材料科學基礎(chǔ)復習題及部分答案

1、單項 選擇題：第1章 原子結(jié)構(gòu)與鍵合1. 高分子材料中的 C-H 化學鍵屬于 。（A）氫鍵（B ）離子鍵（C）共價鍵2. 屬于物理鍵的是 。（A）共價鍵（ B）范德華力（C）離子鍵3. 化學鍵中通過共用電子對形成的是（A）共價鍵（ B）離子鍵（C）金屬鍵 第2章 固體結(jié)構(gòu)4. 以下不具有多晶型性的金屬是 。（A）銅（ B）錳（C）鐵5. fcc 、bcc 、hcp 三種單晶材料中，形變時各向異性行為最顯著的是（A）fcc（B） bcc（C）hcp6. 與過渡金屬最容易形成間隙化合物的元素是 。（A）氮（ B）碳（C）硼7. 面心立方晶體的孿晶面是 。（A）112（B ）110（ C）1118.

2、 以下屬于正常價化合物的是 。（A）Mg 2Pb（B）Cu5Sn（C）Fe3C 第3章 晶體缺陷9. 在晶體中形成空位的同時又產(chǎn)生間隙原子，這樣的缺陷稱為 （A）肖特基缺陷（B ）弗侖克爾缺陷（ C）線缺陷10. 原子遷移到間隙中形成空位 -間隙對的點缺陷稱為（A）肖脫基缺陷（B）Frank 缺陷（C）堆垛層錯11. 刃型位錯的滑移方向與位錯線之間的幾何關(guān)系是？A）垂直B）平行C）交叉12. 能進行攀移的位錯必然是（A）刃型位錯（B）螺型位錯（C）混合位錯13. 以下材料中既存在晶界、又存在相界的是（A）孿晶銅（B）中碳鋼（C）亞共晶鋁硅合金14. 大角度晶界具有 _個自由度。（A）3（B）4

3、（C）5第4章 固體中原子及分子的運動變化。（C）溫度C）空位機制15. 菲克第一定律描述了穩(wěn)態(tài)擴散的特征，即濃度不隨 （ A ）距離（ B）時間16. 在置換型固溶體中，原子擴散的方式一般為（ A ）原子互換機制（ B）間隙機制17. 固體中原子和分子遷移運動的各種機制中，得到實驗充分驗證的是A）間隙機制B）空位機制C）交換機制18. 原子擴散的驅(qū)動力是（A）組元的濃度梯度B）組元的化學勢梯度4.2 非授課內(nèi)容）（C）溫度梯度19. A和 A-B 合金焊合后發(fā)生柯肯達爾效應(yīng)，測得界面向A 試樣方向移動，則（ A ） A 組元的擴散速率大于 B 組元（ B） B 組元的擴散速率大于 A 組元（

4、C）A 、B 兩組元的擴散速率相同20. 下述有關(guān)自擴散的描述中正確的為 。（A）自擴散系數(shù)由濃度梯度引起（ B）自擴散又稱為化學擴散（C）自擴散系數(shù)隨溫度升高而增加 第 5章 材料的形變和再結(jié)晶21. 在彈性極限 e 范圍內(nèi)，應(yīng)變滯后于外加應(yīng)力，并和時間有關(guān)的現(xiàn)象稱為（A）包申格效應(yīng)（B ）彈性后效（ C）彈性滯后22. 塑性變形產(chǎn)生的滑移面和滑移方向是 （ A ）晶體中原子密度最大的面和原子間距最短方向 （ B ）晶體中原子密度最大的面和原子間距最長方向 （ C ）晶體中原子密度最小的面和原子間距最短方向因此具有這種晶體結(jié)構(gòu)的材料塑C）相鄰位錯的距離越大23. bcc、fcc 、hcp 三

5、種典型晶體結(jié)構(gòu)中， 具有最少的滑移系，性最差。（A）bcc（B）fcc（C） hcp24. ，位錯滑移的派 - 納力越小。（ A ）位錯寬度越大（ B）滑移方向上的原子間距越大25. Cottrell 氣團理論對應(yīng)變時效現(xiàn)象的解釋是：（ A）溶質(zhì)原子再擴散到位錯周圍（B）位錯增殖的結(jié)果（ C） 位錯密度降低的結(jié)果26. 已知 Cu 的 Tm=1083 C，則 Cu 的最低再結(jié)晶溫度約為 。 （A）200 C（B）270 C（C） 350 C27. 已知 Fe 的 Tm=1538 C，則 Fe 的最低再結(jié)晶溫度約為。（A）350 C（B）450 C（C） 550 C28. 位錯纏結(jié)的多邊化發(fā)生在

6、形變合金加熱的 階段。（A）回復（B ）再結(jié)晶（ C）晶粒長大29. 形變后的材料再升溫時發(fā)生回復與再結(jié)晶現(xiàn)象，則點缺陷濃度下降明顯發(fā)生在 （ A ）回復階段（ B）再結(jié)晶階段（ C）晶粒長大階段30. 形變后的材料在低溫回復階段時其內(nèi)部組織發(fā)生顯著變化的是 （A）點缺陷的明顯下降（B）形成亞晶界（C）位錯重新運動和分布31. 由于晶核產(chǎn)生于高畸變能區(qū)域，再結(jié)晶在 部位不易形核。（A）大角度晶界和孿晶界（ B）相界面（C）外表面32. 純金屬材料的再結(jié)晶過程中，最有可能在以下位置首先發(fā)生再結(jié)晶形核 （A）小角度晶界（B ）孿晶界（ C）外表面33. 對于變形程度較小的金屬，其再結(jié)晶形核機制為

