材料科學專業(yè)課程綜合題與演示實驗

1談談你對材料學科和材料科學的認識。2金屬鍵與其它結合鍵有何不同，如何解釋金屬的某些特性？3說明空間點陣、晶體結構、晶胞三者之間的關系。4晶向指數(shù)和晶面指數(shù)的標定有何不同？其中有何須注意的問題？5畫出三種典型晶胞結構示意圖，其表示符號、原子數(shù)、配位數(shù)、致密度各是什么?6碳原子易進入^鐵，還是0-鐵，如何解釋？7研究晶體缺陷有何意義？8點缺陷主要有幾種？為何說點缺陷是熱力學平衡的缺陷？9位錯概念是在什么背景下提出的？其易動性是如何實現(xiàn)的？10試述位錯的性質(zhì)。11試述博士矢量的意義。12與位錯有關的三個力的表達式各是什么？簡述其求解原理。13柯氏氣團是如何形成的？它對材料行為有何影響？14晶體中的界面有何共性？它對材料行為有何影響？綜合題二：凝固、相結構與相圖1簡述合金相的分類，固溶體與純金屬相比，有何結構、性能特點？2固溶體與純金屬的結晶有何異同？3試述勻晶系不平衡結晶的過程（平均成分線的形成、兩種偏析）4分析共晶系合金典型的不平衡結晶組織及其形成原因。5試述含碳量對平衡組織和性能的影響（相含量、形態(tài)的變化）。6說明三元相圖的水平截面、垂直截面及投影圖的應用。7分析兩種合金平衡冷卻過程，指出其室溫組織。8指出Fe-Fe3C相圖中適合鍛造、鑄造、冷塑變、熱處理加工的成分范圍，說明原因。9什么是過冷？為何說過冷是凝固的必要條件？10分析界面結構和溫度梯度對晶體生長形態(tài)的影響。11根據(jù)凝固理論，試述細化晶粒的基本途徑。12判斷不同溫度下晶核半徑與自由能變化關系曲線。13畫圖說明成分過冷的形成，成分過冷對晶體生長形狀有何影響？14常見的鑄錠缺陷有哪些？15液態(tài)金屬凝固時需要過冷，那么固態(tài)金屬熔化時是否需要過熱？為什么？16談談你所了解的凝固新技術及其應用。1可不可以說擴散定律實際上只有一個，為什么？2滲碳為什么在奧氏體中而不在鐵素體中進行？3在研究純鐵滲碳時，通常假定滲碳氣氛的滲碳能力足以使奧氏體的溶碳量達到飽和，且滲碳開始工件表面可迅速獲得一個恒定的表面濃度CS,此濃度在整個過程中維持不變。(1)結合Fe-Fe3C相圖，分別畫出純鐵在930°C和800°C滲碳時，滲碳鐵棒的成分-距離曲線示意圖。選擇溫度低于727C，能否達到滲碳的目的，為什么？4試分析材料強化常用的方法、機制及適用條件。5為何晶粒越細、材料的強度越高，其塑韌性也越好？6何謂單滑移、多滑移和交滑移？畫出三者滑移線的形貌。7試分析單晶體滑移和孿生變形的異同點。8某面心立方晶體的可動滑移系為(1口)[110]。指出引起滑移的單位位錯的博士矢量。若滑移是由純?nèi)行臀诲e引起的，試指出位錯線的方向。若滑移是由純螺型位錯引起的，試指出位錯線的方向。指出在上述(2)、(3)兩種情況下滑移時位錯線的滑移方向。9若單晶體銅的表面恰為(100)，假設晶體可以在各個滑移系上進行滑移，試分析表面上滑移線形貌。若晶體表面為(111)呢？10鎢板在1100C加工變形，錫板在室溫下變形，它們的組織結構有何變化？11根據(jù)形變金屬退火后晶粒尺寸與變形量關系示意圖，將一鍥形銅片置于間距恒定的兩軋輥間軋制，畫出此銅片經(jīng)完全再結晶后晶粒大小沿片長方向變化示意圖。一塊純錫板被子彈擊穿，試畫出彈孔周圍組織變化示意圖。12熱加工和冷加工是如何劃分的，分析熱加工和冷加工過程中的組織與性能變化。13繪出第六章內(nèi)容結構框圖。14繪出第七章內(nèi)容結構框圖。15繪出第八章內(nèi)容結構框圖。綜合題四：固態(tài)相變與新型材料1固態(tài)相變與凝固兩過程有何異同？2說明固態(tài)相變比液態(tài)材料結晶阻力大的原因。3說明晶體缺陷促進固態(tài)相變形核的原因。4描述脫溶轉(zhuǎn)變的相變過程，并建立它與馬氏體回火轉(zhuǎn)變過程的聯(lián)系。5再結晶和調(diào)幅分解是相變過程嗎，為什么？6分析調(diào)幅分解的熱力學條件。7試述馬氏體高強度、高硬度的原因。8列表說明下列內(nèi)容。形成條件相變類型組成相亞結構性能特點形貌特征PPTSM板條M片狀MBB上B 下9畫圖說明A-M轉(zhuǎn)變。10談談你對組織結構、加工工藝、化學成分和性能四者之間的關系。11簡述復合材料增強原理。12簡述復合材料界面結合類型，如何改善界面結合狀態(tài)。13采用一定的方法（框圖法、分枝法等）說明本書各章內(nèi)容之間的聯(lián)系。

