《材料科学基础》综合复习题

《材料科学基础》复习思考题第一章：材料的结构空间点阵、晶格、相、晶胞配位数致密度共价键离子键金属键组元合金、固溶体中间相间隙固溶体置换固溶体固溶强化第二相强化。1、材料的键合方式有四类，分别是（），（），（），（）2、三种常见的金属晶格分别为（），（）和（）。3体心立方晶格中，晶胞原子数为（），原子半径与晶格常数的关系为（），配位数是（），致密度是（间隙个数为（），具有体心立方晶格的常见金属有（），密排晶向为（），密排晶面为（），晶胞中八面体间隙个数为（），四面体）。4、面心立方晶格中，晶胞原子数为（），原子半径与晶格常数的关系为（），配位数是（），晶胞中八面体间隙个数为（），四）。），致密度是（），密排晶向为（），密排晶面为（面体间隙个数为（），具有面心立方晶格的常见金属有（5、密排六方晶格中，晶胞原子数为（），原子半径与晶格常数的关系为（），配位数是（），致密度是（），密排晶向为（），密排晶面为（），具有密排六方晶格的常见金属有（）。6、合金的相结构分为两大类，分别是（）和（）。7、固溶体按照溶质原子在晶格中所占的位置分为（）和（），按照固溶度分为（）和（），按照溶质原子与溶剂原子相对分布分为（）和（）。）。8、影响固溶体结构形式和溶解度的因素主要有（）、（）、（）、（9、金属化合物（中间相）分为以下四类，分别是（）。），（），（），（三、作图表示出立方晶系（123）、（0）、（421）等晶面和[02]、[11]、[346]等晶向。四、立方晶系的{111}晶面构成一个八面体，试作图画出该八面体，并注明各晶面的晶面指数。五、体心立方晶格的晶格常数为a，试求出（100）、（110）、（111）晶面的面间距大小，并指出面间距最大的晶面。六、已知面心立方晶格的晶格常数为a，试求出（100）、（110）、（111）晶面的面间距大小，并指出面间距最大的晶面。七、试从面心立方晶格中绘出体心正方晶胞，并求出它的晶格常数。八、试计算体心立方晶格{100}、{110}、{111}等晶面的原子密度和〈100〉、〈110〉、〈111〉等晶向的原子密度，并指出其最密排晶面和最密排晶向。（提示：晶面的原子密度为单位面积上的原子数，晶向的原子密度为单位长度上的原子数。）第二章：晶体缺陷肖脱基空位、弗仑克尔空位、位错、刃型位错、螺型位错、柏氏矢量、位错密度、位错的滑移、位错的攀移、弗兰克-瑞德源、派-纳力、单位位错、不全位错、堆垛层错、位错反应、扩展位错、表面能、界面能、对称倾侧晶界、共格晶面、非共格晶面、内吸附.1、按照几何尺寸分类，晶体中存在三种缺陷，分别是（），（），（）。2、晶体中点缺陷主）。4、要表现形式有（），（）和（）。3、位错有两种基本类型，分别是（），（刃型位错的柏氏矢量与位错线（），螺型位错的柏氏矢量与位错线（）总量的大小。6、位错的运动有两种，分别是（）和（），刃型位错的柏氏矢量与其垂直的位错线所构成的平面称为（），对于一条刃型位错而言，）。5、柏氏矢量代表晶体滑移的（）和（），也表示位错线周围（该面是唯一的，故不可能产生（）运动。7、体心立方晶格、面心立方晶格和密排六方晶格的单位位）。8、面心立方晶体中有两种重要的不全位错，）。9、晶体的面缺陷主要包括（），（），（）。10、具有不同结构的两相之间的界面称为（错的柏氏矢量分别可表示成（）、（）和（柏氏矢量分别为（），（），（），该界面有三种，分别是（），（）和（）。三.指出下图各位错的性质,并说明刃型位错部分的多半原四、如右图,某晶体的滑移面上有一柏氏矢量为b的位错环,并受到一均匀切应力τ.(1)分析该位错环各段位错的结构类型.(2)求各段位错线所受的力的大小及方向.(3)在τ的作用下,该位错环将如何运动?(4)在τ的作用下,若使此位错环在晶体中稳定不动,其半径应为多少?五、判定下列位错反应能否进行？若能进行，试在晶胞上作出矢量图。