7、。 （ A ）晶界合并（ B）晶界遷移（ C）晶界弓出34. 再結(jié)晶晶粒長大的過程中，晶粒界面的不同曲率是造成晶界遷移的直接原因，晶界總是向著方向移動（A）曲率中心 （ B）曲率中心相反（ C）曲率中心垂直35. 開始發(fā)生再結(jié)晶的標志是：（A）產(chǎn)生多變化（B）新的無畸變等軸小晶粒代替變形組織（C）晶粒尺寸顯著增大36. 在純銅基體中添加微細氧化鋁顆粒屬于 。（ A ）復合強化（ B）析出強化（ C）固溶強化37. 在純銅基體中添加鋁或錫、鎳等微量合金元素屬于 。（ A ）復合強化（ B）析出強化（ C）固溶強化38. 在純鋁的凝固過程中添加 Al-Ti-B 細化劑屬于 。 （ A ）復合強化（

8、 B）晶粒細化（ C）固溶強化 第 6章 單組元相圖及純晶體的凝固39. 凝固時在形核階段，只有核胚半徑等于或大于臨界尺寸時才能成為結(jié)晶的核心，當形成的核胚半徑 等于臨界半徑時，體系的自由能變化 。（A）大于零（B ）等于零（ C）小于零40. 以下材料中，結(jié)晶過程中以非小平面方式生長的是 。（A）金屬鍺（B ）透明環(huán)己烷（ C）氧化硅41. 以下材料中，結(jié)晶過程中以小平面方式生長的是 。（A）金屬鍺（B ）銅鎳合金（ C）金屬鉛42. 形成臨界晶核時體積自由能的減少只能補償表面能的 。（A）1/3（B）2/3（C） 1/443. 鑄錠凝固時如大部分結(jié)晶潛熱可通過液相散失時，則固態(tài)顯微組織主要

9、為（A）樹枝晶（B ）柱狀晶（ C）胞狀晶44. 凝固時不能有效降低晶粒尺寸的是以下哪種方法？（A）加入形核劑（B ）減小液相過冷度（ C）對液相實施攪拌 第 7章 二元系相圖及其合金的凝固45. 對離異共晶和偽共晶的形成原因，下述說法正確的是（A）離異共晶只能經(jīng)非平衡凝固獲得（B）偽共晶只能經(jīng)非平衡凝固獲得（C）形成離異共晶的原始液相成分接近共晶成分C）三相平衡水平線上C）包晶轉(zhuǎn)變46. 在二元系合金相圖中，計算兩相相對量的杠桿法則用于 （ A ）單相區(qū)中（ B）兩相區(qū)中47. 二元系合金中兩組元部分互溶時，不可能發(fā)生 （ A ）共晶轉(zhuǎn)變（ B）勻晶轉(zhuǎn)變48. 任一合金的有序結(jié)構(gòu)形成溫度 無

10、序結(jié)構(gòu)形成溫度。 （A）低于（B ）高于（ C）可能低于或高于49. fcc 、bcc 、hcp 三種單晶材料中，形變時各向異性行為最顯著的是（A）fcc（B） bcc（C）hcp50. 與過渡金屬最容易形成間隙化合物的元素是（A）氮（ B）碳（C）硼51. 面心立方晶體的孿晶面是 。（A）112（B ）110（ C）11152. 以下屬于正常價化合物的是 。（A）Mg 2Pb（B）Cu5Sn（C）Fe3C53. 在晶體中形成空位的同時又產(chǎn)生間隙原子，這樣的缺陷稱為 （A）肖特基缺陷（B ）弗侖克爾缺陷 （ C）線缺陷54. 原子遷移到間隙中形成空位 -間隙對的點缺陷稱為 （A）肖脫基缺陷（B

11、）Frank 缺陷（C）堆垛層錯55. 刃型位錯的滑移方向與位錯線之間的幾何關(guān)系是？（A）垂直（B ）平行（C）交叉56. 能進行攀移的位錯必然是 。（C）混合位錯C）亞共晶鋁硅合金（ A ） 刃型位錯（ B）螺型位錯57. 以下材料中既存在晶界、又存在相界的是 （A）孿晶銅（B ）中碳鋼58. 大角度晶界具有 個自由度。（A）3（B） 4（C）5變化。59. 菲克第一定律描述了穩(wěn)態(tài)擴散的特征，即濃度不隨（ A ）距離（ B） 時間（ C）溫度60. 在置換型固溶體中，原子擴散的方式一般為 。 （A）原子互換機制（B）間隙機制（C） 空位機制61. 固體中原子和分子遷移運動的各種機制中，得到實

