2024年材料科学基础题库

單项选择題：（每一道題1分）第1章原子构造与键合高分子材料中的C-H化學键属于c。（A）氢键 （B）离子键 （C）共价键属于物理键的是b。（A）共价键 （B）范德华力 （C）氢键化學键中通過共用電子對形成的是a。（A）共价键 （B）离子键 （C）金属键第2章固体构造面心立方晶体的致密度為C。（A）100% （B）68% （C）74%体心立方晶体的致密度為B。（A）100% （B）68% （C）74%密排六方晶体的致密度為C。（A）100% （B）68% （C）74%如下不具有多晶型性的金属是a。（A）铜 （B）锰 （C）铁面心立方晶体的孪晶面是c。（A）{112} （B）{110} （C）{111}fcc、bcc、hcp三种單晶材料中，形变時各向异性行為最明显的是c。（A）fcc （B）bcc （C）hcp在纯铜基体中添加微细氧化铝颗粒不属于一下哪种强化方式？c（A）复合强化 （B）弥散强化 （C）细晶强化第3章晶体缺陷刃型位錯的滑移方向与位錯线之间的几何关系？（A）垂直 （B）平行 （C）交叉能進行攀移的位錯必然是a。（A）刃型位錯 （B）螺型位錯 （C）混合位錯在晶体中形成空位的同步又产生间隙原子，這样的缺陷称為b。（A）肖特基缺陷 （B）弗仑克尔缺陷 （C）线缺陷原子迁移到间隙中形成空位-间隙對的點缺陷称為b（A）肖脱基缺陷 （B）Frank缺陷 （C）堆垛层錯如下材料中既存在晶界、又存在相界的是b（A）孪晶铜 （B）中碳钢 （C）亚共晶铝硅合金大角度晶界具有____c______個自由度。（A）3 （B）4 （C）5第4章固体中原子及分子的运動菲克第一定律描述了稳态扩散的特性，即浓度不随b变化。（A）距离 （B）時间 （C）温度在置换型固溶体中，原子扩散的方式一般為c。（A）原子互换机制 （B）间隙机制 （C）空位机制原子扩散的驱動力是b。（A）组元的浓度梯度 （B）组元的化學势梯度 （C）温度梯度A和A-B合金焊合後发生柯肯达尔效应，测得界面向A试样方向移動，则a。（A）A组元的扩散速率不小于B组元 （B）B组元的扩散速率不小于A组元 （C）A、B两组元的扩散速率相似下述有关自扩散的描述中對的的為c。（A）自扩散系数由浓度梯度引起 （B）自扩散又称為化學扩散 （C）自扩散系数随温度升高而增長固体中原子和分子迁移运動的多种机制中，得到试验充足验证的是b（A）间隙机制 （B）空位机制 （C）互换机制第5章材料的形变和再結晶在弹性极限e范围内，应变滞後于外加应力，并和時间有关的現象称為b（A）包申格效应 （B）弹性後效 （C）弹性滞後塑性变形产生的滑移面和滑移方向是a（A）晶体中原子密度最大的面和原子间距最短方向（B）晶体中原子密度最大的面和原子间距最長方向（C）晶体中原子密度最小的面和原子间距最短方向bcc、fcc、hcp三种經典晶体构造中，____c_____具有至少的滑移系，因此具有這种晶体构造的材料塑性最差。（A）bcc （B）fcc （C）hcpa，位錯滑移的派-纳力越小。（A）位錯宽度越大 （B）滑移方向上的原子间距越大 （C）相邻位錯的距离越大已知Cu的Tm=1083C，则Cu的最低再結晶温度约為b。（A）200C （B）270C （C）350C已知Fe的Tm=1538C，则Fe的最低再結晶温度约為b。（A）350C （B）450C （C）550CCottrell气团理论對应变時效現象的解释是：a（A）溶质原子再扩散到位錯周围（B）位錯增殖的成果（C）位錯密度減少的成果位錯缠結的多边化发生在形变合金加热的____a__________阶段。