材料科學(xué)基礎(chǔ)復(fù)習(xí)題及答案.doc

一、 填空題1. 每個(gè)面心立方晶胞中的原子數(shù)為 4 ，其配位數(shù)為 12 。2.晶格常數(shù)為a的體心立方晶胞, 其原子數(shù)為 2 , 原子半徑為, 配位數(shù)為 8 ，致密度為 0.68 。3. 刃型位錯(cuò)的柏氏矢量與位錯(cuò)線互相 垂直 , 螺型位錯(cuò)的柏氏矢量與位錯(cuò)線互相 平行 。4. 螺型位錯(cuò)的位錯(cuò)線 平行 于滑移方向，位錯(cuò)線的運(yùn)動方向 垂直 于位錯(cuò)線。5. 在過冷液體中，晶胚尺寸 小于 臨界尺寸時(shí)不能自發(fā)長大。6. 均勻形核既需要 結(jié)構(gòu) 起伏，又需要 能量 起伏。7. 純金屬結(jié)晶時(shí)，固液界面按微觀結(jié)構(gòu)分為 光滑界面 和 粗糙界面 。8.純金屬的實(shí)際開始結(jié)晶溫度總是低于理論結(jié)晶溫度，這種現(xiàn)象稱為 過冷 ，理論結(jié)晶溫度與實(shí)際開始結(jié)晶溫度之差稱為 過冷度 。9合金中的基本相結(jié)構(gòu)，有 固溶體 和 金屬化合物 兩類，其中前者具有較高的 綜合機(jī)械 性能，適宜做 基體 相；后者具有較高的 熔點(diǎn)和硬度 ，適宜做 強(qiáng)化 相。10. 間隙相和間隙化合物主要受組元的 原子尺寸 因素控制。11. 相律是分析相圖的重要工具，當(dāng)系統(tǒng)的壓力為常數(shù)時(shí)，相律的表達(dá)式為 fcp1。12. 根據(jù)相律，二元合金結(jié)晶時(shí)，最多可有 3 個(gè)相平衡共存，這時(shí)自由度為 0 。13. 根據(jù)相區(qū)接觸法則可以推定，兩個(gè)單相區(qū)之間必定有一個(gè) 兩相區(qū) ，兩個(gè)兩相區(qū)之間必須以 單相區(qū) 或 三相共存水平線 隔開。二元相圖的三相區(qū)是一條水平線，該區(qū)必定與 兩相區(qū) 以點(diǎn)接觸，與 單相區(qū) 以線接觸。14. 鑄錠的宏觀組織是由 表層細(xì)晶區(qū) 、 柱狀晶區(qū) 、中心等軸晶區(qū) 三個(gè)區(qū)組成。15. 萊氏體是共晶轉(zhuǎn)變所形成的 奧氏體 和 滲碳體 組成的混合物。16. 相變反應(yīng)式L（液）a（固）+b（固）表示 共晶 反應(yīng)；（固）a（固）+b（固）表示 共析 反應(yīng)。17. 固溶體合金結(jié)晶時(shí)，其平衡分配系數(shù)Ko表示固液兩平衡相中的 溶質(zhì)濃度 之比。18. 鐵碳合金中，一次滲碳體由 液相 產(chǎn)生，二次滲碳體由 奧氏體 產(chǎn)生，三次滲碳體由 鐵素體 產(chǎn)生。19. 一個(gè)滑移系是由 滑移面 和 滑移方向 組成。20. 面心立方晶格的滑移系有 12 個(gè)，體心立方晶格的滑移系有 12 個(gè)。21. 滑移常沿晶體中 最密排 的晶面及晶向發(fā)生。 22. 擴(kuò)散的驅(qū)動力是 化學(xué)位梯度 。23. 所謂上坡擴(kuò)散是指 沿著濃度降低的方向進(jìn)行的擴(kuò)散，使?jié)舛融呌诰鶆蚧?，反應(yīng)擴(kuò)散是指 通過擴(kuò)散使固溶體的溶質(zhì)組元濃度超過固溶體極限而形成新相的過程 。24.在Fick第一定律的表達(dá)式中，負(fù)號表示 擴(kuò)散由高濃度向低濃度方向進(jìn)行 。 二、 選擇題1FeFe3C 合金中，合金具有最好流動性的是（B）。A. C%=4.00% B. C%=4.30% C. C%=4.60%2凝固的熱力學(xué)條件為（C）。A. 形核率 B.系統(tǒng)自由能增加 C. 過冷度3二元相圖中，當(dāng)有二次相析出時(shí)，固溶線表現(xiàn)為（A）。A. 垂線 B. 水平線 C. 斜線 4. 符號<u v w>表示（C）。 A. 晶面族 B. 晶向族 C. 晶向5. A和A-B合金焊合后發(fā)生柯肯達(dá)爾效應(yīng)，測得界面向A試樣方向移動，則（A）。A. A組元的擴(kuò)散速率大于B組元 B. B組元的擴(kuò)散速率大于A組元C. 和擴(kuò)散速率大小無關(guān) 6. 在置換型固溶體中，原子擴(kuò)散的方式一般為（C）。A. 原子互換機(jī)制 B. 間隙機(jī)制 C. 空位機(jī)制7. 形成臨界晶核時(shí)體積自由能的減少只能補(bǔ)償表面能的（B）。A. 1/3 B. 2/3 C. 3/4 8. 面心立方（fcc）結(jié)構(gòu)的鋁晶體中，每個(gè)鋁原子在本層（111）面上的原子配位數(shù)為（A）。A. 6 B. 8 C. 4 9. 簡單立方晶體的致密度為（B）。A. 65% B. 52% C. 58%10. 機(jī)械零件在正常工作條件下多數(shù)處于（A）。A.彈性變形狀態(tài) B. 塑性變形狀態(tài) C. 彈塑性變形狀態(tài) 11. 實(shí)際晶體的線缺陷表現(xiàn)為（B）。A. 空位和間隙原子 B. 位錯(cuò) C. 晶界 12. 鑄件裂紋一般產(chǎn)生在（A）。A. 鑄件較厚的地方 B. 較薄的地方 C. 有孔的地方 13. 縮孔最可能出現(xiàn)的部位是（A）。A. 鑄件最上部 B. 鑄件中部 C. 在鑄件最上部及熱節(jié)處 14. 冷鐵配合冒口形成定向凝固能防止鑄件（A）。A. 縮孔、縮松 B. 應(yīng)力 C. 變形 15. 鉛在常溫下的變形屬(B)。A. 冷變形 B. 熱變形 C. 彈性變形 16. 某金屬凝固時(shí)的形核功為G*，其臨界晶核界面能為G，則G*和G 的關(guān)系為（A）。A. G=3G* B. G=1/3G* C. G=G* 17. 氮、氧在金屬中一般占據(jù)間隙位置，這是因?yàn)椋–）。A. 金屬中間隙半徑大于氮、氧原子半徑 B. 氮、氧都是氣體C. 氮、氧原子半徑較小，能擠入金屬中的間隙位置18. 根據(jù)二元相圖相區(qū)接觸規(guī)則，（B）。A. 兩個(gè)單相之間必定有一個(gè)單相區(qū)隔開B. 