中南大學(xué)材料科學(xué)基礎(chǔ)習(xí)題

1、 第一章 原子排列本章需掌握的內(nèi)容：材料的結(jié)合方式：共價(jià)鍵，離子鍵，金屬鍵，范德瓦爾鍵，氫鍵；各種結(jié)合鍵的比較及工程材料結(jié)合鍵的特性；晶體學(xué)基礎(chǔ)：晶體的概念，晶體特性（晶體的棱角，均勻性，各向異性，對稱性），晶體的應(yīng)用空間點(diǎn)陣：等同點(diǎn)，空間點(diǎn)陣，點(diǎn)陣平移矢量，初基胞，復(fù)雜晶胞，點(diǎn)陣參數(shù)。晶系與布拉菲點(diǎn)陣：種晶系，14種布拉菲點(diǎn)陣的特點(diǎn)；晶面、晶向指數(shù)：晶面指數(shù)的確定及晶面族，晶向指數(shù)的確定及晶向族，晶帶及晶帶定律六方晶系的四軸座標(biāo)系的晶面、晶向指數(shù)確定。典型純金屬的晶體結(jié)構(gòu)：三種典型的金屬晶體結(jié)構(gòu)：fcc、bcc、hcp；晶胞中原子數(shù)、原子半徑，配位數(shù)與致密度，晶面間距、晶向夾角晶體中原子堆垛

2、方式，晶體結(jié)構(gòu)中間隙。了解其它金屬的晶體結(jié)構(gòu)：亞金屬的晶體結(jié)構(gòu)，鑭系金屬的晶體結(jié)構(gòu)，同素異構(gòu)性了解其它類型的晶體結(jié)構(gòu)：離子鍵晶體結(jié)構(gòu)：MgO陶瓷及NaCl，共價(jià)鍵晶體結(jié)構(gòu)：SiC陶瓷，As、Sb非晶態(tài)結(jié)構(gòu)：非晶體與晶體的區(qū)別，非晶態(tài)結(jié)構(gòu)分子相結(jié)構(gòu)1. 填空1. fcc結(jié)構(gòu)的密排方向是_，密排面是_，密排面的堆垛順序是_致密度為_配位數(shù)是_晶胞中原子數(shù)為_，把原子視為剛性球時(shí)，原子的半徑是_；bcc結(jié)構(gòu)的密排方向是_，密排面是_致密度為_配位數(shù)是_ 晶胞中原子數(shù)為_，原子的半徑是_；hcp結(jié)構(gòu)的密排方向是_，密排面是_，密排面的堆垛順序是_，致密度為_配位數(shù)是_，晶胞中原子數(shù)為_，原子的半徑是_

3、。2. bcc點(diǎn)陣晶面指數(shù)h+k+l=奇數(shù)時(shí)，其晶面間距公式是_。3. Al的點(diǎn)陣常數(shù)為0.4049nm，其結(jié)構(gòu)原子體積是_。4. 在體心立方晶胞中，體心原子的坐標(biāo)是_。5. 在fcc晶胞中，八面體間隙中心的坐標(biāo)是_。6. 空間點(diǎn)陣只可能有_種，鋁晶體屬于_點(diǎn)陣。Al的晶體結(jié)構(gòu)是_，a-Fe的晶體結(jié)構(gòu)是_。Cu的晶體結(jié)構(gòu)是_，7 點(diǎn)陣常數(shù)是指_。8 圖1是fcc結(jié)構(gòu)的(-1,1,0 )面，其中AB和AC的晶向指數(shù)是_，CD的晶向指數(shù)分別是_，AC所在晶面指數(shù)是 -。9 晶胞中每個原子平均占有的體積稱為_。10 FCC包含有<112>晶向的晶面是_。ABC D 1圖1ABC D圖21

4、1. 圖2為簡單立方點(diǎn)陣晶胞，其中ABC面的指數(shù)是_，AD的晶向指數(shù)是_。12. 在空間點(diǎn)陣中選取晶胞的原則是：（1）_(2)_(3)_(4)_。13 以點(diǎn)陣常數(shù)a為單位，fcc晶體的原子半徑是_，bcc晶體的原子半徑是_，fcc晶體（110）面的晶面間距是_，110方向的原子間距為_，fcc晶體的結(jié)構(gòu)原子體積為_。14 金剛石的晶體_，每個晶胞中的原子數(shù)為_。15 （h1k1l1）和（h2k2l2）兩晶面的晶帶軸指數(shù)uvw為_。16 面心立方結(jié)構(gòu)每個晶胞中八面體間隙數(shù)為_，四面體間隙數(shù)為_。17 立方晶系晶面間距計(jì)算公式是_。18 Zn室溫的點(diǎn)陣常數(shù)a=2.6649A，c=4.9468A，其