六、试分析在（111）面上运动的柏氏矢量为b=a/2[10]的螺型位错受阻时，能否通过交滑移转移到（11），（11），（11）面中的某个面上继续运动？为什么？七、根据晶粒的位向差及其特点，晶界有那些类型？有何特点属性？第三章：纯金属的凝固解释以下基本概念结晶、过冷、过冷度、结构起伏、能量起伏、均匀形核、非均匀形核、临界晶核半径、临界晶核形核功、形核率、变质处理、光滑界面、粗糙界面、树枝晶、柱状晶、等轴晶、单晶、非晶、微晶、准晶、多晶体。1、金属结晶一般发生在理论结晶温度以下，这种现象称为（），理论结晶温度与实际结晶温度的差值叫做（），冷却速度越大，则（）越大。2、金属结晶过程是一个不断（）和（）的过）。3、），程，直至液体耗尽为止。若由一个晶核长成的晶体叫做（）多个晶核长成的晶体叫做（要获得结晶过程所必须的驱动力，一定要有（），过冷度（），液固两相自由能差值（驱动力（），临界晶核半径（），临界晶核形核功（），形核率（），结晶后（）越细小。4、在过冷液体中，会出现许多尺寸不同的原子小集团称为（），只有当原子小集团的半径大于（）时，才可作为晶核而长大。5、在形核时，系统总自由能变化是（）降低和（）增加的代数和，前者是形核的（），后者是形核的（）。6、均匀形核时，临界晶核形核功与过冷度的关系可表达成（），它表明当形成临界尺寸晶核时，体积自由能补偿表面能的（），尚有（）表面能没有得到补偿，需依靠（）。7、非均匀形核时，其形核功大小与润湿角有关，当=00时，ΔG非=（），当=900时，ΔG非=（），当=1800时，ΔG非=（）。说明润湿角越小，对形核越（）。8、晶核长大与液固界面结构有关，一般粗糙界面以（）方式长大，而光滑界面以（）方式长大。9、为获得细晶粒，在金属结晶时通常采用（），（由三个晶区组成，表面为（），中间为（），心部为（）。11、非均匀形核时临界球冠半径与均匀形核临界晶核半径（），但非均匀形核的晶核体积比均匀形核时（率（），结晶后晶粒（）。12、金属结晶时形核方式有（）和（），在实际铸造生产中常已）和（）等方法。10、金属铸锭一般），当过冷度相同时，形核（）方式形核。三、a）设为球形晶核，试证明均匀形核时，形成临界晶粒的ΔGK与其体积VK之间的关系式为。b）当非均匀形核形成球冠形晶核时，其ΔGK与V之间的关系如何四、如果临界晶核是边长为aK的正方体，试求出其ΔGK与aK的关系。为什么形成立方体晶核的ΔGK比球形晶核要大五、为什么金属结晶时一定要有过冷度？影响过冷度的因素是什么？固态金属熔化时是否会出现过热？为什么？六、试比较均匀形核与非均匀形核的异同点，说明为什么非均匀形核往往比均匀形核更容易进行。七、在其它条件相同时，试比较下列铸造条件下金属晶粒尺寸大小，并说明为什么？1、砂型铸造与金属型铸造2、铸薄壁件与铸厚壁件3、高温浇注与低温浇注八、说明晶体成长形状与温度梯度的关系，分析在负温度梯度下，金属结晶出树枝晶的过程。九、简述三晶区形成的原因及每个晶区的性能特点。十、为了得到发达的柱状晶区应该采取什么措施？为了得到发达的等轴晶区应该采取什么措施？其基本原理如何？十一、指出下列各题错误之处，并改正之。（1）所谓临界晶核，就是体系自由能的减少完全补偿表面能增加时的晶胚大小。（2）在液态金属中，凡是涌现出小于临界晶核半径的晶胚都不能成核，但是只要有足够的能量起伏提供形核功，还是可以形核。（3）无论温度分布如何，常用纯金属都是以树枝状方式生长。十二、何谓非晶态金属？简述几种制备非晶态金属的方法。非晶态金属与晶态金属的结构和性能有什么不同第四章：二元相图解释以下基本概念组元、相、化学位、成分过冷、平衡分配系数、自由度、相律、同素异晶转变、匀晶转变、共晶转变、包晶转变、共析转变、包析转变、熔晶转变、偏晶转变、合晶转变、组织、伪共晶、离异共晶、枝晶偏析、比重偏析、正偏析、反偏析、区域偏析、区域提纯、铁素体、奥氏体、珠光体、莱氏体、变态莱氏体、一次渗碳体、二次渗碳体、三次渗碳体。