兩個(gè)兩相區(qū)必須以單相區(qū)或三相共存水平線隔開C. 三相水平線必須和四個(gè)兩相區(qū)相鄰19. 二次再結(jié)晶是（C）。A. 相變過程 B. 形核長大過程 C. 某些晶粒特別長大的過程20. 在單相組織中存在大小不等的晶粒，由界面曲度驅(qū)動界面移動的規(guī)律可知(C)。A. 小晶粒將移向大晶粒一方，直到晶粒大小相等B. 大小晶粒依靠吞并相鄰晶粒同時(shí)長大C. 界面將移向小晶粒一方，最后小晶粒將消失21. 強(qiáng)化金屬材料的各種手段，考慮的出發(fā)點(diǎn)都在于（A）。A. 盡量減少位錯(cuò)或設(shè)置位錯(cuò)運(yùn)動的障礙 B. 去除位錯(cuò)運(yùn)動的障礙C. 使位錯(cuò)適當(dāng)?shù)販p少22. 金屬中通常存在著溶質(zhì)原子或雜質(zhì)原子，它們的存在（C）。A. 總是使晶格常數(shù)增大 B. 總是使晶格常數(shù)減小 C. 可能使晶格常數(shù)增大，也可能使其減小23. 拉伸單晶時(shí)，滑移面轉(zhuǎn)向（A）時(shí)最易滑移。A.與外力軸成45 B. 與外力軸平行 C. 與外力軸垂直24. 若A、B兩組元形成電子化合物，但是該化合物中A組元所占的質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過了60%，則該相晶體結(jié)構(gòu)（C）。 A. 與A相同 B. 與B相同 C. 與A、B都不相同25. 在非均勻形核中，外來雜質(zhì)形狀對形核效果有重要影響，其中（A）對形核最為有利。 A. 凹曲面狀 B. 平面狀 C. 凸曲面狀26. 因晶體轉(zhuǎn)動而使原來有利于滑移的晶面滑移到一定程度后變成不利于滑移的晶面的現(xiàn)象稱為（B）。 A. 物理硬化 B. 幾何硬化 C. 加工硬化27. 一根彎曲的位錯(cuò)線，（B）。 A. 具有唯一的位錯(cuò)類型 B. 具有唯一的柏氏矢量 C. 位錯(cuò)類型和柏氏矢量處處相同28. 某一種金屬的熔點(diǎn)是1083，該金屬最低再結(jié)晶溫度約為（A）。A. 269.4 B. 342.9 C. 433.2 29. 在二元合金中，鑄造性能最好的合金是具有（C）。 A. 共析成分合金 B. 固溶成分合金 C. 共晶成分合金30. 固態(tài)金屬擴(kuò)散最可能按（A）進(jìn)行。 A. 間隙擴(kuò)散機(jī)理 B. 換位擴(kuò)散機(jī)理 C. 空位擴(kuò)散機(jī)理31. 要獲得結(jié)晶過程所需的驅(qū)動力，實(shí)際結(jié)晶溫度必須（C）理論結(jié)晶溫度。A. 高于 B. 等于 C. 低于32. 相變反應(yīng)式L（液）+a（固）b（固）表示（B）反應(yīng)。 A. 共晶 B. 包晶 C. 包析33. 對稱傾側(cè)晶界的晶界結(jié)構(gòu)由（B）組成。 A. 螺型位錯(cuò) B. 刃型位錯(cuò) C. 割階34. 立方晶系中，與晶面(011)垂直的晶向是（A）。A. 011 B. 100 C. 10135. 高溫回復(fù)階段，金屬中亞結(jié)構(gòu)發(fā)生變化時(shí),（C）。A. 位錯(cuò)發(fā)生塞積 B. 形成位錯(cuò)纏結(jié) C. 刃型位錯(cuò)通過攀移和滑移構(gòu)成亞晶界36. 在二元合金相圖中，穩(wěn)定化合物為（A）。 A. 一條垂直線 B. 一條曲線 C. 一個(gè)區(qū)域37. 鑄件在凝固時(shí)若不出現(xiàn)成分過冷，則鑄件組織將是（B）。A. 全部等軸晶 B. 全部柱狀晶 C. 柱狀晶+中心等軸晶38. 在工業(yè)生產(chǎn)條件下金屬結(jié)晶時(shí)，過冷度越大，則（B）。A. N越大 B. N/G提高 C. N/G降低39. 金屬在冷變形過程后進(jìn)行機(jī)加工，一般都需要在其中增加退火，其目的是（B）。A. 消除網(wǎng)狀組織 B. 消除冷變形強(qiáng)化 C. 消除偏析組織 三、 判斷及改錯(cuò)1、Fick第一定律表示通過某一截面的擴(kuò)散流量與垂直這個(gè)截面方向上濃度梯度成正比，其方向與濃度降落方向一致。（） 2、共晶合金在鑄造中流動性一般較差。（） 3、 間隙固溶體和置換固溶體均可形成無限固溶體。 （） 4、 金屬鑄件可通過再結(jié)晶退火來細(xì)化晶粒。（） 5、 金屬鑄錠的宏觀組織通常由三個(gè)晶區(qū)組成：外表層的細(xì)晶區(qū)、中間柱狀晶區(qū)及心部等軸晶區(qū)。 （） 6、 重結(jié)晶和再結(jié)晶都是在固態(tài)下的形核與長大的過程，兩者沒有本質(zhì)區(qū)別。（） 7、 在立方晶系中，與是互相平行的兩個(gè)晶面。 （） 8、 與純金屬結(jié)晶相比，固溶體結(jié)晶時(shí)除需要結(jié)構(gòu)起伏和能量起伏外還需要濃度起伏。（）9、 擴(kuò)散系數(shù)D相當(dāng)于濃度梯度為1時(shí)的擴(kuò)散通量。（） 10、 鐵素體與奧氏體的根本區(qū)別在于固溶度不同，前者（為bcc）小而后者（為fcc）大。（） 11、 觀察共析鋼的顯微組織，發(fā)現(xiàn)圖中顯示滲碳片層密集程度不同。凡是片層密集處則碳含量偏多，而疏稀處則碳含量偏少。（） 12、 縮孔、縮松的產(chǎn)生原因是固態(tài)收縮得不到補(bǔ)縮。（） 改錯(cuò)：1. 所謂過冷度是指結(jié)晶時(shí)，在冷卻曲線上出現(xiàn)平臺的溫度與熔點(diǎn)之差；而動態(tài)過冷度是指結(jié)晶過程中，實(shí)際液相的溫度與熔點(diǎn)之差。所謂過冷度是指結(jié)晶時(shí)，在冷卻曲線上出現(xiàn)的實(shí)際結(jié)晶溫度與熔點(diǎn)之差；而動態(tài)過冷度是指結(jié)晶過程中，液/固界面前沿液體中的溫度與熔點(diǎn)之差。2. 金屬結(jié)晶時(shí)，原子從液相無序排列到固相有序排列，使體系熵值減小，因此是一個(gè)自發(fā)過程。金屬結(jié)晶時(shí)，原子從液相無序排列到固相有序排列，使體系自由能減小，因此是一個(gè)自發(fā)過程。