5、軸比為_，配位數(shù)為_。19 工業(yè)多晶體金屬不呈現(xiàn)性能的各向異性，其原因是_。20 純鐵冷卻時(shí)在912e 發(fā)生同素異晶轉(zhuǎn)變是從_結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)開結(jié)構(gòu)，其原子半徑發(fā)生_變化。21. 原子排列最密的晶面，其面間距_（最大或最小）。22. 公式d=a/Öh2+k2+l2只適用于計(jì)算_結(jié)構(gòu)相平行晶面間的距離。2. 判斷1. a-Fe致密度比g-Fe小，所以a-Fe溶解碳比g-Fe多。（ ）2. 立方晶系中具有相同指數(shù)的晶面與晶向必定相互垂直。（ ）3. 原子半徑大小與其在晶體中配位數(shù)無關(guān)。（ ）4. 密排六方結(jié)構(gòu)不能稱作一種空間點(diǎn)陣。（ ）5. 鐵素體的點(diǎn)陣常數(shù)比a-Fe的點(diǎn)陣常數(shù)小。（ ）6.

6、金屬鍵無方向性及飽和性。（ ）7. 在立方晶系中，-111（1-1-1）。（ ）8. 在fcc和bcc結(jié)構(gòu)中，一切相鄰的平行晶面間的距離可用公式：d=a/h2+k2+l2 ( )9. 結(jié)構(gòu)原子體積是指結(jié)構(gòu)晶胞中每個原子的體積。（ ）10. 立方晶系的(100)，（010）和（001）面屬于同一個晶帶。（ ）11. 由g-Fe轉(zhuǎn)變?yōu)閍-Fe時(shí)，原子半徑增大（ ），發(fā)生體積膨脹（ ）。12. Fcc和bcc結(jié)構(gòu)中的八面體間隙均為正八面體。（ ）13. 空間點(diǎn)陣中每個陣點(diǎn)周圍具有等同的環(huán)境。（ ）14 一個面心立方結(jié)構(gòu)相當(dāng)于體心正方結(jié)構(gòu)。（ ）15. 從實(shí)用觀點(diǎn)來看體心立方金屬中的空隙比面心立方金屬

7、中的更為重要。（ ）3、 簡述金屬鍵，晶體，同素異晶轉(zhuǎn)變（并舉例），晶胞，點(diǎn)陣常數(shù)，晶面指數(shù)，晶面族，晶向指數(shù)，晶向族（舉例），晶帶和晶帶軸，配位數(shù)，致密度，晶面間距， 面心立方結(jié)構(gòu)，體心立方結(jié)構(gòu)，密排六方結(jié)構(gòu)， 4、 問答1：在簡單立方晶胞中畫出(1-2 1)晶面和11-2晶向，在hcp晶胞的（0001）面上標(biāo)出（-12-10）晶面和-12-10晶向。2：求11-1和20-1兩晶向所決定的晶面。3 在鉛的（100）平面上，1mm2有多少原子？已知鉛為fcc面心立方結(jié)構(gòu)，其原子半徑R=0.175×10-6mm。4 在面心立方fcc晶胞中，110方向中位于（111）平面上的有哪些方向。

8、5 畫出一個體心立方晶胞，在晶胞上畫出： 1 發(fā)生滑移的一個晶面 2 在這個面上發(fā)生滑移的幾個滑移方向。6 寫出圖3中ABCD四面體各面的晶面指數(shù)和BC，CA的晶向指數(shù)。ABCD圖47. 在圖4中畫出(1 1 2 0)晶面和1 2 1 0 晶向。求圖示密排六方晶胞OA，OB晶向指數(shù)及ABC的晶面指數(shù)。O BAC圖38：畫出fcc中具有下列密勒指數(shù)的晶面和晶向。1（111）111； 2（321）-2369：畫出hcp晶胞，并畫出(10-10)晶面及11-20晶向。10：畫出bcc晶胞下列晶面上原子平面排列情況：（110），（111）12：畫出兩個面心晶胞組成的體心正方晶胞，并畫出（111）fcc