1、相律是表示平衡条件下，系统的自由度数、（）数和（）之间的关系，根据相律可知二元系最大的平衡相数是（）。2、在二元合金相图中，根据相律，两个单相区必然交于（）点，两个单相区之间必然存在一个（）相区，三相平衡时，系统的自由度等于（），说明转变（）和三个相的（）都是恒定的。3、二元合金相图杠杆定律只适用于（的（）和计算两平衡相的（）区，当二元系处于两相平衡时，可根据杠杆定律确定两平衡相）。4、固溶体合金在结晶时也遵循形核长大规律，形核时也需要（）起伏。5、同纯金属相比，固溶体合金结晶的特点是（）结晶，）起伏、（）起伏，还需（其结晶常发生在一定的（）区间内，始终进行着溶质原子和溶剂原子的（）过程。6、枝晶偏析的大小与液相线与固相线间的（）有关，与溶质原子的（）有关，与结晶时的（）有关。7、固溶体合金在凝固时会产生成分过冷，成分过冷区的大小与结晶速度R有关，与界面前沿实际温度分布G有关，与溶质浓度C0大小有关，一般G(),C0()越容易产生成分过冷。8、固溶体合金在正的温）。9、发生共晶反),R(度梯度下，因成分过冷区的大小不同，晶体形态可能出现（），（）和（应时，因三相平衡，f=()，此时这一转变是在（）温度下进行，三个平衡相的成分均（）。10、固溶体合金因选择结晶会产生（）偏析，亚共晶合金或过共晶合金因先析出相与液相间密度不同，会产生（轻。）偏析，前者可通过（）退火消除，后者可通过依靠凝固过程中（）防止或减11、合金的铸造性能取决于液相线与固相线之间（），其值越小，铸造性能（），二元系具有（）成分的合金铸造性能最好。12、在二元系中，由一相分解为二相的三相平衡转变有（），（），（）和（）。13、在二元系中，由二相转变为一相的三相平衡转变有（成分，经快速冷却形成的全部共晶组织，称为（），（）和（）。14、原合金成分不是共晶）。15、铁素体是碳溶入（）中的（）固溶体，奥氏体是碳溶入（）中的（）固溶体，渗碳体是（）。16、奥氏体在1148℃时最大溶碳量可达（），在727℃时奥氏体的溶碳量为（）。17、珠光体是（）组成的机械混合物。18、工业纯铁、亚共析钢、共析钢、过）反应的产物，它是由（）和（共析钢的含碳量分别为（），（），（），（）。19、亚共析钢、共析钢、过共析钢在室温）。20、在Fe-Fe3C相图中HJB线、ECF线、PSK线分别称下的平衡组织分别是（），（），（为（），（）和（）。22、根据含碳量和组织特点，可将铁碳合金分为三大类，分别是（），（）和（）。23、根据Fe-Fe3C相图计算的一次渗碳体、二次渗碳体、三次渗碳体最大可能含量分别为（），（）和（）。24、变态莱氏体是（）和（）的机械混合物，由于含有大量的渗碳体，所以塑性（），脆性（），但是（）好。25、钢中的硫是有害元素，易造成钢的（故。）性，这是因为FeS能与（）形成低熔点的（）。）之26、在平衡冷却后，随含碳量的增加，钢的硬度（），塑性和韧性（三、在正温度梯度下，为什么纯金属凝固时不能呈树枝状成长，而固溶体合金却能呈树枝状成长？四、何为合金平衡相图，相图能给出任一条件下合金的显微组织吗？五、有两个形状、尺寸均相同的Cu-Ni合金铸件，其中一个铸件的含镍量ωNi=90%，另一铸件ωNi=50%，铸后自然冷却。问凝固后哪一个铸件的偏析严重？为什么？找出消除偏析的措施。六、何为成分过冷？成分过冷对固溶体结晶时晶体长大方式和铸锭组织有何影响？七、共晶点和共晶线有什么关系？共晶组织一般是什么形态？如何形成？八、铋（熔点为271.5℃）和锑(熔点为630.7℃)在液态和固态时均能彼此无限互溶，ωBi=50%的合金在520℃时开始凝固出成分为ωSb=87%的固相。ωBi=80%的合金在400℃时开始凝固处成分为ωSb=64%的固相。根据上述条件，要求：（1）绘出Bi-Sb相图，并标出各线和各相区的名称。（2）从相图上确定含锑量为ωSb=40%合金开始结晶和结晶终了温度，并求出它在400℃是的平衡向成分及其含量。