材料科學(xué)基礎(chǔ)試題及答案

第一章原子排列與晶體構(gòu)造fcc構(gòu)造的密排方向是，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構(gòu)造的密排方向是，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構(gòu)造的密排方向是，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。Al的點(diǎn)陣常數(shù)為，其構(gòu)造原子體積是，每一個(gè)晶胞中八面體間隙數(shù)為，四面體間隙數(shù)為。純鐵冷卻時(shí)在912e發(fā)生同素異晶轉(zhuǎn)變是從構(gòu)造轉(zhuǎn)變成構(gòu)造，配位數(shù)，致密度降低，晶體體積，原子半徑發(fā)生。在面心立方晶胞中畫(huà)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。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？鉛為fcc面心立方構(gòu)造，其原子半徑R=×10-6mm。合金相構(gòu)造一、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〕阻礙置換固溶體溶解度大小的要緊因素是〔1〕；〔2〕；〔3〕；〔4〕和環(huán)境因素。3〕置換式固溶體的不均勻性要緊表現(xiàn)為和。4〕依照溶質(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)序固溶體轉(zhuǎn)變成有序固溶體時(shí)，合金性能轉(zhuǎn)變的一樣規(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。問(wèn)答1、分析氫，氮，碳，硼在-Fe和-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。元素的原子半徑如下：氫：，氮：，碳：，硼：，-Fe：，-Fe：。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填空1.在液態(tài)純金屬中進(jìn)展均質(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)，體系自由能的轉(zhuǎn)變包括兩局部，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，那么臨界晶核半徑，金屬結(jié)晶冷卻速度越快，N/G比值，晶粒越。5.取得非晶合金的全然方式是。二、問(wèn)答1依照凝固理論，試述細(xì)化晶粒的全然途徑。2試依照凝固理論，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)，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，=177×10－7J/cm，點(diǎn)陣常數(shù)a=。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)晶進(jìn)程有何阻礙？依照冷卻速度對(duì)金屬凝固后組織的阻礙，現(xiàn)要取得微晶，非晶，亞穩(wěn)相，請(qǐng)指出其凝固時(shí)如何操縱。7、簡(jiǎn)述純金屬凝固時(shí)潤(rùn)濕角θ、雜質(zhì)顆粒的晶體構(gòu)造和外表形態(tài)對(duì)異質(zhì)形核的阻礙。第四章二元合金相圖與合金凝固一、填空1.固溶體合金凝固時(shí)，除需要構(gòu)造起伏和能量起伏外，還要有起伏。2.按液固界面微觀構(gòu)造，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，滑膩界面晶體的長(zhǎng)大機(jī)制是和。4在一樣鑄造條件下固溶體合金容易產(chǎn)生偏析，用熱處置方式能夠排除。5液態(tài)金屬凝固時(shí)，假設(shè)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〕，那么固、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)可能取得全數(shù)共晶組織，這稱為。7固溶體合金凝固時(shí)，溶質(zhì)散布的有效分派系數(shù)ke=，當(dāng)凝固速度專門(mén)大時(shí)ke趨于。8.在二元相圖中，L1→+L2叫反應(yīng)，→L+稱為轉(zhuǎn)變，而反應(yīng)１—２＋稱為反應(yīng)，+稱為反應(yīng)。9Fe-Fe3C相圖中含碳量小于為鋼，大于為鑄鐵；鐵碳合金室溫平穩(wěn)組織均由和兩個(gè)全然相組成；依照溶質(zhì)原子的位置，奧氏體其晶體構(gòu)造是，是固溶體，鐵素體是，其晶體構(gòu)造是，合金平穩(wěn)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，亞共析鋼的平穩(wěn)組織是，過(guò)共析鋼的平穩(wěn)組織是，亞共晶白口鑄鐵的平穩(wěn)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)e3CIII是從中析出的，它們的含碳量為，F(xiàn)e3C要緊性能特點(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相圖填出相圖中各相區(qū)的平穩(wěn)相；指出圖中的穩(wěn)固化合物和不穩(wěn)固化合物；寫(xiě)出圖中存在的恒溫反應(yīng)，指明反應(yīng)類型；指出含Ni30%(重量)的合金在平穩(wěn)冷卻時(shí)的相變進(jìn)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)。試說(shuō)明含Ni89%〔重量〕的Ni-Al合金其平穩(wěn)凝固與非平穩(wěn)凝固后的顯微組織的不同。設(shè)X合金平穩(wěn)凝固完畢時(shí)的組織為〔Al〕初晶+(+)共晶，其中初晶占80%，那么此合金中Ni組元的含量是多少？繪出1500e時(shí)Al-Ni合金系的自由能—成份曲線示用意。圖4-1圖4-22依照Cu-Sn相圖〔圖4-2〕，Cu為fcc構(gòu)造?；卮鹨韵聠?wèn)題：1〕相為何種晶體構(gòu)造？2〕計(jì)算212℃時(shí)Cu-90%Sn合金在TE溫度時(shí)〔共晶反應(yīng)前〕的平穩(wěn)分派系數(shù)。3〕%Sn合金在正常條件下凝固后，相的晶界上顯現(xiàn)少量相，其緣故安在？如何排除相？4〕分析Cu-70%Sn合金平穩(wěn)凝固進(jìn)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(huà)出Cu-Sn系合金在450℃時(shí)各相自由能---成份曲線示用意。圖4-3圖4-43如圖4-3為Mg-Y相圖1〕填相區(qū)組成，寫(xiě)出相圖上等溫反應(yīng)及Y=5%wt時(shí)的合金K在室溫時(shí)的平穩(wěn)組織。