（A）答复 （B）再結晶 （C）晶粒長大再結晶晶粒長大的過程中，晶粒界面的不一样曲率是导致晶界迁移的直接原因，晶界總是向著___b___________方向移動（A）曲率中心 （B）曲率中心相反 （C）曲率中心垂直纯金属材料的再結晶過程中，最有也許在如下位置首先发生再結晶形核b（A）小角度晶界 （B）孪晶界 （C）外表面形变後的材料再升温時发生答复与再結晶現象，则點缺陷浓度下降明显发生在a。（A）答复阶段 （B）再結晶阶段 （C）晶粒長大阶段形变後的材料在低温答复阶段時其内部组织发生明显变化的是a。（A）點缺陷的明显下降 （B）形成亚晶界 （C）位錯重新运動和分布對于变形程度较小的金属，其再結晶形核机制為c。（A）晶界合并 （B）晶界迁移 （C）晶界弓出開始发生再結晶的標志是：b（A）产生多变化（B）新的無畸变等轴小晶粒替代变形组织（C）晶粒尺寸明显增大由于晶核产生于高畸变能区域，再結晶在______c_____部位不易形核。（A）大角度晶界和孪晶界 （B）相界面 （C）外表面第6章單组元相图及纯晶体的凝固凝固時在形核阶段，只有核胚半径等于或不小于临界尺寸時才能成為結晶的关键，當形成的核胚半径等于临界半径時，体系的自由能变化a。（A）不小于零 （B）等于零 （C）不不小于零形成临界晶核時体积自由能的減少只能赔偿表面能的b。（A）1/3 （B）2/3 （C）3/4如下材料中，結晶過程中以非小平面方式生長的是b。（A）金属锗 （B）氯化铵晶体 （C）氧化硅铸锭凝固時如大部分結晶潜热可通過液相散失時，则固态显微组织重要為a。（A）树枝晶 （B）柱状晶 （C）胞状晶凝固時不能有效減少晶粒尺寸的是如下哪种措施？b（A）加入形核剂 （B）減小液相過冷度 （C）對液相实行搅拌第7章二元系相图及其合金的凝固在二元系合金相图中，计算两相相對量的杠杆法则用于b。（A）單相区中 （B）两相区中 （C）三相平衡水平线上對离异共晶和伪共晶的形成原因，下述說法對的的是b。（A）离异共晶只能經非平衡凝固获得 （B）伪共晶只能經非平衡凝固获得 （C）形成离异共晶的原始液相成分靠近共晶成分任一合金的有序构造形成温度a無序构造形成温度。（A）低于 （B）高于 （C）也許低于或高于多选題：（每一道題2分）如下同步具有方向性和饱和性的結合键的是ac。（A）共价键 （B）离子键 （C）氢键 （D）金属键 （E）范德华力晶体区别于其他固体构造的基本特性有abce。（A）原子呈周期性反复排列 （B）長程有序 （C）具有固定的熔點（D）各向同性（E）各向异性如下具有多晶型性的金属是bce。（A）铜 （B）铁 （C）锰 （D）钛 （E）钴如下abce等金属元素在常温下具有密排六方晶体构造。（A）镁 （B）锌 （C）镉 （D）铬 （E）铍铁具有多晶型性，在不一样温度下會形成ab等晶体构造。（A）面心立方 （B）体心立方 （C）简朴立方 （D）底心立方 （E）密排六方具有相似配位数和致密度的晶体构造是ae。（A）面心立方 （B）体心立方 （C）简朴立方 （D）底心立方 （E）密排六方第6章有关均匀形核，如下說法對的的是acd。（A）体积自由能的变化只能赔偿形成临界晶核表面所需能量的三分之二（B）非均匀形核比均匀形核难度更大（C）构造起伏是促成均匀形核的必要原因（D）能量起伏是促成均匀形核的必要原因（E）過冷度△T越大，则临界半径越大如下說法中，abcd阐明了非均匀形核与均匀形核之间的差异。（A）非均匀形核所需過冷度更小（B）均匀形核比非均匀形核难度更大（C）一旦满足形核条件，均匀形核的形核率比非均匀形核更大（D）均匀形核试非均匀形核的一种特例（E）实际凝固過程中既有非均匀形核，又有均匀形核晶体的長大方式有ade。