課程:材料科學基礎班級:材熱00時間：2002-2003學年第一學期（2002年12月25日）序號演示人實驗名稱內(nèi)容簡介使用材料1曹寧共晶形核與片間搭橋海綿塊2周玉剛位錯與缺陷的交互作用晶格模型3吝立永位錯的交割泡沫塑料4杜光輝擴散及其微觀機制塑料瓶、水、氣球5姚亮刃型位錯及其柏氏矢量硬紙殼6張鵬位錯交割與扭折紙板、紅線繩7王琨滑移與孿生變形紙板8馬奎星各種點缺陷及點陣畸變彩色氣球9肖桂勇刃型位錯的攀移紙板10李丹絲織構的產(chǎn)生塑料瓶、彩塊、細線11張英杰再結晶：纖維組織等軸化泡沫塑料、皮筋12張玉娥孿生變形泡沫塑料、彩球13劉成寶金屬的加工硬化鐵絲14李和勝位錯產(chǎn)生模型海綿等15東青晶胚半徑與自由能關系書塊16宋傳信光滑界面晶體生長模型蘿卜17李瑞濤上坡與下坡擴散氣球、晶格模型18張紅斌細晶強化橡皮泥19盧旭亮材料中的結合鍵晶格模型20譚延嘉包晶轉(zhuǎn)變硬紙板21袁春雪晶體長大機制泡沫塑料涂色22牟治國位錯張力木條、鐵絲23安祥海彌散強化機制乒乓球、紙板、皮筋24李士剛滲碳層的形成泡沫板、黑色繩25馬杰晶體滑移線的形成泡沫塑料環(huán)節(jié)一辯論正方題目：材料中的缺陷越多越好反方題目：材料中的缺陷越少越好總時間：20分鐘組織、主持人：提示：參考教材后幾章的內(nèi)容、網(wǎng)上資料等。環(huán)節(jié)二提問全體同學分為兩組，相互提問?；卮鸱讲换卮鸹蚧卮疱e誤，提問方繼續(xù)提問（提問同學記1分）；回答方回答正確，變?yōu)樘釂柗剑ɑ卮鹜瑢W記1分）。若提問方所提問題不符合內(nèi)容要求，兩方角色互換，不記分。環(huán)節(jié)三討論11-2章的內(nèi)容在順序上有何規(guī)律？可否合為一章？2計算密排六方結構的軸比c/a。3晶體中的滑移面一般是哪些晶面？為什么？4計算y-Fe轉(zhuǎn)變?yōu)閍-Fe時的體積變化。設原子半徑不變。5有一四方點陣的a=b，c=a/2。某晶面在三個晶軸上的截距分別為6個、2個和4個原子間距，求該晶面的米勒指數(shù)。6如何減少或增加晶體中的位錯。課下思考題密排六方點陣是不是一種空間點陣，為什么？期中綜合課方式：綜合題講解。綜合題目提前給出，講解時現(xiàn)場抽題.每人5分鐘.考核：講解的條例性、正確性；資料的豐富性；手段多樣性；表達與儀態(tài)等?？偨Y：有的同學制作了多媒體課件，有的查閱了課外資料，基本達到了預期效果。學時：根據(jù)學生人數(shù)確定，本次為5學時，評述1h.時間:03.11.4-7.