2〕Mg為hcp構(gòu)造，試計(jì)算Mg晶胞的致密度；3〕指出提高合金K強(qiáng)度的可能方式4〕簡(jiǎn)述圖中Y=10%wt之合金可能的強(qiáng)化方式。4試說(shuō)明純Al和鋁－銅單相固溶體結(jié)晶的異同。5依照4-4的鐵碳亞穩(wěn)平穩(wěn)相圖回答以下問(wèn)題：寫(xiě)出以下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。指出此二元系中比擬適合做變形合金和鑄造合金的成份范圍。如何提高壓力加工合金的強(qiáng)度。標(biāo)注平穩(wěn)反應(yīng)的成份及溫度，寫(xiě)出平穩(wěn)反應(yīng)式。分析Fe-1%C合金的平穩(wěn)凝固進(jìn)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，分析Fe-1%C合金在亞穩(wěn)冷卻轉(zhuǎn)變和淬火冷卻轉(zhuǎn)變后組織的不同。依照Fe-Fe3C狀態(tài)圖確信以下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770℃停留一段時(shí)間P+F900℃A+F680℃P剛到達(dá)770℃A700℃P+Fe3CⅡ剛到達(dá)770℃A+Fe3C畫(huà)出1200℃時(shí)各相的自由能---成份曲線示用意。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(huà)出Ⅱ合金平穩(wěn)冷卻曲線和平穩(wěn)結(jié)晶后組織示用意，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)以下圖中Ⅰ合金凝固后顯微組織的阻礙。3〕Ⅰ合金在工業(yè)條件冷凝后如對(duì)合金進(jìn)展擴(kuò)散退火，應(yīng)如何確信退火溫度。7：簡(jiǎn)述典型金屬凝固時(shí)，固/液界面的微觀構(gòu)造，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：依照Pb-Bi相圖〔圖4－6〕回答以下問(wèn)題：把空相區(qū)填上相的名稱。設(shè)X合金平穩(wěn)凝固完畢時(shí)的相組成物為和(Bi)，其中相占80%，那么X合金中Bi組元的含量是多少？設(shè)Y合金平穩(wěn)凝固完畢時(shí)的組織為(Bi)初晶+[+〔Bi〕]共晶，且初晶與共晶的百分含量相等，那么此合金中Pb組元的含量是多少？Pb-30%Bi合金非平穩(wěn)凝固后室溫下組織與平穩(wěn)凝固組織有何不同。第五章三元合金相圖圖81依照Fe－C－Si的%Si變溫截面圖〔5－1〕，寫(xiě)出含%C的Fe-C-Si三元合金在平穩(wěn)冷卻時(shí)的相變進(jìn)程和1100℃圖8圖5－12圖5－2為Cu-Zn-Al合金室溫下的等溫截面和2%Al的垂直截面圖，回答以下問(wèn)題：1〕在圖中標(biāo)出X合金〔Cu-30%Zn-10%Al〕的成份點(diǎn)。Y2〕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α相成份點(diǎn)為%%Al，γ相成份點(diǎn)為Cu-18%%Al。Y3〕分析圖中Y合金的凝固進(jìn)程。％圖5－23如圖5－3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別離形成固溶體α、β、γ。1〕寫(xiě)出，和單變量線的三相平穩(wěn)反應(yīng)式。2〕寫(xiě)出圖中的四相平穩(wěn)反應(yīng)式。3〕說(shuō)明O合金凝固平穩(wěn)凝固所發(fā)生的相變。圖5－3圖5－44圖5－4為Fe-W-C三元系的液相面投影圖。寫(xiě)出e1→1085℃，P1→1335℃，P2→1380℃單變量線的三相平穩(wěn)反應(yīng)和1700℃，1200℃，1085℃的四相平穩(wěn)反應(yīng)式。I，II，III三個(gè)合金結(jié)晶進(jìn)程及室溫組織，選擇一個(gè)合金成份其組織只有三元共晶。5如圖5－5為Fe-Cr-C系含13%Cr的變溫截面１〕大致估量2Cr13不銹鋼的淬火加熱溫度〔不銹鋼含碳量０.２％,含Cr量13％〕２〕指出Cr13模具鋼平穩(wěn)凝固時(shí)的凝固進(jìn)程和室溫下的平穩(wěn)組織〔Cr13鋼含碳量2%〕３〕寫(xiě)出〔１〕區(qū)的三相反應(yīng)及７９５e時(shí)的四相平穩(wěn)反應(yīng)式。圖5－5圖5－66如圖5－6所示，固態(tài)有限溶解的三元共晶相圖的濃度三角形上的投影圖，試分析IV區(qū)及VI區(qū)中合金之凝固進(jìn)程。寫(xiě)出那個(gè)三元相圖中四相反應(yīng)式。圖5－77分析如圖5－7所示的三元相圖，該合金中E點(diǎn)成份為27Pb18Sn55Bi，γ相成份取100％Bi。1〕指出那個(gè)三元系的初晶面，寫(xiě)出四相平穩(wěn)反應(yīng)式；2〕分析該三元合金系中1，2，3，4合金平穩(wěn)結(jié)晶進(jìn)程；3〕要配制一個(gè)初晶為γ，具有三元共晶而無(wú)二元共晶且γ/三元共晶=的合金，計(jì)算該合金的成份。第六章空位與位錯(cuò)一、名詞說(shuō)明空位平穩(wěn)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)，多邊形化二、問(wèn)答1fcc晶體中，層錯(cuò)能的上下對(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)有何阻礙？層錯(cuò)能對(duì)金屬材料冷、熱加工行為的阻礙如何？2.在鋁單晶體中〔fcc構(gòu)造〕，1〕位錯(cuò)反應(yīng)]+可否進(jìn)展？寫(xiě)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；假設(shè)反應(yīng)前的是刃位錯(cuò)，那么反應(yīng)后的擴(kuò)展位錯(cuò)能進(jìn)展何種運(yùn)動(dòng)？能在哪個(gè)晶面上進(jìn)展運(yùn)動(dòng)？假設(shè)反應(yīng)前的是螺位錯(cuò)，那么反應(yīng)后的擴(kuò)展位錯(cuò)能進(jìn)展何種運(yùn)動(dòng)？2〕假設(shè)〔1，1，1〕面上有一名錯(cuò)，與面上的位錯(cuò)發(fā)生反應(yīng)，如圖6－1。寫(xiě)出位錯(cuò)反應(yīng)方程式，說(shuō)明新位錯(cuò)的性質(zhì)，是不是可動(dòng)。3〕寫(xiě)出〔111〕與〔111〕兩個(gè)滑移面上兩全位錯(cuò)所分解為肖克萊不全位錯(cuò)的兩個(gè)反應(yīng)式。4〕若是兩擴(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)可否發(fā)生反應(yīng)，假設(shè)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)，可否自由滑移，對(duì)加工硬化有何作用。 圖6－13螺旋位錯(cuò)的能量公式為。假設(shè)金屬材料亞晶尺寸為R=10-3~10-4cm，r0約為10-8cm，銅的G＝4×106N/cm2，b＝×10－8cm?！?