九、根据下列实验数据绘出概略而元共晶相图，组元A的熔点为1000℃，组元B的熔点为700℃；ωB=25%的合金在500℃结晶完毕，并由%的先共晶相α与%的（α+β）共晶体组成；ωB=50%的合金在500℃结晶完毕后则由40%的先共晶α相与60%的（α+β）共晶体组成，而此合金中的α相总量为50%。十、组元A的熔点为1000℃，组元B的熔点为700℃,在800℃时存在包晶反应；α（ωB=5%）+L(ωB=50%)β(ωB=30%)；在600℃时存在共晶反应：L(ωB=80%)在400℃时发生共析反应：β(ωB=50%)β(ωB=60%)+γ(ωB=95%);α（ωB=2%）+γ(ωB=97%)。根据这些数据画出相图。十一、在C-D二元系中，D组元比C组元有较高的熔点，C在D中没有固溶度。该合金系存在下述恒温反应：（1）（2）（3）（4）根据上述数据，绘出概略的二元相图。十二、假定需要用ωZn=30%的Cu-Zn合金和ωSn=10%的Cu-Sn合金制造尺寸、形状形同的铸件，参照Cu-Zn和Cu-Sn二元相图，回答下述问题：（1）哪种合金的流动性好？（2）哪种合金形成缩松的倾向大？（3）哪种合金的热裂倾向大？（4）哪种合金的偏析倾向大？十三、默画出Fe—Fe3C相图，标注各点、线的名称、温度和成分，并标注各个区域的组织。十四、分析含碳量为0.2%、0.6%、1.2%的碳钢从液态冷却到室温的结晶过程，用冷却曲线和组织示意图说明各阶段的组织，并分别计算室温下的相组成物及组织组成物的含量。十五、分析含碳量为3.0%和4.7%的白口铸铁的平衡结晶过程，计算室温下的相组成物及组织组成物的含量。十六、计算铁碳合金中二次渗碳体和三次渗碳体最大可能含量。十七、说明含碳量对碳钢的组织和性能的影响。十八、为了区分两种弄混的碳钢，工作人员分别截取了A、B两块试样，加热至800℃保温后以极其缓慢的速度冷却到室温，观察金相组织，结果如下：A试样的先共析铁素体面积为41.6%，珠光体的面积为58.4%；B试样的二次渗碳体的面积为7.3%，珠光体的面积为92.7%；设铁素体和渗碳体的密度相同，铁素体的含碳量为零，试求A、B两种碳钢的含碳量。十九、铁碳相图有哪些应用，又有哪些局限性。第六章：固体材料的变形与断裂解释以下基本概念弹性变形、塑性变形、滑移、孪生、滑移带、滑移系、多滑移、交滑移、取向因子、软位向、硬位向、临界分切应力、加工硬化、形变织构、纤维组织、丝织构、板织构、细晶强化、弥散强化、断裂、脆性断裂、韧性断裂、解理断裂、穿晶断裂、沿晶断裂1、金属塑性变形的方式有两种，分别是（）和（）。2、体心立方晶体的滑移面是（），滑移），滑移方向是（），共方向是（），共有（）个滑移系。3、面心立方晶体的滑移面是（有（）个滑移系。4、密排六方晶体的滑移面是（），滑移方向是（），共有（）个滑移系。5、临界分切应力的表达式是（），该式表明滑移系的分切应力大小与（）有关，分切应力越大，越容易（）。6、单晶体塑性变形时，把Φ=900或者λ=900的取向称为（），把取向因子为0。5时对应的取向称为（），若取向因子大，则屈服强度（）。7、晶体发生滑移时会引起晶面的转动，拉伸时滑移面力求转向与力轴（）方向，使原来有利取向滑移系变得愈来愈不利，称之为（）。8、对滑移系少的（）金属，在受到切应力作用下易产生孪生变形，体心立方金属在（）时才发生孪生变形。9、金属经过塑性变形之后，其晶粒外形会沿受力方向（），当变形量很大时各晶粒（），呈现（）称为纤维组织。10、多晶体塑性变形时，由于形变受到（）阻碍和相邻的取向不同的（）约束，形变抗力比单晶体大，其屈服强度与晶粒直径关系为（），称为霍尔配奇公式。11、金属经过塑性变形之后，不但晶粒外形有所变化，晶粒内部的位错密度（），形成胞状结构，随变形量增大，胞块数量（），尺寸（）。12、在常温下，金属的晶粒尺寸愈小，其强度（），塑性和韧性（）。