材科基出题26题

1、图像1.根据下列条件画出一个二元系相图，A和B的熔点分别是1000C和700C，含wB=25%的合金正好在500C完全凝固，它的平 衡组织由73.3%的先共晶。和26.7%的（a +。）共晶组成。而wB=50% 的合金在500C时的组织由40%的先共晶a和60%的（a +。）共晶组成， 并且此合金的a总量为50%。答案：&5。04000 i1111pA 20 的 &O 80 B附图泛A-B 元相图图像2.作图表示立方晶体的。23）晶）（421）晶面及LILlll 1346晶向。答案：iFnd-iMM 1. I图像3.三元相图投影图如图所示，请在分别在图(b)(c)(d)中标出各垂直截面中各相组

2、成答案:(b) VW垂直:徵面N)QN套直妆而(dMZ噬宜械面简答4.判断下列位错反应能否进行，请说明原因。a - a -a a -101 + -121 - -111; c、a100 - -101 + -101;1) 2632)22-112 + - 111 - - 111;八 a100 - - 111 + - 111.3) 3264)22答案：(1)能。(2)不能(3)不能(4)不能简答5.写出立方晶体中晶面族100，110，111，112等所包括的等价晶面。答案：100=(100)十(010)+(001)，共 3 个等价面。110=(110)十(110 )+(101)+(101 )+(011

3、)+(011)，共 6 个等价面。111=(111)+(111 )+(Hl)+(111 )，共 4 个等价面。(112 = (112) + (112) + (112) + (112) + (121) + (121)+ (121) + (121) + (211) + (211) + (211) + (211)共 12 个等价面。计算6.纯Cu的空位形成能是1.5aJ/atom(1aJ=10-18J),将纯Cu加热到850C后激冷到室温(20C),如果高温下的空位全部保留，试求过饱和空位浓度与室温平衡空位浓度的比值。(玻尔兹曼常数K=1.38x10-23/K)丁二步水 互。网3K%：件3宝切*昭缪

4、瀑-涡/”简述7.铸件组织有何特点？答案：在铸锭组织中，一般有三层晶区：(1)最外层细晶区。其形成是由于模 壁的温度较低，液体的过冷度交大，因此形核率较高。(2)中间为柱状晶区。 其形成是由于模壁的温度升高，晶核的成长速率大于晶核的形核率，且沿垂直于 模壁风向的散热较为有利。在细晶区中取向有利的晶粒优先生长为柱状晶粒。(3) 中心为等轴晶区。其形成是由于模壁温度进一步升高，液体过冷度进一步降低， 剩余液体的散热方向性已不明显，处于均匀冷却状态；同时，未熔杂质、破断枝 晶等易集中于剩余液体中，这些都促使了等轴晶的形成。应该指出，铸锭的组织 并不是都具有3层晶区。由于凝固条件的不同，也会形成在铸锭

5、中只有某一种晶 区，或只有某两种晶区。简述8.比较说明过冷度、临界过冷度、动态过冷度等概念的区别答案：实际结晶温度与理论结晶温度之间的温度差，称为过冷度(AT = Tm 一 Tn)。液、固相间的自由能差便是结晶的驱动力。过冷液体中，能够形成等于临界晶核半径的晶胚时的过冷度，称为临界过冷度(AT*)。只有当ATAT*时，才能均匀形核。临界过冷度是形核时所要求的。晶核长大时，要求液一固界面前沿液体中有一定的过冷，这种过冷称为动 态过冷度(ATk = Tm 一 Ti)，它是晶体长大的必要条件。9.判断并改正下列概念的错误之处：所谓过冷度，是指结晶时，在冷却曲线上出现平台的温度与熔点 之差；而动态过冷

6、度是指结晶过程中，实际液相的温度与熔点之差。答案：应为“在冷却曲线上出现的实际结晶温度与熔点之差液-固界面 前沿液态中的温度与熔点之差”金属结晶时，原子从液相无序排列到固相有序排列，使体系熵值减少，因此是一个自发过程。答案：应为“使体系自由能减小”从非均匀形核功的计算公式A =A (2蜘：*OS39)中可以看出，非 均当润湿角e =00时，非均匀形核的形核功最大。答案：应为“非均匀形核的形核功最小”在研究某金属细化晶粒工艺时，主要寻找那些熔点高、且与该金属晶格常数相近的形核剂，其形核的催化效能最高。答案：正确。从宏观上观察，若液一固界面是平直的称为光滑界面结构，若是金属锯齿形的称为粗糙界面结构

7、。答案：应为“平直的称为粗糙界面结构锯齿形的称为平滑界面结构”合金中的第二相粒子一般可阻碍再结晶，但促进晶粒长大。答案：不对。合金中的第二相粒子一般可阻碍再结晶，也会阻止晶粒长大回复、再结晶及晶粒长大三个过程均是形核及核长大过程，其驱动力均为储存能。答案：不对。只有再结晶过程才是形核及核长大过程，其驱动力是储存能先结晶部分总是富高熔点组元，后结晶的部分是富低熔点组元。答案：正确非平衡凝固总是导致凝固终结温度高于平衡凝固时的终结温度答案：错误。应该是低于温度高，层错能低均是使回复发生多边化的有利因素答案：错误。应该是“层错能高”计算10.碳在a-Ti中的扩散速率在以下温度被确定：测量温度扩散系数