3. 在任何溫度下，液態(tài)金屬中出現(xiàn)的最大結(jié)構(gòu)起伏都是晶胚。在過冷液體中，液態(tài)金屬中出現(xiàn)的最大結(jié)構(gòu)起伏都是晶胚。4. 所謂臨界晶核，就是體系自由能的減少完全補(bǔ)償表面自由能的增加時(shí)的晶胚大小。所謂臨界晶核，就是體系自由能的減少能夠補(bǔ)償2/3表面自由能的增加時(shí)的晶胚大小。5. 在液態(tài)金屬中，凡是涌現(xiàn)出小于臨界晶核半徑的晶胚都不能成核，但是只要有足夠的能量起伏提供形核功，還是可以成核的。在液態(tài)金屬中，凡是涌現(xiàn)出小于臨界晶核半徑的晶胚都不能成核，即便有足夠的能量起伏提供，還是不能成核。6. 非均勻形核總是比均勻形核容易，因?yàn)榍罢呤且酝饧淤|(zhì)點(diǎn)為結(jié)晶核心，不像后者那樣形成界面，而引起自由能的增加。非均勻形核總是比均勻形核容易，因?yàn)榍罢呤且酝饧淤|(zhì)點(diǎn)為基底，形核功小，不像后者那樣形成界面，而引起自由能的增加。7. 無論溫度分布如何，常用純金屬生長都是呈樹枝狀界面。只有在負(fù)溫度梯度條件下，常用純金屬生長都是呈樹枝狀界面。8. 液態(tài)純金屬中加入形核劑，其生長形態(tài)總是呈樹枝狀。液態(tài)純金屬中加入形核劑，其生長形態(tài)不會發(fā)生改變。9. 從宏觀上觀察，如液/固界面是平直的，稱為光滑界面結(jié)構(gòu)；若是呈金屬鋸齒形的，稱為粗糙界面結(jié)構(gòu)。從宏觀上觀察，如液/固界面是平直的，稱為粗糙界面結(jié)構(gòu)；若是呈金屬鋸齒形的，稱為光滑界面結(jié)構(gòu)。10. 固溶體合金無論在平衡或非平衡結(jié)晶過程中，液/固界面上液相成分沿著液相平均成分線變化；固相成分沿著固相平均成分線變化。固溶體合金無論在平衡或非平衡結(jié)晶過程中，液/固界面上液相成分沿著液相線變化；固相成分沿著固相線變化。11. 在共晶線上利用杠桿定律可以計(jì)算出共晶體的相對量，而共晶線屬于三相區(qū)，所以杠桿定律不僅適用于兩相區(qū)，也適用于三相區(qū)。在共晶線上利用杠桿定律可以計(jì)算出共晶體的相對量，而共晶線屬于三相區(qū)，但杠桿定律僅適用于兩相區(qū)，所以共晶體的相對量實(shí)際上是在兩相區(qū)中算出來的。12. 將固溶體合金棒反復(fù)多次“熔化-凝固”，并采用定向快速凝固的方法，可以有效地提純金屬。將固溶體合金棒反復(fù)多次進(jìn)行區(qū)域熔煉，并采用定向緩慢凝固的方法，可以有效地提純金屬。13. 鐵素體和奧氏體的根本區(qū)別在于固溶度不同，前者小而后者大。鐵素體和奧氏體的根本區(qū)別在于晶體結(jié)構(gòu)不同，前者為bcc，而后者為fcc。14. 在Fe-Fe3C系合金中，只有過共析鋼的平衡結(jié)晶組織中才有二次滲碳體存在。在Fe-Fe3C系合金中，只有當(dāng)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.77%<Wc<4.3%的鐵碳合金平衡結(jié)晶組織中才有二次滲碳體存在。15. 無論何種成分的碳鋼，隨著含碳量的增加，組織中鐵素體相對量減少，而珠光體相對量增加。對于亞共析成分的碳鋼，隨著含碳量的增加，組織中鐵素體相對量減少，而珠光體相對量增加。16. Wc=4.3%的共晶白口鐵的顯微組織中，白色基體為Fe3C，其中包括Fe3C，F(xiàn)e3C，F(xiàn)e3C，F(xiàn)e3C共析，F(xiàn)e3C共晶等。Wc=4.3%的共晶白口鐵的顯微組織中，白色基體為Fe3C，其中包括Fe3C及Fe3C共晶。17. 用Ni-Cu合金焊條焊接某合金板料時(shí)，發(fā)現(xiàn)焊條慢速移動時(shí)，焊縫易出現(xiàn)胞狀組織，而快速移動時(shí)，則易于出現(xiàn)樹枝狀組織。用Ni-Cu合金焊條焊接某合金板料時(shí)，發(fā)現(xiàn)焊條慢速移動時(shí)，焊縫易出現(xiàn)樹枝狀組織，而快速移動時(shí)，則易于出現(xiàn)胞狀組織。18. 如果固體中不存在擴(kuò)散流，則說明原子沒有擴(kuò)散。固體中即使不存在宏觀擴(kuò)散流，但由于原子熱振動的遷移跳躍，擴(kuò)散仍然存在。純物質(zhì)中的自擴(kuò)散即是一個(gè)典型的例證。19. 因固溶體原子每次跳動方向是隨機(jī)的，所以在如何情況下擴(kuò)散流為零。原子每次跳動方向是隨機(jī)的。只有當(dāng)系統(tǒng)處于熱平衡狀態(tài)，原子在任一跳動方向上的跳動幾率才是相等的。此時(shí)雖存在原子的遷移（即擴(kuò)散），但沒有宏觀擴(kuò)散流。如果系統(tǒng)處于非平衡狀態(tài)，系統(tǒng)中必須存在熱力學(xué)勢的梯度（具體可表示為濃度梯度、化學(xué)位梯度、應(yīng)變能梯度等）。原子在熱力學(xué)勢減少的方向上的跳動幾率將大于在熱力學(xué)勢增大方向上的跳動幾率。于是就出現(xiàn)了宏觀擴(kuò)散流。20. 晶界上原子排列混亂，不存在空位，所以以空位機(jī)制擴(kuò)散的原子在晶界處無法擴(kuò)散。晶界上原子排列混亂，與非晶體相類似，其原子堆積密集程度遠(yuǎn)不及晶粒內(nèi)部，因而對原子的約束能力較弱，晶界原子的能量及振動頻率明顯高于晶內(nèi)原子。所以晶界處原子具有更高的遷移能力。晶界擴(kuò)散系數(shù)也明顯高于晶內(nèi)擴(kuò)散系數(shù)。21. 間隙固溶體中溶質(zhì)濃度越高，則溶質(zhì)所占據(jù)的間隙越多，供擴(kuò)散的空余間隙越少，即z值越小，導(dǎo)致擴(kuò)散系數(shù)下降。事實(shí)上這種情況不可能出現(xiàn)。間隙固溶體的溶質(zhì)原子固溶度十分有限，即使是達(dá)到過飽和狀態(tài)，溶質(zhì)原子數(shù)目要比晶體中的間隙總數(shù)要小幾個(gè)數(shù)量級，因此，在間隙原子周圍的間隙位置可看成都是空的。即對于給定晶體結(jié)構(gòu)，z為一個(gè)常數(shù)。22. 