13、塑性变形量越大，金属的强度（），塑性和韧性（），这种现象称为（）。14、金属冷塑性变形时，由于晶体转动，使金属晶体中原为任意取向的各晶粒逐渐调整为取向彼此趋于一致，称之为（）。有两种形式的形变织构，分别是（）和（）。15、金属经过塑性变形之后，会产生残余内应力，有三种内应力，分别是（）、（）和（）。一、密排六方金属镁能否产生交滑移？滑移方向如何？二、试用多晶体塑性变形理论解释室温下金属的晶粒越细强度越高塑性越好的现象。五、铜单晶其外表面平行于（001），若施加拉应力、力轴方向为[001]，测得τc=0.7MN/m²,求多大应力下材料屈服？六、Fe单晶拉力轴沿[110]方向，试问哪组滑移系首先开动？若τc=33.8Mpa，需多大应力材料屈服？七、锌单晶体试样截面积A=78.5mm2,经拉伸试验测得的有关数据如下表：屈服载荷（N）Φ角（0）λ角（0）6208325218462148174273525572．52648．530．517．625．538466374．882．5COSλCOSΦてk(1)根据以上数据求出临界分切应力并填入上表(2)求出屈服载荷下的取向因子，作出取向因子和屈服应力的关系曲线，说明取向因子对屈服应力的影响。八、画出铜晶体的一个晶胞，在晶胞上指出：（1）发生滑移的一个晶面；（2）在这一晶面上发生滑移的一个方向；（3）滑移面上的原子密度与{100}等其它晶面相比有何差别；（4）沿滑移方向的原子间距与其它方向相比有何差别。九、试述金属经塑性变形后组织结构与力学性能之间的关系，阐述加工硬化在机械零部件生产和服役过程中的重要意义。十、试述固溶强化的机制。十一、试述弥散硬化合金的强化机制。第七章：回复与再结晶解释以下基本概念回复、再结晶、多边形化、二次再结晶、冷加工、热加工、动态回复、动态再结晶1、冷变形金属经重新加热时，根据其组织和性能的变化，大体可分为（）、（）和（）三个阶段。2、低温回复主要涉及（），中温回复主要涉及（），高温回复主要涉及（）。3、再结晶过程也是一个（）与（）的过程，但是与重结晶（同素异晶转变）相比，再结晶只发生组织变化而无（）变化。4、再结晶晶核形核方式有（）、（）和（）。5、再结晶温度与熔点之间存在下列关系（），一般塑性变形量越大，再结晶温度（），金属纯度越高，再结晶温度（）。6、再结晶后晶粒大小与变形度有密切关系，一般随变形度增大，再结晶后晶粒越（），但是变形度为（）时，再结晶后晶粒（），人们称此变形度为临界变形度。7、再结晶的晶粒长大是通过晶界迁移实现的，影响晶粒长大的因素主要有（）、（）、（）和相邻晶粒的位相差。8、热加工是指在（）温度以上的加工过程，在该加工过程中形变引起的（）与再结晶的（）过程同时存在。9、热加工可以明显改善钢的质量，通过热加工可以消除（），细化（）、焊合（），改善（）分布。10、晶粒长大的驱动力是（），晶粒长大是通过（）移动实现的，其移动方向是（）。11、晶粒稳定的立体形状应该是（），其二维形状为（），所有晶界均为直线，晶界间夹角为（）。12、二次再结晶是一种特殊的晶粒长大现象，它不需要重新形核，而是少数晶粒获得特殊的（）条件，造成晶粒大小差别（）。三、试述不同温度下的回复机制。四、何为一次再结晶和二次再结晶？发生二次再结晶的条件有那些？三、何为临界变形度？在工业生产中有何意义？四、五、用冷拔钢丝绳吊挂颚板进行固溶处理，颚板温度接近1100℃，吊车送往淬火水槽途中发生断裂。此钢丝绳是新的，无疵病。试分析钢丝绳断裂原因。六、一块纯金属板经冷冲压成金属杯并再结晶退火后，试画出截面上的显微组织示意图。七、已知W、Fe、Cu的熔点分别是3399℃、1538℃和1083℃，试估计其再结晶温度。八、九、设有一楔型板坯经过冷扎后得到相同厚度的板材，然后进行再结晶退火，试问该板材的晶粒大小是否均匀？为什么？一十、一十一、为获得细小晶粒组织，应该根据什么原则制定塑性变形及其退火工艺。