北京科技大學材科基第二學期復習重點

1、第六章有序介質中的點缺陷和線缺陷點缺陷空位和間隙原子平衡濃度離子晶體中的點缺陷Kroger-Vink符號 稟性點缺陷和非稟性點缺陷 線缺陷位錯幾何特征位錯類型：刃(正負)、螺(左右)、混合位錯應力場直螺位錯、直刃位錯位錯能量刃位錯、螺位錯、混合位錯位錯受力保守運動和非保守運動，滑移和攀移位錯運動交互作用彎結、割階、科垂爾氣團、史諾克氣團位錯產生和增殖F-R源實際晶體中的位錯全位錯、部分位錯、擴展位錯第七章面缺陷和體缺陷表面張力、能量、形貌、弛豫和重構、吸(脫)附和偏析晶界小角晶界傾轉晶界、扭轉晶界大角晶界幾何結構模型(CSL、DSC、O) 奇異晶界、鄰位晶界小角晶界和大角晶界：能量、偏析、遷移

2、 取向差相界共格、半共格、非共格體缺陷第八章固體中原子的擴散擴散機制間隙、空位、換位擴散系數微觀意義、影響因素擴散激活能擴散方程的解誤差函數解、高斯解、三角函數解、數值解、平方根關系Matano平面 高擴散率通道晶界、位錯、表面等 反應擴散 影響擴散系數的因素 離子晶體、玻璃和聚合物中的擴散RTQDDexp0Dtxerfcccctxc222,1212Dtxerfccccsxs20mHQfmHHQ第八章固體中原子的擴散相關公式第九章材料的形變滑移和孿生滑移要素和滑移系單系滑移、交滑移、多系滑移臨界分切應力定律孿生要素、機制滑移和孿生比較應力-應變曲線 加工硬化理論宏(微)觀應變協調和宏(微)觀組

3、織變化CB、DDW、MB、GNB、IDB、SB、LB形變織構類型表征第九章材料的形變相關公式222222212121212121coslkhlkhl lkkhhmAF0coscossGblGb210dkyy第十章相變的基本原理相變分類按：熱力學參數，方式，原子遷移特征相變驅動力相變形核均勻、非均勻；形核功、形核半徑；形核率固態(tài)轉變時晶核長大界面過程控制、長程擴散控制轉變動力學JMAK方程Ostwald熟化第十一章凝固純金屬的結晶液態(tài)金屬結構結晶一般過程 結晶條件 結晶驅動力 形核(均勻、非均勻) 臨界晶核半徑、臨界形核功、形核率 晶核長大 液固界面結構(光滑、粗糙) 晶核長大方式固溶體的結晶平

4、衡凝固、非平衡凝固 平衡分配系數、Scheil方程、成分過冷共晶凝固和包晶凝固第十一章凝固相關公式100kLLfCC10001kSSfCkCvGkkDCmLLL0001第十二章固態(tài)轉變合金脫溶脫溶貫序時效共析轉變、塊狀轉變連續(xù)型轉變調幅分解、無序有序轉變無擴散型相變回復和再結晶組織、性能變化、驅動力再結晶基本規(guī)律、動力學及影響因素再結晶形核晶粒長大動態(tài)回復和動態(tài)再結晶再結晶織構北京科技大學北京科技大學20052006學年第學年第2學期材料科學基礎試題學期材料科學基礎試題1. (本題本題10分分)位錯有哪些類型？判別位錯類型的依據是什么？位錯有哪些類型？判別位錯類型的依據是什么？面心立方晶體中柏

5、氏矢量為面心立方晶體中柏氏矢量為110的全位錯可以在哪些的全位錯可以在哪些111面上存在，并寫出該全位錯在這些面上分解為兩個面上存在，并寫出該全位錯在這些面上分解為兩個分分位錯的反應式。位錯的反應式。 刃位錯、螺位錯及混合位錯；刃位錯、螺位錯及混合位錯； 按照按照柏氏矢量與位錯線的夾角劃分，平行時是螺位錯，垂直柏氏矢量與位錯線的夾角劃分，平行時是螺位錯，垂直時是刃位錯，其它情況是混合位錯；時是刃位錯，其它情況是混合位錯； 可以在（可以在（ 111）和（）和（1 11）面上存在；）面上存在； 兩個分解式為：兩個分解式為：a/2110a/6121+a/621 1 a/2110a/6211+a/61

6、2 12. (本題本題10分分) 什么是位錯的非保守運動？其最本質的過程是什么是位錯的非保守運動？其最本質的過程是什么？控制這種運動速度的過程是什么？最粗略地估計兩個什么？控制這種運動速度的過程是什么？最粗略地估計兩個不同溫度下的非保守運動速度的比值應該查閱什么參數？為不同溫度下的非保守運動速度的比值應該查閱什么參數？為什么？什么？ 位錯運動引起晶體體積變化，稱非保守運動；位錯運動引起晶體體積變化，稱非保守運動； 本質是原子或空位的擴散過程及形成割階的能力；本質是原子或空位的擴散過程及形成割階的能力； 控制非保守運動速度的過程是原子擴散能力，而溫度及是否控制非保守運動速度的過程是原子擴散能力，