〕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平穩(wěn)空位濃度與溫度有何關(guān)系？高溫淬火對(duì)低溫?cái)U(kuò)散速度有何阻礙？5Al的空位形成能為，問(wèn)從27e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)周圍放置另一個(gè)與之平行同號(hào)的另一個(gè)刃型位錯(cuò)，其位置如圖6－2所示1，2，3，問(wèn)它們?cè)诨泼嫔鲜芰Ψ较蛉绾危?123圖6－27、位錯(cuò)對(duì)金屬材料有何阻礙？第七章金屬塑性變形一名詞說(shuō)明固溶強(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較，有何特點(diǎn)。2金屬晶體塑性變形時(shí)，滑移和孿生有何要緊區(qū)別？3A-B二元系中，A晶體構(gòu)造是bcc，形成α固溶體，B晶體構(gòu)造是fcc，形成β固溶體，A與B形成相，其晶體構(gòu)造是hcp：1〕指出，，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)變曲線示用意，試說(shuō)明典型低層錯(cuò)能面心立方單晶體的加工硬化曲線，并比擬與多晶體加工硬化曲線的不同。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)金屬材料性能的阻礙。5什么緣故金屬材料經(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)生加工硬化的各類可能機(jī)制。〔沒(méi)必要說(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m2，取向因子COSCOS=,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)滑移系至少要施加多大的拉應(yīng)力？圖7－圖7－110討論織構(gòu)的利弊及操縱方式。11表達(dá)金屬和合金在冷塑性變形進(jìn)程中發(fā)生的組織性能的轉(zhuǎn)變。12圖7－1所示低碳鋼的三條拉伸曲線，1－塑性變形；2－去載后當(dāng)即再行加載；3－去載后時(shí)效再加載。試回答以下問(wèn)題：1〕說(shuō)明圖示曲線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)金屬變形制件外表質(zhì)量有何阻礙，如何改善外表質(zhì)量。13退火純Fe，其晶粒尺寸d=1/4mm時(shí)，其屈服點(diǎn)s=100MNm-2；d=1/64mm時(shí)s=250MNm-2。d=1/16mm時(shí)，依照霍爾—配奇公式求其s為多少？第八章答復(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)晶晶粒尺寸的阻礙。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)鎢絲壽命的方式？4戶外用的架空銅導(dǎo)線〔要求必然的強(qiáng)度〕和戶內(nèi)電燈用花線，在加工以后可否采納一樣的最終熱處置工藝？什么緣故？5純鋁經(jīng)90%冷變形后，取三塊試樣別離加熱到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(huà)出示用意；2〕說(shuō)明它們強(qiáng)度、硬度的上下和塑性方面的區(qū)別并簡(jiǎn)要說(shuō)明緣故。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)谑覝亍?0℃〕進(jìn)展軋制，它們的塑性誰(shuí)好誰(shuí)壞？什么緣故？它們?cè)谑覝叵驴煞癯掷m(xù)軋制下去？鈦、鉛、鋁別離如何才能軋成很薄的帶材？：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構(gòu)造〔面心立方〕；鉛熔點(diǎn)為327℃，fcc構(gòu)造〔面心立方〕。8試說(shuō)明晶粒大小對(duì)金屬材料室溫及高溫力學(xué)性能的阻礙，在生產(chǎn)中如何操縱材料的晶粒度。9如何提高固溶體合金的強(qiáng)度10試用位錯(cuò)理論說(shuō)明固溶強(qiáng)化，彌散強(qiáng)化，和加工硬化的緣故。第九章外表與界面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)度的阻礙。2試述晶界的特性。3分析晶界能的轉(zhuǎn)變。分析阻礙晶界遷移的因素第十章原子擴(kuò)散1、簡(jiǎn)要說(shuō)明阻礙溶質(zhì)原子在晶體中擴(kuò)散的因素。2、Ni板與Ta板中有厚MgO板作為阻擋層，1400℃時(shí)Ni＋通過(guò)MgO向Ta中擴(kuò)散，現(xiàn)在Ni＋在MgO中的擴(kuò)散系數(shù)為D=9×10－12cm2/s，Ni的點(diǎn)陣常數(shù)為×10－8cm。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)量，并求出要擴(kuò)散走1mm厚的Ni層需要的時(shí)刻。3、對(duì)含碳％齒輪氣體滲碳強(qiáng)化，滲碳?xì)夥蘸迹ィ邶X輪表層下處碳含量為%時(shí)齒輪抵達(dá)最正確性能。鐵為FCC構(gòu)造，C在Fe中的D0＝，激活能Q＝32900cal/mol，誤差函數(shù)如表10－1。1〕試設(shè)計(jì)最正確滲碳工藝；2〕在滲碳溫度不變，在1000℃時(shí)滲碳，要將滲碳厚度增加1倍，即要求在其外表下處滲碳后碳含量為%所需滲碳時(shí)刻。表10－1與erf()的對(duì)應(yīng)值erf()erf()erf()4一塊厚度10毫米，含碳量%的鋼在強(qiáng)脫碳?xì)夥罩屑訜岬?00℃，然后緩慢冷卻，試指出試樣從外表到心部的組織散布。5一塊用作承載重物的低碳鋼板，為提高其外表硬度采納外表滲碳，試分析：1)滲碳什么緣故在-Fe中進(jìn)展而不在-Fe中進(jìn)展，即滲碳溫度選擇要高于727e，什么緣故？滲碳溫度高于1100e會(huì)顯現(xiàn)什么問(wèn)題？6銅-鋅基單相固溶體進(jìn)展均勻化處置，試討論如下問(wèn)題：1)在有限時(shí)刻內(nèi)可否使枝晶偏析完全消失？2)將此合金均勻化退火前進(jìn)展冷加工，對(duì)均勻化進(jìn)程是加速仍是無(wú)阻礙？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構(gòu)造[110]，(111)，ABCABC…，，12,4，；[111]，(110),,8,2，；，(0001)，ABAB，，12，6，。，4，8。FCC，BCC，減少，降低，膨脹，收縮。解答：見(jiàn)圖1－1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。能夠求得〔hkl〕＝〔112〕。6解答：Pb為fcc構(gòu)造，原子半徑R與點(diǎn)陣常數(shù)a的關(guān)系為，故可求得a＝×10-6mm。