金屬學(xué)練習(xí)題及部分答案.doc

二00二年試題：一.名詞解釋（20分，每個(gè)2.5分）（1）點(diǎn)陣畸變 （2）柏氏矢量 （3）相圖 （4）過(guò)冷度 （5）形變織構(gòu) （6）二次再結(jié)晶 （7）滑移系 （8）孿生二.畫出立方晶系中（111）面、（435）面。寫出立方晶系空間點(diǎn)陣特征。 （10分）三.鑄錠的一般組織可分為哪幾個(gè)區(qū)域？寫出其名稱。并簡(jiǎn)述影響鑄錠結(jié)晶組織的因素。（10分）四.畫圖并簡(jiǎn)述形變過(guò)程中位錯(cuò)增殖的機(jī)制。（10分）五.寫出菲克第一定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式，并說(shuō)明其意義。簡(jiǎn)述影響擴(kuò)散的因素。（10分）六.簡(jiǎn)述形變金屬在退火過(guò)程中顯微組織、存儲(chǔ)能及其力學(xué)性能和物理性能的變化。（10分）七.簡(jiǎn)述固態(tài)相變與液態(tài)相變的相同點(diǎn)與不同點(diǎn)。（10分）八.畫出鐵碳相圖，標(biāo)明相圖中各特征點(diǎn)的溫度與成分，寫出相圖中包晶反應(yīng)、共晶反應(yīng)與共析反應(yīng)的表達(dá)式。（10分）九.分析再過(guò)程中行核和張大與凝固過(guò)程中的行核和張大有何不同點(diǎn)。（10分）十.分析含碳量0.12%的鐵碳合金的結(jié)晶過(guò)程。（10分） （單考生做）十一.簡(jiǎn)述鑄錠的宏觀偏析。（10分）（單考生做）十二.簡(jiǎn)述金屬晶體中缺陷的類型。（10分）（單考生做） 答案：一，1，點(diǎn)陣畸變：在局部范圍，原子偏離其正常的點(diǎn)陣位置，造成點(diǎn)陣畸變。2，柏氏矢量：描述位錯(cuò)特征的一個(gè)重要矢量，它集中反映了位錯(cuò)區(qū)域內(nèi)畸變總量的大小和方向，也是位錯(cuò)掃過(guò)后晶體相對(duì)滑動(dòng)的量。3，相圖：描述各相平衡存在條件或共存關(guān)系的圖解，也可稱為平衡時(shí)熱力學(xué)參量的幾何軌跡。4，過(guò)冷度：相變過(guò)程中冷卻到相變點(diǎn)以下某個(gè)溫度后發(fā)生轉(zhuǎn)變，平衡相變溫度與該實(shí)際轉(zhuǎn)變溫度之差稱過(guò)冷度。5，形變織構(gòu)：多晶形變過(guò)程中出現(xiàn)的晶體學(xué)取向擇優(yōu)的現(xiàn)象。6，二次再結(jié)晶：再結(jié)晶結(jié)束后正常長(zhǎng)大被抑制而發(fā)生的少數(shù)晶粒異常長(zhǎng)大的現(xiàn)象。7，滑移第：晶體中一個(gè)滑移面及該面上的一個(gè)滑移方向的組合稱一個(gè)滑移系。8，孿生：晶體受力后，以產(chǎn)生孿晶的方式進(jìn)行的切變過(guò)程。二，立方晶系中（111）面、（435）面圖略。立方晶系空間點(diǎn)陣特征是點(diǎn)陣參數(shù)有如下關(guān)系：a=b=c, =90。也可用具有哪類對(duì)稱元素表示，若有四個(gè)三次轉(zhuǎn)軸，則對(duì)應(yīng)立方點(diǎn)陣。三，分為三晶區(qū)：激冷區(qū)、柱狀晶區(qū)、中心等軸晶區(qū)。影響鑄錠結(jié)晶組織的因素：1，液體過(guò)冷度，越小越好。2，凝固溫度范圍，越大越好，有利于枝晶的破碎。3，溫度梯度，越小越有利于等軸晶。4，合金熔點(diǎn)低，溫度梯度小。5，攪拌或加孕育劑。四，frank-read源機(jī)制，圖略見課本。滑移面上一個(gè)在A，B兩點(diǎn)被釘扎的位錯(cuò)AB，在應(yīng)力 作用下弓出（狀態(tài)2），弓出到3狀態(tài)時(shí)，下方相鄰部分反號(hào)相吸，并局部合并，完成一次增殖過(guò)程放出一位錯(cuò)環(huán)（狀態(tài)4）。在應(yīng)力 作用下，繼續(xù)重復(fù)前面1-4過(guò)程。五，一維下，J=-D；J：擴(kuò)散流量，單位時(shí)間通過(guò)單位面積擴(kuò)散的物質(zhì)量， D：擴(kuò)散系數(shù)， ：濃度梯度， ：其意義為物質(zhì)擴(kuò)散量與該物質(zhì)的濃度梯度成正比，方向相反。影響擴(kuò)散的因素：1，溫度，滿足D=D0e 的關(guān)系，T升高，D增加。2，界面表面及位錯(cuò)，是擴(kuò)散的快速通道。3，第三組元，可對(duì)二元擴(kuò)散有不同影響 ，如Mo、W降低C在r-Fe中的擴(kuò)散系數(shù)，Co、Si加速C擴(kuò)散，Mn影響不大。4，晶體結(jié)構(gòu)，低對(duì)稱性的晶體結(jié)構(gòu)中，存在擴(kuò)散的各向異性，如六方結(jié)構(gòu)晶體，平等與垂直于基面的擴(kuò)散系數(shù)不同。5，熔點(diǎn)，同一合金系中，同一溫度下熔點(diǎn)高的合金中擴(kuò)散慢，熔點(diǎn)低的擴(kuò)散快。六，隨退火溫度的升高或時(shí)間延長(zhǎng)，出現(xiàn)亞晶合并長(zhǎng)大，再結(jié)晶武術(shù)及長(zhǎng)大，無(wú)位錯(cuò)的等軸再結(jié)晶晶粒取代長(zhǎng)條狀高位錯(cuò)密度的形變晶粒，然后是晶粒正常長(zhǎng)大。儲(chǔ)存能逐漸被釋放，硬度及強(qiáng)度下降，伸長(zhǎng)率上升，電阻降低，密度提高。再結(jié)晶時(shí)各種性能變化都比回復(fù)時(shí)強(qiáng)烈得多。七，相同點(diǎn)：都是相變，由形核、長(zhǎng)大組成。臨界半徑，臨界形核功形式相同。轉(zhuǎn)變動(dòng)力學(xué)也相同。不同之處：形核阻力中多了應(yīng)變能一項(xiàng)，千萬(wàn)固態(tài)相變的臨界半徑及形核功增大，新相可以亞穩(wěn)方式出現(xiàn)，存在共格，半共格界面，特定的取向關(guān)系，非均勻形核。八，鐵碳相圖。略包晶反應(yīng)：L（0.53%C）+-Fe(0.09%C)-Fe(0.17%C)共晶反應(yīng)：L(4.3%C)-Fe(2.11%C)+Fe3(6.69%C)共析反應(yīng)：-Fe(0.77%C)-Fe(0.02%C)+Fe3C(6.69%C)九，凝固時(shí)形核的驅(qū)動(dòng)力，是新、舊化學(xué)位差，再結(jié)晶驅(qū)動(dòng)力只是形變儲(chǔ)存能。凝固常是均勻形核，再結(jié)晶形核在現(xiàn)有的形變不均勻區(qū)，如晶界附近、切變帶、形變帶、第二相粒子周圍。凝固長(zhǎng)大時(shí)與母相不會(huì)有取向關(guān)系，再結(jié)晶長(zhǎng)大時(shí)可有特定取向關(guān)系。