7、而溫度及是否有外界正應力有明顯影響；有外界正應力有明顯影響； 高溫及正應力促進非保守運動。應查兩溫度下的原子自擴散高溫及正應力促進非保守運動。應查兩溫度下的原子自擴散系數或空位擴散系數。系數或空位擴散系數。3. (本題本題15分分) 什么是重合位置點陣？如何用重合位置點陣描述什么是重合位置點陣？如何用重合位置點陣描述晶界結構晶界結構？比較面心立方金屬中小角晶界、普通大角晶界和？比較面心立方金屬中小角晶界、普通大角晶界和3孿晶界的能量、雜質偏析和遷移率的相對高低。孿晶界的能量、雜質偏析和遷移率的相對高低。兩點陣相互穿插，由兩點陣中重合陣點組成的周期點陣稱為重合位置點兩點陣相互穿插，由兩點陣中重合

8、陣點組成的周期點陣稱為重合位置點陣。陣。晶界兩側點陣取向不同，就有不同程度的重合度，用重合點陣密度晶界兩側點陣取向不同，就有不同程度的重合度，用重合點陣密度表表示。當晶界穿過重合位置點陣晶面，特別是密排面時，晶界兩側原子鍵示。當晶界穿過重合位置點陣晶面，特別是密排面時，晶界兩側原子鍵破壞的比例相對普通大角晶界要少一些，即原子匹配的比例高一些。如破壞的比例相對普通大角晶界要少一些，即原子匹配的比例高一些。如3、5、7、9等晶界。他們表示兩相互穿插的點陣中每等晶界。他們表示兩相互穿插的點陣中每3/5/7/9個原個原子中就重合一次。這種晶界的能量、遷移率及雜質偏析量與一般大角晶子中就重合一次。這種晶

9、界的能量、遷移率及雜質偏析量與一般大角晶界不同。界不同。小角晶界能量低，雜質偏析少，遷移率低；大角晶界能量高，雜質偏析小角晶界能量低，雜質偏析少，遷移率低；大角晶界能量高，雜質偏析多，遷移率高；多，遷移率高；3孿晶界是共格的，很穩(wěn)定，能量很低，甚至低于小角孿晶界是共格的，很穩(wěn)定，能量很低，甚至低于小角晶界；雜質偏析少，遷移率很低。晶界；雜質偏析少，遷移率很低。4. (本題本題10分分) 什么是臨界分切應力定律？在面心立方晶體中的什么是臨界分切應力定律？在面心立方晶體中的位錯，柏氏矢量位錯，柏氏矢量ba/2 110，位錯位錯線線ta/6 1 12，臨界，臨界分切應力分切應力 0.5MPa。(1)

10、確定這個位錯的滑移面；確定這個位錯的滑移面；(2)分別計分別計算在算在010方向和方向和001方向施加多大的正應力才能使這個位方向施加多大的正應力才能使這個位錯滑動。錯滑動。使晶體發(fā)生滑移所需的，作用在滑移面滑移方向上的分切應力是一個定使晶體發(fā)生滑移所需的，作用在滑移面滑移方向上的分切應力是一個定值，而不隨外力作用方向而變的規(guī)律稱臨界分切應力定律；值，而不隨外力作用方向而變的規(guī)律稱臨界分切應力定律；滑移面由該刃位錯的柏氏矢量與位錯線矢量叉乘得到，為滑移面由該刃位錯的柏氏矢量與位錯線矢量叉乘得到，為(111)面；面；按按Schmid定律定律 = cos cos ?，F求兩個力軸對應的取向因子?；?/p>

11、面。現求兩個力軸對應的取向因子?；泼娣ň€與力軸的交角法線與力軸的交角cos 1=1/ 3，cos 2=1/ 3?；品较蚺c力軸的交角?；品较蚺c力軸的交角cos 1=-1/ 2，cos 2=0。所以，。所以，010方向所需正應力為方向所需正應力為 = cos 1cos 1，即即 -0.5 6=-1.225MPa。001方向所需應力為無限大。方向所需應力為無限大。5. (本題本題10分分) 指出極圖和標準投影圖的區(qū)別是什么？示意畫出指出極圖和標準投影圖的區(qū)別是什么？示意畫出鋁的立方織構的鋁的立方織構的(111)極圖。極圖。極圖是晶體中各晶粒的某類極圖是晶體中各晶粒的某類hkl面相對于外界坐標系

12、面相對于外界坐標系(軋向軋向-側向側向-法向法向)分布的、以極射赤面投影表示的方法，極圖上只有分布的、以極射赤面投影表示的方法，極圖上只有hkl面的極點分布會面的極點分布會出現。而標準投影圖是以某一出現。而標準投影圖是以某一(hkl)面為赤道面或投影面的極射赤面投影面為赤道面或投影面的極射赤面投影圖，中心點是圖，中心點是(hkl)面，所有其它低指數晶面的投影點都會出現，不需表面，所有其它低指數晶面的投影點都會出現，不需表示外界坐標系。示外界坐標系。鋁的立方織構的鋁的立方織構的(111)極圖：極圖： RD TD6. (本題本題15分分) 指出回復、再結晶和晶粒長大各個階段的驅動力指出回復、再結晶