8、DS/s)736C2X10-13782 C5X10-13835C1.3X10-12试确定公式D=D exp(-Q/RT)是否适用；若适用，则计算出扩散常0数D0和激活能Q。试求出500C下的扩散速率。停丁二R P w以沧三国敏抚身割状人D叽曹印扃)5*成& Pc? i菽我由SV? 一3弱另 = 6?套手=|初曲0轮M式舸土5知曲从P*笋T)攻阳)伽十次)K = 773七虹小口八弁泌侦3冲3 =玷5加E%计算11.有一截面为10mmx10mm的镍基合金试样，其长度为40mm，拉 伸实验结果如下表，试计算其抗拉强度，屈服强度气2,延伸率5以及弹性模量E。载荷（N）标距长度（mm）040.043,1

9、0040.186,20040.2102,00040.4104,80040.8109,60041.6113,80042.4121,30044.0126,90046.0127,60048.0113,800 （破断）50.2jj.7ggjL- 分二方竺喳_ u /。注HQx脱= 25以秋务龈援计斗辟性榛量jgF，gm题5正此叟二伊./彻mw对纭;2，宓板冷3 5/10 快简答：12.简要分析加工硬化、细晶强化、固熔强化及弥散强化在本质上有何异同。答案:加工硬化是由于位错塞积、缠结及其相互作用，阻止了位错的进一步运动。细晶强化是由于晶界上的原子排列不规则，且杂质和缺陷多，能量较高，阻 碍位错的通过；且

10、晶粒细小时，变形均匀，应力集中小，裂纹不易萌生和传播。固熔强化是由于位错与熔质原子交互作用，即柯氏气团阻碍位错运动。弥散强化是由于位错绕过、切过第二相粒子，需要增加额外的能量（如表面 能或错排能）；同时，粒子周围的弹性应力场与位错产生交互作用，阻碍位错运 动。13.某面心立方晶体的可动滑移系为（1H）10。（1）指出引起滑移的单位位错的柏氏矢量；（2）如果滑移是由纯刃型位错引起的，试指出位错线的方向；（3）如果滑移是由纯螺型位错引起的，试指出位错线的方向；（4）指出在上述（2）、（3）两种情况下滑移时位错线的滑移方向；（5）假定在该滑移系上作用一大小为0.7MPa的切应力，试计算单位刃型位错和

11、 单位螺型位错线受力的大小和方向（取点阵常数a=0.2nm）a解：（1）引起滑移的单位位错的柏氏矢量为b = -110，即沿滑移方向上相邻两个原子间的连线所表示的矢量。（2）设位错线方向为uvw。因刃位错线与其柏氏矢量垂直，同时也垂直于滑移面法线，即uvw = 111x 110 = 112（3）因螺位错与其柏氏矢量平行，故uvw = 110。（4）在（2）时，位错线运动方向平行于b ；在（3）时，位错线的运动方向垂直于b。（5）在外间切应力t的作用下，位错线单位长度上所受的力的大小为g =t b，方向与位错线垂直。而 b =、：（2）2 + （2）2 = 2a所以 F =tb = 0.7x笠a

12、 = 0.7x *2X0.2X10 = 9.899x 10-11 MN/m22F刃的方向垂直于位错线；F螺的方向也垂直于位错线。一个位错环能否各部分都是螺型位错，能否各部分都是刃型位错?为什么？解：螺型位错的柏氏矢量与位错线平行，一根位错只有一个柏氏矢量，而一个位 错环不可能与一个方向处处平行，所以一个位错环不能各部分都是螺型位错。刃 位错的柏氏矢量与位错线垂直，如果柏氏矢量垂直位错环所在的平面，则位错环 处处都是刃型位错。这种位错的滑移面是位错环与柏氏矢量方向组成的棱柱面， 这种位错又称棱柱位错。简述再结晶形核的驱动力和过程？驱动力：变形金属回复后未释放的储存能。过程：1.凸出形核：粗大亚晶

13、在某些晶界上向细小亚晶弓出形成。亚晶形核：亚晶合并机制：通过某些取向差较小的相邻亚晶界上的位错网络解 离、拆散并转移到其他亚晶界上形成。亚晶迁移机制：变形量很大、层错能低的金属中，某些亚晶直接长 大成晶核再结晶温度的定义及其影响因素。答：再结晶温度是冷变形金属开始进行再结晶的最低温度。再结晶温度的影响因素：1、 变形程度的影响冷变形量越大，再结晶驱动力越大，再结晶温度越低； 变形量达到一定程度后，再结晶温度趋于稳定。2、原始晶粒尺寸 原始晶粒细小，冷变形后储存的能量大，晶界提供较多的形 核位置，再结晶温度降低。3、 微量溶质原子提高金属的再结晶温度，溶质原子的偏聚阻碍位错的滑移 和晶界的迁移，不利于再结晶的形核和长大。4、第二相粒子 第二相粒子尺寸大，间距宽时，有利形核，促进再结晶；第二 相粒子尺寸小，间距密集时，阻碍再结晶。根据Fe-Fe3C相图，计算：室温下，含碳0.6%的钢中珠光体 和铁素体各占多少；室温下，含碳1.2%的钢中珠光体和二次渗碳 体各占多少；铁碳合金中，二次渗碳体和