十，含碳0.12%的鋼，由液相冷卻時(shí)，先形成鐵素體，到1495包晶溫度，部分進(jìn)行包晶反應(yīng)；新相奧氏體在已生成的鐵素體上形核并向鐵素體和液相中生長(zhǎng)。反應(yīng)后是兩相組織鐵素體+奧氏體，圖略。鐵素體相對(duì)量為：(0.17-0.12)/(0.17-0.09)=62.5%。繼續(xù)冷卻得到單相奧氏體。十一，宏觀偏析：正常偏析和比重偏析。正常偏析：指按合金的分配系數(shù)先析出的含溶質(zhì)低，后凝固的含溶質(zhì)多。因鑄錠尺寸大，由表面到中心成分不均勻，偏析出現(xiàn)在宏觀尺度上，稱宏觀偏析。反常偏析：仍遵守分配系數(shù)關(guān)系，只是形成大量枝晶后，富集溶質(zhì)的液相會(huì)沿枝晶間的通道逆向反流到先凝固的鑄錠表面附近，千萬(wàn)由表面到中心成分分布的反常。比重偏析：是凝固時(shí)，固相與液相比重不同，而沉積或漂浮，從而造成鑄錠下端與上端成分的不均勻，也是宏觀尺度。十二，按尺寸分為：點(diǎn)缺陷，如溶質(zhì)、雜質(zhì)原子、空位；線缺陷，如位錯(cuò)；面缺陷，如各種晶界、相界、表面等；體缺陷，如孔洞、氣泡等。體缺陷對(duì)材料性能是絕對(duì)有害的。說(shuō)明：1，答案應(yīng)該都是正確的，但打字的過(guò)程中難免出現(xiàn)錯(cuò)誤。2，用word中的公式編輯器編碼緝的公式可能顯示不正常，有的公式干脆就略了。3，題目中的圖片都沒(méi)有給出。以后可能會(huì)補(bǔ)上。 本帖最后由 jilikas 于 2008-3-3 08:56 編輯 二00三年試題：200803041.名詞解釋（30分）：（1）刃型位錯(cuò)和螺型位錯(cuò)模型（2）晶界與界面能（3）同分凝固與異分凝固 （4）形變織構(gòu)（5）二次再結(jié)晶 （6）淬透性與淬硬性2.簡(jiǎn)述二元系中共晶反應(yīng)、包晶反應(yīng)和共析反應(yīng)的特點(diǎn)；并計(jì)算其各相平衡時(shí)的自由度。（12）3.什么是點(diǎn)陣參數(shù)？正方晶系和立方晶系的空間點(diǎn)陣特征是什么？畫出立方晶系中（1 2 -3）的晶面。（12） 4.凝固過(guò)程中形核和長(zhǎng)大與再結(jié)晶過(guò)程中形核和長(zhǎng)大主要區(qū)別是什么？簡(jiǎn)述再結(jié)晶過(guò)程中核心的產(chǎn)生方式。（12）5.簡(jiǎn)述菲克第一定律和菲克第二定律的含義，寫出其表達(dá)式，并標(biāo)明其字母的物理含義。（12）6.簡(jiǎn)述晶界和晶粒大小對(duì)多晶體范性變形的作用與影響。（12）7.什么是一次帶狀組織和二次帶狀組織？分析一次帶狀組織和二次帶狀組織形成的原因。（12）8.畫出Fe-C相圖，標(biāo)明Fe-C相圖中各點(diǎn)的溫度和含碳量。（12）9.簡(jiǎn)述固態(tài)相變的一般特點(diǎn)。（12）（統(tǒng)考生做，單考生不做）10.簡(jiǎn)述凝固過(guò)程的宏觀特征，敘述凝固過(guò)程中晶體成長(zhǎng)的機(jī)理。（12） （統(tǒng)考生做，單考生不做）11.什么是固溶體？影響固溶體的原因有哪些？固溶體與其純?nèi)軇┙M元相比，其結(jié)構(gòu)、力學(xué)性能和物理性能發(fā)生了哪些變化？（12）（統(tǒng)考生做，單考生不做）12. 列舉三種增加凝固過(guò)程中核心數(shù)的方法，簡(jiǎn)要分析其增加核心數(shù)的原因。（12）（統(tǒng)考生做，單考生不做）13.簡(jiǎn)述含碳量為0.25%的鋼的結(jié)晶過(guò)程和固態(tài)組織轉(zhuǎn)變過(guò)程。（12）（統(tǒng)考生做，單考生不做）14.簡(jiǎn)述連續(xù)脫溶和不連續(xù)脫溶的含義。（12）（統(tǒng)考生做，單考生不做）15.根據(jù)缺陷相對(duì)與晶體尺寸和其影響范圍的大小，缺陷可以分為哪幾類？簡(jiǎn)述這幾類缺陷的特征。（12）（統(tǒng)考生做，單考生不做）答案：一，1，刃型位錯(cuò)和螺型位錯(cuò)模型：將晶體上半部切開，插入半個(gè)晶面，再粘合起來(lái)；這樣，在相當(dāng)于刃端部為中心線的附近一定范圍，原子發(fā)生有規(guī)則的錯(cuò)動(dòng)。其特點(diǎn)是上半部受壓，下半部受拉。這與實(shí)際晶體中的刃型位錯(cuò)造成的情景相同，稱刃型位錯(cuò)模型。同樣，將晶體的前半部切開，以刃端為界使左右兩部分沿上下發(fā)生一個(gè)原子間距的相對(duì)切變，再粘合起來(lái)，這時(shí)在已切動(dòng)和未切動(dòng)交界線附近，原子錯(cuò)動(dòng)情況與真實(shí)的螺位錯(cuò)相似，稱螺型位錯(cuò)模型。2，晶界與界面能：晶界是成分結(jié)構(gòu)相同的同種晶粒間的界面。界面上的原子處在斷鍵狀態(tài)，具有超額能量。平均在界面單位面積上的超額能量叫界面能。3，同分凝固與異分凝固：凝固時(shí)不發(fā)生成分變化的稱同分凝固；反之，凝固時(shí)伴隨成分變化，稱異分凝固。4，形變織構(gòu)：多晶形變過(guò)程中出現(xiàn)的晶體學(xué)取向擇優(yōu)現(xiàn)象。二次再結(jié)晶：再結(jié)晶結(jié)束后正常長(zhǎng)大過(guò)程被抑制而發(fā)生少數(shù)晶粒異常長(zhǎng)大的現(xiàn)象。6，淬透性與淬硬性：淬透性指合金淬成馬氏體的能力，主要與臨界冷卻有關(guān)，大小用淬透層深度表示。而淬硬性指淬火后能達(dá)到的最高硬度。主要與鋼中的碳含量有關(guān)。二，共晶反應(yīng)是：液相同時(shí)凝固出兩個(gè)不同成分的固相相互配合生長(zhǎng)，一般長(zhǎng)成片層狀。共析與共晶相似，只是母相是固相，即一個(gè)固相同時(shí)生成另兩個(gè)不同成分的固相。包晶反應(yīng)是：液相與一個(gè)固相反應(yīng)生成另一個(gè)固相，新生成的固相包住原有的固相，反應(yīng)需要固相中的擴(kuò)散，速度較慢。這三種反應(yīng)出現(xiàn)時(shí)，自由度都是0，即三相成分固定，溫度也固定。三，點(diǎn)陣參數(shù)是描述點(diǎn)陣單胞幾何開關(guān)的基本參數(shù)，由六個(gè)參數(shù)組成，即三個(gè)邊長(zhǎng)a、b、c和它們之間的三個(gè)夾角、。正文晶系的點(diǎn)陣參數(shù)特征是abc，=90。立方晶系的點(diǎn)陣參數(shù)特征是a=b=c，=90立方晶系中(123)的晶面特征圖略。四、凝固時(shí)形核和長(zhǎng)大的驅(qū)動(dòng)力是新、舊相化們差，再結(jié)晶器形核和長(zhǎng)大的驅(qū)動(dòng)力只是形變儲(chǔ)存能。