碳的濃度達(dá)到0.45%。在t>0的全部時(shí)間，滲碳?xì)夥毡３直砻娉煞譃?%，假設(shè)Dc7=2.0×10-5exp(-140000/RT)(m2/s)，(a)計(jì)算滲碳時(shí)間；(b)若將滲層加深一倍，則需多長(zhǎng)時(shí)間？(c)若規(guī)定0.3%C作為滲碳層厚度的量度，則在930℃滲碳10小時(shí)的滲層厚度為870℃滲碳10小時(shí)的多少倍？為什么同一種原子在體心立方晶體中的擴(kuò)散系數(shù)大于其在面心立方晶體中的擴(kuò)散系數(shù)？第四章凝固概念：過(guò)冷度、動(dòng)態(tài)過(guò)冷度、晶核、晶胚、均勻形核、非均勻形核、臨界晶核、形核功、結(jié)構(gòu)起伏、能量起伏、接觸角、形核率、晶核長(zhǎng)大線速度簡(jiǎn)答及論述：簡(jiǎn)述單組元晶體材料凝固的一般過(guò)程。純金屬凝固的基本條件？純組元在冷卻至一定溫度以下發(fā)生凝固時(shí)，除了需要有結(jié)構(gòu)起伏外，為何還需要有能量起伏？何謂均勻形核和非均勻形核，二者之間的區(qū)別？指出材料凝固過(guò)程中可以細(xì)化晶粒的主要途徑及相應(yīng)的作用機(jī)理。第五章二元相圖概念：勻晶轉(zhuǎn)變、共晶轉(zhuǎn)變、包晶轉(zhuǎn)變、偽共晶、離異共晶、晶內(nèi)偏析、枝晶偏析、熔晶轉(zhuǎn)變、合晶轉(zhuǎn)變、偏晶轉(zhuǎn)變、共析轉(zhuǎn)變、包析轉(zhuǎn)變、組織組成物、相組成物、鐵素體、奧氏體、滲碳體、萊氏體、珠光體、一次滲碳體、二次滲碳體、偽共晶組織、離異共晶、成分過(guò)冷簡(jiǎn)答及論述：指出單相固溶體合金的凝固過(guò)程與純金屬（或純組元）的凝固過(guò)程之間的主要區(qū)別。根據(jù)下列條件畫(huà)出一個(gè)二元系相圖，A和B的熔點(diǎn)分別是1000℃和700℃，含wB=0.25的合金正好在500℃完全凝固，它的平衡組織由73.3%的先共晶。和26.7%的(α+β)共晶組成。而wB＝0.50的合金在500℃時(shí)的組織由40%的先共晶α和60%的(α+β)共晶組成，并且此合金的α總量為50%。Mg-Ni系的一個(gè)共晶反應(yīng)為：507℃L(23.5Wt.%Ni)<=>α(純鎂)+Mg2Ni(54.6Wt.%Ni)設(shè)C1為亞共晶合金，C2為過(guò)共晶合金，這兩種合金中的先共晶相的重量分?jǐn)?shù)相等，但C1合金中的α總量為C2合金中的α總量的2.5倍，試計(jì)算C1和C2的成分。畫(huà)出Fe-Fe3C相圖（標(biāo)注各主要特性點(diǎn)的成分和溫度，并按相組成物填注各相區(qū)）；說(shuō)明鐵素體、奧氏體、滲碳體、萊氏體、珠光體的概念及區(qū)別；三相恒溫轉(zhuǎn)變的類(lèi)型及相應(yīng)的反應(yīng)式；指出一次滲碳體、二次滲碳體、三次滲碳體、共晶滲碳體和共析滲碳體之間的主要區(qū)別。指出七種鐵碳合金的類(lèi)別及其相應(yīng)的室溫平衡組織。分析亞共析鋼、過(guò)共析鋼和亞共晶白口鑄鐵的平衡凝固過(guò)程，并分別計(jì)算上述合金的室溫平衡組織中相組成物和組織組成物的相對(duì)量。根據(jù)下列已知條件畫(huà)出一個(gè)A-B二元系相圖。已知組元A和B的熔點(diǎn)分別為900C和700C；含B量為30%的合金在500C完全凝固后的平衡組織由80%的先共晶（或初晶）相和20%的（+）共晶體組成，而含B量為55%的合金在500C完全凝固后的平衡組織由50%的相和50%的相兩相組成；且含B量為70%的合金在500C平衡凝固后可得到100%的（+）共晶體。第六章三元元相圖概念：直線法則、重心法則、水平截面（等溫截面）、垂直截面（變溫截面）、投影圖簡(jiǎn)答及論述：典型的固態(tài)互不溶解的三元共晶系合金相圖的水平截面、變溫截面及投影圖。典型的固態(tài)互不溶解的三元共晶系合金的平衡凝固過(guò)程分析及室溫組織組成物相對(duì)量的計(jì)算。已知A、B、C三組元固態(tài)完全不互溶，成分為80％A、10％B、10％C的O合金在冷卻過(guò)程中將進(jìn)行二相共晶反應(yīng)和三相共晶反應(yīng)，在二元共晶反應(yīng)開(kāi)始時(shí)，該合金液相成分(a點(diǎn))為60％A、20％B、20％C，而三元共晶反應(yīng)開(kāi)始時(shí)的液相成分(E點(diǎn))為50%A、10%B、40%C。(見(jiàn)下圖6-3)(a)試計(jì)算A初%、(A+B)%和(A+B+C)%的相對(duì)量。(b)寫(xiě)出圖中I和P合金的室溫平衡組織。圖6-3為何三元系中的四相平衡共晶轉(zhuǎn)變面為一平面？典型的固態(tài)有限互溶的三元共晶系合金相圖的等溫截面、變溫截面及投影圖。第七章塑性變形，回復(fù)與再結(jié)晶概念：滑移，滑移方向、滑移面、滑移系、臨界分切應(yīng)力、孿生、孿晶、加工硬化、固溶強(qiáng)化、晶粒細(xì)化強(qiáng)化、第二相強(qiáng)化、回復(fù)、多邊化、再結(jié)晶、簡(jiǎn)答及論述：面心立方結(jié)構(gòu)的晶體比具有體心立方和密排六方結(jié)構(gòu)的晶體更易發(fā)生滑移，為什么？金屬材料經(jīng)冷加工變形后，其強(qiáng)度、硬度顯著提高，而塑性、韌性則急劇下降，為什么？用多晶體的塑性變形理論分析細(xì)化晶粒能夠有效地提高材料強(qiáng)度的主要原因。與單晶體相比較，多晶體的塑性變形行為表現(xiàn)出何種特點(diǎn)：強(qiáng)度增加；晶粒越小，強(qiáng)度越大為