那么〔100〕平面的面積S＝a2＝×0-12mm2，每一個(gè)〔100〕面上的原子個(gè)數(shù)為2。因此1mm2上的原子個(gè)數(shù)＝×1012。合金相構(gòu)造一、填空1〕提高，降低，變差，變大。2〕〔1〕晶體構(gòu)造；〔2〕元素之間電負(fù)性差；〔3〕電子濃度；〔4〕元素之間尺寸不同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時(shí)形成的復(fù)雜構(gòu)造的化合物。問(wèn)答1、解答：-Fe為bcc構(gòu)造，致密度盡管較小，可是它的間隙數(shù)量多且分散，間隙半徑很小，四面體間隙半徑為，即R＝，八面體間隙半徑為，即R＝。氫，氮，碳，硼由于與-Fe的尺寸不同較大，在-Fe中形成間隙固溶體，固溶度很小。-Fe的八面體間隙的[110]方向R=Ra，間隙元素溶入時(shí)只引發(fā)一個(gè)方向上的點(diǎn)陣畸變，故多數(shù)處于-Fe的八面體間隙中心。B原子較大，有時(shí)以置換方式溶入-Fe。由于-Fe為fcc構(gòu)造，間隙數(shù)量少，間隙半徑大，四面體間隙半徑為Ra，即R＝，八面體間隙半徑為Ra，即R＝。氫，氮，碳，硼在-Fe中也是形成間隙固溶體，其固溶度大于在-Fe中的固溶度，氫，氮，碳，硼處于-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；合金成份符合必然化學(xué)式；低于臨界溫度〔有序化溫度〕。第三章純金屬的凝固填空1.構(gòu)造和能量。2外表，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：凝固的全然進(jìn)程為形核和長(zhǎng)大，形核需要能量和構(gòu)造條件，形核和長(zhǎng)大需要過(guò)冷度。細(xì)化晶粒的全然途徑能夠通過(guò)加大過(guò)冷度，參加形核劑，振動(dòng)或攪拌。2解答：依照金屬結(jié)晶進(jìn)程的形核和長(zhǎng)大理論和鑄錠的散熱進(jìn)程，能夠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，，θ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)，ΔGA、ΔGk別離表示形核時(shí)原子擴(kuò)散激活能和臨界形核功。在通常工業(yè)凝固條件下形核率隨過(guò)冷度增大而增大。4解答：在金屬凝固時(shí)，能夠近似以為L(zhǎng)M=vHm,依照均勻形核時(shí)臨界晶核半徑rK與過(guò)冷度vT關(guān)系為，能夠計(jì)算取得r＝×10－7cm＝。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ΔT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)多數(shù)需要過(guò)冷，過(guò)冷度增大通常使形核半徑、形核功減少，形核進(jìn)程容易，形核率增加，晶粒細(xì)化。解答：冷卻速度極大阻礙金屬凝固后的組織。冷卻快一樣過(guò)冷度大，使形核半徑、形核功減少，形核進(jìn)程容易，形核率增加，晶粒細(xì)化，冷卻超級(jí)快時(shí)能夠取得非晶，在一樣工業(yè)條件下快速冷卻能夠取得亞穩(wěn)相。7、解答：純金屬凝固時(shí)潤(rùn)濕角θ＝0°，形核功為0，固相粒子增進(jìn)形核成效最好；潤(rùn)濕角θ＝180°，異質(zhì)形核功等于均勻形核功，固相粒子對(duì)形核無(wú)增進(jìn)作用；潤(rùn)濕角0°<θ<180°，形核功比均勻形核的形核功小，θ越小，固相粒子增進(jìn)形核成效越好。雜質(zhì)顆粒的晶體構(gòu)造與晶核一樣或相近時(shí)，增進(jìn)形核成效好，當(dāng)二者構(gòu)造不一樣時(shí)，一樣對(duì)增進(jìn)形核成效差或不增進(jìn)形核。雜質(zhì)粒子的外表成凹形時(shí)，增進(jìn)形核成效好，成平面狀時(shí)次之，凸形時(shí)最差。第四章二元合金相圖與合金凝固一、填空1.成份2.滑膩界面,粗糙界面3.垂直長(zhǎng)大機(jī)制，二維平面長(zhǎng)大,依托晶體缺點(diǎn)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%，%；P和Fe3C；FCC，間隙，間隙固溶體，BCC，%；，珠光體和滲碳體；%；P+F，P+Fe3C，Ld，A+Fe3C，P+Fe3C+Fe3CII，液相，A，F(xiàn)，，硬、脆，P。2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)所組成。水平線代表三相區(qū)，見(jiàn)3〕中的恒溫反應(yīng)式。2〕穩(wěn)固化合物為δ、ε，不穩(wěn)固化合物為β、γ。3〕1455℃，L＋δ－ε，包晶反應(yīng)；1387℃，L－ε＋Ni，共晶反應(yīng)；1135℃，L＋δ－γ，包晶反應(yīng)；855℃，L＋γ－β，包晶反應(yīng)；640℃，L－Al＋β，共晶反應(yīng)；4〕Ni30%(重量)的合金在平穩(wěn)冷卻時(shí)的相變進(jìn)程：L－γ；855℃，L＋γ－β，包晶反應(yīng)；L－β；640℃，L－Al＋β，共晶反應(yīng)；室溫下相組成為Al＋β，,β=1-Al%=%。室溫下組織組成為β+(Al＋β)共晶，，，(Al＋β)共晶=1-β%=%。5〕含Ni89%〔重量〕的Ni-Al合金其平穩(wěn)凝固時(shí)室溫組織為Ni和Ni中析出的ε，非平穩(wěn)凝固后會(huì)顯現(xiàn)非平穩(wěn)共晶組織，即為Ni和少量的1387℃反應(yīng)生成的L－〔ε＋Ni〕共晶。6〕X合金平穩(wěn)凝固完畢時(shí)的組織初晶占80%，那么(+)共晶＝20％，設(shè)此合金中Ni組元的含量是X，,能夠求得X＝%。7〕1500e時(shí)Al-Ni合金系的自由能—成份曲線示用意如圖。2解答：1〕相晶體構(gòu)造與Cu的構(gòu)造維持一致，為fcc構(gòu)造；2〕共晶反應(yīng)前的平穩(wěn)分派系數(shù)；3)%Sn合金在正常條件下凝固后，由于固相平均成份線相關(guān)于固相線下移，在合金凝固進(jìn)程中剩余少量液相顯現(xiàn)非平穩(wěn)結(jié)晶，發(fā)生包晶反應(yīng)而顯現(xiàn)少量相。這些少量相能夠通過(guò)均勻化退火排除。4〕Cu-70%Sn合金平穩(wěn)凝固進(jìn)程為L(zhǎng)－ε，+ε—η，L—η，—η+〔Sn〕，η－共晶反應(yīng)剛完畢時(shí)相組成物為η+〔Sn〕，組織組成物為η+〔η+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：〔η+Sn〕共晶％＝1－η％＝％。5〕合金在450℃時(shí)各相自由能---成份曲線示用意如以下圖。3解答：1〕相區(qū)填寫(xiě)如以下圖。相圖中各等溫反應(yīng)如下：935℃：L+β〔Y〕—ε；780℃：L+ε—δ；776℃：β〔Y〕—ε＋α〔Y〕；635℃：L+ε—γ；557℃：L—〔Mg〕＋γ。Y=5%wt時(shí)的合金K在室溫時(shí)的平穩(wěn)組織為〔Mg〕固溶體。