凝固時(shí)的形核常為均勻形核；再結(jié)晶形核常在現(xiàn)有的形變不均勻區(qū)中，如晶界附近、切變帶、形變帶、第二相粒子周圍；凝固長(zhǎng)大時(shí)與母相不會(huì)有取向關(guān)系，再結(jié)晶長(zhǎng)大時(shí)可能有一定的取向關(guān)系。再結(jié)晶核心產(chǎn)生方式：1，原有晶界推移成核，也稱應(yīng)變誘導(dǎo)晶界遷移式形核；2，亞晶成核，即通過(guò)亞晶合并或長(zhǎng)大形成新晶粒。五、菲克第一定律第二定律，見課本。六，多晶中，每個(gè)晶粒與周圍相鄰晶粒取向不同，滑移開始的早晚不同，滑移系數(shù)目也不同；晶粒間的協(xié)調(diào)是靠有足夠的獨(dú)立滑移系的開動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，即某一晶粒在一特定力軸作用下，取向因子大的滑移系先開動(dòng)，當(dāng)相鄰晶粒相接觸的區(qū)域受到周圍晶粒的影響而不能自己主滑移系開動(dòng)進(jìn)行形變時(shí)，可開動(dòng)次生的、新的滑移系，以協(xié)調(diào)各種復(fù)雜的形變方式；FCC/BCC結(jié)構(gòu)都有5個(gè)獨(dú)立滑移系，可實(shí)現(xiàn)任一種方式的形變。晶界兩側(cè)滑移面不平等，晶界一方面是位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的障礙，造成位錯(cuò)塞積和強(qiáng)化；同時(shí)要求晶界附近多系滑移的出現(xiàn)，以協(xié)調(diào)晶界兩側(cè)的形變。晶粒大小對(duì)形變的影響是：晶粒細(xì)小，整個(gè)晶?？奢^形變均勻，不同的滑移系組合少；晶粒粗大時(shí)，形變過(guò)程中晶內(nèi)不同區(qū)域不能相互協(xié)調(diào)，要求不同的滑移系組合并開動(dòng)，常常出現(xiàn)晶?！八榛?，即一個(gè)大晶粒，隨形變的進(jìn)行“碎化”成幾部分，不同部分內(nèi)有不同的滑移系開動(dòng)。對(duì)性能的影響到遵循h(huán)all-petch關(guān)系s=0+Kd-1/2 即晶粒越細(xì)，晶界越多晶界對(duì)運(yùn)動(dòng)位錯(cuò)阻礙越顯著，提高強(qiáng)度幅度越大。七，一次帶狀組織是凝固時(shí)形成枝晶，熱軋后成帶狀而產(chǎn)生的；在CuCl浸蝕下，黑色條帶是枝晶干（含溶質(zhì)不），白色條帶常是富集雜質(zhì)的枝晶間，也稱原始帶狀。二次帶狀是固態(tài)轉(zhuǎn)變的產(chǎn)物，在硝酸酒精浸蝕下，白色帶狀是先共析鐵素體，黑色帶狀是珠光體，也稱顯微帶關(guān)組織。只有在一次帶狀的基礎(chǔ)上才會(huì)產(chǎn)生二次帶狀。這些帶狀都與元素的偏析和夾雜物的特殊分布有關(guān)。八，略。九，1，相變阻力中多了應(yīng)變能一項(xiàng)。2，形核方面：非均勻形核，存在特定的取向關(guān)系，常為共格或半共格界面。3，生長(zhǎng)方面：出現(xiàn)慣習(xí)現(xiàn)象，即有脫溶貫序；特殊/規(guī)則的組織形態(tài)，如片狀、針關(guān)。4，有亞穩(wěn)相出現(xiàn)以減少相變阻力。十，凝固時(shí)宏觀特征是：要有一定的過(guò)冷度，會(huì)放出明顯的結(jié)晶潛熱。成長(zhǎng)機(jī)理有三種：連續(xù)式成長(zhǎng)、二維形核及借助臺(tái)階側(cè)向生長(zhǎng)、借螺旋位錯(cuò)生長(zhǎng)。十一，溶質(zhì)原子原子態(tài)溶入溶劑點(diǎn)陣中組成的單一均勻固體；溶劑的點(diǎn)陣類型被保留。影響固溶度的因素有：1，原子尺寸因素。當(dāng)溶劑、溶質(zhì)原子直徑尺寸相對(duì)差小于15%時(shí)，有大的代位溶解度。2，負(fù)電性因素。溶劑、溶質(zhì)的負(fù)電性差越小溶解度越大，一般小于0.40.5%會(huì)有較大溶解度。電子濃度因素。有兩方面的含義：一是原子價(jià)效應(yīng)，即同一溶劑金屬，溶質(zhì)的原子價(jià)越高，溶解度越??；二是相對(duì)價(jià)效應(yīng)，即高價(jià)溶質(zhì)溶入低價(jià)溶劑時(shí)的溶解度高于相反的情況。特點(diǎn)是：固溶體中有點(diǎn)陣畸變（強(qiáng)度、硬度會(huì)提高）而造成點(diǎn)陣常數(shù)變化；出現(xiàn)原子偏聚或有序化，甚至形成有序固溶體。固溶體的結(jié)構(gòu)變化：點(diǎn)陣畸變，點(diǎn)陣常數(shù)變化，偏聚及短程有序，甚至形成有序固溶體。力學(xué)性能變化：硬度、強(qiáng)度提高，塑性下降，物理性能變化：電阻加大，導(dǎo)電率下降。十二，1，提高冷卻速度從而加大了過(guò)冷度。相變驅(qū)動(dòng)力加大，提高了形核率。2。加孕育劑。提供大量的非均勻形核地點(diǎn)，提高了形核率，降低了形核位壘。3，機(jī)械或電磁攪拌。將枝晶振碎增加核數(shù)目或加強(qiáng)熱滿打滿算能量落，提高了，形核率。十三，如圖所示。由液相先凝固出鐵素體，在1495進(jìn)行包晶反應(yīng)，生成奧氏體；繼續(xù)冷卻，由生產(chǎn)剩余的液相再次析出奧氏體，然后變成單相奧氏體。冷至約800，從奧氏體中析出先共析鐵素體，在727進(jìn)行共析反應(yīng)，形成珠光體，最后得到鐵素體加珠光體組織。十四，連續(xù)脫溶：隨新相生成，母相成分連續(xù)的由過(guò)飽和態(tài)轉(zhuǎn)變到飽和態(tài)。不連續(xù)脫溶：也稱胞狀脫溶，此時(shí)在母相和新生成的a相間存在一個(gè)界面，跨過(guò)界面母相由過(guò)飽和不連續(xù)地突變到飽和狀態(tài)狀態(tài)，點(diǎn)陣常數(shù)也不連續(xù)。十五，有四類：點(diǎn)缺陷：沿三個(gè)方向的尺寸很小，溶質(zhì)原子、間隙原子、空位。線缺陷：沿兩個(gè)方向的尺寸很小，第三個(gè)方向睥尺寸很大，甚至可貫穿整個(gè)晶體，指位錯(cuò)。面缺陷：沿一個(gè)方向上的尺寸很小，另兩個(gè)方向上的尺寸很大，如晶界，相界。體缺陷：在三個(gè)方向上的尺寸較大，但不是很大，如第二相粒子，顯微空洞二00四年試題1. 簡(jiǎn)述題：（4分/小題，共40分）（1）滑移臨界分切應(yīng)力（2）金屬鍵（3）中間相（4）布喇菲點(diǎn)陣（5）再結(jié)晶溫度（6）滑移系（7）位錯(cuò)（8）二次再結(jié)晶（9）偏析（10）馬氏體相變2.單相金屬或合金各晶粒間的界面一般稱之為晶界，通常晶界又分為小角度晶界和大角度晶界兩大類，試問(wèn)：劃分為兩類晶界的依據(jù)是什么？并討論構(gòu)成小角度晶界的結(jié)構(gòu)模型。（10分）3.分別畫出立方晶系晶胞內(nèi)的（110）、（112）晶面和110、111晶向。（10分）4.討論晶體結(jié)構(gòu)和空間點(diǎn)陣之間的關(guān)系（10分）5.