9、，（011）體心正方晶面與-211fcc，01-1體心正方晶向，并指出兩晶面與兩晶向存在何種關(guān)系。第二章 合金相結(jié)構(gòu)本章的主要內(nèi)容：固溶體：固溶體的分類有置換固溶體及影響固溶度因素，間隙固溶體，缺位固溶體中間相：正常價(jià)化合物，電子化合物，間隙相與間隙化合物，金屬間化合物的性質(zhì)與應(yīng)用固溶體的微觀不均勻性：超結(jié)構(gòu)，以fcc、bcc及hcp為基的超結(jié)構(gòu)，有序參數(shù)1.填空1. 形成無限固溶體的必要條件是：（1）_，（2）_-，（3）_。2. 形成有序固溶體的必要條件是：（1）_，（2）_，（3）_。3. 影響正常價(jià)化合物形成的主要因素是_。4. C原子半徑為0.77A，Cr的原子半徑為1.28A，則C

10、r23C6是_化合物。圖1 5. 隨著溶質(zhì)濃度的增大，單相固溶體合金的強(qiáng)度_，塑性_，導(dǎo)電性_。6. 如圖是銅金有序固溶體的晶胞，其分子式為_。7 影響置換固溶體溶解度大小的主要因素是： （1）_；（2）_; （3）_；（4）_和環(huán)境因素。8形成置換固溶體時(shí)，兩組元原子半徑的相對差小于_，是有利于大量固溶的因素之一。9 Cu是一價(jià)，Sn是四價(jià)，則Cu3Sn化合物的電子濃度為_。10 鐵碳合金中奧氏體的晶體結(jié)構(gòu)是_，鐵素體的晶體結(jié)構(gòu)是_。11置換式固溶體的不均勻性主要表現(xiàn)為存在_和_。12. 電子化合物的形成條件為_，晶型_，例如_。13間隙相的形成元素為_，晶型為_例如_。14 高速鋼中VC相

11、結(jié)構(gòu)為_，黃銅中CuZn相結(jié)構(gòu)為_。15 填隙固溶體溶質(zhì)溶于溶劑金屬點(diǎn)陣的_，只能形成_固溶體。16 按照溶質(zhì)原子進(jìn)入溶劑點(diǎn)陣的位置區(qū)分，固溶體可分為_和_。17 元素的負(fù)電性是指_，在周期表中，同一周期元素的負(fù)電性由左向右逐漸_，而同一族元素的負(fù)電性由上到下逐漸_。二元合金中兩組元的電負(fù)性差越大，越易形成_，越不易形成_。18. 無序固溶體轉(zhuǎn)變?yōu)橛行蚬倘荏w時(shí)，合金性能變化的一般規(guī)律是：強(qiáng)度和硬度_，塑性_，導(dǎo)電性_。19 電子濃度是指_之比，CuZn型超結(jié)構(gòu)的電子濃度等于_，屬于_空間點(diǎn)陣。20 隨著溶質(zhì)濃度的增大，單相固溶體合金的強(qiáng)度_，塑性_，導(dǎo)電性_。2. 選擇與判斷1 形成間隙固溶體

12、時(shí)，溶劑的點(diǎn)陣常數(shù)_。A 增大 B 減小 C 不變2.在固溶體自由能與成分的關(guān)系式中，兩組元相互作用參數(shù)的表達(dá)式為_。圖2 A NZ(eAB+(eAA+eBB)/2) B NZ(eAB-(eAA+eBB)/2) C EAB=(eAA+eAB)/23. 圖2是銅金有序固溶體的結(jié)構(gòu)晶胞，此有序固溶體的分子式為_。A Cu2Au5 B CuAu2 C CuAu3. 鎢（W）的原子半徑為1.41A，碳的原子半徑為0.77A，則WC為_A 間隙固溶體， B 間隙相， C 間隙化合物5.a-Co為hcp結(jié)構(gòu)，b-Co為FCC結(jié)構(gòu)，則Fe-Co無限固溶體為_結(jié)構(gòu)。 A FCC ， B BCC， C hcp6