12、驗充分驗證的是（ A ）間隙機制（ B） 空位機制（ C）交換機制62. 原子擴散的驅(qū)動力是 。（A）組元的濃度梯度（B）組元的化學勢梯度（ C）溫度梯度63. A和 A-B 合金焊合后發(fā)生柯肯達爾效應(yīng)，測得界面向A 試樣方向移動，則（ A ） A 組元的擴散速率大于 B 組元（ B） B 組元的擴散速率大于 A 組元（C）A 、B 兩組元的擴散速率相同64. 下述有關(guān)自擴散的描述中正確的為 。 （A）自擴散系數(shù)由濃度梯度引起（ B）自擴散又稱為化學擴散（C）自擴散系數(shù)隨溫度升高而增加65. 塑性變形產(chǎn)生的滑移面和滑移方向是（ A ） 晶體中原子密度最大的面和原子間距最短方向（ B ）晶體中原

13、子密度最大的面和原子間距最長方向（ C ）晶體中原子密度最小的面和原子間距最短方向因此具有這種晶體結(jié)構(gòu)的材料塑C）相鄰位錯的距離越大66. bcc、fcc 、hcp 三種典型晶體結(jié)構(gòu)中， 具有最少的滑移系，性最差。（A）bcc（B）fcc（C） hcp67. ，位錯滑移的派 - 納力越小。 （A）位錯寬度越大（ B）滑移方向上的原子間距越大68. Cottrell 氣團理論對應(yīng)變時效現(xiàn)象的解釋是：（ A）溶質(zhì)原子再擴散到位錯周圍（B）位錯增殖的結(jié)果（ C） 位錯密度降低的結(jié)果69. 位錯纏結(jié)的多邊化發(fā)生在形變合金加熱的 階段。（A）回復（B ）再結(jié)晶（ C）晶粒長大70. 形變后的材料再升溫時

14、發(fā)生回復與再結(jié)晶現(xiàn)象，則點缺陷濃度下降明顯發(fā)生在 （ A ） 回復階段（ B）再結(jié)晶階段（ C）晶粒長大階段71. 形變后的材料在低溫回復階段時其內(nèi)部組織發(fā)生顯著變化的是 （A）點缺陷的明顯下降（B）形成亞晶界（C）位錯重新運動和分布72. 再結(jié)晶晶粒長大的過程中，晶粒界面的不同曲率是造成晶界遷移的直接原因，晶界總是向著 方向移動（A）曲率中心 （ B）曲率中心相反（ C）曲率中心垂直73. 開始發(fā)生再結(jié)晶的標志是：（A）產(chǎn)生多變化（B）新的無畸變等軸小晶粒代替變形組織（C）晶粒尺寸顯著增大74. 在純銅基體中添加微細氧化鋁顆粒屬于 。（ A ）復合強化（ B）析出強化（ C）固溶強化75.

15、在純銅基體中添加鋁或錫、鎳等微量合金元素屬于 。（ A ）復合強化（ B）析出強化（ C）固溶強化76. 在純鋁的凝固過程中添加 Al-Ti-B 細化劑屬于 。（ A ）復合強化（ B）晶粒細化（ C）固溶強化77. 凝固時在形核階段，只有核胚半徑等于或大于臨界尺寸時才能成為結(jié)晶的核心，當形成的核胚半徑 等于臨界半徑時，體系的自由能變化 。（A）大于零（B ）等于零（ C）小于零78. 以下材料中，結(jié)晶過程中以非小平面方式生長的是 。（A）金屬鍺（B ）透明環(huán)己烷（ C）氧化硅79. 以下材料中，結(jié)晶過程中以小平面方式生長的是 。 （A）金屬鍺（B ）銅鎳合金（ C）金屬鉛80. 形成臨界晶核

16、時體積自由能的減少只能補償表面能的 。 （A）1/3（B）2/3（C） 1/481. 鑄錠凝固時如大部分結(jié)晶潛熱可通過液相散失時，則固態(tài)顯微組織主要為（A）樹枝晶（B ）柱狀晶（ C）胞狀晶82. 凝固時不能有效降低晶粒尺寸的是以下哪種方法？（A）加入形核劑（B ）減小液相過冷度（ C）對液相實施攪拌83. 對離異共晶和偽共晶的形成原因，下述說法正確的是 。 （A）離異共晶只能經(jīng)非平衡凝固獲得（B）偽共晶只能經(jīng)非平衡凝固獲得（C）形成離異共晶的原始液相成分接近共晶成分多項選擇題：第1章1. 以下同時具有方向性和飽和性的結(jié)合鍵的是 。（A）共價鍵（ B）離子鍵（C）氫鍵（D）金屬鍵 （E）范德華

17、力第2章2. 晶體區(qū)別于其它固體結(jié)構(gòu)的基本特征有 。（A）原子呈周期性重復排列（ B）長程有序（C）具有固定的熔點 （D）各向同性（E）各向異性3. 具有相同配位數(shù)和致密度的晶體結(jié)構(gòu)是 。（A）面心立方（B）體心立方（C）簡單立方（ D）底心立方（E）密排六方4. 以下具有多晶型性的金屬是 。（ A ）銅（B ）鐵（ C）錳（ D）鈦（ E）鈷5. 以下 等金屬元素在常溫下具有密排六方晶體結(jié)構(gòu)。（ A ）鎂（B ）鋅（ C）鎘（ D）鉻（ E）鈹6. 鐵具有多晶型性，在不同溫度下會形成 等晶體結(jié)構(gòu)。（A）面心立方（B）體心立方（C）簡單立方 （ D）底心立方（E）密排六方第 3章 晶體缺陷7.