課堂演示實驗或回答問題記錄表課程:材料科學基礎 班級:材科2004時間：2005-2006學年第二學期題號責任人及學號演示或回答的問題演示過程描述備注1用金屬鍵解釋金屬的特性2高分子鏈的內(nèi)旋轉(zhuǎn)及柔性3體、面心立方晶胞的取法4晶體結構與空間點陣的區(qū)別5六方晶系晶向指數(shù)的表示6晶體的回轉(zhuǎn)對稱軸7面心立方點陣中的間隙8滲碳體的晶體結構9計算密排六方的c/a=1.63310點缺陷的形成及運動11位錯產(chǎn)生模型12刃型位錯的模型13螺型位錯的模型14混合型位錯的模型15晶體中的位錯環(huán)及運動16柏氏矢量的意義及位錯性質(zhì)的判斷17刃型位錯的滑移18螺型位錯的滑移、交滑移以及雙交滑移19混合型位錯的滑移

20位錯扭折、割階以及帶割階位錯的運動21刃型位錯與刃型位錯的交割22刃型位錯與螺型位錯的交割23螺型位錯與螺型位錯的交割24柯氏氣團的形成及對材料性能的影響（屈服現(xiàn)象的解釋）25刃型位錯的攀移26F—R源動作演示27Thompson四面體的動態(tài)演示28界面的共性及對材料性能的影響29擴散現(xiàn)象及微觀機制30Kirkendall效應31上坡擴散與下坡擴散32反應擴散演示33滲碳層的形成34單晶體拉伸變形過程35滑移帶的形成示意36分切應力的分析計算37晶體攣生變形示意38位錯的塞積及作用39晶界在材料變形中的影響40擴散蠕變機制示意41彌散強化機制演示

42沉淀強化機制演示43細晶強化機制演示44固溶強化機制演示45形變強化機制演示46殘余應力對材料的影響47形變織構形成示意48變形金屬加熱時的組織變化49位錯在多邊形化過程中的變化50再結晶的形核方式示意51移動中的晶界與分散粒子的交互作用52結構起伏示意53均勻形核過程示意54非均勻形核過程示意55液固界面的結構及對晶體長大形態(tài)的影響56樹枝晶長大的過程及條件57一兀相圖的建立58共晶形核過程與微觀機制59包晶形核過程與微觀機制60區(qū)域提純的演示61凝固新技術及應用62三元勻晶相圖的空間及水平、垂直截面模型63三元簡單共晶相圖的空間及水平、垂直截面模型64三元復雜共晶相圖的空間及水平、垂直截面模型

題號演示或回答的問題責任人及學號1用金屬鍵解釋金屬的特性2高分子鏈的內(nèi)旋轉(zhuǎn)及柔性3體、面心立方晶胞的取法4晶體結構與空間點陣的區(qū)別5六方晶系晶向指數(shù)的表示6晶體的回轉(zhuǎn)對稱軸7面心立方點陣中的間隙8滲碳體的晶體結構9計算密排六方的c/a=1.63310點缺陷的形成及運動11位錯產(chǎn)生模型12刃型位錯的模型13螺型位錯的模型14混合型位錯的模型15晶體中的位錯環(huán)及運動16柏氏矢量的意義及位錯性質(zhì)的判斷17刃型位錯的滑移18螺型位錯的滑移、交滑移以及雙交滑移19混合型位錯的滑移20位錯扭折、割階以及帶割階位錯的運動21刃型位錯與刃型位錯的交割22刃型位錯與螺型位錯的交割23螺型位錯與螺型位錯的交割24柯氏氣團的形成及對材料性能的影響（屈服現(xiàn)象的解釋）25刃型位錯的攀移26F-R源動作演示27Thompson四面體的動態(tài)演示28界面的共性及對材料性能的影響29擴散現(xiàn)象及微觀機制30Kirkendall效應31上坡擴散與下坡擴散