什么是固溶體？討論影響固溶體溶解度的主要因素。（10分）6.分析和討論冷加工金屬或合金變形后回復(fù)再結(jié)晶過(guò)程中組織和性能的變化特征。（10分）7.畫出Fe-Fe3C相圖，分析含碳量為1.1wt%（重量百分比）的鐵碳合金從液相平衡凝固到室溫時(shí)的轉(zhuǎn)變過(guò)程，畫出組織轉(zhuǎn)變示意圖，并計(jì)算出室溫撕各組織的相對(duì)含量。（20分）8.分析和討論影響金屬或合金中原子擴(kuò)散的主要因素。（10分）9.以Al-4.5%Cu合金為例，分析過(guò)飽和固溶體的脫溶分解過(guò)程（脫溶貫序），并討論脫溶溫度對(duì)脫溶貫序的影響。（10分）10.金屬的固態(tài)相變與金屬的結(jié)晶過(guò)程基本一樣，大多也包括形核和生長(zhǎng)兩個(gè)基本階段，但在固態(tài)相變過(guò)程中新、舊兩相的比容不同，使系統(tǒng)額外增加了應(yīng)變能以及由相界面上的原子不匹配而引起的彈性應(yīng)變能，因此固態(tài)相變?cè)谠S多方面與結(jié)晶過(guò)程有著顯著的差別。試分析固態(tài)相變的一般特點(diǎn)。（10分）11.寫出所附Au體系相圖（圖）中的三相反應(yīng)，并劃出虛線框內(nèi)部分的相平衡關(guān)系局部擴(kuò)大示意圖。（10分）12.分析固態(tài)相變和回復(fù)再結(jié)晶過(guò)程的驅(qū)動(dòng)力。13.敘述鋼錠中常見的宏觀組織缺陷，消除或改善方法。14.敘述常見的金屬晶體的內(nèi)外界面。答案：一，1，滑移臨界分切應(yīng)力：滑移系開動(dòng)所需的最小分切應(yīng)力；它是一個(gè)定值，與材料本身的性質(zhì)有關(guān)，與外力取向無(wú)關(guān)。2，金屬鍵：自由電子與原子核之間靜電作用產(chǎn)生的鍵合力。3，中間相：合金中組元之間形成的、與純組元結(jié)構(gòu)不現(xiàn)的相。在相圖的中間區(qū)域。4，布喇菲點(diǎn)陣：除考慮晶胞外形外，還考慮陣點(diǎn)位置所構(gòu)成的點(diǎn)陣?；颍撼紤]旋轉(zhuǎn)對(duì)稱性外，還考慮平移對(duì)稱性，經(jīng)有心化后構(gòu)成的全部陣點(diǎn)。5，再結(jié)晶溫度：形變金屬在一定時(shí)間內(nèi)剛好完成再結(jié)晶的最低溫度。6，滑移系：晶體中一個(gè)可滑移面及該面上一個(gè)滑移晶向合稱一個(gè)滑移系。7，位錯(cuò)：是晶體內(nèi)的一種線缺陷，其特點(diǎn)是沿一條線方向原子有規(guī)律地發(fā)生錯(cuò)排，這種缺陷用一線方向和一個(gè)柏氏矢量共同描述。8，二次再結(jié)晶：不規(guī)則結(jié)晶結(jié)束后，正常長(zhǎng)大過(guò)程被抑制而發(fā)生的少數(shù)晶粒反常長(zhǎng)大的現(xiàn)象。9，偏析：合金中化學(xué)成分的不均勻性。10，馬氏體相變：其過(guò)程遵循無(wú)擴(kuò)散、切變方式的相轉(zhuǎn)變。二，依據(jù)是按界面兩側(cè)晶粒間的取向差，15的稱大角度晶界。小角度晶界的結(jié)構(gòu)模型是位錯(cuò)模型，比如對(duì)稱傾轉(zhuǎn)晶界用一組平等的刃位錯(cuò)來(lái)描述。三，見圖四，兩者之間的關(guān)系可用“空間點(diǎn)陣+基元=晶體結(jié)構(gòu)”來(lái)描述?？臻g點(diǎn)陣只有14種，基元可以是無(wú)窮多種，因面構(gòu)成的具體的晶體結(jié)構(gòu)也是無(wú)窮多種。五，溶質(zhì)原子以原子態(tài)溶入溶劑點(diǎn)陣中而組成的單一均勻固體；溶劑的點(diǎn)陣類型被保留。影響固溶度的因素有：1，原子尺寸因素。當(dāng)溶劑、溶質(zhì)原子直徑尺寸相對(duì)差小于15%時(shí)，有利于大的代位固溶體溶解度；當(dāng)兩組元的直徑相對(duì)差大于41%時(shí)，有利于高的間隙固溶體的溶解度。2，負(fù)電性因素。溶劑、溶質(zhì)的負(fù)電性差越小溶解度越大，一般小于0.40.5會(huì)有圈套溶解度。3，電子濃度因素。有兩方面的含義：一是原子價(jià)效應(yīng)，即同一溶劑金屬中，溶質(zhì)原子價(jià)越高，溶解度越小；二是相對(duì)價(jià)效應(yīng)，即高價(jià)溶質(zhì)溶入低價(jià)溶劑時(shí)的溶解度高于相反的情況。六，隨退火溫度的升高或時(shí)間延長(zhǎng)，出現(xiàn)亞晶合并長(zhǎng)大，再結(jié)晶形核及長(zhǎng)大，無(wú)位錯(cuò)的等軸再結(jié)晶晶粒取代長(zhǎng)條狀高位錯(cuò)密度的形變晶粒，然后是晶粒正常長(zhǎng)大。儲(chǔ)存能逐漸釋放，特別是再結(jié)晶階段釋放的最顯著；硬度及強(qiáng)度下降，伸長(zhǎng)率上升；電阻降低，密度提高。再結(jié)晶時(shí)各種性能變化都比回復(fù)時(shí)強(qiáng)烈得多。七，鐵碳相圖略。1.1%的鋼由液相冷卻時(shí)先進(jìn)入L+奧氏本兩相區(qū)，形成枝晶或等軸狀?yuàn)W氏相，然后進(jìn)入奧氏體單相區(qū)；繼續(xù)冷卻到760剩余的奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w，最后的組織是珠光體+網(wǎng)狀二次滲碳體，如圖所示珠光體的相對(duì)含量：(6.67-1.1)/(6.67-0.77)=94.4%網(wǎng)狀滲碳體相對(duì)含量：(1.1-0.77)/(6.67-0.77)=5.6%影響擴(kuò)散的因素有：1，溫度；2，界面、表面及位錯(cuò)：3，第三組元：4，晶體結(jié)構(gòu)：5，熔點(diǎn)：同一合金系中，同一溫度下熔點(diǎn)高的合金擴(kuò)散慢，熔點(diǎn)低的擴(kuò)散快。九，Al-4.5%Cu合金固溶處理后，在最佳時(shí)效溫度150時(shí)效，會(huì)出現(xiàn)脫溶貫序：過(guò)飽和固溶體GP區(qū) 其中GP區(qū)是銅原子富集區(qū)：、是四方結(jié)構(gòu)亞穩(wěn)相，圓盤狀，沿基體的100面析出，具有共格/半共格界面，與基體存在特定的取向關(guān)系；是四方結(jié)構(gòu)穩(wěn)定相，不規(guī)則形狀。提高時(shí)效溫度，脫溶加快，但過(guò)飽和度減少，相變驅(qū)動(dòng)力減少，可能導(dǎo)致辭直接析出平衡相，時(shí)效強(qiáng)化能力減弱；時(shí)效溫度過(guò)低則情況相反，達(dá)到最佳性能的時(shí)間過(guò)長(zhǎng)。十，1，相變阻力中多了應(yīng)變能一項(xiàng)。2，形核方面：非均勻形核為主：具有特定的取向關(guān)系；相界面常為共格或半共格的。