（A）持续長大 （B）不持续長大 （C）平面生長 （D）二维形核生長 （E）螺型位錯生長控制金属的凝固過程获得细晶组织的手段有ace。（A）加入形核剂 （B）減小液相過冷度 （C）增大液相過冷度（D）增長保温時间（E）施加机械振動第7章二元相图中，属于共晶方式的相转变有abcd。（A）共晶转变 （B）共析转变 （C）偏晶转变 （D）熔晶转变 （E）合晶转变二元相图中，属于包晶方式的相转变有abc。（A）包晶转变 （B）包析转变 （C）合晶转变 （D）偏晶转变 （E）熔晶转变二元相图必须遵照如下几何规律：abcde。（A）相图中的线条代表发生相转变的温度和平衡相的成分（B）两個單相区之间必然有一种由该两相构成的两相区把它們分開，而不能以一条线接界（C）两個两相区必须以單相区或三相水平线隔開（D）二元相图中的三相平衡必為一条水平线（E）两相区与單相区的分界线与等温线相交時，其延長线应進入另一两相区内构成匀晶合金的两种组元之间必须满足如下条件：acde。（A）具有相似的晶体构造，晶格常数相近（B）具有相似的熔點（C）具有相似的原子价（D）具有相似的電负性（E）原子半径差不不小于15%固溶体的平衡凝固包括abd等几种阶段。（A）液相内的扩散過程 （B）固相内的扩散過程 （C）液相的長大 （D）固相的继续長大 （E）液固界面的运動判断題：(在題後括号内填入“對”或“錯”，每題1分，共15分)第一章离子键的正负离子相间排列，具有方向性，無饱和性。 （錯）共价键通過共用電子對而成，具有方向性和饱和性。 （對）同位素的原子具有相似的质子数和中子数。 （錯）第二章复杂晶胞与简朴晶胞的区别是，除在顶角外，在体心、面心或底心上有阵點。（對）晶体构造的原子呈周期性反复排列，即存在短程有序。（錯）立方晶系中，晶面族{111}表达正八面体的面。 （對）立方晶系中，晶面族{110}表达正拾二面体的面。 （對）晶向指数<uvw>和晶面指数(hkl)中的数字相似時，對应的晶向和晶面互相垂直。（對）bcc的间隙不是正多面体，四面体间隙包括于八面体间隙之中。（對）溶质与溶剂晶体构造相似是置换固溶体形成無限固溶体的必要条件。（對）非金属和金属的原子半径比值rx/rm>0.59時，形成间隙化合物，如氢化物、氮化物。 （錯）晶体中的原子在空间呈有规则的周期性反复排列；而非晶体中的原子则是無规则排列的。（對）选用晶胞時，所选用的正方体应与宏观晶体具有同样的對称性。（錯）空间點阵是晶体中质點排列的几何學抽象，只有14种类型，而实际存在的晶体构造是無限的。（對）形成置换固溶体的元素之间能無限互溶，形成间隙固溶体的元素之间只能有限互溶。（錯）晶向所指方向相反，则晶向指数的数字相似，但符号相反。（對）第三章弗兰克缺陷是原子迁移到间隙中形成的空位-间隙對。 （對）位錯线只能终止在晶体表面或界面上，而不能中断于晶体内部。 （對）滑移時，刃型位錯的运動方向一直平行于位錯线，而垂直于柏氏矢量。（錯）晶体表面一般為原子密度最大的面，其表面能与曲率有关：曲率越大，表面能越大。 （對）第四章菲克定律描述了固体中存在浓度梯度時发生的扩散，即化學扩散。 （對）温度越高，原子热激活能越大，扩散系数越大。 （對）置换固溶体中溶质原子要高于间隙固溶体中的溶质原子的扩散速度。（錯）由于晶体缺陷处點阵畸变较大，原子处在较高的能量状态，易于跃迁，故扩散激活能较小。（對）第五章滑移面和滑移方向總是晶体中原子密度最大的面和方向。（對）再結晶過程中显微组织重新改组，形成新的晶体构造，因此属于相变過程。 （錯）晶界自身的强度對多晶体的加工硬化奉献不大，而多晶体加工硬化的重要原因来自晶界两侧晶粒的位向差。（對）聚合型合金的抗变形能力取决于两相的体积分数。 （錯）塑性变形會使金属的导電性升高，抗腐蚀性下降。 （錯）原子密度最小的晶面上面间距最大、點阵阻力最小。 （錯）孪生临界切应力比滑移的大得多，只有在滑移很难進行的条件下才會发生。（對）再結晶晶粒長大的驱動力是来自晶界移動後体系總的自由能的減少。 （對）塑性加工产生硬化与位錯间的交互作用及密度增長有关。 （對）微观内应力的作用范围与晶粒尺寸為同一数量级。 （對）第六章由于均匀形核需要的過冷度很大，因此液态金属多為非均匀形核。 （對）形核過程中，表面自由能是液固相变的驱動力，而体积自由能是其阻力。（錯）粗糙界面的材料一般只有较小的結晶潜热，因此生長速率较高。（對）第七章固溶体非平衡凝固状况下，固相内组元扩散比液相内组元扩散慢得多，故偏离固相线的程度大得多。 （對）名詞解释：（每一道題3分）晶带轴：所有平行或相交于同一直线的這些晶面构成一种晶轴，此直线称為晶带轴。多晶型性：固态金属在不一样的温度和压力条件下具有不一样晶体构造的特性。固溶体：以某一组元為溶剂，在其晶体點阵中溶入其他组元原子所形成的均匀混合的固态溶体，继续保持溶体的晶体构造类型。中间相：两组元A和B构成合金時，除了可以形成以A為基或以B為基的固溶体外，所形成的晶体构造与A、B两组元均不相似的新相，称為中间相间隙相：由過渡族金属与C、N、H、B等原子半径较小的非金属元素形成的金属化合物弥散强化：對于两相合金来說，第二相粒子均匀分布在基体相上時，将會對基体相产生明显的强化作用。应变時效：将低碳钢试样拉伸到产生少許预塑性变形後卸载，然後重新加载，试样不发生屈服現象，但若产生一定量的塑性变形後卸载，在室温停留几天或在低温（如150℃）時效几小時後再進行拉伸，此時屈服點現象重新出現，并且上屈服點升高，這种現象即应变時效。答复：冷变形金属在退火時发生组织性能变化的初期阶段，在此阶段内物理和力學性能的答复程度是随温度和時间变化的。再結晶：伴随温度上升，在变形组织的基体上产生新的無畸变再結晶晶核，并逐渐長大形成等轴晶粒，從而取代纤维状变形组织的過程。加工硬化：金属材料在受到外力作用持续变形的過程中，伴随变形的增長，强度硬度增長，而塑韧性下降的現象。均匀形核：新相晶核在目相中均匀地生成，即晶核由某些原子团直接形核，不受杂质粒子或外表面的影响的形核過程。非均匀形核：新相优先在目相中存在的异质处形核，即依附于液相中的杂质或外来表面形核。過冷度：晶体材料的实际凝固凝固温度低于理论凝固温度的差值，用T表达。持续長大：粗糙界面状况下，液固界面的固相一侧上二分之一的原子位置空著，液相原子较轻易進入這些位置与固相結合，晶体便以持续方式向液相中生長。负温度梯度：液相温度随液固界面的距离增大而減少的温度梯度状况。树枝状生長：在负温度梯度状况下，當部分相界面生長凸出到液相中，由于過冷度更大，使凸出部分的生長速度增大而深入伸向液体中，液固界面不能保持平面状而會形成許多伸向液体的分枝，同步這些晶枝上又也許會長出二次晶枝。晶体的這种生長方式称為树枝状生長。匀晶转变：包晶转变：平衡凝固：指凝固過程中的每個阶段都能到达平衡，即在相变過程中有充足時间進行组元间的扩散，以到达平衡相的成分。非平衡凝固：在实际工业生产中，合金溶液浇涛後的冷却速度较快，使凝固過程偏离平衡条件，称為非平衡凝固。枝晶偏析：固溶体一般以树枝状生長方式結晶，非平衡凝固导致先結晶的枝干和後結晶的枝间的成分不一样，故称為枝晶偏析。共晶转变：由液相似時結晶出两种固相的過程称為共晶转变。该转变為恒温转变。伪共晶：在非平衡凝固条件下，由某些亚共晶或過共晶成分的合金在過冷条件下也能得所有的共晶组织，這种由非共晶成分的合金所得到的共晶组织称為伪共晶。