2〕Mg為hcp構(gòu)造，因?yàn)閞＝a/2，一個(gè)hcp晶胞中有6個(gè)原子，設(shè)，那么致密度為3〕提高合金K強(qiáng)度的可能方式有細(xì)化晶粒，加工硬化。4〕Y=10%wt之合金可能的強(qiáng)化方式有細(xì)化晶粒，加工硬化和固溶時(shí)效。4解答：一樣點(diǎn)：均需要形核與長(zhǎng)大，形核要知足必然熱力學(xué)條件，形成必然臨界晶核半徑，即需要能量起伏和構(gòu)造起伏。不同點(diǎn)：固溶體合金形核除需要能量起伏和構(gòu)造起伏外，還需要成份起伏，非平穩(wěn)結(jié)晶時(shí)產(chǎn)生偏析，一樣會(huì)產(chǎn)生成份過(guò)冷，凝固進(jìn)程是在一個(gè)溫度區(qū)間進(jìn)展，而純金屬凝固在等溫進(jìn)展。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份別離為含碳量%，%，%。2〕二元系中比擬適合做變形合金和合金為單相固溶體，適合作為鑄造合金的成份范圍為含有較多共晶體的合金。故在含碳量小于%的合金能夠通過(guò)加熱取得單相合金適合作為變形合金，含碳量大于％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)度的方式要緊有加工硬化，合金元素固溶產(chǎn)生的固溶強(qiáng)化，細(xì)化晶粒強(qiáng)化，熱處置強(qiáng)化，第二相強(qiáng)化，彌散質(zhì)點(diǎn)的彌散強(qiáng)化。4〕平穩(wěn)反應(yīng)的成份及溫度，反應(yīng)式為1495℃，＋δ－，包晶反應(yīng)；1148℃，－＋Fe3C，共晶反應(yīng)；727℃，－+Fe3C，共析反應(yīng)；5〕凝固進(jìn)程：935℃：L—γ，γ—Fe3CⅡ，γ—F＋Fe3CⅡ〔P〕室溫下相組成為F＋Fe3CⅡ，其中；室溫下組織組成為P＋Fe3CⅡ，其中，F(xiàn)e3CⅡ％＝1－P％＝%。6〕亞穩(wěn)轉(zhuǎn)變后組織為P＋Fe3CⅡ，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---成份曲線示用意如圖。6：解答：1〕Ⅱ合金的平穩(wěn)冷卻曲線和組織如圖；室溫下相組成物為α＋β，其中，β＝1－α％＝%，組織組成為β＋〔α＋β〕共晶，，〔α＋β〕共晶％＝1－β％＝25％；Ⅰ合金在平穩(wěn)凝固時(shí)室溫組織為α＋βⅡ，工業(yè)條件冷卻時(shí)顯現(xiàn)少量非平穩(wěn)共晶組織，室溫組織為α＋βⅡ＋少量〔α＋β〕共晶。能夠依照相圖估量，在共晶溫度下盡可能高的溫度進(jìn)展退火。7：解答：1〕金屬固液界面的微觀構(gòu)造為粗糙界面，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維持平直，在負(fù)溫度梯度下成長(zhǎng)時(shí)固/液界面不穩(wěn)固，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，能夠解得x＝，即Bi組元的含量是％。3〕設(shè)Y合金中Bi組元的含量是y，依題意有共晶含量，能夠解得y＝，即Pb組元的含量是％。4〕Pb-30%Bi合金平穩(wěn)凝固進(jìn)程為L(zhǎng)—α，L＋α—β，L—β，β—Bi，室溫下平穩(wěn)組織為β＋Bi，非平穩(wěn)凝固下由于L＋α—β包晶反應(yīng)很難進(jìn)展完全，故在β晶粒內(nèi)部會(huì)保留局部α，室溫下組織為β＋殘留α＋Bi。第五章三元合金相圖圖81解答：%C的Fe-C-Si三元合金在平穩(wěn)冷卻時(shí)的相變進(jìn)程為L(zhǎng)—α，L＋α—γ，L—γ，1100℃時(shí)的平穩(wěn)組織為γ圖82解答：1〕Cu-30%Zn-10%Al合金的成份點(diǎn)見(jiàn)圖中X點(diǎn)。2〕Cu-20%Zn-8%Al合金，位于α+γ兩相區(qū)邊界限上，由α＋γ兩相組成。Cu-25Zn-6Al合金位于α＋＋γ的三相區(qū)中，由α＋＋γ的三相區(qū)組成，能夠從圖中讀出各相成份點(diǎn)：α：γ：,β：Cu-30Zn-4Al故Cu-20Zn-8Al合金中α％＝×100％＝%γ％＝1－α％＝%Cu－25Zn－6Al合金中＝×100％=50%α%=(1-)×%=%,γ％=(1-)×%=%3)Y合金凝固進(jìn)程：L－α，L－α＋β，β－α3解答：1)：L+α－β：L－β+γ：L－α+γ2)L+α－β+γ3〕O合金凝固進(jìn)程：L－α,L+α－β,L+α－β+γ,α,β,γ同析。4解答：e－1085℃：L→FeC+γ；P－1335℃：L+α－γ；γ－1380℃：L+FeW2－α1700℃L＋WC＋W－η1200℃L＋η－γ+WC1085℃L－γ＋Fe3C＋WC5解答：1)2Cr13.不銹鋼的淬火加熱在γ相區(qū)，從圖上估量為1050℃－1300℃；2〕2％C，13％Cr剛的平穩(wěn)凝固進(jìn)程為：L－γ,L－γ+C；γ→α＋C〔P〕；α→C；室溫下組織為C+P。3)1區(qū)的三相反應(yīng)是：L+δ－γ795℃的四相平穩(wěn)的反應(yīng)式：γ＋C－α+C6解答：Ⅳ區(qū)合金凝固進(jìn)程為：L－α,L－α＋β，α－β互析；Ⅵ區(qū)合金凝固進(jìn)程為：L－α,L－α＋β，L－α＋β+γ,隨后α，β，γ同析；四相反應(yīng)式為：L－α＋β＋γ7解答：四相反應(yīng)式為℃時(shí)P點(diǎn)：Lp+α－β＋δ℃時(shí)E點(diǎn)L－β2＋δ＋γ三元系初晶面有δ、α、β、γ的四個(gè)初晶面；2〕三元合金中合金1的結(jié)晶進(jìn)程為：L－γ，L－γ+δ+β；合金2的結(jié)晶進(jìn)程為：L－δ，L－δ+β，L－γ+δ+β；合金3的結(jié)晶進(jìn)程為：L－α，L－δ+α,L＋α－β+δ；合金4的結(jié)晶進(jìn)程為:：L－α,L＋α－β+δ。3〕由題意分析可知改合金成份位于γ(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%，即Pb%+Sn%=%。由于成份線過(guò)Bi的極點(diǎn)，故所求合金中可求得Pb%=9%，Sn=%。第六章空位與位錯(cuò)一、名詞說(shuō)明空位平穩(wěn)濃度：金屬晶體中，空位是熱力學(xué)穩(wěn)固的晶體缺點(diǎn)，在必然的空位下對(duì)應(yīng)必然的空位濃度，通經(jīng)常使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)那么的缺點(diǎn)，它在某一個(gè)方向上的尺寸專門(mén)大，另兩個(gè)方向上尺寸很小。柏氏回路：確信柏氏族矢量的進(jìn)程中圍繞位錯(cuò)線作的一個(gè)閉合回路，回路的每一步均移動(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)，克制位錯(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)：密排晶體構(gòu)造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點(diǎn)。