3，生長(zhǎng)方面：具有慣習(xí)現(xiàn)象，有特定的組織形態(tài)，如片狀、針狀。4，有亞穩(wěn)相。十一，L+Au5HfFCC(Au)L+Au4HfAu5HfL+Au3HfAu4HfL+Au2HfAu3HfLAu2Hf+-AuHfAu2Hf+-AuHfAu10Hf7-AuHfAu10Hf7+-AuHfL-AuHf+AuHf2-AuHf+AuHf2-AuHfLAuHf2+BCC(Hf)BCC(Hf) AuHf2+HCP(Hf)十二，固態(tài)相變的驅(qū)動(dòng)力是新、舊兩相間的自由能差，回復(fù)再結(jié)晶的驅(qū)動(dòng)力是形變儲(chǔ)存能。十三，宏觀缺陷有：宏觀偏析（如正常偏析、反常偏析、畢生偏析）和帶狀組織以及縮孔、疏松、氣泡等。嚴(yán)格來(lái)講，也包括三晶區(qū)的組織不均勻性。宏觀缺陷（化學(xué)不均勻性、物理不均勻性和組織不均勻性）往往是相互聯(lián)系的，一般希望盡可能多而細(xì)的中心等軸晶，可采用加孕育劑、加大冷速、這樣，與柱狀晶/枝狀晶區(qū)相伴隨的宏觀偏析和縮孔、氣泡也就明顯改善了。十四，它們包括晶界、相界、表面、孿晶界、層錯(cuò)。晶界是同種晶粒之間的交界面；相界是結(jié)構(gòu)、成分不，同的相間的交界面；表面是晶體與大氣或外界接觸的界面；孿晶界是發(fā)生孿生后產(chǎn)生的新界面，是特殊的大角晶界，可是共格的或半共格的；低能層錯(cuò)是單相晶體內(nèi)因堆垛順序反常變化后出現(xiàn)的新界面，也是低能界面，與孿晶界能量相近。哈工大材料加工07年真題金屬學(xué)與熱處理07年真題（100分）題型與分值：選擇題，20個(gè)，20分。4個(gè)選項(xiàng)，多項(xiàng)選擇不止一個(gè)答案。判斷題，5個(gè)，10分。簡(jiǎn)答題，3個(gè)，30分。綜合題，4個(gè)，40分。簡(jiǎn)答題：1 舉例說(shuō)明什么是組元，相，組織？（10分）2 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)？ （10分）3 臨界變形度對(duì)金屬再結(jié)晶后的組織和性能有什么影響？（10分）綜合題：1 畫出Fe-C相圖，標(biāo)明多相區(qū)的相，一次滲碳體，二次滲碳體，三次滲碳體，共晶滲碳體，共析滲碳體形成條件，組織結(jié)構(gòu)，晶體結(jié)構(gòu)有什么相同點(diǎn)和不同點(diǎn)?合金中的二次滲碳體的最大含量多少？（15分）2 鋁的密度是2.96g/cm3,假設(shè)其中只有肖脫基空位，求空位濃度?(阿伏加德羅常數(shù)6.02*1023，鋁的原子量是26.96，鋁的點(diǎn)陣常數(shù)0.4049)（5分）3 分析O點(diǎn)的結(jié)晶過(guò)程？求O點(diǎn)在室溫下組織的組成物與百分比？（10分）4 正火與淬火加熱的溫度范圍？用T12號(hào)鋼（含碳量1.2%）制作鋸條，寫出熱處理的工藝名稱，冷卻方法，加熱溫度，寫出最終獲得的組織及其性能特點(diǎn)？（10分）判斷題：1 過(guò)冷度越大，形核率與線長(zhǎng)大速率的比值越大，則獲得的晶粒越細(xì)小。（）（2分）2 金屬以及合金由液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)的過(guò)程稱為結(jié)晶，是一個(gè)典型的相變過(guò)程。（）（2分）3 金屬鑄件可以通過(guò)再結(jié)晶退火來(lái)達(dá)到細(xì)化晶粒的目的。4 回復(fù)退火可以有效的消除冷變形金屬的內(nèi)應(yīng)力。5 幾乎所有的鋼都會(huì)產(chǎn)生第一類回火脆性，若回火后采用快冷的方式可以避免此類脆性。（）（2分）選擇題: （每題1分）1 當(dāng)加熱到A3溫度（即為GS線對(duì)應(yīng)的溫度），亞共析鋼中的奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)殍F素體，這種轉(zhuǎn)變可稱為（ ）。A同素異晶轉(zhuǎn)變B. 重結(jié)晶 D. 再結(jié)晶E. 結(jié)晶2 若面心立方晶體的晶格常數(shù)為a，則其八面體間隙（ ）。A 是不對(duì)稱的B. 是對(duì)稱的 C. 位于面心和棱邊中點(diǎn) D. 位于體心和棱邊中點(diǎn)3.在912 （其晶格常數(shù)為0.02464nm）轉(zhuǎn)變?yōu)?（其晶格常數(shù)為0.0486nm）時(shí)的休積（ ）。A膨脹；B收縮；C不變；D不能確定4.滲碳體是一種（ ）A間隙相；B金屬化合物；C 間隙化合物D固溶體5.六方晶系的100晶向指數(shù)，若改用四坐標(biāo)軸的密勒指數(shù)標(biāo)定，可表示為（ ）。A ；B ；C ；D1負(fù)210；6.晶面（110）和（1負(fù)11）所在的晶帶，其晶帶軸的指數(shù)為（ ）A 負(fù)112 B 1負(fù)12 C 02負(fù)1D0負(fù)127.對(duì)于平衡狀態(tài)下的亞共析鋼，隨著含碳量的增加，其A硬度，強(qiáng)度均升高B。硬度下降，塑性升高C塑性，韌性均下降D。強(qiáng)度塑性均不變8. 固溶體合金與共晶合金相比，固溶體合金通常具有如下特性A鑄造性好B。鍛造性好C。焊接性好D。機(jī)械加工性好9含碳量1的碳鋼平衡結(jié)晶到室溫，則在室溫下該合金中A相組成物為鐵素體和滲碳體B。組織組成物是鐵素體和二次滲碳體C珠光體含量為96 D 鐵素體總含量為85%10為獲得細(xì)小的晶粒的鋁合金，可采用如下工藝A固溶處理B變質(zhì)處理C調(diào)質(zhì)處理D冷變形和中間退火11. 經(jīng)冷變形的金屬隨后加熱到一定溫度將會(huì)發(fā)生回復(fù)再結(jié)晶，這是一個(gè)A低位錯(cuò)密度的晶粒取代高位錯(cuò)密度的晶粒的過(guò)程B也是一個(gè)形核和長(zhǎng)大的過(guò)程C 是一個(gè)典型的固態(tài)相變的過(guò)程D也是重結(jié)晶過(guò)程12 . 