离异共晶：在平衡凝固条件下应為單相固溶体的合金，在迅速冷却条件下出現的少許共晶组织称為非平衡共晶，或称為离异共晶。简答題：（每一道題4分）第1章原子间的結合键共有几种？各自特點怎样？（分）答：1、化學键包括：金属键：電子共有化，既無饱和性又無方向性离子键：以离子而不是以原子為結合單元，规定正负离子相间排列，且無方向性，無饱和性共价键：共用電子對；饱和性；配位数较小，方向性2、物理键如范德华力，系次价键，不如化學键强大3、氢键：分子间作用力，介于化學键与物理键之间，具有饱和性第2章试從晶体构造的角度，阐明间隙固溶体、间隙相及间隙化合物之间的区别（分）答：溶质原子分布于溶剂晶格间隙而形成的固溶体成為间隙固溶体。形成间隙固溶体的溶质原子一般是原子半径不不小于0.1nm的非金属元素，如H、B、C、N、O等。间隙固溶体保持溶剂的晶体构造，其成分可在一定固溶度极限值内波動，不能用分子式表达。（2分）间隙相和间隙化合物属于原子尺寸原因占主导地位的中间相。也是原子半径较小的非金属元素占据晶格的间隙，然而间隙相、间隙化合物的晶格与构成他們的任一组元晶格都不相似，其成分可在一定范围内波動。构成它們的组元大体都具有一定的原子构成比，可用化學分子式来表达。（2分）當rB/rA<0.59時，一般形成间隙相，其构造為简朴晶体构造，具有极高的熔點和硬度；當rB/rA>0.59時，形成间隙化合物，其构造為复杂的晶体构造。（2分）试以表格形式归纳總結3种經典的晶体构造的晶体學特性。（分）答：書上表第3章简述晶体中产生位錯的重要来源。（分）答：晶体中的位錯来源重要可有如下几种。1).晶体生長過程中产生位錯。其重要来源有：①由于熔体中杂质原子在凝固過程中不均匀分布使晶体的先後凝固部提成分不一样，從而點阵常数也有差异，也許形成位錯作為過渡；（1分）②由于温度梯度、浓度梯度、机械振動等的影响，致使生長著的晶体偏转或弯曲引起相邻晶块之间有位相差，它們之间就會形成位錯；（1分）③晶体生長過程中由于相邻晶粒发生碰撞或因液流冲击，以及冷却時体积变化的热应力等原因會使晶体表面产生台阶或受力变形而形成位錯。（1分）2).由于自高温较快凝固及冷却時晶体内存在大量過饱和空位，空位的汇集能形成位錯。（1分）3).晶体内部的某些界面（如第二相质點、孪晶、晶界等）和微裂纹的附近，由于热应力和组织应力的作用，往往出現应力集中現象，當此应力高至足以使该局部区域发生滑移時，就在该区域产生位錯。（1分）简述晶界具有哪些特性？答：1）晶界处點阵畸变变大，存在晶界能，故晶粒長大和晶界平直化是一种自发過程。2）晶界处原子排列不规则，從而阻碍塑性变形，强度更高。這就是细晶强化的本质。3）晶界处存在较多缺陷（位錯、空位等），有利原子扩散。4）晶界处能量高，固态相变先发生，因此晶界处的形核率高。5）晶界处成分偏析和内吸附，又富集杂质原子，因此晶界熔點低而产生“過热”現象。6）晶界能高，导致晶界腐蚀速度比晶粒内部更高。對于同一种晶体，它的表面能与晶界能（相似的面积）哪一种较高？為何？（分）答：對于同一种晶体，晶界能比表面能高（1分）。推导如下：假设晶体的理想光滑的两個等面积平面合拢，會形成一种晶体内界面，该界面的能量相称于两個外表面之和，且理想状态下破壞该界面結合所需要的能量相称于键合能。即相似面积下，E晶界>E完整晶体键合能>2倍E表面（2分）第4章简述影响固体中原子和分子扩散的原因有哪几方面。（分）答：1、温度；2、固溶体类型；3、晶体构造；4、晶体缺陷；5、化學成分；6、应力的作用（各0.5分）第5章简述金属材料通過塑性变形後，也許會发生哪些方面性能的变化。（分）答：加工硬化:塑性变形後，性能上最為突出的变化是强度（硬度）明显提高，塑性迅速下降。