32反應擴散演示33滲碳層的形成34單晶體拉伸變形過程35滑移帶的形成示意36分切應力的分析計算37晶體孿生變形示意38位錯的塞積及作用39晶界在材料變形中的影響40擴散蠕變機制示意41彌散強化機制演示42沉淀強化機制演示43細晶強化機制演示44固溶強化機制演示45形變強化機制演示46殘余應力對材料的影響47形變織構形成示意48變形金屬加熱時的組織變化49位錯在多邊形化過程中的變化50再結晶的形核方式示意51移動中的晶界與分散粒子的交互作用52結構起伏示意53均勻形核過程示意54非均勻形核過程示意55液固界面的結構及對晶體長大形態(tài)的影響56樹枝晶長大的過程及條件57二元相圖的建立58共晶形核過程與微觀機制59包晶形核過程與微觀機制60區(qū)域提純的演示61凝固新技術及應用62三元勻晶相圖的空間及水平、垂直截面模型63三元簡單共晶相圖的空間及水平、垂直截面模型64三元復雜共晶相圖的空間及水平、垂直截面模型

1用金屬鍵解釋金屬的特性1.2.1(4)2高分子鏈的內(nèi)旋轉(zhuǎn)及柔性1.17(13)3體、面心立方晶胞的取法2.5(18)4晶體結構與空間點陣的區(qū)別2.7、2.8(19)5六方晶系晶向指數(shù)的表示2.14(22)6晶體的回轉(zhuǎn)對稱軸2.17(24)7面心立方點陣中的間隙2.32、2.35(34)8滲碳體的晶體結構2.43(45)9計算密排六方的c/a=1.6332.29(31)10點缺陷的形成及運動3.1、3.3.1(73、75)、4.8(131)11位錯產(chǎn)生模型(75?76)12刃型位錯的模型3.4(76)13螺型位錯的模型3.6(77)14混合型位錯的模型3.7(78)15晶體中的位錯環(huán)及運動3.8(79)16柏氏矢量的意義及位錯性質(zhì)的判斷(79?82)17刃型位錯的滑移3.12(83)18螺型位錯的滑移、交滑移以及雙交滑移3.12(83)、3.15(84)、3.33(97)19混合型位錯的滑移3.14(83)20位錯扭折、割階以及帶割階位錯的運動3.17(85)、3.21(87)21刃型位錯與刃型位錯的交割3.18(85)22刃型位錯與螺型位錯的交割3.19(86)23螺型位錯與螺型位錯的交割3.20(86)24柯氏氣團的形成及對材料性能的影響（屈服現(xiàn)象的解釋）3.16(84)、(170?171)25刃型位錯的攀移3.16(84)26F-R源動作演示3.32(96)27Thompson四面體的動態(tài)演示3.40(121)28界面的共性及對材料性能的影響(109?110)(115)29擴散現(xiàn)象及微觀機制(115)、4.8(131)30Kirkendall效應4.6(126)、4.9(132)

31上坡擴散與下坡擴散(129)32反應擴散演示4.18(141)33滲碳層的形成自己查閱資料34單晶體拉伸變形過程5.6(156?157)、5.10(160)35滑移帶的形成示意5.7(157)36分切應力的分析計算5.8(159)37晶體孿生變形示意5.16(162)38位錯的塞積及作用5.23(167)39晶界在材料變形中的影響示意5.22、5.23(167)40擴散蠕變機制示意5.26(169)41彌散強化機制演示5.34(173)42沉淀強化機制演示5.35(174)43細晶強化機制演示(166?167)44固溶強化機制演示(169?170)45形變強化機制演示(176?178)46殘余應力對材料的影響(179?180)47形變織構形成示意(178?179)48變形金屬加熱時的組織變化5.45(180?181)49位錯在多邊形化過程中的變化5.48(183)50再結晶的形核方式示意5.51(185)51移動中的晶界與分散粒子的交互作用5.60(191?192)52結構起伏示意(203)53均勻形核過程示意(205?207)54非均勻形核過