18、 晶體中點缺陷的形成原因有 。（A） （B）（C） （ D）（E）溫度起伏， 高溫淬火、冷變形加工、高能粒子輻照8. 晶體缺陷中屬于面缺陷的有 。（A）層錯（ B）外表面（C）孿晶界（D）相界（E）空位第 4章 固體中原子及分子運動9. 影響擴散的主要因素有 。（A）溫度（ B）固溶體類型 （C）晶體結(jié)構(gòu)（D）晶體缺陷（E）化學成分第6章10. 關(guān)于均勻形核，以下說法正確的是 。（A）體積自由能的變化只能補償形成臨界晶核表面所需能量的三分之二（B）非均勻形核比均勻形核難度更大（C）結(jié)構(gòu)起伏是促成均勻形核的必要因素（D）能量起伏是促成均勻形核的必要因素（ E）過冷度 T 越大，則臨界半徑越大11

19、. 以下說法中， 說明了非均勻形核與均勻形核之間的差異。 （A）非均勻形核所需過冷度更?。˙）均勻形核比非均勻形核難度更大（C）一旦滿足形核條件，均勻形核的形核率比非均勻形核更大（D）均勻形核試非均勻形核的一種特例（E）實際凝固過程中既有非均勻形核，又有均勻形核12. 晶體的長大方式有 。（A）連續(xù)長大（ B）不連續(xù)長大 （C）平面生長（D）二維形核生長（E）螺型位錯生長13. 控制金屬的凝固過程獲得細晶組織的手段有 。（A）加入形核劑 （ B）減小液相過冷度 （C）增大液相過冷度（ D）增加保溫時間（ E）施加機械振動第7章14. 二元相圖中，屬于共晶方式的相轉(zhuǎn)變有。（A）共晶轉(zhuǎn)變 （ B）

20、共析轉(zhuǎn)變（C）偏晶轉(zhuǎn)變（D）熔晶轉(zhuǎn)變（E）合晶轉(zhuǎn)變15. 二元相圖中，屬于包晶方式的相轉(zhuǎn)變有。（A）包晶轉(zhuǎn)變 （ B）包析轉(zhuǎn)變（C）合晶轉(zhuǎn)變（D）偏晶轉(zhuǎn)變（E）熔晶轉(zhuǎn)變16. 二元相圖必須遵循以下幾何規(guī)律： 。（A）相圖中的線條代表發(fā)生相轉(zhuǎn)變的溫度和平衡相的成分（B）兩個單相區(qū)之間必定有一個由該兩相組成的兩相區(qū)把它們分開，而不能以一條線接界（C）兩個兩相區(qū)必須以單相區(qū)或三相水平線隔開（D）二元相圖中的三相平衡必為一條水平線（E）兩相區(qū)與單相區(qū)的分界線與等溫線相交時，其延長線應(yīng)進入另一兩相區(qū)內(nèi)17. 構(gòu)成勻晶合金的兩種組元之間必須滿足以下條件： （A）具有相同的晶體結(jié)構(gòu)，晶格常數(shù)相近（B）具有相

21、同的熔點（C）具有相同的原子價（D）具有相似的電負性（ E）原子半徑差小于 15%C）液相的長大D）固相的繼續(xù)18. 固溶體的平衡凝固包括 等幾個階段。（A）液相內(nèi)的擴散過程（ B）固相內(nèi)的擴散過程長大（ E ）液固界面的運動A）B ）（ C）（ D）E）判斷題：第一章1.離子鍵的正負離子相間排列，具有方向性，無飽和性。（錯）2.共價鍵通過共用電子對而成，具有方向性和飽和性。（對）3.同位素的原子具有相同的質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)。（錯）第二章4. 復雜晶胞與簡單晶胞的區(qū)別是，除在頂角外，在體心、面心或底心上有陣點。 （對）5. 晶體結(jié)構(gòu)的原子呈周期性重復排列，即存在短程有序。（錯）6. 立方晶系中，晶

22、面族 111 表示正八面體的面。 （對）7. 立方晶系中，晶面族 110 表示正十二面體的面。（對）8. 晶向指數(shù) 和晶面指數(shù) （ h k l ） 中的數(shù)字相同時，對應(yīng)的晶向和晶面相互垂直。（對）9. 晶向所指方向相反，則晶向指數(shù)的數(shù)字相同，但符號相反。 （對）10. bcc 的間隙不是正多面體，四面體間隙包含于八面體間隙之中。（對）11. 溶質(zhì)與溶劑晶體結(jié)構(gòu)相同是置換固溶體形成無限固溶體的必要條件。 （對）12. 非金屬和金屬的原子半徑比值 rx/rm0.59 時，形成間隙化合物，如氫化物、氮化物。 （錯）13. 晶體中的原子在空間呈有規(guī)則的周期性重復排列； 而非晶體中的原子則是無規(guī)則排列的

23、。 （對）14. 選取晶胞時，所選取的正方體應(yīng)與宏觀晶體具有同樣的對稱性。 （錯）15. 空間點陣是晶體中質(zhì)點排列的幾何學抽象，只有 14 種類型，而實際存在的晶體結(jié)構(gòu)是無限的。 （對）16. 形成置換固溶體的元素之間能無限互溶，形成間隙固溶體的元素之間只能有限互溶。 （錯）17. 只有置換型固溶體的元素間有可能無限互溶，形成間隙固溶體的元素之間只能有限互溶。 （對）18. 間隙固溶體的溶解度不僅與溶質(zhì)原子大小有關(guān)，還與晶體結(jié)構(gòu)中間隙的形狀、大小等有關(guān)。 （對） 第三章對）對）19. 弗蘭克缺陷是原子遷移到間隙中形成的空位 -間隙對。20. 位錯線只能終止在晶體表面或界面上， 而不能中止于晶體