（1分）腐蚀速度：塑变使扩散過程加速，腐蚀速度加紧（1分）密度：對具有铸造缺陷（如气孔、疏松等）的金属經塑性变形後也許使密度上升（1分）弹性模量：塑变使弹性模量升高（1分）電阻率：塑性变形使金属的電阻率升高。变化程度因材质而异。（1分）此外，塑性变形還會引起電阻温度系数下降、导磁率下降、导热系数下降。（1分）金属的退火处理包括哪三個阶段？简述這三個阶段中晶粒大小、构造的变化。（分）答：退火過程分為答复、再結晶和晶粒長大三個阶段。答复是指新的無畸变晶粒出現之前所产生的亚构造和性能变化的阶段；再結晶是指出現無畸变的等轴新晶粒逐渐取代变形晶粒的過程；晶粒長大是指再結晶結束之後晶粒的继续長大。（3分）在答复阶段，由于不发生大角度晶界的迁移，因此晶粒的形状和大小与变形态的相似，仍保持著纤维状或扁平状，從光學显微组织上几乎看不出变化。在再結晶阶段，首先是在畸变度大的区域产生新的無畸变晶粒的关键，然後逐渐消耗周围的变形基体而長大，直到形变组织完全改组為新的、無畸变的细等轴晶粒為止。最终，在晶界表面能的驱動下，新晶粒互相吞食而長大，從而得到一种在该条件下较為稳定的尺寸，称為晶粒長大阶段。（3分）第6章图示并分析金属材料凝固组织中树枝晶的生長過程。（分）（画出液固界面附近的负温度梯度）在负温度梯度状况下，金属凝固過程中液固界面上产生的結晶潜热可通過液相散失，假如部分的相界面生長凸出到前面的液相中，则处在過冷度更大的液相中，使凸出部分的生長速度增大而深入伸向液相中。此時，液固界面就不也許保持平面状而是形成許多伸向液相的分枝，同步有也許在這些晶枝上長出二次枝晶臂。這种方式即為树枝晶生長方式。第7章金属型浇铸的铸锭的宏观组织一般分為哪几种区，分析其形成原因？（分）答：a．表层细晶区（0.5分）當液态金属注人锭模中後，型壁温度低，与型壁接触的很薄一层熔液产生强烈過冷，并且型壁可作為非均匀形核的基底，因此，立即形成大量的晶核，這些晶核迅速長大至互相接触，形成由细小的、方向杂乱的等轴晶粒构成的细晶区。（1.5分）b．柱状晶区（0.5分）伴随"细晶区"壳形成，型壁被熔液加热而不停升温，使剩余液体的冷却变慢,并且由于結晶時释放潜热,故细晶区前沿液体的過冷度減小，形核变得困难，只有细晶区中既有的晶体向液体中生長。在這种状况下，只有一次轴（即生長速度最快的晶向）垂直于型壁（散热最快方向）的晶体才能得到优先生長，而其他取向的晶粒，由于受邻近晶粒的限制而不能发展，因此，這些与散热相反方向的晶体择优生長而形成柱状晶区。各柱状晶的生長方向是相似的.（1.5分）C．中心等轴晶区（0.5分）柱状晶生長到一定程度，由于前沿液体遠离型壁，散热困难，冷速变慢，并且熔液中的温差随之減小，這将制止柱状晶的迅速生長，當整個熔液温度降至熔點如下時，熔液中出現許多品核并沿各個方向長大，就形成中心等轴晶区。（1.5分）与平衡凝固相比较，固溶体的非平衡凝固有何特點？（1）非平衡凝固的固相平均成分线和液相平均成分线与平衡凝固的固相线、液相线不一样，冷却速度越快，偏离固、液相线越严重；反之，冷却速度越慢，越靠近，表明凝固速度越靠近平衡凝固条件。（2）先結晶部分總是富高熔點组元，後結晶的部分是富低熔點组元。（3）非平衡凝固總是导致凝固终止温度低于平衡凝固時的终止温度。试分析包晶反应不平衡组织的形成過程。实际生产中的冷速较快，包晶反应所依赖的固体中原子扩散往往不能充足進行，导致包晶反应的不完全性，即在低于包晶温度下，将同步存在参与转变的液相和a相，其中液相在继续冷却過程中也許直接結晶出b相或参与其他反应，而a相仍保留在b相芯部，形成包晶反应的非平衡组织。