體心立方比面心立方晶體的配位數(shù)要小，故由D=1/6fzPa2關(guān)系式可見，-Fe中原子擴(kuò)散系數(shù)要小于-Fe中的擴(kuò)散系數(shù)。雖然體心立方晶體的配位數(shù)小，但其屬于非密堆結(jié)構(gòu)。與密堆結(jié)構(gòu)的面心立方的晶體相比較，f值相差不大（0.72和0.78）之間，但原子間距大，原子因約束力小而振動頻率高，其作用遠(yuǎn)大于配位數(shù)的影響。而且原子遷移所要克服的阻力也小，具體表現(xiàn)為擴(kuò)散激活能低，擴(kuò)散常數(shù)較大，實(shí)際情況是在同一溫度，-Fe有更高的自擴(kuò)散系數(shù)，而且溶質(zhì)原子在-Fe中的擴(kuò)散系數(shù)要比-Fe高。四、名詞解釋1. 間隙固溶體和有序固溶體溶質(zhì)原子不是占據(jù)溶劑晶格的正常結(jié)點(diǎn)位置，而是填入溶劑原子間的一些間隙中，這樣得到的固溶體稱為間隙固溶體。當(dāng)溶質(zhì)原子按適當(dāng)比例并按一定的順序和一定方向，圍繞著溶劑原子分布時(shí)，這種固溶體就叫有序固溶體。2. 光滑界面和粗糙界面光滑界面：從原子尺度看，液固界面是光滑平整的，液、固兩相被截然分開；在光學(xué)顯微鏡下，光滑界面有曲折的若干小平面組成，所以又稱為小平面界面。粗糙界面：從原子尺度看，液固界面高低不平，并存在這幾個(gè)原子間距厚度的過渡層，在過渡層中液、固兩相原子犬牙交錯(cuò)地分布著。由于過渡層很薄，在光學(xué)顯微鏡下，這類界面是平直的，又稱為非小平面界面。3. 變質(zhì)處理和晶粒度變質(zhì)處理：在液態(tài)金屬結(jié)晶前，特意加入某些難熔固態(tài)顆粒，造成大量可以成為非自發(fā)晶核的固態(tài)質(zhì)點(diǎn)，使結(jié)晶時(shí)的晶核數(shù)目大大增加，從而提高了形核率，細(xì)化晶粒。這種方法稱為變質(zhì)處理。晶粒度：晶粒的大小稱為晶粒度，通常用晶粒的平均面積或平均直徑來表示。4. 包析轉(zhuǎn)變，熔晶轉(zhuǎn)變，偏晶轉(zhuǎn)變，合晶轉(zhuǎn)變包析轉(zhuǎn)變：是由兩個(gè)固相共同作用形成一個(gè)固相的恒溫轉(zhuǎn)變。熔晶轉(zhuǎn)變：是由一個(gè)固相恒溫分解為一個(gè)液相和另一個(gè)固相的恒溫轉(zhuǎn)變。偏晶轉(zhuǎn)變：是由一個(gè)液相L1分解為一個(gè)固相和另一成分的液相L2的恒溫轉(zhuǎn)變。合晶轉(zhuǎn)變：是由兩個(gè)成分不同的液相L1和 L2相互作用形成一個(gè)固相的恒溫轉(zhuǎn)變。5. 平衡凝固，非平衡凝固，正常凝固平衡凝固：是指合金在極緩慢冷卻條件下進(jìn)行結(jié)晶的過程。 非平衡凝固：凝固過程中，液、固兩相的成分偏離液、固相線，使凝固過程進(jìn)行到一更低的溫度才能完成，并且凝固后固體的成分是不均勻的，這種偏離平衡凝固條件下的結(jié)晶過程稱為非平衡凝固。正常凝固：固溶體經(jīng)正常凝固后整個(gè)錠子的質(zhì)量濃度分布如下圖所示（k01），這符合一般鑄錠中濃度的分布，因此稱為正常凝固。圖 正常凝固后溶質(zhì)濃度在鑄錠內(nèi)的分布6. 鐵素體，奧氏體，萊氏體，珠光體，滲碳體鐵素體：碳溶于-Fe中形成的間隙固溶體，為體心立方結(jié)構(gòu)，常用符號F或表示。奧氏體：碳溶于-Fe中形成的間隙固溶體，為面心立方結(jié)構(gòu)，常用符號A或表示。萊氏體：奧氏體和滲碳體的共晶混合物稱為萊氏體。珠光體：鐵素體和滲碳體的機(jī)械混合物。滲碳體：鐵和碳相互作用形成的具有復(fù)雜晶格的間隙化合物。滲碳體具有很高的硬度，但塑性很差，延伸率接近于零。在鋼中以片狀存在或網(wǎng)絡(luò)狀存在于晶界。在萊氏體中為連續(xù)的基體，有時(shí)呈魚骨狀。7滑移和孿生，滑移系和滑移帶滑移：晶體的塑性變形是晶體的一部分相對于另一部分沿某些晶面和晶向發(fā)生滑動的結(jié)果，這種變形方式叫滑移。孿生：是晶體的一部分沿一定的晶面和一定的晶向相對于另一部分晶體做均勻地切變的過程稱為孿生。滑移系：一個(gè)滑移面和此面上的一個(gè)滑移方向組成一個(gè)滑移系。滑移帶：對單晶體試樣進(jìn)行拉伸時(shí)，當(dāng)試樣經(jīng)適量的塑性變形后，在金相顯微鏡下可以觀察到，在拋光的試樣表面上出現(xiàn)許多相互平行的滑移線，相互靠近的一組滑移線就構(gòu)成了一個(gè)滑移帶。8. 加工硬化加工硬化：金屬材料隨著冷塑變形程度的增大，強(qiáng)度和硬度逐漸升高，塑性和韌性逐漸降低的現(xiàn)象稱為加工硬化或冷作硬化。9. 交滑移和多滑移交滑移：是指兩個(gè)或多個(gè)滑移面共同沿著一個(gè)滑移方向的滑移。交滑移的實(shí)質(zhì)是螺位錯(cuò)在不改變滑移方向的情況下，從一個(gè)滑移面滑到交線處，轉(zhuǎn)到另一個(gè)滑移面的過程。多滑移：由于變形時(shí)晶體轉(zhuǎn)動的結(jié)果，有兩組以上滑移面同時(shí)轉(zhuǎn)到有利位向，使滑移可能在兩個(gè)以上的滑移面上同時(shí)或交替地進(jìn)行，形成 “多滑移”。10. 臨界分切應(yīng)力和取向因子臨界分切應(yīng)力：晶體中使滑移系開動的最小分切應(yīng)力，數(shù)值大小取決于金屬的晶體結(jié)構(gòu)、純度、加工狀態(tài)、試驗(yàn)溫度與加載速度，當(dāng)條件一定時(shí)，各種晶體的臨界分切應(yīng)力各有定值，而與外力的大小、方向及作用方式無關(guān)。取向因子：稱為取向因子，或稱施密特因子（Schmid），取向因子越大，則分切應(yīng)力越大。 11. 回復(fù)和再結(jié)晶回復(fù)：為了消除金屬的加工硬化現(xiàn)象，將變形金屬加熱到某一溫度，以使其組織和性能發(fā)生變化。在加熱溫度較低時(shí)，原子的活動能力不大，這時(shí)金屬的晶粒大小和形狀沒有明顯的變化，只是在晶內(nèi)發(fā)生點(diǎn)缺陷的消失以及位錯(cuò)的遷移等變化，因此，這時(shí)金屬的強(qiáng)度、硬度和塑性等機(jī)械性能變化不大，而只是使內(nèi)應(yīng)力及電阻率等性能顯著降低。