材料科学专业课程综合题与演示实验

1谈谈你对材料学科和材料科学的认识。2金属键与其它结合键有何不同，如何解释金属的某些特性？3说明空间点阵、晶体结构、晶胞三者之间的关系。4晶向指数和晶面指数的标定有何不同？其中有何须注意的问题？5画出三种典型晶胞结构示意图，其表示符号、原子数、配位数、致密度各是什么?6碳原子易进入^铁，还是0-铁，如何解释？7研究晶体缺陷有何意义？8点缺陷主要有几种？为何说点缺陷是热力学平衡的缺陷？9位错概念是在什么背景下提出的？其易动性是如何实现的？10试述位错的性质。11试述博士矢量的意义。12与位错有关的三个力的表达式各是什么？简述其求解原理。13柯氏气团是如何形成的？它对材料行为有何影响？14晶体中的界面有何共性？它对材料行为有何影响？综合题二：凝固、相结构与相图1简述合金相的分类，固溶体与纯金属相比，有何结构、性能特点？2固溶体与纯金属的结晶有何异同？3试述匀晶系不平衡结晶的过程（平均成分线的形成、两种偏析）4分析共晶系合金典型的不平衡结晶组织及其形成原因。5试述含碳量对平衡组织和性能的影响（相含量、形态的变化）。6说明三元相图的水平截面、垂直截面及投影图的应用。7分析两种合金平衡冷却过程，指出其室温组织。8指出Fe-Fe3C相图中适合锻造、铸造、冷塑变、热处理加工的成分范围，说明原因。9什么是过冷？为何说过冷是凝固的必要条件？10分析界面结构和温度梯度对晶体生长形态的影响。11根据凝固理论，试述细化晶粒的基本途径。12判断不同温度下晶核半径与自由能变化关系曲线。13画图说明成分过冷的形成，成分过冷对晶体生长形状有何影响？14常见的铸锭缺陷有哪些？15液态金属凝固时需要过冷，那么固态金属熔化时是否需要过热？为什么？16谈谈你所了解的凝固新技术及其应用。1可不可以说扩散定律实际上只有一个，为什么？2渗碳为什么在奥氏体中而不在铁素体中进行？3在研究纯铁渗碳时，通常假定渗碳气氛的渗碳能力足以使奥氏体的溶碳量达到饱和，且渗碳开始工件表面可迅速获得一个恒定的表面浓度CS,此浓度在整个过程中维持不变。(1)结合Fe-Fe3C相图，分别画出纯铁在930°C和800°C渗碳时，渗碳铁棒的成分-距离曲线示意图。选择温度低于727C，能否达到渗碳的目的，为什么？4试分析材料强化常用的方法、机制及适用条件。5为何晶粒越细、材料的强度越高，其塑韧性也越好？6何谓单滑移、多滑移和交滑移？画出三者滑移线的形貌。7试分析单晶体滑移和孪生变形的异同点。8某面心立方晶体的可动滑移系为(1口)[110]。指出引起滑移的单位位错的博士矢量。若滑移是由纯刃型位错引起的，试指出位错线的方向。若滑移是由纯螺型位错引起的，试指出位错线的方向。指出在上述(2)、(3)两种情况下滑移时位错线的滑移方向。9若单晶体铜的表面恰为(100)，假设晶体可以在各个滑移系上进行滑移，试分析表面上滑移线形貌。若晶体表面为(111)呢？10钨板在1100C加工变形，锡板在室温下变形，它们的组织结构有何变化？11根据形变金属退火后晶粒尺寸与变形量关系示意图，将一锲形铜片置于间距恒定的两轧辊间轧制，画出此铜片经完全再结晶后晶粒大小沿片长方向变化示意图。一块纯锡板被子弹击穿，试画出弹孔周围组织变化示意图。12热加工和冷加工是如何划分的，分析热加工和冷加工过程中的组织与性能变化。13绘出第六章内容结构框图。14绘出第七章内容结构框图。15绘出第八章内容结构框图。综合题四：固态相变与新型材料1固态相变与凝固两过程有何异同？2说明固态相变比液态材料结晶阻力大的原因。3说明晶体缺陷促进固态相变形核的原因。4描述脱溶转变的相变过程，并建立它与马氏体回火转变过程的联系。5再结晶和调幅分解是相变过程吗，为什么？6分析调幅分解的热力学条件。7试述马氏体高强度、高硬度的原因。8列表说明下列内容。形成条件相变类型组成相亚结构性能特点形貌特征PPTSM板条M片状MBB上B 下9画图说明A-M转变。10谈谈你对组织结构、加工工艺、化学成分和性能四者之间的关系。11简述复合材料增强原理。12简述复合材料界面结合类型，如何改善界面结合状态。13采用一定的方法（框图法、分枝法等）说明本书各章内容之间的联系。