计算題：（每一道題10分）第2章金刚石為碳的一种晶体，為复杂面心立方构造，晶胞中具有8個原子，其晶格常数a=0.357nm，當它转换成石墨(r2=2.25g/cm3)构造時，求其体积变化百分数？解：金刚石為复杂面心立方构造，每個晶胞具有8個碳原子金刚石的密度為：對于單位质量1g碳為金刚石构造時，体积為：v1=1/1=0.285(cm3)转变為石墨构造時，体积為：v2=1/2=0.444(cm3)故金刚石转变為石墨构造時体积膨胀：第3章在Fe中形成1mol空位需要的能量為104.675kJ，试计算從20℃升温至850℃時空位数目增長多少倍？解：空位在温度T時的平衡浓度為系数A一般在1~10之间，取A=1，则故空位增長了（倍）第4章一块含0.1%C的碳钢在930℃渗碳，渗到0.05cm的地方碳的浓度到达0.45%。在t>0的所有時间，渗碳气氛保持表面成分為1%，假设D=2.0×10-5exp(-140000/RT)(m2/s)。(a)计算渗碳時间；(b)若将渗层加深一倍，则需多長時间？(c)若规定0.3%C作為渗碳层厚度的量度，则在930℃渗碳10小時的渗层厚度為870℃渗碳10小時的多少倍？解：(a)由Fick第二定律得：t1.0×104(s)（5分）(b)由关系式，得：，两式相比，得：當温度相似時，D1=D2,于是得：（5分）（c）由于：t930=t870,D930=1.67×10-7(cm2/s)D870=0.2×exp(-140000/8.314×1143)=8.0×10-8(cm2/s)因此：（倍）（5分）一块含0.1%C的碳钢在930℃、1%碳浓度的气氛中進行渗碳处理，通過11個小時後在0.05cm的地方碳的浓度到达0.45%，若要在0.08cm的深度到达同样的渗碳浓度，则需多長時间？a解：由Fick第二定律得：即由題意可知，两种状况下渗碳前後浓度相似且渗碳温度相似，即（5分）故（10分，不精确扣1分）要在0.08cm深度到达同样的渗碳深度，需28.16小時。有两种激活能分别為E1=83.7KJ/mol和E2=251KJ/mol的扩散反应。温度從25℃升高到600℃時，這两种扩散的扩散系数有何变化，并對成果作出评述。解：由得：對于温度從298K提高到873K，扩散速率D分别提高4.6×109和9.5×1028倍，显示出温度對扩散速率的重要影响。激活能越大時，扩散速率對温度的敏感性越大。第5章已知H70黄铜（30%Zn）在400℃的恒温下完毕再結晶需要1小時，而在390℃完毕再結晶需要2小時，试计算在420℃恒温下完毕再結晶需要多少時间？解：再結晶是一热激活過程，故再結晶速率，而再結晶速率和产生某一体积分数所需的時间t成反比，即，故。两個不一样的恒定温度产生同样程度的再結晶時，两边取對数同理有 已知t1=1小時，t2=2小時，代入上式可得t3=0.26（小時）铁的答复激活能為88.9kJ/mol，假如經冷变形的铁在400℃進行答复处理，使其残留加工硬化為60%需160分钟，問在450℃答复处理至同样效果需要多少時间？解：同上題，有故已知單相黄铜400℃恒温下完毕再結晶需要1小時，而350℃恒温時，则需要3小時，试求该合金的再結晶激活能。解：再結晶是一热激活過程，故再結晶速率，而再結晶速率和产生某一体积分数所需的時间t成反比，即，故。两個不一样的恒定温度产生同样程度的再結晶時，故(KJ/mol)已知平均晶粒直径為1mm和0.0625mm的a-Fe的屈服强度分别為112.7MPa和196MPa，問平均晶粒直径為0.0196mm的纯铁的屈服强度為多少？解：根据Hall-Petch公式： 解得 ∴已知条件：v=0.3,GCu=48300MPa，Ga-Fe=81600MP