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，相互臨近的位錯(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，那個(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)線作歷時(shí)不變形，位錯(cuò)繞過(guò)粒子，在粒子周圍留下一個(gè)位錯(cuò)環(huán)使材料取得強(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)化成效。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)組成的不能運(yùn)動(dòng)的位錯(cuò)組態(tài)。多邊形化：持續(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，單晶體因此變成多邊形的進(jìn)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，冷變形中線性硬化時(shí)期短，乃至被掩蓋，而拋物線硬化時(shí)期開(kāi)場(chǎng)早，熱變形中要緊發(fā)生動(dòng)態(tài)恢復(fù)軟化；層錯(cuò)能低那么反之，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，冷變形中線性硬化時(shí)期明顯，熱變形中要緊發(fā)生動(dòng)態(tài)再結(jié)晶軟化。2.解答：1〕關(guān)于位錯(cuò)反應(yīng)，需要同時(shí)知足能量條件和幾何條件，反應(yīng)才能進(jìn)展。在]+中，，，，知足能量條件；同時(shí)，知足幾何條件，故反應(yīng)能進(jìn)展。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，γ為層錯(cuò)能。假設(shè)反應(yīng)前的是刃位錯(cuò)，那么反應(yīng)后的擴(kuò)展位錯(cuò)只能在原滑移面上進(jìn)展滑移；假設(shè)反應(yīng)前的是螺型位錯(cuò)，反應(yīng)后形成的擴(kuò)展位錯(cuò)能夠進(jìn)展束集，與其相交面如面相交處束集，而后過(guò)渡到面上進(jìn)展運(yùn)動(dòng)，并有可能再次分解為擴(kuò)展位錯(cuò)。2〕假設(shè)〔1，1，1〕面上位錯(cuò)與面上的位錯(cuò)相遇，它們之間能知足能量條件和幾何條件，能夠發(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〕若是兩擴(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，能夠判定位錯(cuò)反應(yīng)能夠進(jìn)展。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)引發(fā)冷加工中的加工硬化。3解答：1〕將各參數(shù)帶入公式中能夠計(jì)算取得Es＝~；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〔~〕×10－11J/cm2。4解答：平穩(wěn)空位濃度，A為材料常數(shù)，k＝×10－23J/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)散有增進(jìn)作用。5解答：平穩(wěn)空位濃度，Al的空位形成能為＝×〔×10－19J〕，k＝×10－23J/K，系數(shù)A=1。計(jì)算可得27e〔300K〕時(shí)空位濃度C1＝×10－13，627e時(shí)空位濃度為C2＝×10－5，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，ν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)平穩(wěn)，偏離該位置那么遠(yuǎn)離或運(yùn)動(dòng)到與原點(diǎn)處位錯(cuò)垂直的地址。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)固態(tài)。7、解答：位錯(cuò)是晶體中的缺點(diǎn)，對(duì)材料有許多重要阻礙。對(duì)變形阻礙。通過(guò)位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)完成塑性變形；對(duì)性能阻礙，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，和位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)中彼此交截，或形成割階、面角位錯(cuò)等使材料強(qiáng)化；對(duì)再結(jié)晶中的晶核形成機(jī)制有阻礙；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從頭拉伸又顯現(xiàn)屈服效應(yīng)的情形；孿生：金屬塑性變形的重要方式。晶體在切應(yīng)力作用下一局部晶體沿著必然的晶面〔孿晶面〕和必然的晶向〔孿生方向〕相關(guān)于另外一局部晶體作均勻的切變，使相鄰兩局部的晶體取向不同，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局部稱為孿晶。形成孿晶的進(jìn)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通過(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)取向后的晶體構(gòu)造稱為變形織構(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：純金屬變形要緊借助位錯(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)；單相合金的全然變形進(jìn)程與純金屬的全然進(jìn)程是一樣的，但會(huì)顯現(xiàn)固溶強(qiáng)化，開(kāi)動(dòng)滑移系需要臨界切應(yīng)力較大，還有屈服和應(yīng)變時(shí)效現(xiàn)象。2簡(jiǎn)答：滑移時(shí)原子移動(dòng)的距離是滑移方向原子間距的整數(shù)倍，孿生時(shí)原子移動(dòng)的距離不是孿生方向原子間距的整數(shù)倍；滑移時(shí)滑移面兩邊晶體的位向不變，而孿生時(shí)孿生面兩邊的晶體位向不同，以孿晶面形成鏡像對(duì)稱；滑移時(shí)需要的臨界分切應(yīng)力小，孿生開(kāi)場(chǎng)需要的臨界分切應(yīng)力專門(mén)大，孿生開(kāi)場(chǎng)后繼續(xù)切變時(shí)需要的切應(yīng)力小，故孿生一樣在滑移難于進(jìn)展時(shí)發(fā)生。3簡(jiǎn)答：1〕α的滑移系為{110}<111>，相的常見(jiàn)滑移系為{111}<110>，相的常見(jiàn)滑移系為〔0001〕<110>。