下貝氏體是A含碳量飽和的單相鐵素體B呈現(xiàn)竹葉狀C呈現(xiàn)羽毛狀 D含碳過(guò)飽和的片狀鐵素體和碳化物組成的復(fù)相組織13 鑄鐵和碳鋼的主要區(qū)別在于組織中是否有A滲碳體B珠光體C鐵素體D萊氏體14調(diào)幅分解是固溶體分解的一種特殊形式A一種多晶形轉(zhuǎn)變B形核和長(zhǎng)大的過(guò)程C無(wú)形核的直接長(zhǎng)大過(guò)程D一種固溶體分解位成分不同而結(jié)構(gòu)相同的兩種固溶體15 碳滲入- Fe中形成間隙固溶體，成為A鐵素體 B 奧氏體 C馬氏體D 索氏體16 通常情況下，隨回火溫度的升高，淬火鋼的A強(qiáng)度下降 B 硬度下降 C 塑性提高 D 韌性基本不變17 影響固溶度的主要因素有A溶質(zhì)和溶劑原子的原子半徑差B 溶質(zhì)和溶劑原子的電復(fù)性差C 溶質(zhì)元素的原子價(jià)D電子濃度18 具有光滑界面的物質(zhì)在負(fù)的溫度梯度下長(zhǎng)大時(shí)A以二維晶核方式長(zhǎng)大B 以螺旋方式長(zhǎng)大C 以垂直方式長(zhǎng)大D 呈現(xiàn)樹枝狀結(jié)晶19 利用三元相圖的變溫界面圖可以A 確定三元合金平衡相的成分B 定性分析三元合金的平衡結(jié)晶過(guò)程C確定平衡相的含量C應(yīng)用杠桿定律和重心法則20 馬氏體具有高強(qiáng)度的原因A固溶強(qiáng)化 B相變強(qiáng)化C 時(shí)效強(qiáng)化D 細(xì)晶強(qiáng)化07年哈爾濱工業(yè)大學(xué)材料學(xué)院考研真題大學(xué)物理部分（50分）一、簡(jiǎn)答題（每題5分）1個(gè)質(zhì)點(diǎn)，它所受的力始終指向一點(diǎn)，那這個(gè)力的角動(dòng)量是否守恒？衛(wèi)星在近地點(diǎn)和遠(yuǎn)地點(diǎn)的軌道半徑分別是 和 ，求在近地點(diǎn)和遠(yuǎn)地點(diǎn)的速率比？絕熱氣體自由膨脹過(guò)程中，氣體的熵是否改變？鐵磁質(zhì)在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，場(chǎng)強(qiáng)的變化，說(shuō)明極化強(qiáng)度和磁感應(yīng)強(qiáng)度之間的關(guān)系？電子的磁偶極距與它的軌道角動(dòng)量的關(guān)系？二、綜合題（每題10分）完全彈性強(qiáng)撞前，兩個(gè)小球的速度分別為 和 ，求它們?cè)?維空間的相對(duì)速度？鋼性雙原子分子的定壓熱容和定體熱容的比為1.4？求帶電均勻的球體在球內(nèi)和球外的場(chǎng)強(qiáng)分布？ 來(lái)源：考研論壇 東北大學(xué)2008材料學(xué)復(fù)試試題金屬材料學(xué)一、合金元素在鋼中的存在狀態(tài)（10分）二、間隙固溶體、間隙相、間隙化合物的異同（10分）三、二次淬火、二次硬化異同（20分）四、低溫、高溫回火脆性（20分）五、不銹鋼為什么韌性低、脆性大（20分）六、馬氏體具有高強(qiáng)度、高硬度的原因（20分）七、鋼淬火后回火過(guò)程中組織性能變化和鋁合金固溶處理后時(shí)效過(guò)程中的組織性能變化有何異同，并說(shuō)明原因（20分）。特種陶瓷工藝學(xué)一、1、對(duì)于纖維補(bǔ)強(qiáng)陶瓷復(fù)合材料，要獲得高強(qiáng)度、高韌性的復(fù)合材料，纖維需滿足什么性能要求？2、分別列舉Al2O3，SiC制備方法，并簡(jiǎn)述工藝原理。3、采用注漿成型和干壓成型方法制備特種陶瓷坯體有何優(yōu)缺點(diǎn)？4、說(shuō)明溶膠凝膠法制備粉體的工藝過(guò)程。5、簡(jiǎn)述制備氧化鋁透明陶瓷的工藝。二、論述氧化鋯增韌陶瓷的增韌機(jī)理。三、Si3N4陶瓷是難燒結(jié)密化的材料，通常需要采用一些特殊的燒結(jié)方法，例如：反映燒結(jié)、重（再）燒結(jié)等。說(shuō)明Si3N4陶瓷采用上述兩種燒結(jié)工藝進(jìn)行燒結(jié)的原理及所制備陶瓷的性能特點(diǎn)。四、什么是燒結(jié)，論述燒結(jié)過(guò)程中可能的物質(zhì)傳遞機(jī)制。 來(lái)源：考研論壇 東北大學(xué)01-06年材料科學(xué)基礎(chǔ)試題2001年1.在晶格常數(shù)為a的面心立方晶胞中，畫出111晶面族的全部晶面并標(biāo)出各自的晶面指數(shù)，計(jì)算面間距。（12）2.晶粒直徑為50um，若在晶界萌生位錯(cuò)所需要的應(yīng)力約為G/30，晶粒中部有位錯(cuò)源，問(wèn)要多大的外力才能使晶界萌生位錯(cuò)？（13）3. 含碳量為百分之3.5的鐵碳合金，在室溫時(shí)由哪兩個(gè)相組成？各占的重量百分?jǐn)?shù)是多少？并計(jì)算室溫時(shí)珠光體和萊氏體的百分含量。（12）4.再結(jié)晶后的晶粒大小如何計(jì)算?與哪些因素有關(guān)？為何多數(shù)金屬材料再結(jié)晶后晶粒尺寸隨預(yù)定形變量的關(guān)系會(huì)在百分之10變形量附近出現(xiàn)一個(gè)峰值？（13）5.材料發(fā)生蠕變時(shí)通常符合的指數(shù)定律，對(duì)于同一種材料討論說(shuō)明式中的n 會(huì)不會(huì)隨試驗(yàn)溫度變化？試驗(yàn)測(cè)定n值的目的是什么？在例如800攝氏度的試驗(yàn)溫度下，金屬材料和陶瓷材料的n值由什么不同？（13）6.什么是電子的分子軌道？為什么有的同類原子會(huì)形成分子？有的同類原子不形成分子？是否原子間核外電子越多，形成的分子就軌道越多？是否形成的分子軌道越多，形成的分子的結(jié)合鍵就越強(qiáng)？回答問(wèn)題并給予簡(jiǎn)單討論。（12分）7.解釋名詞（1）復(fù)合強(qiáng)化 （2）晶界偏析（3）應(yīng)變疲勞 （4）擴(kuò)散激活能（20） 2002年1.畫出面心立方體的（111）和（100）面，計(jì)算面間距和面密度。證實(shí)晶面的間距越大，原子面密度越高。（15）2.假定一塊鋼進(jìn)行熱處理時(shí)，加熱到850攝氏度后，快冷到室溫，鐵中空位的形成能是104Kj/mol,R=8332J/K mol.。試計(jì)算，從20攝氏度加熱到850攝氏度以后，空位的數(shù)目應(yīng)當(dāng)增加多少倍？扼要解釋快速淬冷到室溫后，這些“額外”的空位會(huì)出現(xiàn)什么情況？如果緩慢冷卻呢？（12）3.三元相圖中含有液相的四相區(qū)有哪幾種形狀？請(qǐng)分別畫出并標(biāo)出四個(gè)相的位置和進(jìn)入與離開四相區(qū)的液相成分隨溫度變化的投影線，寫出對(duì)應(yīng)的各四相反應(yīng)的 表達(dá)式。討論四相區(qū)零自由度的含意。（13）4.課本第153頁(yè)習(xí)題第2題。（15）5.比較共價(jià)鍵,離子鍵，和金屬鍵的不同點(diǎn)，解釋產(chǎn)生這三種化學(xué)鍵各自的主要原因，另外討論為什么通常共價(jià)鍵晶體的密度比其他兩種鍵的晶體的密度低?(13)6.（1）.如果不考慮畸變能，第二相粒子在晶內(nèi)析出是何形態(tài)？在晶界析出呢？（2）如果不考慮界面能，析出物為何形態(tài)？是否會(huì)在晶界優(yōu)先析出呢？（12）7.解釋名詞（1）相變?cè)鲰g （2）復(fù)合強(qiáng)化 （3）斷裂增韌 (4)再結(jié)晶 （20）2003年1.當(dāng)兩個(gè)反號(hào)垂直相隔數(shù)個(gè)原子距離（B）的刃位錯(cuò)相互滑移成為一列，寫出計(jì)算滑移力隨水平相互距離x的表達(dá)式，試分析相互滑移作用力的變化過(guò)程？