13、和晶粒長大各個階段的驅動力并簡要說明各個階段金屬的組織和性能變化。結合并簡要說明各個階段金屬的組織和性能變化。結合新教材圖新教材圖12-80簡單討論第二相粒子對再結晶過程的影響。簡單討論第二相粒子對再結晶過程的影響。回復、再結晶驅動力為形變儲存能，晶粒長大驅動力為界面能降低傾向。回復、再結晶驅動力為形變儲存能，晶粒長大驅動力為界面能降低傾向?；貜瓦^程組織變化回復過程組織變化(除點缺陷和位錯線的運動外除點缺陷和位錯線的運動外)主要是亞晶形成主要是亞晶形成(多邊形多邊形化化)、亞晶合并及聚集長大，特點是不涉及大角度晶界遷移。再結晶過、亞晶合并及聚集長大，特點是不涉及大角度晶界遷移。再結晶過程是核心

14、在形變不均勻區(qū)形成，長大而吃掉形變晶粒；特點是大角晶界程是核心在形變不均勻區(qū)形成，長大而吃掉形變晶粒；特點是大角晶界遷移。晶粒長大是在界面能的驅動下，因局部線張力的不平衡或彎曲界遷移。晶粒長大是在界面能的驅動下，因局部線張力的不平衡或彎曲界面產生壓力導致晶界遷移。一般是少于面產生壓力導致晶界遷移。一般是少于(多于多于)六邊形的晶粒縮小六邊形的晶?？s小(長大長大)?；貜蜁r性能變化緩慢，再結晶時性能變化劇烈，晶粒長大時性能變化又回復時性能變化緩慢，再結晶時性能變化劇烈，晶粒長大時性能變化又緩慢。強度、硬度、電阻率下降，塑性、密度、晶粒尺寸增大。緩慢。強度、硬度、電阻率下降，塑性、密度、晶粒尺寸增大

15、?？煞譃槿矫娴淖饔茫毫Ｗ映叽缧?、含量高時阻礙再結晶，主要靠釘扎可分為三方面的作用：粒子尺寸小、含量高時阻礙再結晶，主要靠釘扎晶界。粒子尺寸大時，促進再結晶，主要靠粒子促進形核，即硬粒子周晶界。粒子尺寸大時，促進再結晶，主要靠粒子促進形核，即硬粒子周圍的高應變區(qū)加速再結晶。粒子含量很低且尺寸較小時，影響不大；含圍的高應變區(qū)加速再結晶。粒子含量很低且尺寸較小時，影響不大；含量稍多時，主要靠提高形變儲存能的方式促進再結晶。量稍多時，主要靠提高形變儲存能的方式促進再結晶。7. (本題本題10分分) 什么是再結晶溫度？鋁不具有固態(tài)異構型轉變，什么是再結晶溫度？鋁不具有固態(tài)異構型轉變，設計一個不需熔化制

16、造一塊小單晶鋁的辦法。設計一個不需熔化制造一塊小單晶鋁的辦法。 形變材料在一小時完成再結晶的最低溫度稱再結晶溫度。它形變材料在一小時完成再結晶的最低溫度稱再結晶溫度。它是個動力學概念。是個動力學概念。 在臨界形變量下高溫退火，形核率很低，又有高的長大能力，在臨界形變量下高溫退火，形核率很低，又有高的長大能力，晶粒可長的很大，可制出單晶。或在大形變量下高溫退火，晶?？砷L的很大，可制出單晶。或在大形變量下高溫退火，發(fā)生二次再結晶，晶粒長的很大，也可制備小單晶。發(fā)生二次再結晶，晶粒長的很大，也可制備小單晶。8. (本題本題20分分) 用成分用成分-自由能曲線表述二元過飽和固溶體脫溶自由能曲線表述二元

17、過飽和固溶體脫溶驅動力和形核驅動力。說明脫溶可能的貫序，解釋產生這些驅動力和形核驅動力。說明脫溶可能的貫序，解釋產生這些貫序可能的原因。下圖為鋁銅合金不同過渡相的轉變曲線圖，貫序可能的原因。下圖為鋁銅合金不同過渡相的轉變曲線圖，回答以下問題：回答以下問題：合金經固溶處理后，在室溫放置多少時間合金經固溶處理后，在室溫放置多少時間才開始出現才開始出現G.P.區(qū)？區(qū)？在什么溫度在什么溫度G.P.區(qū)出現最快？需要多區(qū)出現最快？需要多少時間？少時間？G.P.區(qū)能出現的最高溫度是多少？區(qū)能出現的最高溫度是多少？ 相出現的相出現的最高溫度是多少？最高溫度是多少？在在130 C時效時效3小時后，哪個相是相應小時后，哪個相是相應的主要相？的主要相？T/oCT固 溶 度 限1sec30020010001year1day1hour1min400Ageing timeGP zonesAl2Cu如下