2〕它們單晶變形時(shí)應(yīng)力-應(yīng)變曲線示用意如圖。典型的面心立方單晶體的加工硬化曲線能夠分為三個(gè)時(shí)期。當(dāng)切應(yīng)力抵達(dá)晶體的臨界分切應(yīng)力時(shí)，其應(yīng)力-應(yīng)變曲線近似為直線，稱為易滑移時(shí)期，現(xiàn)在加工硬化率很小，滑移線細(xì)長(zhǎng)，散布均勻；隨后加工硬化率顯著增加，稱為線性硬化時(shí)期，滑移系在幾組相交的滑移系上發(fā)生，位錯(cuò)彼此交截，滑移線較短；第三時(shí)期稱為拋物線硬化時(shí)期，加工硬化隨應(yīng)變?cè)黾佣鴾p少，顯現(xiàn)許多碎斷滑移帶，滑移帶端部顯現(xiàn)交滑移痕跡。多晶體加工硬化曲線一樣不顯現(xiàn)易滑移的第一時(shí)期，而加工硬化率明顯高于單晶體。4簡(jiǎn)答：冷加工纖維組織是純金屬和單相合金在冷塑性變形時(shí)和變形度專門(mén)大的條件下，各晶粒伸長(zhǎng)成纖維狀；帶狀組織是復(fù)相合金在冷塑性變形和變形度大的條件下第二相被破碎或伸長(zhǎng)，沿變形方向成帶狀散布而形成的；變形織構(gòu)是金屬和合金在在冷塑性變形時(shí)晶粒發(fā)生擇優(yōu)取向而形成的。上述冷加工纖維組織、帶狀組織和變形織構(gòu)都使材料的性能具有方向性，即在各個(gè)方向上的性能不均，對(duì)利用性能有不良阻礙，但少數(shù)金屬材料，如用作變壓器的硅鋼片，各向異性能更好知足利用要求。5簡(jiǎn)答：金屬材料經(jīng)熱加工后機(jī)械性能較鑄造態(tài)好的要緊緣故是熱加工時(shí)的高溫、大變形量使氣泡、疏松和微裂紋取得機(jī)械焊合，提高了材料的致密性，排除鑄造缺點(diǎn)，同時(shí)改善夾雜物和脆性相的形態(tài)、大小和散布，使枝晶偏析程度減弱，合金成份均勻性提高，熱加工中形成合理的加工流線，熱加工還可使金屬顯微組織細(xì)化，這些都能夠提高金屬材料的性能。6簡(jiǎn)答：金屬材料經(jīng)冷加工后，強(qiáng)度增加，硬度增加，塑性降低的現(xiàn)象稱為加工硬化。產(chǎn)生加工硬化的各類可能機(jī)制有滑移面上平行位錯(cuò)間的交互作用的平行位錯(cuò)硬化理論，和滑移面上位錯(cuò)與別的滑移面上位錯(cuò)林切割產(chǎn)生割階的林位錯(cuò)強(qiáng)化理論。加工硬化在實(shí)際生產(chǎn)頂用來(lái)操縱和改變金屬材料的性能，專門(mén)是對(duì)不能熱處置強(qiáng)化的合金和純金屬尤其重要，能夠進(jìn)展熱處置強(qiáng)化的合金，加工硬化能夠進(jìn)一步提高材料的強(qiáng)度；加工硬化是實(shí)現(xiàn)某些工件和半成品加工成型的要緊因素；加工硬化也會(huì)帶來(lái)塑性降低，使變形困難的阻礙，還會(huì)使材料在利用進(jìn)程中尺寸不穩(wěn)固，易變形，降低材料耐蝕性。7簡(jiǎn)答：可有8個(gè)滑移系同時(shí)產(chǎn)生滑移〔能夠通過(guò)計(jì)算fcc的滑移系與[001]方向的夾角取得此結(jié)果〕。開(kāi)動(dòng)其中一個(gè)滑移系至少要施加的拉應(yīng)力為9簡(jiǎn)答：第二相在冷塑性變形進(jìn)程中的作用一樣是提高合金強(qiáng)度，但還取決于第二相的種類數(shù)量顆粒大小形狀散布特點(diǎn)及與基體結(jié)合界面構(gòu)造等，對(duì)塑性變形阻礙復(fù)雜。第二相強(qiáng)度高于基體但有必然塑性，其尺寸、含量與基體全然接近，那么合金塑性是兩相的變形能力平均值。第二相硬、脆，合金變形只在基體中進(jìn)展，第二相全然不變形；第二相均勻、彌散散布在固溶體基體上，能夠?qū)辖甬a(chǎn)生顯著強(qiáng)化作用。10簡(jiǎn)答：織構(gòu)由晶粒擇優(yōu)取向形成，變形織構(gòu)對(duì)再結(jié)晶織構(gòu)形成有要緊阻礙，織構(gòu)造成材料性能各向異性。各向異性在不同情形需要避免或利用。織構(gòu)操縱能夠通過(guò)操縱合金元素的種類和含量、雜質(zhì)含量、變形工藝〔如變向軋制〕和退火工藝等多種因素的配合。11簡(jiǎn)答：金屬和合金在冷塑性變形進(jìn)程中發(fā)生的組織性能的轉(zhuǎn)變要緊有晶粒被拉長(zhǎng)，形成纖維組織，冷變形程度很高時(shí)，位錯(cuò)密度增高，形成位錯(cuò)纏結(jié)和胞狀組織，發(fā)生加工硬化，，變形金屬中顯現(xiàn)剩余應(yīng)力，金屬在單向塑性變形時(shí)顯現(xiàn)變形織構(gòu)。12簡(jiǎn)答：1〕屈服現(xiàn)象是由溶質(zhì)原子與位錯(cuò)交互作用產(chǎn)動(dòng)氣團(tuán)產(chǎn)生的，在外力作用下使位錯(cuò)掙脫溶質(zhì)原子的釘扎，材料顯現(xiàn)屈服現(xiàn)象，曲線2在位錯(cuò)離開(kāi)釘扎后溶質(zhì)原子來(lái)不及從頭聚集形成氣團(tuán)，故無(wú)屈服現(xiàn)象；曲線3在顯現(xiàn)屈服后時(shí)效再加載，溶質(zhì)原子能夠從頭聚集形成氣團(tuán)，故又顯現(xiàn)屈服現(xiàn)象；2〕屈服現(xiàn)象使金屬材料在拉伸和深沖進(jìn)程中變形不均勻，造成工件外表不平整。能夠通過(guò)參加與溶質(zhì)原子形成穩(wěn)固化合物的其它元素，減少間隙溶質(zhì)原子含量，減少氣團(tuán)，排除或減輕屈服現(xiàn)象，或在深沖之前進(jìn)展比屈服伸長(zhǎng)范圍稍大的預(yù)變形，使位錯(cuò)掙脫氣團(tuán)的釘扎，然后盡快深沖。13簡(jiǎn)答：依照霍爾—配奇公式：，那么依照題意有：和，能夠解得0＝50，k＝25，故可求適當(dāng)d=1/16mm時(shí)，依照霍爾—配奇公式求得s＝50＋25×＝150MNm-2第八章答復(fù)與再結(jié)晶1名詞變形織構(gòu)：多晶體中位向不同的晶粒通過(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)取向后的晶體構(gòu)造稱為變形織構(gòu)，織構(gòu)在變形中產(chǎn)生，稱為變形織構(gòu)；再結(jié)晶織構(gòu)是具有變形織構(gòu)的金屬通過(guò)再結(jié)晶退火后顯現(xiàn)的織構(gòu)，位向于原變形織構(gòu)可能一樣或不同，但常與原織構(gòu)有必然位向關(guān)系。再結(jié)晶全圖：表示冷變形程度、退火溫度與再結(jié)晶后晶粒大小的關(guān)系〔保溫時(shí)刻必然〕的圖。冷加工與熱加工：再結(jié)晶溫度以上的加工稱為熱加工，低于再結(jié)晶溫度又是室溫下的加工稱為冷加工。帶狀組織：多相合金中的各個(gè)相在熱加工中可能沿著變形方向形成的交替排列稱為帶狀組織；加工流線：金屬內(nèi)部的少量夾雜物在熱加工中順著金屬流動(dòng)的方向伸長(zhǎng)和散布，形成一道一道的細(xì)線；動(dòng)態(tài)再結(jié)晶：低層錯(cuò)能金屬由于開(kāi)展位錯(cuò)寬，位錯(cuò)難于運(yùn)動(dòng)而通過(guò)動(dòng)態(tài)答復(fù)軟化，金屬在熱加工中由溫度和外力聯(lián)合作用發(fā)生的再結(jié)晶稱為動(dòng)態(tài)再結(jié)晶。