另外，圖示解釋，當(dāng)兩位錯(cuò)成為垂直一列時(shí)，位錯(cuò)間將形成什么缺陷？當(dāng)B值很大時(shí)呢？（18分）2.已知金屬銥是面心立方結(jié)構(gòu)，原子量是192.2g/mol,密度是22.4g/cm3,請(qǐng)計(jì)算銥的原子半徑。（16分）3.鐵的界面能是0.78J/m2,若夾雜物a)在鐵的晶界上形成球狀?yuàn)A雜的二面角為80，b）沿鐵的晶界面分布，分別求鐵和夾雜物間的界面能。（16分）4.在百分之15體積分?jǐn)?shù)碳化硅顆粒強(qiáng)化的鋁基復(fù)合材料中，當(dāng)塑性變形百分之0.1時(shí)，碳化硅是不發(fā)生塑性變形的，只有鋁基體被變形。如果，碳化硅粒子的半徑為1.2um，鋁中位錯(cuò)b矢量為3104um,此時(shí)在粒子前沿將塞積4條位錯(cuò)，如何計(jì)算（提示：粒子無(wú)法進(jìn)行與基體等量的塑性變形將導(dǎo)致相應(yīng)量的位錯(cuò)在其前沿塞積）？鋁的屈服應(yīng)力為200Mpa，問(wèn)此時(shí)碳化硅粒子中受多大的力？此時(shí)復(fù)合材料的強(qiáng)度是多少？（18分）5.寫出圖中立方晶系的晶面指數(shù)，寫出所屬面族的其他所有晶面。（會(huì)標(biāo)晶面指數(shù)）(18分)6.下圖是AL-Nd二元相圖，只有單相區(qū)標(biāo)了出來(lái)，請(qǐng)指出所有的共晶，共析，包晶和異晶（成分不變只有晶體結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變）轉(zhuǎn)變的成分位置和轉(zhuǎn)變溫度，并寫出它們各自的降溫轉(zhuǎn)變的反應(yīng)式。（圖類似于課本P245圖831）7.奧氏體向珠光體轉(zhuǎn)變符合Avrami公式y(tǒng)=1-exp(-ktn),按照下表給出的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，計(jì)算轉(zhuǎn)變百分之95所需要的時(shí)間：轉(zhuǎn)變數(shù)量 需要時(shí)間（s）百分之20 12.6百分之80 28.2 （20分）8.解釋名詞（1）擴(kuò)散系數(shù) （2）成分過(guò)冷 （3）再結(jié)晶（4）布里淵區(qū) （28分）2004年1.會(huì)標(biāo)晶向指數(shù)。（15分）2.（15分）為什么單相金屬的晶粒形狀在顯微鏡下多為六邊形？3.（15分）金屬中的自由電子為什么對(duì)比熱貢獻(xiàn)很小卻能很好的導(dǎo)電？4（15分）已知：空位形成能是1.08ev/atm,鐵的原子量是55.85g/mol,鐵的密度是7.65g/cm3,NA=6.023*1023,K=8.6210-5ev/atom-K,請(qǐng)計(jì)算1立方米的鐵在850C下的平衡空位數(shù)目。5.（15分）在面心立方晶體中，在（1 -11）面上，有柏氏矢量為a/2-1 0 1的刃位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)，在（1 1 1）面上有柏氏矢量為a/21 1 0的刃位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)，當(dāng)它們靠近時(shí)是否穩(wěn)定？有什么變化？說(shuō)明之。6.（15分）(1)用晶向和晶面指數(shù)的組合寫出面心立方，體心立方及密排六方金屬的全部滑移系。（2）在面心立方晶體的單位晶胞中畫出一個(gè)滑移系，并標(biāo)出晶面晶向指數(shù)。7（15分）為什么材料有時(shí)會(huì)在其屈服強(qiáng)度以下的應(yīng)力載荷時(shí)失效？如何防止？如何進(jìn)行容器只漏不斷的設(shè)計(jì)？8.（15分）根據(jù)如下給出的信息，繪制出A和B組元構(gòu)成的600攝氏度到1000攝氏度之間的二元相圖：A組元的熔點(diǎn)是940攝氏度；B組元在A組元中的溶解度在所有溫度下為零；B組元的熔點(diǎn)是830攝氏度，A在B中的最大溶解度是700攝氏度為百分之12；600攝氏度以下A在B中的溶解度是百分之8；700攝氏度時(shí)在成分點(diǎn)A百分之75B有一個(gè)共晶轉(zhuǎn)變；755攝氏度時(shí)在成分點(diǎn)A百分之40B還有一個(gè)共晶轉(zhuǎn)變；在780攝氏度時(shí)在成分點(diǎn)A百分之49B有一個(gè)穩(wěn)定金屬間化合物凝固發(fā)生；在755攝氏度時(shí)成分點(diǎn)A百分之67B有另一個(gè)穩(wěn)定金屬間化合物凝固反應(yīng)。9（10分）為什么在正溫度梯度下合金結(jié)晶時(shí)也會(huì)發(fā)生枝晶？凝固時(shí)合金液體中成分船頭波的區(qū)域尺寸對(duì)枝晶有什么影響？另外，何種情況下發(fā)生胞狀結(jié)晶組織？10.（20分）解釋名詞（1）擴(kuò)散系數(shù) （2）珠光體 （3）再結(jié)晶 （4）位錯(cuò)割階2005年1（15分）名詞解釋空間點(diǎn)陣 間隙相成分過(guò)冷反應(yīng)擴(kuò)散連續(xù)脫溶2（20分）判斷題(1)屬于同一種空間點(diǎn)陣的晶體可以具有不同的晶體結(jié)構(gòu)（2）一個(gè)位錯(cuò)環(huán)不可能處處都是螺位錯(cuò)，也不可能處處都是刃位錯(cuò)。（3）致密度高的密排金屬作為溶劑形成間隙固溶體時(shí)，其溶解度總比致密度低的金屬小。（4）非共晶成分的合金，經(jīng)較快冷卻而形成的全部共晶組織稱為偽共晶。（5）液態(tài)金屬結(jié)晶時(shí)，形成臨界晶核時(shí)體積自有能的減少只能補(bǔ)償新增表面能的1/3.（6）單晶體的臨界分切應(yīng)力主要取決于晶體的類型及純度，而與外力的大小和取向無(wú)關(guān)。（7）強(qiáng)化金屬材料的各種手段，其出發(fā)點(diǎn)都在于制造無(wú)缺陷的晶體或設(shè)置位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的障礙。（8）一般情況下，高純金屬比工業(yè)純度金屬更容易發(fā)生再結(jié)晶。（9）純金屬經(jīng)同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變后，會(huì)產(chǎn)生組織和結(jié)構(gòu)方面的變化。（10）調(diào)幅分解過(guò)程中發(fā)生溶質(zhì)原子的上坡擴(kuò)散。3.黃銅是一種Cu-Zn合金，可由于蒸發(fā)而失去鋅，（鋅的沸點(diǎn)低達(dá)900C）.。