第八章：扩散扩散、稳态扩散、非稳态扩散、扩散激活能、上坡扩散、短路扩散、反应扩散1、扩散第一定律的表达式为（），它表示扩散速度与（）和（）成正比，其中的负号表示（）方向和（）方向相反。2、扩散第一定律为稳态扩散定律，适合于（）和（）都不随时间变化的条件下，而实际大多数扩散过程都是在非稳态条件下进行的，因此该表达式的应用受到限制。3、扩散第二定律的表达式为（），它表示各处的浓度不仅与距离有关，还与（）有关。4、扩散的驱动力是（）而不是浓度梯度，当浓度梯度与驱动力方向一致时产生（）扩散，当浓度梯度与驱动力方向相反时产生（）扩散。5、扩散系数的数学表达式为（），它表明温度越高，扩散速度（）。这是因为，温度越高，原子振动能（），晶体空位浓度（），这些都有利于扩散。6、固溶体类型不同，溶质原子的扩散激活能不同，一般间隙原子激活能比置换原子的（），间隙原子扩散系数比置换原子的（），所以在渗层厚度相同的情况下，渗碳要比渗金属所需的（）短的多。7、在912℃，碳在Υ-Fe中的扩散系数比在α-Fe中的（）得多，但是钢的渗碳常常在奥氏体中进行，而不在铁素体中进行，其原因主要是（）和（）。8、原子在金属及合金中的扩散既可以在晶内进行，也可以沿晶界、外表面等晶体缺陷处进行，一般来说，原子沿（）扩散最快，沿（）次之，而沿（）最慢。9、影响扩散的因素主要包括以下六个方面，分别是（）、（）、（）、（）、（）和（）。三、为什么钢的渗碳在奥氏体中进行而不在铁素体中进行？四、为什么往钢中渗金属要比渗碳困难？《材料科学基础》测试题1名词解释致密度相固溶体离异共晶退火淬透性平衡分配系数二、填空1、典型金属的晶体结构类型有（）、（）和（），其配位数相应为（）、（）和（）。2、溶质原子半径与溶剂原子半径相近的可形成（）固溶体，两者半径相差较大时是（）固溶体，铁素体是一种（）固溶体。3、奥氏体形核时不仅需要（）起伏、（）起伏，此外还需要（）起伏。4、晶体固液界面分为光滑界面和粗糙界面，其长大方式依次为（）、（）和（）。5、面心立方金属的滑移面是（）、滑移方向是（）、可组成（）个滑移系。6、马氏体是在（）的过饱和固溶体，淬火钢中马氏体的金相形态有两种，它们使（）和（）。7、位错的两种基本类型为（）和（），其中刃型位错的位错线方向与柏氏矢量的关系为（）8、马氏体型不锈钢的典型钢号是（），奥氏体不锈钢的典型钢号是（），铁素体不锈钢是（）。9、上坡扩散是指溶质原子从（）向（）的扩散，产生上坡扩散的原因是合金系中存在着（）。简答题：1、何为加工硬化？如何解决加工硬化给后续加工带来的困难？2、论述纯金属与固溶体合金在凝固过程中表现出的异同点，并解释其原因？3、说明第一类和第二类回火脆性的异同点。4、分析回复与再结晶阶段空位与位错的变化及其对性能的影响。5、如下图所示有一位错环，分析位错环各点上位错的属性，并综合论述刃型位错和螺型位错的异同点。四、计算铜单晶体拉伸时，若力轴为[001]方向，临界分切应力为0.64Mpa，问多大的拉伸应力能使晶体开始滑移？四、默画Fe—Fe3C相图，填写相区，并回答：1、说明CD线、ECF线、ES线、GS线、PSK线和HJB线的名称和物理意义。2、3、分析45钢比T8钢硬度低的原因。4、5、简述钢与白口铁在化学成分，显微组织和机械性能方面的主要差别。6、7、分析共晶白口铁的结晶过程，并用杠杆定理计算变态莱氏体中组织组成物的相对含量。五、下图为固态下互不溶解简单三元相图投影图，请完成下列各项。1、分析P、M、N三个合金的结晶过程，写出平衡组织。2、说明P合金的组织相对含量及相的相对含量的算法，并写出其值。（所需的辅助线自行补充标注）《材料科学基础》测试题2一.名词解释配位数柏氏矢量反应扩散临界分切应力中间相固溶强化二、填空1、典型金属的晶体结构类型有fcc、bcc和hcp，其配位数相应为（）、（）和（）。2、置换固溶体的溶解度与原子尺寸因素、（）、电子浓度因素和（）有关。