臨界變形度：再結(jié)晶后的晶粒大小與冷變形時(shí)的變形程度有必然關(guān)系，在某個(gè)變形程度時(shí)再結(jié)晶后取得的晶粒專門(mén)粗大，對(duì)應(yīng)的冷變形程度稱為臨界變形度。二次再結(jié)晶：某些金屬材料通過(guò)嚴(yán)峻變形后在較高溫度下退火時(shí)少數(shù)幾個(gè)晶粒優(yōu)先長(zhǎng)大成為專門(mén)粗大的晶粒，周圍較細(xì)的晶粒慢慢被吞掉的反常長(zhǎng)大情形。退火孿晶：某些面心立方金屬和合金通過(guò)加工和再結(jié)晶退火后顯現(xiàn)的孿晶組織。2問(wèn)答1簡(jiǎn)答：再結(jié)晶是一種組織轉(zhuǎn)變，從變形組織轉(zhuǎn)變成無(wú)畸變新晶粒的進(jìn)程，再結(jié)晶前后組織形態(tài)改變，晶體構(gòu)造不變；固態(tài)相變時(shí)，組織形態(tài)和晶體構(gòu)造都改變；晶體構(gòu)造是不是改變是二者的要緊區(qū)別。2簡(jiǎn)答：變形度較小時(shí)以晶界弓出機(jī)制形核，變形度大的高層錯(cuò)能金屬以亞晶歸并機(jī)制形核，變形度大的低層錯(cuò)能金屬以亞晶長(zhǎng)大機(jī)制形核。冷變形度很小時(shí)不發(fā)生再結(jié)晶，晶粒尺寸全然維持不變，在臨界變形度周圍方式再結(jié)晶晶粒專門(mén)粗大，超過(guò)臨界變形度后隨變形度增大，晶粒尺寸減少，在專門(mén)大變形度下，加熱溫度偏高，少數(shù)晶粒發(fā)二次再結(jié)晶，使局部晶粒粗化。3簡(jiǎn)答：燈泡中W絲在高溫下工作，晶粒長(zhǎng)大后在熱應(yīng)力作用下破斷，延長(zhǎng)鎢絲壽命的方式能夠參加第二相質(zhì)點(diǎn)阻止晶粒在加熱時(shí)長(zhǎng)大，如參加ThO2顆粒；或在燒結(jié)中使制品中形成微細(xì)的間隙也能夠抑制晶粒長(zhǎng)大，如參加少量K、Al、Si等雜質(zhì)，在燒結(jié)時(shí)汽化形成極小的氣泡。4簡(jiǎn)答：戶外用的架空銅導(dǎo)線要求必然的強(qiáng)度能夠進(jìn)展答復(fù)退火，只去應(yīng)力，保留強(qiáng)度；戶內(nèi)電燈用花線能夠進(jìn)展再結(jié)晶退火，軟化金屬，降低電阻率。5簡(jiǎn)答：1〕純鋁經(jīng)90%冷變形后在70e，150e，300e保溫后空冷的組織示用意如圖。2〕純鋁試樣強(qiáng)度、硬度以70e退火后最高，150e退火試樣的強(qiáng)度、硬度次之，300e保溫后強(qiáng)度、硬度最低，而塑性那么以70e退火后最低，150e退火試樣的居中，300e保溫后塑性最好；工業(yè)純金屬的再結(jié)晶溫度一樣可用T再＝〔~〕T熔估量，故純鋁的再結(jié)晶溫度為100e左右，在70℃保溫合金只是發(fā)生答復(fù)，顯微組織仍維持加工狀態(tài)，強(qiáng)度。硬度最高，塑性差，組織為纖維組織；150e加熱發(fā)生再結(jié)晶，強(qiáng)度、硬度下降，塑性好，300e保溫后發(fā)生晶粒長(zhǎng)大，強(qiáng)度、硬度進(jìn)一步下降，塑性專門(mén)好。7簡(jiǎn)答：可計(jì)算取得三種純金屬的再結(jié)晶溫度大約為純鈦：550℃，純鋁：100℃，純鉛低于0℃。金屬的軋制開(kāi)坯溫度要在再結(jié)晶溫度以上進(jìn)展，故工業(yè)純鈦、純鋁和純鉛鑄錠的軋制開(kāi)坯溫度可別離取200℃，800℃，室溫即可。開(kāi)坯后在室溫軋制，鉛的塑性最好，鋁的塑性也較好，鈦的塑性最差。在室溫下純鋁和純鉛能夠持續(xù)軋制，并取得很薄的帶材，但純鈦不能繼續(xù)軋制，要取得很薄的帶材需要在再結(jié)晶溫度以上反復(fù)進(jìn)展軋制。8簡(jiǎn)答：晶粒大小對(duì)金屬材料的室溫力學(xué)性能可用Hall－Petch公式描述，晶粒越細(xì)小，材料強(qiáng)度越高；高溫下由于晶界產(chǎn)生粘滯性流動(dòng)，發(fā)生晶粒沿晶界的相對(duì)滑動(dòng)，并產(chǎn)生擴(kuò)散蠕變，晶粒太細(xì)小金屬材料的高溫強(qiáng)度反而降低。生產(chǎn)中能夠通過(guò)選擇適宜的合金成份取得細(xì)小晶粒，利用變質(zhì)處置，振動(dòng)、攪拌，加大過(guò)冷度等方法細(xì)化鑄錠晶粒，利用加工變形細(xì)化晶粒，合理制訂再結(jié)晶工藝參數(shù)操縱晶粒長(zhǎng)大。9簡(jiǎn)答：固溶強(qiáng)化，細(xì)晶強(qiáng)化，加工硬化，第二相強(qiáng)化，相變〔熱處置〕強(qiáng)化等。10簡(jiǎn)答：固溶強(qiáng)化的可能位錯(cuò)機(jī)制主若是溶質(zhì)原子氣團(tuán)對(duì)位錯(cuò)的釘扎，增加了位錯(cuò)滑移阻力。如溶質(zhì)原子與位錯(cuò)的彈性交互作用的科垂?fàn)枤鈭F(tuán)和斯諾克氣團(tuán)，溶質(zhì)原子與擴(kuò)展位錯(cuò)交互作用的鈴木氣團(tuán)使層錯(cuò)寬度增加，位錯(cuò)難于束集，交滑移困難；溶質(zhì)原子形成的偏聚和短程有序，位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)通過(guò)時(shí)破壞了偏聚和短程有序使得能量升高，增加位錯(cuò)的阻力，和溶質(zhì)原子與位錯(cuò)的靜電交互作用對(duì)位錯(cuò)滑移產(chǎn)生的阻力使材料強(qiáng)度升高。彌散強(qiáng)化也是通過(guò)阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)強(qiáng)化材料，如位錯(cuò)繞過(guò)較硬、與基體非共格第二相的Orowan機(jī)制和切割較軟、與基體共格的第二相粒子的切割機(jī)制。產(chǎn)生加工硬化的各類可能機(jī)制有滑移面上平行位錯(cuò)間的交互作用的平行位錯(cuò)硬化理論，和滑移面上位錯(cuò)與別的滑移面上位錯(cuò)林切割產(chǎn)生割階的林位錯(cuò)強(qiáng)化理論。第九章外表與界面1名詞正吸附：材料外表原子處于結(jié)合鍵不飽和狀態(tài)，以吸附介質(zhì)中原子或晶體內(nèi)部溶質(zhì)原子抵達(dá)平穩(wěn)狀態(tài)，當(dāng)溶質(zhì)原子或雜質(zhì)原子在外表濃度大于在其在晶體內(nèi)部的濃度時(shí)稱為正吸附；晶界能：晶界上原子從晶格中正常結(jié)點(diǎn)位置離開(kāi)出來(lái)，引發(fā)晶界周圍區(qū)域內(nèi)晶格發(fā)生畸變，與晶內(nèi)相較，界面的單位面積自由能升高，升高局部的能量為晶界能；小角度晶界：多晶體材料中，每一個(gè)晶粒之間的位向不同，晶粒與晶粒之間存在界面，假設(shè)相鄰晶粒之間的位向差在10°～2°之間，稱為小角度晶界；晶界偏聚：溶質(zhì)原子或雜質(zhì)原子在晶界或相界上的富集，也稱內(nèi)吸附，有因?yàn)槌叽缫蛩卦斐傻钠椒€(wěn)偏聚和空位造成的非平穩(wěn)偏聚。2問(wèn)答1簡(jiǎn)答：復(fù)合材料由顆粒或纖維與基體組成，存在大量界面