設(shè)經(jīng)900攝氏度10分鐘處理后，在深度1mm處合金的性能將發(fā)生某種變化，如果只能容許在0.5mm處的性能發(fā)生這一程度的變化，那么這種合金在800攝氏度能停留多長(zhǎng)時(shí)間？（已知鋅在銅中的擴(kuò)散激活能Q20000R）(15分)4.下圖中給出兩個(gè)純螺型位錯(cuò)，其中一個(gè)含有一對(duì)扭折，另一個(gè)含有一對(duì)割階，圖中箭頭方向?yàn)槲诲e(cuò)線的正方向，問(wèn)：（1）這兩對(duì)位錯(cuò)線何者為扭折，何者為割階？它們屬于什么類型位錯(cuò)？（2）假定圖上所示的滑移面為面心立方晶體的（111）面，問(wèn)哪一對(duì)位錯(cuò)線可以通過(guò)自身的滑動(dòng)而消除，說(shuō)明理由。（3）含有割階的螺位錯(cuò)在滑移時(shí)是怎樣形成空位的？（4）指出各位錯(cuò)中多余半原子面的位置。（注：一定要把位錯(cuò)部分吃透）5.下圖是-A-B-C三元相圖富A角的投影圖（1）說(shuō)明E點(diǎn)是什么四相反應(yīng)？寫出它的反應(yīng)式，并說(shuō)明判斷依據(jù)。（2）什么成分合金的結(jié)晶組織是（忽略二次相）a)a+(a+Am Bn +Aj Ck )b)(a+Am Bn)+ (a+Am Bn +Aj Ck )注：圖不好畫，只要把三元相圖搞明白就可以了。6.（1）假設(shè)原子為鋼球，直徑不因晶體結(jié)構(gòu)改變而改變，計(jì)算從r-Fe轉(zhuǎn)變?yōu)閍-Fe的體積膨脹率。（2）用x射線測(cè)得912攝氏度時(shí)r-Fe和r-Fe的點(diǎn)陣常數(shù)分別為0.3633nm和0.2892nm。計(jì)算r-Fe轉(zhuǎn)變?yōu)閞-Fe的體積膨脹率。（3）比較（1）（2）結(jié)果，說(shuō)明原子半徑隨配位數(shù)改變的規(guī)律。為了區(qū)分兩種弄混的碳鋼，工作人員分別截取了A,B兩塊試樣，加熱至850攝氏度保溫后，以極緩慢的速度冷至室溫，觀察金相組織，結(jié)果如下：A試樣的先共析鐵素體面積時(shí)百分之41.6，珠光體的面積是百分之58.4，B試樣的二次滲碳體面積是百分之7.3，珠光體面積是百分之92.7。設(shè)鐵素體和滲碳體的密度相同，鐵素體中的含碳量為零，試求A,B兩種碳鋼的含碳量。8.Cu為面心立方結(jié)構(gòu)，x射線測(cè)定的點(diǎn)陣常數(shù)a=0.3615nm,（1）按鋼球密堆模型計(jì)算最近鄰原子中心距離是多少？以任何以原子為中心，這樣距離的原子數(shù)目是多少？（2）在一個(gè)晶胞內(nèi)畫出一個(gè)能發(fā)生滑移的晶面，并標(biāo)出指數(shù)。（3）在所畫晶面上指出一個(gè)可滑移的晶面，并標(biāo)出指數(shù)。（4）若銅晶體表面恰平行于（0 0 1）面，當(dāng)在0 0 1晶向施加應(yīng)力，使所有滑移面上均發(fā)生滑移時(shí)，圖示在表面上可能看到的滑移線痕跡。2006年1.名詞解釋晶帶上坡擴(kuò)散不連續(xù)脫熔加工硬化偽共晶2.T0K時(shí)，金屬中的自由電子有沒(méi)有熱振動(dòng)？為什么？3.在立方晶體中畫出以下晶面和晶向：【112】，【210】，（102）（112）4.在面心立方晶體中，同一個(gè)（111）面上的兩個(gè)位錯(cuò)a/200-1和 a/2-110在相互靠近時(shí)是否穩(wěn)定？將發(fā)生什么變化？寫出位錯(cuò)反應(yīng)。5.a,b,c三個(gè)相相交與一個(gè)三叉結(jié)點(diǎn)，a相所張的二面角為82，b相所張的二面角為110，ab表面能為0.3J/m2,求 ac和 bc表面能。6.分別列出對(duì)純金屬和合金可能采取的強(qiáng)化機(jī)制。7.Al-Mn相圖如圖所示，寫出相圖中的全部恒溫轉(zhuǎn)變反應(yīng)式及類型。（圖類似于P245圖831，會(huì)這種類型的題目）8.850攝氏度滲碳與950攝氏度滲碳相比，優(yōu)點(diǎn)是熱處理后產(chǎn)品晶粒細(xì)小。a)計(jì)算上述兩個(gè)溫度下碳在r-Fe中的擴(kuò)散系數(shù)，已知D0=2.0*10-5m2/s Q=140*103J/mol.。b）850攝氏度滲碳需用多長(zhǎng)時(shí)間才能獲得950攝氏度滲碳5小時(shí)的滲層厚度（不同溫度下碳在r-Fe 中的溶解度的差別可忽略） 來(lái)源：考研論壇 二OO五年招收碩士研究生入學(xué)考試試題答案華中科技大學(xué) 考試科目：材料成形原理 適用專業(yè)：材料加工工程A卷一、名詞解釋非均質(zhì)形核依靠外來(lái)夾雜或型壁界面所提供的異質(zhì)界面非自發(fā)地形核，稱為異質(zhì)形核，或非均質(zhì)形核。成分過(guò)冷由固液界面前方溶質(zhì)的再分配引起的過(guò)冷。定向凝固又稱定向結(jié)晶，是使金屬或合金在熔體中定向生長(zhǎng)晶體的一種工藝方法。反應(yīng)性氣孔金屬液和鑄型之間或在金屬液內(nèi)部發(fā)生化學(xué)反應(yīng)所產(chǎn)生的氣孔，稱為反應(yīng)性氣孔。帶狀偏析在鑄錠或厚壁鑄件中出現(xiàn)的和凝固液出界面相平行的偏析，有時(shí)是連續(xù)出現(xiàn)，有時(shí)則是間斷的。二、簡(jiǎn)述題影響液態(tài)金屬界面張力的主要因素是什么？影響液態(tài)金屬界面張力的主要因素是：(1)金屬的熔點(diǎn)，金屬的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)越高，則表面張力往往就越大；(2)溫度，大多數(shù)金屬和合金的表面張力隨溫度升高而降低，但對(duì)鑄鐵、碳鋼、銅及其合金則相反。(3)溶質(zhì)元素，表明活性元素降低界面張力，非表明活性元素增加表面張力、單相合金平面生長(zhǎng)的條件是什么？ 單相合金平面生長(zhǎng)的條件是： 防止凝固組織產(chǎn)生縮孔縮松的途徑主要有哪幾種？防止凝固組織產(chǎn)生縮孔縮松的途徑主要有：(1)定向凝固或同時(shí)凝固；(2)調(diào)整澆注溫度和澆注速度；(3)冒口、補(bǔ)貼和冷鐵的應(yīng)用；(4)加壓補(bǔ)縮。為什么使用堿性焊條比酸性焊條對(duì)工件表面鐵銹（FeOnH2O）更敏感？堿性焊條屬低氫型焊條，這類焊條的熔渣不具備氧化性，一旦有氫侵入熔池，將很難脫出，而酸性焊條的熔渣有一定的氧化性，可以起脫氫的作用。因此，堿性焊條比酸性焊條對(duì)工件表面鐵銹（FeOnH2O）更敏感如何消除焊件內(nèi)部的殘余應(yīng)力？ 可采用熱處理、錘擊和振動(dòng)等方法消除焊件內(nèi)部的殘余應(yīng)力6. 熔焊接頭和釬焊接頭在連接機(jī)理上有何區(qū)別？ 熔焊接頭與釬焊接頭均采用熱能實(shí)現(xiàn)不可拆卸的焊接接頭，