此階段為回復(fù)階段。再結(jié)晶：被加熱到較高的溫度時(shí)，原子也具有較大的活動能力，使晶粒的外形開始變化。從破碎拉長的晶粒變成新的等軸晶粒。和變形前的晶粒形狀相似，晶格類型相同，把這一階段稱為“再結(jié)晶”。 12. 原子擴(kuò)散，反應(yīng)擴(kuò)散，上坡擴(kuò)散，下坡擴(kuò)散，自擴(kuò)散，互擴(kuò)散下坡擴(kuò)散：是指沿著濃度降低的方向進(jìn)行的擴(kuò)散，即由高濃度向方向低濃度擴(kuò)散，使?jié)舛融呌诰鶆蚧?。上坡擴(kuò)散：是指沿著濃度升高的方向進(jìn)行的擴(kuò)散，即由低濃度向高濃度方向擴(kuò)散，使?jié)舛劝l(fā)生兩級分化。反應(yīng)擴(kuò)散：通過擴(kuò)散使固溶體的溶質(zhì)組元濃度超過固溶體極限而形成新相的過程稱為反應(yīng)擴(kuò)散或相變擴(kuò)散。原子擴(kuò)散：在擴(kuò)散過程中基體晶格始終不變，沒有新相產(chǎn)生，這種擴(kuò)散稱為原子擴(kuò)散。自擴(kuò)散：自擴(kuò)散就是不伴有濃度變化的擴(kuò)散，它與濃度梯度無關(guān)。自擴(kuò)散只發(fā)生在純金屬和均勻固溶體中?；U(kuò)散：互擴(kuò)散是伴有濃度變化的擴(kuò)散，它與異類原子的濃度差有關(guān)。在擴(kuò)散過程中，異類原子相對擴(kuò)散，互相滲透，所以又稱為“異擴(kuò)散”或“化學(xué)擴(kuò)散”。 五、簡答題1作圖表示立方晶體的(123)、(421)、()晶面及、346。 2. 在立方系中繪出110、111晶面族所包括的晶面及(112),()晶面。3. 什么叫臨界晶核？它的物理意義及與過冷度的定量關(guān)系如何？根據(jù)自由能與晶胚半徑的變化關(guān)系，可以知道半徑r<rk的晶胚不能成核；r>rk的晶胚才有可能成核；而r=rk的晶胚既可能消失，也可能穩(wěn)定長大。因此，半徑為rk的晶胚成為臨界晶核。其物理意義是，過冷液體中涌現(xiàn)出來的短程有序的原子團(tuán)，當(dāng)其尺寸rrk時(shí)，這樣的原子團(tuán)便可成為晶核而長大。臨界晶核半徑，其大小與過冷度有關(guān)4. 試述結(jié)晶相變的熱力學(xué)條件，動力學(xué)條件，能量及結(jié)構(gòu)起伏。分析結(jié)晶相變時(shí)系統(tǒng)自由能的變化可知，結(jié)晶的熱力學(xué)條件為G<0；由單位體積自由能的變化，可知，只有T>0，才有GV<0。即只有過冷，才能使GV<0。動力學(xué)條件為液相的過冷度大于形核所需的臨界過冷度，即。由臨界晶核形核功GK=1/3A可知，當(dāng)形成一個(gè)臨界晶核時(shí)，還有1/3的表面能必須有液體中的能量起伏來提供。液體中存在的結(jié)構(gòu)起伏，是結(jié)晶時(shí)產(chǎn)生晶核的基礎(chǔ)，因此，結(jié)構(gòu)起伏是結(jié)晶過程必須具備的結(jié)構(gòu)條件。5. 根據(jù)凝固理論，試述細(xì)化晶粒的基本途徑。由凝固理論可知，結(jié)晶時(shí)單位體積中的晶粒數(shù)目z取決于形核率和晶體長大速率G兩個(gè)因素，即?；就緩剑海?）增加過冷度T。 T增加，和G都隨之增加，但是的增長率大于G的增長率。因而，/G的值增加，即z增多。（2）加入形核劑，即變質(zhì)處理。加入形核劑后，可以促使過冷液體發(fā)生非均勻形核。它不但使非均勻形核所需要的基底增多，而且使臨界晶核體積減小，這都將使晶核數(shù)目增加，從而細(xì)化晶粒。（3）振動結(jié)晶。振動，一方面提供了形核所需要的能量，另一方面可以使正在生長的晶體破斷，可增加更多的結(jié)晶核心，從而使晶粒細(xì)化。6. 根據(jù)Pb-Sn相圖，試分析：1)什么成分的合金適于壓力加工，什么成分的合金適于鑄造?2)結(jié)合所學(xué)知識，用什么方法可以提高WSn<19%鉛合金的強(qiáng)度？1）壓力加工時(shí)，要求合金有良好的塑性變形能力，組織中不允許有過多的脆性第二相，所以要求鋁合金中合金元素含量較低，一般不超過極限固溶度的成分。對Al-Cu合金，常選用WCu=4%的合金。該成分合金加熱后可處于完全單相狀態(tài)，塑性好，適于壓力加工。鑄造合金要求其流動性好。合金的結(jié)晶溫度范圍愈寬，其流動性愈差。從相圖上看，共晶成分的流動性最好，所以一般來說共晶成分的合金具有優(yōu)良的鑄造性能，適于鑄造。但考慮到其它多方面因素，一般選用WCu=10%的Al-Cu合金來進(jìn)行鑄造。2）要提高合金的強(qiáng)度，可采用冷塑性變形的方法。通過冷變形，產(chǎn)生加工硬化效應(yīng)，從而提高合金的強(qiáng)度。7. 同樣形狀和大小的兩塊鐵碳合金，其中一塊是低碳鋼，一塊是白口鑄鐵。試問，用什么簡便方法可迅速將它們區(qū)分開來?由于它們含碳量不同，使它們具有不同的特性。最顯著的使硬度不同，前者硬度低，韌性好，后者硬度高，脆性大。若從這方面考慮，可以有多種簡便方法來將二者區(qū)分開來，如1）用鋼銼試銼，硬者為鑄鐵，易銼者應(yīng)為低碳鋼；2）用榔頭敲砸，易破斷者為鑄鐵，砸不斷者為低碳鋼，等等。8. 試比較45(WC=0.45%)、T8(WC=0.8%)、T12(WC=1.2%)鋼的硬度、強(qiáng)度和塑性有何不同？由含碳量對碳鋼性能的影響可知，隨著鋼中碳含量的增加，鋼中的滲碳體增多，硬度也隨之升高，基本上呈直線上升。在wc=0.77%以前，強(qiáng)度也是呈直線上升的。在wc=0.77%時(shí)，組織全為珠光體，強(qiáng)度最高；但在wc>0.77以后，隨碳量的繼續(xù)增加，組織中將會出現(xiàn)網(wǎng)狀滲碳體，致使強(qiáng)度很快下降；當(dāng)wc2.11%后，組織中出現(xiàn)共晶萊氏體，強(qiáng)度將很低。而塑性是隨著碳量增加而單調(diào)下降的，在出現(xiàn)萊氏體后，塑性將幾乎降為零。所以，綜上所述，T12的硬度最高，45鋼的硬度最低；T12的塑性最差，45鋼塑性最好；T8鋼均居中，而T8鋼的強(qiáng)度最高。