24、內(nèi)部。21. 滑移時，刃型位錯的運動方向始終平行于位錯線，而垂直于柏氏矢量。 （錯）22. 晶體表面一般為原子密度最大的面，其表面能與曲率有關(guān)：曲率越大，表面能越大。 第四章23. 菲克定律描述了固體中存在濃度梯度時發(fā)生的擴散，即化學擴散。 （對）24. 溫度越高，原子熱激活能越大，擴散系數(shù)越大。 （對）25. 置換固溶體中溶質(zhì)原子要高于間隙固溶體中的溶質(zhì)原子的擴散速度。 （錯）26. 由于晶體缺陷處點陣畸變較大，原子處于較高的能量狀態(tài)，易于躍遷，故擴散激活能較小。 （對） 第五章27. 滑移面和滑移方向總是晶體中原子密度最大的面和方向。 （對）28. 再結(jié)晶過程中顯微組織重新改組，形成新的晶

25、體結(jié)構(gòu)，因此屬于相變過程。29. 晶界本身的強度對多晶體的加工硬化貢獻不大，而多晶體加工硬化的主要原因來自晶界兩側(cè)晶粒的 位向差。 （對）30. 聚合型合金的抗變形能力取決于兩相的體積分數(shù)。 （錯）31. 塑性變形會使金屬的導電性升高，抗腐蝕性下降。（錯）32. 原子密度最小的晶面上面間距最大、點陣阻力最小。（錯）33. 孿生臨界切應(yīng)力比滑移的大得多，只有在滑移很難進行的條件下才會發(fā)生。（對）34. 變形孿晶的生長過程分為形核、長大兩個階段，一般形核容易，長大比較難。 （錯）35. 再結(jié)晶晶粒長大的驅(qū)動力是來自晶界移動后體系總的自由能的降低。（對）36. 塑性加工產(chǎn)生硬化與位錯間的交互作用及密

26、度增加有關(guān)。 （對）37. 微觀內(nèi)應(yīng)力的作用范圍與晶粒尺寸為同一數(shù)量級。 （對） 第六章38. 由于均勻形核需要的過冷度很大，所以液態(tài)金屬多為非均勻形核。 （對）39. 形核過程中，表面自由能是液固相變的驅(qū)動力，而體積自由能是其阻力。 （錯）40. 粗糙界面的材料一般只有較小的結(jié)晶潛熱，所以生長速率較高。 （對） 第七章41. 固溶體非平衡凝固情況下，固相內(nèi)組元擴散比液相內(nèi)組元擴散慢得多，故偏離固相線的程度大得多。 （對）四、名詞解釋：1. 結(jié)合鍵：2. 空間點陣：將晶體中原子或原子團抽象為純幾何點，即可得到一個由無數(shù)幾何點在三維空間排列成 規(guī)則的陣列，即空間點陣。3. 晶帶軸：所有平行或相交

27、于同一直線的這些晶面構(gòu)成一個晶軸，此直線稱為晶帶軸。4. 多晶型性：固態(tài)金屬在不同的溫度和壓力條件下具有不同晶體結(jié)構(gòu)的特性。5. 固溶體：以某一組元為溶劑，在其晶體點陣中溶入其它組元原子所形成的均勻混合的固態(tài)溶體，繼 續(xù)保持溶體的晶體結(jié)構(gòu)類型。6. 中間相：兩組元 A和 B 組成合金時，除了可以形成以 A為基或以 B 為基的固溶體外，所形成的晶體 結(jié)構(gòu)與 A、 B 兩組元均不相同的新相，稱為中間相。7. 間隙相和化合物：由過渡族金屬與 C、N、H、B 等原子半徑較小的非金屬元素形成的金屬化合物8. 固溶強化：通過溶入某種元素形成固熔體即使金屬強度、硬度升高的現(xiàn)象，稱為固溶強化。9. 彌散強化：

28、對于兩相合金來說，第二相粒子均勻分布在基體相上時，將會對基體相產(chǎn)生明顯的強化 作用。10. 滑移：在外加切應(yīng)力的作用下，通過位錯中心附近的原子沿柏氏矢量方向在滑移面上，不斷地作少 量的位移（小于一個原子間距） 。11. 交滑移：當某一螺型位錯在原滑移面上運動受阻時，從原滑移面轉(zhuǎn)移到與之相交的另一滑移面上去繼續(xù)滑移的過程。是滑移的一種特殊方式。12. 亞晶界：每個晶粒有時由位向稍有差異的亞晶粒組成，相鄰亞晶粒間的界面。13. 孿晶：指兩個晶體（或一個晶體的兩部分）沿一個公共晶面構(gòu)成對稱的位相關(guān)系，這兩個晶體就稱 為孿晶。14. 多系滑移： 外力下， 滑移首先會發(fā)生在分切應(yīng)力最大、 且 t tc