课程:材料科学基础班级:材热00时间：2002-2003学年第一学期（2002年12月25日）序号演示人实验名称内容简介使用材料1曹宁共晶形核与片间搭桥海绵块2周玉刚位错与缺陷的交互作用晶格模型3吝立永位错的交割泡沫塑料4杜光辉扩散及其微观机制塑料瓶、水、气球5姚亮刃型位错及其柏氏矢量硬纸壳6张鹏位错交割与扭折纸板、红线绳7王琨滑移与孪生变形纸板8马奎星各种点缺陷及点阵畸变彩色气球9肖桂勇刃型位错的攀移纸板10李丹丝织构的产生塑料瓶、彩块、细线11张英杰再结晶：纤维组织等轴化泡沫塑料、皮筋12张玉娥孪生变形泡沫塑料、彩球13刘成宝金属的加工硬化铁丝14李和胜位错产生模型海绵等15东青晶胚半径与自由能关系书块16宋传信光滑界面晶体生长模型萝卜17李瑞涛上坡与下坡扩散气球、晶格模型18张红斌细晶强化橡皮泥19卢旭亮材料中的结合键晶格模型20谭延嘉包晶转变硬纸板21袁春雪晶体长大机制泡沫塑料涂色22牟治国位错张力木条、铁丝23安祥海弥散强化机制乒乓球、纸板、皮筋24李士刚渗碳层的形成泡沫板、黑色绳25马杰晶体滑移线的形成泡沫塑料环节一辩论正方题目：材料中的缺陷越多越好反方题目：材料中的缺陷越少越好总时间：20分钟组织、主持人：提示：参考教材后几章的内容、网上资料等。环节二提问全体同学分为两组，相互提问。回答方不回答或回答错误，提问方继续提问（提问同学记1分）；回答方回答正确，变为提问方（回答同学记1分）。若提问方所提问题不符合内容要求，两方角色互换，不记分。环节三讨论11-2章的内容在顺序上有何规律？可否合为一章？2计算密排六方结构的轴比c/a。3晶体中的滑移面一般是哪些晶面？为什么？4计算y-Fe转变为a-Fe时的体积变化。设原子半径不变。5有一四方点阵的a=b，c=a/2。某晶面在三个晶轴上的截距分别为6个、2个和4个原子间距，求该晶面的米勒指数。6如何减少或增加晶体中的位错。课下思考题密排六方点阵是不是一种空间点阵，为什么？期中综合课方式：综合题讲解。综合题目提前给出，讲解时现场抽题.每人5分钟.考核：讲解的条例性、正确性；资料的丰富性；手段多样性；表达与仪态等。总结：有的同学制作了多媒体课件，有的查阅了课外资料，基本达到了预期效果。学时：根据学生人数确定，本次为5学时，评述1h.时间:03.11.4-7.

课堂演示实验或回答问题记录表课程:材料科学基础 班级:材科2004时间：2005-2006学年第二学期题号责任人及学号演示或回答的问题演示过程描述备注1用金属键解释金属的特性2高分子链的内旋转及柔性3体、面心立方晶胞的取法4晶体结构与空间点阵的区别5六方晶系晶向指数的表示6晶体的回转对称轴7面心立方点阵中的间隙8渗碳体的晶体结构9计算密排六方的c/a=1.63310点缺陷的形成及运动11位错产生模型12刃型位错的模型13螺型位错的模型14混合型位错的模型15晶体中的位错环及运动16柏氏矢量的意义及位错性质的判断17刃型位错的滑移18螺型位错的滑移、交滑移以及双交滑移19混合型位错的滑移

20位错扭折、割阶以及带割阶位错的运动21刃型位错与刃型位错的交割22刃型位错与螺型位错的交割23螺型位错与螺型位错的交割24柯氏气团的形成及对材料性能的影响（屈服现象的解释）25刃型位错的攀移26F—R源动作演示27Thompson四面体的动态演示28界面的共性及对材料性能的影响29扩散现象及微观机制30Kirkendall效应31上坡扩散与下坡扩散32反应扩散演示33渗碳层的形成34单晶体拉伸变形过程35滑移带的形成示意36分切应力的分析计算37晶体挛生变形示意38位错的塞积及作用39晶界在材料变形中的影响40扩散蠕变机制示意41弥散强化机制演示

42沉淀强化机制演示43细晶强化机制演示44固溶强化机制演示45形变强化机制演示46残余应力对材料的影响47形变织构形成示意48变形金属加热时的组织变化49位错在多边形化过程中的变化50再结晶的形核方式示意51移动中的晶界与分散粒子的交互作用52结构起伏示意53均匀形核过程示意54非均匀形核过程示意55液固界面的结构及对晶体长大形态的影响56树枝晶长大的过程及条件57一兀相图的建立58共晶形核过程与微观机制59包晶形核过程与微观机制60区域提纯的演示61凝固新技术及应用62三元匀晶相图的空间及水平、垂直截面模型63三元简单共晶相图的空间及水平、垂直截面模型64三元复杂共晶相图的空间及水平、垂直截面模型