3、当过冷液体中出现一个半径为r的球形晶胚时，其临界晶核半径为（），临界形核功为（）。r*变小意味着形核数目（）。4、晶体长大方式与（）有关，而晶体长大形态与（）有关，同时也与界面前沿的（）分布有关。5、单晶体在发生塑性变形时，常见的方式有（）、（）和（）。6、动态回复与动态再结晶是指在高温下进行形变，即变形过程中（）同时进行。7扩散第一定律适用于稳态扩散，其数学表达式可写成（），扩散通量的符号为负，表示扩散由高浓度向低浓度方向进行，在此过程中扩散的驱动力是（）。8、冷变形后，再结晶后晶粒度大小的控制与（）、原始晶粒尺寸、（）和杂质等有关。9、如下图所示有一位错环，其中A点位错的性质为（），它可做的运动为（），B点位错的性质为（），它可做的运动为（）。10、根据相律，三元系自由度为零时，在相图上表现为（），最大平衡相数为（）。三、简答题1、试证明：在同样过冷度下均匀形核时，球形晶核较立方晶核更易形成。2、为什么在正温度梯度下凝固时，纯金属以平面状方式生长，而固溶体合金却通常以树枝晶方式长大？两者在凝固过程中的异同点有哪些？3、从材料塑性变形的机制来论述细晶强化理论。4、再结晶、二次再结晶二者在概念上有何区别？5、室温下对铅板进行弯折，越弯越硬，而隔一段时间后再行弯折，铅板又象最初一样软，为什么？试说明该现象。四、默画Fe—Fe3C相图，填写相区，并回答：1、奥氏体、铁素体、渗碳体各为何种结构？2、分别由亚共析钢和过共析钢制成的两个试样，经组织分析确认其珠光体量约为80%，试确定两种钢含碳量，并回答两种钢中共析渗碳体量是否相等，为什么？3、分析共晶白口铁的结晶过程，并用杠杆定理计算变态莱氏体中组织组成物的相对含量。五、下图所示成分三角形中，确定用10公斤P成分合金与10公斤S成分合金熔化混合后的合金M的成分，并在图中标出M。材料科学基础试题3一、解释概念：1．刃型位错2.正温度梯度3.中间相4.淬透性5．上坡扩散二、填空1．金属晶体最常见的晶体结构有、、等三种。2．位错运动的基本形式有和。3．钢的铸锭（件）宏观组织可分为、和三个晶区。4．完全退火是将钢材加热到，然后缓慢冷却。不完全退火是将钢材加热到，然后缓慢冷却。5．回火获得组织，进行回火获得组织，进行金的铜合金。白铜是以为主要合金的铜合金。7．塑性变形的基本方式是和，其中是最重要的钢经加热淬火，进行回火获得组织。6．黄铜是以为主要合方式。8．球墨铸铁生产中除选配合适的化学成分外，还要对铁水进行和处理。9．改善陶瓷脆性的途径是、和。一、回答问题：二、1钢的淬火加热温度范围应当如何确定？其原因是什么？三、下图所示的立方晶体的滑移面ABCD平行于晶体的上下底面。该滑移面上有一正方形位错环，如果位错环的各段分别与滑移面各边平行，其柏氏矢量1）有人认为：“此位错环运动移出晶体后，滑移面上产生的滑移台阶应为4个b”。这个看法是否正确？为什么？2）指出位错环上各段位错线的类型，并画出位错运动出晶体后，滑移方向及滑移量。3)提高金属抗腐蚀性能的途径是什么？四、在铸铁石墨化过程中，如果第一阶段完全石墨化，第二阶段石墨化过程中如完全石墨化、或部分石墨化、或未石墨化，问它们各获得何种组织铸铁？五、六、铝硅二元合金为什么要进行变质处理？用什么方法进行变质处理？七、八、某厂采用9Mn2V钢制造塑料模具，原设计要求硬度为HRC53－58，采用790℃油淬火并在200－220回火。使用时经常脆断。后来改在790加热后在260－280的盐浴中等温4小时后空冷，虽然硬度有一定降低（HRC50）,但寿命大为提高，不再发生断裂，试分析原因？《材料科学基础》4名词解释1、致密度2.间隙化合物3.变质处理4.相区接触法则5.配位数6.位错7.非匀质形核8.成分过冷9.伪共晶10.重心定律改错题奥氏体是面心立方结构，致密度高，而铁素体是体心立方结构，致密度低。所以，碳在奥氏体中的溶解度要比铁素体中的低。1、刄型位错和螺型位错都可以滑移和攀移。