29、的滑移系上。 但由于伴隨晶體轉(zhuǎn)動， 使空間位向變化， 另一組原取向不利滑移系逐漸轉(zhuǎn)向比較有利的取向， 從而開始滑移， 形成兩組 （或 多組）滑移系同時進行或交替進行，稱為多系滑移。15. 應(yīng)變時效：將低碳鋼試樣拉伸到產(chǎn)生少量預塑性變形后卸載，然后重新加載，試樣不發(fā)生屈服現(xiàn)象， 但若產(chǎn)生一定量的塑性變形后卸載， 在室溫停留幾天或在低溫（如 200）時效幾小時后再進行拉 伸，此時屈服點現(xiàn)象重新出現(xiàn)，并且上屈服點升高，這種現(xiàn)象即應(yīng)變時效。16. 回復：冷變形金屬在退火時發(fā)生組織性能變化的早期階段，在此階段內(nèi)物理和力學性能的回復程度 是隨溫度和時間變化的。17. 再結(jié)晶：隨著溫度上升，在變形組織的基體

30、上產(chǎn)生新的無畸變再結(jié)晶晶核，并逐漸長大形成等軸晶 粒，從而取代纖維狀變形組織的過程。18. 加工硬化：金屬材料在受到外力作用持續(xù)變形的過程中，隨著變形的增加，強度硬度增加，而塑韌 性下降的現(xiàn)象。19. 均勻形核：新相晶核在目相中均勻地生成，即晶核由一些原子團直接形核，不受雜質(zhì)粒子或外表面 的影響的形核過程。20. 非均勻形核：新相優(yōu)先在目相中存在的異質(zhì)處形核，即依附于液相中的雜質(zhì)或外來表面形核。21. 過冷度：晶體材料的實際凝固凝固溫度低于理論凝固溫度的差值，用T 表示。22. 連續(xù)長大：粗糙界面情況下，液固界面的固相一側(cè)上一半的原子位置空著，液相原子較容易進入這 些位置與固相結(jié)合，晶體便以連

31、續(xù)方式向液相中生長。23. 負溫度梯度：液相溫度隨液固界面的距離增大而降低的溫度梯度情況。24. 樹枝狀生長：在負溫度梯度情況下，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進一步伸向液體中，液固界面不能保持平面狀而會形成許多伸向液體的分枝， 同時這些晶枝上又可能會長出二次晶枝。晶體的這種生長方式稱為樹枝狀生長。25. 勻晶轉(zhuǎn)變：26. 包晶轉(zhuǎn)變：27. 平衡凝固：指凝固過程中的每個階段都能達到平衡，即在相變過程中有充分時間進行組元間的擴散， 以達到平衡相的成分。28. 非平衡凝固：在實際工業(yè)生產(chǎn)中，合金溶液澆濤后的冷卻速度較快，使凝固過程偏離平衡條件，稱 為非平

32、衡凝固。29. 枝晶偏析：固溶體通常以樹枝狀生長方式結(jié)晶，非平衡凝固導致先結(jié)晶的枝干和后結(jié)晶的枝間的成 分不同，故稱為枝晶偏析。30. 共晶轉(zhuǎn)變：由液相同時結(jié)晶出兩種固相的過程稱為共晶轉(zhuǎn)變。該轉(zhuǎn)變?yōu)楹銣剞D(zhuǎn)變。31. 偽共晶：在非平衡凝固條件下，由某些亞共晶或過共晶成分的合金在過冷條件下也能得全部的共晶 組織，這種由非共晶成分的合金所得到的共晶組織稱為偽共晶。32. 離異共晶：在平衡凝固條件下應(yīng)為單相固溶體的合金，在快速冷卻條件下出現(xiàn)的少量共晶組織稱為 非平衡共晶，或稱為離異共晶。第1章1. 原子間的結(jié)合鍵共有幾種？各自特點如何？（ 分） 答：1、化學鍵包括： 金屬鍵：電子共有化，既無飽和性又無

33、方向性離子鍵：以離子而不是以原子為結(jié)合單元，要求正負離子相間排列，且無方向性，無飽和性 共價鍵：共用電子對；飽和性；配位數(shù)較小，方向性2、物理鍵如范德華力，系次價鍵，不如化學鍵強大3、氫鍵：分子間作用力，介于化學鍵與物理鍵之間，具有飽和性第2章2. 試從晶體結(jié)構(gòu)的角度，說明間隙固溶體、間隙相及間隙化合物之間的區(qū)別（ 分） 答：溶質(zhì)原子分布于溶劑晶格間隙而形成的固溶體成為間隙固溶體。形成間隙固溶體的溶質(zhì)原子通常是 原子半徑小于 0.1nm 的非金屬元素，如 H 、B 、 C、N、O 等。間隙固溶體保持溶劑的晶體結(jié)構(gòu)，其成分 可在一定固溶度極限值內(nèi)波動，不能用分子式表示。（2 分）間隙相和間隙化合

34、物屬于原子尺寸因素占主導地位的中間相。也是原子半徑較小的非金屬元素占據(jù)晶格 的間隙，然而間隙相、間隙化合物的晶格與組成他們的任一組元晶格都不相同，其成分可在一定范圍內(nèi) 波動。組成它們的組元大致都具有一定的原子組成比，可用化學分子式來表示。（ 2 分）當 rB/rA0.59 時，形成間隙化合物，其結(jié)構(gòu)為復雜的晶體結(jié)構(gòu)。（ 2 分）3. 試以表格形式歸納總結(jié) 3 種典型的晶體結(jié)構(gòu)的晶體學特征。 （ 分） 答：書上表第3章4.簡述晶體中產(chǎn)生位錯的主要來源。 （ 分）5.簡述晶界具有哪些特性？ c6.對于同一種晶體，它的表面能與晶界能（相同的面積）哪一個較高？為什么？（分）答：對于同一種晶體，晶界能比