9. 試述孿生與滑移的異同，比較它們在塑性變形過程中的作用。答：滑移與孿生的相同點(diǎn)：兩者都是晶體塑性變形的基本方式，都是在切應(yīng)力作用下，沿著一定晶面、晶向發(fā)生的切變。變形前后，晶體結(jié)構(gòu)類型不變。不同點(diǎn)：孿生使一部分晶體發(fā)生了均勻切變，而滑移只是集中在一些滑移面上?；茣r(shí)，晶體的已滑移與未滑移部分晶體位向相同，而孿生部分與基體位向不同，是具有特殊的鏡面對稱關(guān)系。孿生變形原子變形位移小于孿生方向原子間距，為其原子間距的分?jǐn)?shù)倍；滑移變形時(shí)，原子移動的距離是滑移方向上原子間距的整數(shù)倍。與滑移類似，孿生要素也與晶體結(jié)構(gòu)有關(guān)，但是同一結(jié)構(gòu)的孿晶面、孿生方向可以與滑移面、滑移方向不同。孿生的臨界分切壓力比滑移的臨界分切應(yīng)力大很多。孿生變形的應(yīng)力-應(yīng)變曲線與滑移不同，呈現(xiàn)出鋸齒狀的波動，主要是孿晶“形核”時(shí)，所需要的切應(yīng)力大于孿晶界面擴(kuò)展的應(yīng)力所致。一般情況下，先發(fā)生滑移，當(dāng)滑移難以進(jìn)行的時(shí)候，才發(fā)生孿生變形。孿生對于塑性變形的直接貢獻(xiàn)比滑移小得多，但是孿生改變了晶體位向，使硬位向的滑移系轉(zhuǎn)到軟位向，激發(fā)了晶體的進(jìn)一步滑移。10. 試用多晶體塑性變形理論解釋，室溫下金屬的晶粒越細(xì)強(qiáng)度越高，塑性也就越好的現(xiàn)象。答：晶界是阻礙位錯(cuò)運(yùn)動的，而各晶粒位向不同，互相約束，也阻礙晶粒的變形。因此，金屬的晶粒愈細(xì)，其晶界總面積愈大，每個(gè)晶粒周圍不同取向的晶粒數(shù)便愈多，對塑性變形的抗力也愈大。因此，金屬的晶粒愈細(xì)強(qiáng)度愈高。 同時(shí)晶粒愈細(xì)，金屬單位體積中的晶粒數(shù)便越多，變形時(shí)同樣的變形量便可分散在更多的晶粒中發(fā)生，產(chǎn)生較均勻的變形，而不致造成局部的應(yīng)力集中和引起裂紋的過早產(chǎn)生和發(fā)展。因此，塑性、韌性也越好。 11. 回復(fù)和再結(jié)晶轉(zhuǎn)變的驅(qū)動力是什么？答：回復(fù)和再結(jié)晶的驅(qū)動力是金屬變形后未被釋放的儲存能。 其中回復(fù)階段所釋放的儲存能略占總變形能的10，再結(jié)晶階段所釋放的儲存能略占總變形能的90。 12. 請敘述冷塑性變形后的金屬材料在發(fā)生回復(fù)和再結(jié)晶過程中的缺陷和組織的變化。答：在回復(fù)階段，不發(fā)生大角度晶界的遷移，晶粒的形狀和大小與變形態(tài)的相同，仍保持纖維狀或扁平狀，從光學(xué)顯微組織上幾乎看不出變化。在再結(jié)晶階段，首先在畸變度大的區(qū)域產(chǎn)生新的無畸變晶粒的核心，然后逐漸消耗周圍的變形基體而長大，直到形變組織完全改組為新的、無畸變的細(xì)等軸晶粒為止。13. 為什么鋼鐵零件滲碳溫度一般要選擇在-Fe相區(qū)中進(jìn)行？若不在相區(qū)中進(jìn)行會有什么結(jié)果?答：因-Fe中的最大碳溶解度（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）只有0.0218%，大于碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于0.0218%的鋼鐵，在滲碳時(shí)零件中的碳濃度梯度為零，滲碳無法進(jìn)行，即使是純鐵，在相區(qū)滲碳時(shí)鐵中的濃度梯度很小，在表面也不能獲得高含碳層；由于溫度低，擴(kuò)散系數(shù)也很小，滲碳過程極慢，沒有實(shí)際意義。-Fe中的碳溶解度高，滲碳時(shí)在表層可獲得較高的碳濃度梯度時(shí)滲碳順利進(jìn)行。此外，-Fe區(qū)溫度高，加速了擴(kuò)散過程。14. 簡述 Fe-Fe3C 相圖中三個(gè)基本反應(yīng)：包晶反應(yīng),共晶反應(yīng)及共析反應(yīng)，寫出反應(yīng)式，標(biāo)出含碳量及溫度。答：共析反應(yīng)：冷卻到727時(shí)具有S點(diǎn)成分的奧氏體中同時(shí)析出具有P點(diǎn)成分的鐵素體和滲碳體的兩相混合物。0.8F0.02+Fe3C6.69包晶反應(yīng)：冷卻到1495時(shí)具有B點(diǎn)成分的液相與具有H點(diǎn)成分的固相反應(yīng)生成具有J點(diǎn)成分的固相A。 L0.5+0.10.16共晶反應(yīng)：1148時(shí)具有C點(diǎn)成分的液體中同時(shí)結(jié)晶出具有E點(diǎn)成分的奧氏體和滲碳體的兩相混合物。 L4.32.14+ Fe3C6.69七、鐵碳合金相關(guān)分析題3繪制Fe-Fe3C相圖，描述wc =3.5%的鐵碳合金從液態(tài)冷卻至室溫的平衡結(jié)晶過程，并計(jì)算其室溫組織中的初晶奧氏體、萊氏體以及從初晶奧氏體中析出的二次滲碳體的重量百分?jǐn)?shù)。（18分）答：Fe-Fe3C相圖見下圖。圖1 Fe-Fe3C相圖圖2 wc =3.5%的鐵碳合金的冷卻曲線及轉(zhuǎn)變過程wc =3.5%的鐵碳合金為亞共晶白口鐵。wc =3.5%的鐵碳合金的冷卻曲線及轉(zhuǎn)變過程見圖2。在結(jié)晶過程中，在1-2點(diǎn)之間按勻晶轉(zhuǎn)變結(jié)晶出初晶奧氏體，奧氏體的成分沿JE線變化，而液相的成分沿BC線變化，當(dāng)溫度降至2點(diǎn)時(shí)，液相成分達(dá)到共晶點(diǎn)C，于恒溫（1148）下發(fā)生共晶轉(zhuǎn)變，即LcE+Fe3C，形成萊氏體。當(dāng)溫度冷卻至2-3點(diǎn)溫度區(qū)間時(shí)，從初晶奧氏體和共晶奧氏體中都析出二次滲碳體。隨著二次滲碳體的析出，奧氏體的成分沿著ES線不斷降低，當(dāng)溫度達(dá)到3點(diǎn)（727）時(shí)，奧氏體的成分也到達(dá)了S點(diǎn)，與恒溫下發(fā)生共析轉(zhuǎn)變，所有的奧氏體均轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w。