题号演示或回答的问题责任人及学号1用金属键解释金属的特性2高分子链的内旋转及柔性3体、面心立方晶胞的取法4晶体结构与空间点阵的区别5六方晶系晶向指数的表示6晶体的回转对称轴7面心立方点阵中的间隙8渗碳体的晶体结构9计算密排六方的c/a=1.63310点缺陷的形成及运动11位错产生模型12刃型位错的模型13螺型位错的模型14混合型位错的模型15晶体中的位错环及运动16柏氏矢量的意义及位错性质的判断17刃型位错的滑移18螺型位错的滑移、交滑移以及双交滑移19混合型位错的滑移20位错扭折、割阶以及带割阶位错的运动21刃型位错与刃型位错的交割22刃型位错与螺型位错的交割23螺型位错与螺型位错的交割24柯氏气团的形成及对材料性能的影响（屈服现象的解释）25刃型位错的攀移26F-R源动作演示27Thompson四面体的动态演示28界面的共性及对材料性能的影响29扩散现象及微观机制30Kirkendall效应31上坡扩散与下坡扩散

32反应扩散演示33渗碳层的形成34单晶体拉伸变形过程35滑移带的形成示意36分切应力的分析计算37晶体孪生变形示意38位错的塞积及作用39晶界在材料变形中的影响40扩散蠕变机制示意41弥散强化机制演示42沉淀强化机制演示43细晶强化机制演示44固溶强化机制演示45形变强化机制演示46残余应力对材料的影响47形变织构形成示意48变形金属加热时的组织变化49位错在多边形化过程中的变化50再结晶的形核方式示意51移动中的晶界与分散粒子的交互作用52结构起伏示意53均匀形核过程示意54非均匀形核过程示意55液固界面的结构及对晶体长大形态的影响56树枝晶长大的过程及条件57二元相图的建立58共晶形核过程与微观机制59包晶形核过程与微观机制60区域提纯的演示61凝固新技术及应用62三元匀晶相图的空间及水平、垂直截面模型63三元简单共晶相图的空间及水平、垂直截面模型64三元复杂共晶相图的空间及水平、垂直截面模型

1用金属键解释金属的特性1.2.1(4)2高分子链的内旋转及柔性1.17(13)3体、面心立方晶胞的取法2.5(18)4晶体结构与空间点阵的区别2.7、2.8(19)5六方晶系晶向指数的表示2.14(22)6晶体的回转对称轴2.17(24)7面心立方点阵中的间隙2.32、2.35(34)8渗碳体的晶体结构2.43(45)9计算密排六方的c/a=1.6332.29(31)10点缺陷的形成及运动3.1、3.3.1(73、75)、4.8(131)11位错产生模型(75〜76)12刃型位错的模型3.4(76)13螺型位错的模型3.6(77)14混合型位错的模型3.7(78)15晶体中的位错环及运动3.8(79)16柏氏矢量的意义及位错性质的判断(79〜82)17刃型位错的滑移3.12(83)18螺型位错的滑移、交滑移以及双交滑移3.12(83)、3.15(84)、3.33(97)19混合型位错的滑移3.14(83)20位错扭折、割阶以及带割阶位错的运动3.17(85)、3.21(87)21刃型位错与刃型位错的交割3.18(85)22刃型位错与螺型位错的交割3.19(86)23螺型位错与螺型位错的交割3.20(86)24柯氏气团的形成及对材料性能的影响（屈服现象的解释）3.16(84)、(170〜171)25刃型位错的攀移3.16(84)26F-R源动作演示3.32(96)27Thompson四面体的动态演示3.40(121)28界面的共性及对材料性能的影响(109〜110)(115)29扩散现象及微观机制(115)、4.8(131)30Kirkendall效应4.6(126)、4.9(132)

31上坡扩散与下坡扩散(129)32反应扩散演示4.18(141)33渗碳层的形成自己查阅资料34单晶体拉伸变形过程5.6(156〜157)、5.10(160)35滑移带的形成示意5.7(157)36分切应力的分析计算5.8(159)37晶体孪生变形示意5.16(162)38位错的塞积及作用5.23(167)39晶界在材料变形中的影响示意5.22、5.23(167)40扩散蠕变机制示意5.26(169)41弥散强化机制演示5.34(173)42沉淀强化机制演示5.35(174)43细晶强化机制演示(166〜167)44固溶强化机制演示(169〜170)45形变强化机制演示(176〜178)46残余应力对材料的影响(179〜180)47形变织构形成示意(178〜179)48变形金属加热时的组织变化5.45(180〜181)49位错在多边形化过程中的变化5.48(183)50再结晶的形核方式示意5.51(185)51移动中的晶界与分散粒子的交互作用5.60(191〜192)52结构起伏示意(203)53均匀形核过程示意(205〜207)54非均匀形核过