35、表面能高（1 分）。推導如下：假設(shè)晶體的理想光滑的兩個等面積平面合攏，會形成一個晶體內(nèi)界面，該界面的能量相當于兩個外 表面之和，且理想狀態(tài)下破壞該界面結(jié)合所需要的能量相當于鍵合能。即相同面積下， E晶界E 完整晶 體鍵合能 2 倍 E表面（ 2分）第4章7. 簡述影響固體中原子和分子擴散的因素有哪幾方面。 （ 分） 答：1、溫度； 2、固溶體類型； 3、晶體結(jié)構(gòu)； 4、晶體缺陷； 5、化學成分； 6、應(yīng)力的作用第5章8. 簡述金屬材料經(jīng)過塑性變形后，可能會發(fā)生哪些方面性能的變化。 （ 分） c9. 簡述再結(jié)晶過程中的晶界弓出形核機制。 （ 分） new10. 簡述再結(jié)晶過程中的亞晶形核機制。

36、（ 分） new11. 金屬的退火處理包括哪三個階段？簡述這三個階段中晶粒大小、結(jié)構(gòu)的變化。 （ 分） b 第6章12. 圖示并分析金屬材料凝固組織中樹枝晶的生長過程。 （畫出液固界面附近的負溫度梯度） 在負溫度梯度情況下，金屬凝固過程中液固界面上產(chǎn)生的結(jié)晶潛熱可通過液相散失，如果部分的相界面 生長凸出到前面的液相中，則處于過冷度更大的液相中，使凸出部分的生長速度增大而進一步伸向液相 中。此時，液固界面就不可能保持平面狀而是形成許多伸向液相的分枝，同時有可能在這些晶枝上長出 二次枝晶臂。這種方式即為樹枝晶生長方式。第7章13. 金屬型澆鑄的鑄錠的宏觀組織一般分為哪幾個區(qū)，分析其形成原因？（ 6

37、 分）14. 與平衡凝固相比較，固溶體的非平衡凝固有何特點？15. 試分析包晶反應(yīng)不平衡組織的形成過程。實際生產(chǎn)中的冷速較快，包晶反應(yīng)所依賴的固體中原子擴散往往不能充分進行，導致包晶反應(yīng)的不完 全性，即在低于包晶溫度下，將同時存在參與轉(zhuǎn)變的液相和 相，其中液相在繼續(xù)冷卻過程中可能直接結(jié) 晶出 相或參與其他反應(yīng)，而 相仍保留在 相芯部，形成包晶反應(yīng)的非平衡組織。16. 金剛石為碳的一種晶體，為復雜面心立方結(jié)構(gòu)，晶胞中含有8 個原子，其晶格常數(shù) a=0.357nm，當它轉(zhuǎn)換成石墨 （ 2 =2.25g/cm 3）結(jié)構(gòu)時，求其體積改變百分數(shù)？解：金剛石為復雜面心立方結(jié)構(gòu)，每個晶胞含有 8 個碳原子金

38、剛石的密度為：8 1233.503(g / cm3 )0.357 10 7 3 6.023 1023對于單位質(zhì)量 1g 碳為金剛石結(jié)構(gòu)時，體積為： v1=1/ 1=0.285（cm 3） 轉(zhuǎn)變?yōu)槭Y(jié)構(gòu)時，體積為： v2=1/ 2=0.444（cm3） 故金剛石轉(zhuǎn)變?yōu)槭Y(jié)構(gòu)時體積膨脹： v2 v1 100% 55.8%v1第3章1. 在 Fe 中形成 1mol 空位需要的能量為 104.675kJ ，試計算從 20升溫至 850時空位數(shù)目增加多少 倍？ 已知 R=8.31 J/K 。解：空位在溫度 T 時的平衡濃度為系數(shù) A 一般在 110 之間，取 A=1 ，則故 空位增加了 (倍)第4章

39、2. 一塊含 0.1%C 的碳鋼在 930滲碳，滲到 0.05cm 的地方碳的濃度達到 0.45%。在 t0 的全部時間， 滲碳氣氛保持表面成分為 1% ，假設(shè) D=2.0 10-5exp(-140000/RT) (m2/s)。(a) 計算滲碳時間(已知 erf(0.61)=0.61 )；(b) 若將滲層加深一倍，則需多長時間？(c) 若規(guī)定 0.3%C作為滲碳層厚度的量度，則在930滲碳 10小時的滲層厚度為 870滲碳 10 小時的多少倍？解：(a) 由 Fick 第二定律得：t1.0 104(s)5 分）(b) 由關(guān)系式 x A Dt ，得： x1 A D1t1 ， x2 A D2t2兩