組織物的含量如下：5.畫出 Fe-Fe3C 相圖，指出圖中 S 、C 、E 、P、N 、G 及 GS 、SE 、PQ 、PSK 各點(diǎn)、線的意義，并標(biāo)出各相區(qū)的相組成物和組織組成物。答: C：共晶點(diǎn)1148 4.30%C，在這一點(diǎn)上發(fā)生共晶轉(zhuǎn)變，反應(yīng)式：，當(dāng)冷到1148時(shí)具有C點(diǎn)成分的液體中同時(shí)結(jié)晶出具有E點(diǎn)成分的奧氏體和滲碳體的兩相混合物萊氏體E：碳在中的最大溶解度點(diǎn)1148 2.11%CG：同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變點(diǎn)（A3）912 0%CH：碳在中的最大溶解度為1495 0.09%CJ：包晶轉(zhuǎn)變點(diǎn)1495 0.17%C 在這一點(diǎn)上發(fā)生包晶轉(zhuǎn)變，反應(yīng)式：當(dāng)冷卻到1495時(shí)具有B點(diǎn)成分的液相與具有H點(diǎn)成分的固相反應(yīng)生成具有J點(diǎn)成分的固相A。N：同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變點(diǎn)（A4）1394 0%CP：碳在中的最大溶解度點(diǎn) 0.0218%C 727S：共析點(diǎn)727 0.77%C 在這一點(diǎn)上發(fā)生共析轉(zhuǎn)變，反應(yīng)式：，當(dāng)冷卻到727時(shí)從具有S點(diǎn)成分的奧氏體中同時(shí)析出具有P點(diǎn)成分的鐵素體和滲碳體的兩相混合物珠光體P（）ES線：碳在奧氏體中的溶解度曲線，又稱Acm溫度線，隨溫度的降低，碳在奧化體中的溶解度減少，多余的碳以形式析出，所以具有0.77%2.11%C的鋼冷卻到Acm線與PSK線之間時(shí)的組織，從A中析出的稱為二次滲碳體。GS線：不同含碳量的奧氏體冷卻時(shí)析出鐵素體的開始線稱A3線，GP線則是鐵素體析出的終了線，所以GSP區(qū)的顯微組織是。PQ線：碳在鐵素體中的溶解度曲線，隨溫度的降低，碳在鐵素體中的溶解度減少，多余的碳以形式析出，從中析出的稱為三次滲碳體，由于鐵素體含碳很少，析出的很少，一般忽略，認(rèn)為從727冷卻到室溫的顯微組織不變。PSK線：共析轉(zhuǎn)變線，在這條線上發(fā)生共析轉(zhuǎn)變，產(chǎn)物（P）珠光體，含碳量在0.026.69%的鐵碳合金冷卻到727時(shí)都有共析轉(zhuǎn)變發(fā)生。6.分析含碳量分別為 0.20% 、 0.60% 、 0.80% 、 1.0% 的鐵碳合金從液態(tài)緩冷至室溫時(shí)的結(jié)晶過程和室溫組織.答：0.80%C:在12點(diǎn)間合金按勻晶轉(zhuǎn)變結(jié)晶出A，在2點(diǎn)結(jié)晶結(jié)束，全部轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體。冷到3點(diǎn)時(shí)（727），在恒溫下發(fā)生共析轉(zhuǎn)變，轉(zhuǎn)變結(jié)束時(shí)全部為珠光體P，珠光體中的滲碳體稱為共析滲碳體，當(dāng)溫度繼續(xù)下降時(shí)，珠光體中鐵素體溶碳量減少，其成分沿固溶度線PQ變化，析出三次滲碳體，它常與共析滲碳體長在一起，彼此分不出，且數(shù)量少，可忽略。室溫時(shí)組織P。0.60% C：合金在12點(diǎn)間按勻晶轉(zhuǎn)變結(jié)晶出A，在2點(diǎn)結(jié)晶結(jié)束，全部轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體。冷到3點(diǎn)時(shí)開始析出F，3-4點(diǎn)A成分沿GS線變化，鐵素體成分沿GP線變化，當(dāng)溫度到4點(diǎn)時(shí)，奧氏體的成分達(dá)到S點(diǎn)成分（含碳0.8%），便發(fā)生共析轉(zhuǎn)變，形成珠光體，此時(shí)，原先析出的鐵素體保持不變，稱為先共析鐵素體，其成分為0.02%C，所以共析轉(zhuǎn)變結(jié)束后，合金的組織為先共析鐵素體和珠光體，當(dāng)溫度繼續(xù)下降時(shí)，鐵素體的溶碳量沿PQ線變化，析出三次滲碳體，同樣量很少，可忽略。所以含碳0.40%的亞共析鋼的室溫組織為：F+P1.0% C：合金在12點(diǎn)間按勻晶轉(zhuǎn)變結(jié)晶出奧氏體，2點(diǎn)結(jié)晶結(jié)束，合金為單相奧氏體，冷卻到3點(diǎn)，開始從奧氏體中析出二次滲碳體，沿奧氏體的晶界析出，呈網(wǎng)狀分布，3-4間不斷析出，奧氏體成分沿ES線變化，當(dāng)溫度到達(dá)4點(diǎn)（727）時(shí)，其含碳量降為0.77%，在恒溫下發(fā)生共析轉(zhuǎn)變，形成珠光體，此時(shí)先析出的保持不變，稱為先共析滲碳體，所以共析轉(zhuǎn)變結(jié)束時(shí)的組織為先共析二次滲碳體和珠光體，忽略。室溫組織為二次滲碳體和珠光體。材料科學(xué)基礎(chǔ)一. 填空題（22分）1. 對于小角度晶界結(jié)構(gòu)而言，對稱側(cè)晶界由_一列平行的刃形位錯(cuò)_構(gòu)成，非對稱側(cè)晶界由_兩組柏氏矢量相互垂直的刃形位錯(cuò)_構(gòu)成，扭轉(zhuǎn)晶界由_螺型位錯(cuò)_構(gòu)成。2. 按原子排列情況和吻合程度分類，界面可分為_共個(gè)界面_、_非共格界面_、_半共格界面_和復(fù)雜半共格界面。3. 界面遷移與原子運(yùn)動方向_相反_（相同/相反），速度方向_相同_（相同/相反）。4. 晶界能的來源有_彈性能_、_核心能_、_化學(xué)鍵能_。5. 熱力學(xué)穩(wěn)定的液固界面微觀結(jié)構(gòu)主要有_粗糙界面_和_光滑界面_。6. 