2、铁—碳相图中有五个单相区，五个单相分别是渗碳体、奥氏体、珠光体、莱氏体和铁素体。3、刃型位错和螺型位错的柏氏矢量分别与位错线的方向矢量垂直和平行，因此一根弯曲的位错线就有不同的性质。4、间隙固溶体和间隙化合物都属于间隙相。三、选择题（下面各题的论述中有一个是正确的，请将正确答案的题号填在空格上）1．既能提高金属的强度，又不降低其塑性的手段是A固溶强化B晶粒细化C沉淀强化2．单晶体的临界分切应力与_____A外力相对于滑移系的取向；B拉伸时的屈服应力；C金属的类型和纯度。3．原合金成分不是共晶成分，经过快速冷却而形成的全部共晶组织称为A离异共晶B伪共晶C退化共晶4．Cu—Sn合金铸件表面出现“锡汗”现象，这表明铸件产生严重的C反偏析A.正偏析B比重偏析5．根据三元相图的垂直截面图，A可以分析相成分的变化规律B可以分析合金的凝固过程C可以用直线定律计算各相的相对量6．钢中高温莱氏体是A铁素体和渗碳体的混合物B铁素体和奥氏体的混合物C奥氏体和渗碳体的混合物7．四相平衡转变中的转变属于A四相平衡包共析转变B四相平衡包共晶转变C四相平衡包晶转变8、钢中珠光体是A铁素体和渗碳体的混合物B铁素体和奥氏体的混合物C奥氏体和渗碳体的混合物四、完成下列各题1、写出{110}、{111}、{112}、{123}晶面族所包含的所有晶面2、3、试在面心立方晶胞中画出{110}晶面和〈110〉晶向。4、5、指出三种以上细化金属材料晶粒的方法及其原理。五、完成下列各题1、画出Fe-FeC的平衡相图，并填写相区。2、说明相图中各主要特征点（至少6个点）的物理意义及所处温度和成分。3、4、说明相图中各水平线的相变过程，相变产物及反应条件。5、画出按组织分区的Fe-FeC平衡相图，并填写各区。6、试计算含0.40%C合金平衡冷却到室温时各个相和组织组成物的相对含量。六、设有一由固态下完全不溶、且具有共晶转变的A、B、C三组元组成的三元相图，已知>>>，>>>试求：ABE（1）>>T>,>>T,>>T>，T≤的水平截面图，并填写相区（以上四个水平截面图，任选两个，每个3分）。（2）在A点和E点之间有一平行于AB直线的平面垂直截过该三元相图，试作其垂直截面，并填写相区（9分）。名词解释：（10分）1.伪共晶2.定向凝固3.上坡扩散4.马氏体5.成分过冷二、填空（14分）1．溶质原子半径与溶剂原子半径相近的可形成（）固溶体，两者半径相差较大时形成（）固溶体，铁素体是一种（）固体2．位错的两种基本类型为（）和（），其中刃型位错的位错线方向与柏氏矢量的关系为（）。3．回复的驱动力是（），再结晶的驱动力是（），再结晶完后的晶粒长大的驱动力是（），金属在高温下塑性变形时会发生（）或（）。4．小角度晶界是相邻两晶粒的位向差（）的晶界，它可分为（）和（）两种基本类型。5．面心立方金）、滑移方向是（）、可组成（）个滑移系。6．球墨铸铁生产中除选配合适的）处理。7．置换固溶体的溶解度与原子尺寸因素、属的滑移面是（化学成分外，还要对铁水进行（）和（（）、（）和（）有关。8．复合材料是由（）和（）以及它们的界面组成。9．黄铜是以（）为主要合金的铜合金。白铜是以（）为主要合金的铜合金。10．扩散第一定律适用于稳态扩散，其数学表达式可写成（），扩散通量的符号为负，表示扩）。散由高浓度向低浓度方向进行，在此过程中扩散的驱动力是（三、选择题（下面各题的论述中有一个是正确的，请将正确答案的题号填在空格上）（6分）1．Cu—Sn合金铸件表面出现“锡汗”现象，这表明铸件产生严重的A正偏析B比重偏析C反偏析2．原合金成分不是共晶成分，经过快速冷却而形成的全部共晶组织称为共晶C退化共晶A离异共晶B伪3．当△P=0时，根据相律A二元系中的三相平衡反应可以在某一温度范围进行B三元系中的三相平衡反应可以在某一温度范围进行C三元系中的四相平衡反应可以在某一温度范围进行4．钢中珠光体是A铁素体和渗碳体的混合物B铁素体和奥氏体的混合物C