40、式相比，得：當溫度相同時， D1=D2,于是得：5 分）(c)=8.0 10-8(cm2/s)因為： t930=t 870, D 930=1.67 10-7(cm 2/s)D 870=0.2 exp(-140000/8.314 1143)所以： (倍)( 5 分)3. 在 950下對純鐵滲碳，希望在0.1mm 的深度得到 w1(c)=0.9% 的碳含量。假設(shè)表面碳濃度保持在w2(c)=1.20% ，擴散系數(shù) D Fe=10-10m2/s。計算為達到次要求至少要滲碳多少時間？4. 一塊含 0.1%C 的碳鋼在 930、 1%碳濃度的氣氛中進行滲碳處理，經(jīng)過11 個小時后在 0.05cm 的地方碳

41、的濃度達到0.45% ，若要在 0.08cm 的深度達到同樣的滲碳濃度，則需多長時間？ 已知s ( sx0 )erf ()2 Dt5. 根據(jù)實際測定 lgD 與 1/T 的關(guān)系圖，計算單晶體銀和多晶體銀在低于700溫度范圍的擴散激活能，并說明兩者擴散激活能差異的原因。Q1解：由 D=D0exp(-Q/RT) ， lg Dlg D0 2.Q3R T1,(因為lnD 2.3lgD)Q lg D lgD0 RT lgeQ 1 1 lg D R(T1 T2)lge700 C時，多晶體銀擴散激能 :Q13 310.72 ( 12) 1 (1.10 10 3 1.30 10 3)lgeQ1 122.4kJ

42、( 注：圖中的擴散激活單 位是“卡”) 單晶體銀的擴散激活能 :8 ( 14) Q2 lg e(0.8 10 3 1.39 10 3) RQ2 194.5kJ由于單晶體的擴散是體擴散，而多晶體存在晶界，晶界的 “短路 ”擴散作用，使擴散速率增大，從而擴散 激活能較小。6. 有兩種激活能分別為 E1=83.7KJ/mol 和 E2=251KJ/mol 的擴散反應(yīng)。溫度從 25升高到 600時，這 兩種擴散的擴散系數(shù)有何變化，并對結(jié)果作出評述。已知R=8.31 J/K 。解： 由 得：對于溫度從 298K提高到 873K，擴散速率 D分別提高 4.6 109和 9.5 1028倍，顯示出溫度 對擴

43、散速率的重要影響。當激活能越大，擴散速率對溫度的敏感性越大。第5章7. 已知 H70 黃銅( 30%Zn )在 400的恒溫下完成再結(jié)晶需要 1 小時，而在 390完成再結(jié)晶需要 2 小 時，試計算在 420恒溫下完成再結(jié)晶需要多少時間？8.鐵的回復激活能為 需 160 分鐘，問在88.9 kJ/mol ，如果經(jīng)冷變形的鐵在 400進行回復處理， 使其殘留加工硬化為 60% 450回復處理至同樣效果需要多少時間？已知R=8.314 J/(mo l K)。解：同上題，有t1t2Q 1 1expR T2 T1故 t2t11609.Q11expT2T1R88.9 1 1 exp8.31 723 87

44、3已知單相黃銅 400恒溫下完成再結(jié)晶需要 再結(jié)晶激活能。已知 R=8.314 J/(mo l K)。1 小時，而 350 恒溫時，則需要3 小時，試求該合金的v Aexp解：再結(jié)晶是一熱激活過程，故再結(jié)晶速率QRT ，而再結(jié)晶速率和產(chǎn)生某一體積分數(shù)所需的時間 t 成反比，即11 t ，故 tA expQRT兩個不同的恒定溫度產(chǎn)生同樣程度的再結(jié)晶時，t1Q11expRT2t2T1故Qln t1R 1lnt2176.57(KJ/mol)10.T1 T2已知平均晶粒直徑為 1mm 和 0.0625mm 的直徑為 0.0196mm 的純鐵的屈服強度為多少？-Fe 的屈服強度分別為 c112.7MPa

45、 和 196MPa ，問平均晶粒解：根據(jù) Hall-Petch 公式：解得11. 已知條件： v=0.3, GCu=48300MPa ，Ga-Fe=81600MPa， P N12Gv exp(1v2 w)b)2G exp 2 a 1 v (1 v)b指出 Cu 與 a-Fe兩晶體易滑移的晶面和晶向，并分別求出它們的滑移面間距、滑移方向上的原子間距以 及點陣阻力。解：Cu：滑移面為 111 ，滑移方向 因此， d111= a ， b= 2a32Fe：滑移面為 110 ，滑移方向 a 3a 因此， d110=， b=22Cu2G1v(12 vd)b90.45MPaFe2G1v(12 vd)b152.8MPa第6章12. 已知條件：鋁的熔點 Tm=933K ，單位體積熔化熱 Lm=1.836 109J/m3，固液界面比表面能 =93 10-3J/m2，原子體積 V0=1.6610-29m3。考慮在一個大氣壓下液態(tài)鋁的凝固，對于不同程度的過冷度，即：T=1，10，100 和 200K，計算：(a) 臨界晶核尺寸；(b) 半徑為 r* 的晶核個數(shù)；(c) 從液態(tài)轉(zhuǎn)變到固態(tài)時，單位體積的自由能變化G* (形核功)；(d) 從液態(tài)轉(zhuǎn)變到固態(tài)時，臨界尺寸 r*處的自由能的變化 Gv(形核功 )。 將不同 T 情況下得到的計算結(jié)果列表。110100200r* /nm