純金屬及金屬凝固后得到的典型鑄錠組織由_表面細(xì)晶區(qū)_、_柱晶取_、_中心等軸晶區(qū)_三個(gè)區(qū)域構(gòu)成。7. 晶體材料中質(zhì)點(diǎn)擴(kuò)散的微觀機(jī)制主要有_空位機(jī)制_、_間隙機(jī)制_及其他（亞間隙機(jī)制、環(huán)易位機(jī)制等），擴(kuò)散系數(shù)D阿累尼烏斯公式可寫成_D*e-Q/RT_，對于空位擴(kuò)散機(jī)制，擴(kuò)散活化能有_空位形成能_、_空位遷移能_對于間隙擴(kuò)散機(jī)制，擴(kuò)散活化能只包括_間隙原子的遷移能_。8. 從熱力學(xué)角度看，燒結(jié)的基本驅(qū)動力是_系統(tǒng)表面能、界面能的減少_，動力學(xué)上的表現(xiàn)為_各種復(fù)雜的船只過程_，燒結(jié)后宏觀上的表現(xiàn)為_坯體收縮、致密化與強(qiáng)度增大_，微觀上的表現(xiàn)為_發(fā)生晶粒尺寸與形狀、氣孔的尺寸形狀變化_。9. 固態(tài)相變的驅(qū)動力_新相與母相的自由焓之差_，阻力_界面能_和_應(yīng)變能_。10. 金屬固態(tài)相變的三種基本變化_結(jié)構(gòu)_、_成分_、_有序程度變化_。11. 奧氏體是碳在_a-固溶體_中的間隙固溶體。12. 奧氏體形成的熱力學(xué)條件是奧氏體自由能_小于_（大于/小于）珠光體自由能。13. 貝氏體轉(zhuǎn)變時(shí)，溫度較高存在_碳_的擴(kuò)散。14. 球化處理由片狀向粒狀轉(zhuǎn)變可降低_表面能_，為自發(fā)過程。15. 和單晶體的塑性形變相比，多晶體塑性形變的微觀特點(diǎn)表現(xiàn)為_多方式_、_多滑移_和_不均勻性_，由于上述特點(diǎn)，多晶體的塑性變型產(chǎn)生_內(nèi)應(yīng)力_、_加工硬化_現(xiàn)象和形成纖維組織、形變組織。16. 金屬的再結(jié)晶過程特征有：組織方面_由冷變形的伸長晶粒變?yōu)樾碌牡容S晶粒_力學(xué)性能方面_強(qiáng)度硬度急劇降低，塑性提高，恢復(fù)至變形前狀態(tài)_變形儲能方面_變形儲能再結(jié)晶過程中全部釋放_。二. 名詞解釋（18分）均勻形核：液體結(jié)構(gòu)中不穩(wěn)定的進(jìn)程排列的原子集團(tuán)在一定條件下轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定的固相晶核的過程胞狀偏析：晶體以胞狀方式生長，胞晶內(nèi)部溶質(zhì)濃度低，胞界部位富集溶質(zhì)的現(xiàn)象克根達(dá)爾效應(yīng)：若將擴(kuò)散偶一端固定，則擴(kuò)散的進(jìn)行、焊接面標(biāo)記物將出現(xiàn)反擴(kuò)散方向移動二次再結(jié)晶：燒結(jié)過程中，少數(shù)大晶粒在消耗小晶粒的同時(shí)出現(xiàn)的異常長達(dá)過程液相燒結(jié)：顆粒之間的液相產(chǎn)生的毛細(xì)管力，使顆粒容易滑動，導(dǎo)至顆粒重排而改善堆積結(jié)構(gòu)，毛細(xì)管壓力可引起固體顆粒的溶解和再沉淀，使顆粒在接觸部位變得扁平，胚體發(fā)生收縮形變織構(gòu)：多晶體材料由塑性變形導(dǎo)致的各晶粒呈擇優(yōu)取向的組織 加工硬化：隨變形量的增加，材料強(qiáng)度硬度增加，塑性韌性下降的現(xiàn)象應(yīng)變時(shí)效：塑性變形時(shí)或變形后剛中溶質(zhì)組元與位錯(cuò)彈性相互作用而引起的性能變化晶界：取向不同，但晶體結(jié)構(gòu)和成分相同的界面三. 簡答題（45分）1. 分析簡述關(guān)于大角晶界的主要晶界結(jié)構(gòu)模型。 即重合點(diǎn)陣模型：設(shè)想兩個(gè)晶粒（存在的位向差角）的點(diǎn)陣，彼此通過晶界向?qū)Ψ窖由欤瑒t其中一些原子將出現(xiàn)有規(guī)律性的重合。這些原子重合位置所組成的比原來晶體點(diǎn)陣大的新點(diǎn)陣，稱為重合位置點(diǎn)陣。2. 什么是成分過冷？畫出其形成示意圖并寫出形成條件，說明成分過冷對金屬凝固時(shí)生長形態(tài)的影響。答：成分過冷是在（不平衡）凝固時(shí)，由于成分不均勻引起的過冷。在有小的成分過冷時(shí)，將導(dǎo)致組織發(fā)生胞狀偏析，當(dāng)成分過冷很大時(shí)，組織將發(fā)生樹枝狀偏析。圖P504-9-303. 分析并簡述純金屬生長形態(tài)與溫度梯度的關(guān)系。正溫度梯度金屬平面方式長大；負(fù)溫度梯度晶體樹枝狀方式長大。在正溫度梯度下，宏觀以平面方式推進(jìn)，界面宏觀形態(tài)有兩種，對金屬型粗糙微觀界面具有光滑或平直宏觀界面對于平整型光滑微觀界面則具有曲折的小平面狀宏觀界面；在負(fù)溫度梯度下，微觀粗糙界面以樹枝狀方式生長。4. 從熱力學(xué)角度說明菲克定律的局限性，說明何謂擴(kuò)散熱力學(xué)因子。A）由菲克第一定律 擴(kuò)散體系中出現(xiàn)宏觀物質(zhì)流的驅(qū)動力是濃度梯度，擴(kuò)散總是朝負(fù)梯度方向進(jìn)行；不能解釋在溫度或其它外場下存在的質(zhì)點(diǎn)定向遷移運(yùn)動、以及失穩(wěn)分解過程中物質(zhì)從低濃度區(qū)向高濃度區(qū)的爬坡擴(kuò)散；B）擴(kuò)散發(fā)生的根本驅(qū)動力是化學(xué)勢梯度，擴(kuò)散沿化學(xué)勢降低的方向進(jìn)行；恒溫恒壓下，固溶體自由能變化DG<0是擴(kuò)散的真正原因；濃度梯度為0并非擴(kuò)散消失的普遍有效條件，化學(xué)勢恒定是擴(kuò)散達(dá)到平衡的必要條件。熱力學(xué)因子：5. 簡述固態(tài)相變的基本特點(diǎn)。相變的阻力增大、新相晶核與母相之間存在一定晶體學(xué)定位關(guān)系、慣習(xí)現(xiàn)象、母相晶體缺陷促進(jìn)相變、易出現(xiàn)過渡相、彈性應(yīng)變能6. 簡述奧氏體的形成過程。奧氏體的形成為形核長大的擴(kuò)散性相變，其形成過程可分為四個(gè)階段：奧氏體形核、奧氏體長大、滲碳體的溶解、奧氏體均勻化