13、. 在有序固溶體中，異類原子結(jié)合力小于同類原子結(jié)合力。（ ）7. 所有金屬間化合物都能提高合金的強(qiáng)度。（ ）8. Nb的原子半徑為1.47A，C原子半徑為0.77A，則NbC為間隙化合物（ ）9. 純金屬發(fā)生同素異性轉(zhuǎn)變將產(chǎn)生成分和有序度方面的改變。（ ）10. 與固溶體相比，金屬化合物具有高硬度低塑性。（ ）11. 在拓?fù)湎嘀?，半徑較大的原子構(gòu)成密排主層（ ），次層一般是半徑較小的原子（ ）。3.名詞解釋置換固溶體，有序固溶體，無序固溶體，間隙固溶體和間隙化合物，間隙相與間隙化合物，正常價(jià)化合物，電子濃度，電子化合物4.問答1：分析氫，氮，碳，硼在a-Fe 和g-Fe 中形成固溶體的類型，H

14、2, N, C, B進(jìn)入點(diǎn)陣中的位置。元素的原子半徑如下：氫：0.46A 氮：0.71A 碳：0.77A 硼：0.91A2：指出固溶體與金屬化合物在晶體結(jié)構(gòu)和機(jī)械性能方面的區(qū)別。第三章 純金屬的凝固本章主要內(nèi)容：液態(tài)金屬的結(jié)構(gòu)；金屬結(jié)晶過程：金屬結(jié)晶的條件，過冷，熱力學(xué)分析，結(jié)構(gòu)條件晶核的形成：均勻形核：能量分析，臨界晶核，形核功，形核率非均勻形核：形核功，形核率晶體的長大：動態(tài)過冷度（晶體長大的條件），固液界面微觀結(jié)構(gòu)，晶體長大機(jī)制，晶體長大形態(tài)：溫度梯度，平面長大，樹枝狀長大陶瓷、聚合物的凝固結(jié)晶理論的應(yīng)用實(shí)例：鑄錠晶粒度的控制，單晶制備，定向凝固，非晶態(tài)金屬1. 填空1. 在液態(tài)金屬中進(jìn)

15、行均質(zhì)形核時(shí)，需要_起伏和_能量起伏。2. 金屬凝固的必要條件是_。 3. 液態(tài)金屬凝固時(shí)，均質(zhì)形核的條件是：（1）_；（2）_，（3）_。4. 細(xì)化鑄錠晶粒的基本方法是：（1）_，（2）_，（3）_。5 形成臨界晶核時(shí)體積自由能的減小只能補(bǔ)償新增表面能的_。 6 液態(tài)金屬均質(zhì)形核時(shí)，體系自由能的變化包括兩部分，其中_自由能是形核的阻力，_自由能是形核的動力；臨界晶核半徑rK與過冷度vT呈_關(guān)系，臨界形核功vGK等于_。7 動態(tài)過冷度是_。8 在工廠生產(chǎn)條件下，過冷度增大，則臨界晶核半徑_，金屬結(jié)晶冷卻速度越快，N/G比值_，晶粒越_。9 制備單晶的基本原理是_，主要方法有_法和_法。10.

16、獲得非晶合金的基本方法是_。11 鑄錠典型的三層組織是_, _, _。12 根據(jù)凝固理論，為了細(xì)化鑄錠晶粒，對于小尺寸的鑄錠一般可采用_方法，對于大尺寸的鑄錠則采用_方法。13 純金屬凝固時(shí)，其臨界晶核半徑的大小、晶粒大小主要決定于_。14 液態(tài)金屬凝固時(shí)，異質(zhì)形核需要的過冷度比均質(zhì)形核小，這是因?yàn)開。（異質(zhì)形核時(shí)固相質(zhì)點(diǎn)可作為晶核長大，其臨界形核功較小。）2 名詞解釋過冷度，臨界晶核，臨界晶核半徑，自發(fā)形核，能量起伏，形核功，形核率，變質(zhì)處理，柱狀晶帶，等軸晶，異質(zhì)形核，非晶態(tài)金屬3 判斷1 純金屬中含有少量雜質(zhì)在熱力學(xué)上是穩(wěn)定的。（ ）2 臨界半徑rK大小僅與過冷度有關(guān)。（ ）3 液態(tài)金屬

17、凝固時(shí)，臨界晶核半徑與過冷度成反比。（ ）4 在液態(tài)金屬中形成臨界晶核時(shí)，體系自由能的變化為零。（ ）5 任何溫度下液態(tài)金屬中出現(xiàn)最大結(jié)構(gòu)起伏是晶胚。（ ）6 任何過冷度下液態(tài)金屬中出現(xiàn)的最大結(jié)構(gòu)起伏卻是晶核。（ ）7 濕潤角q =180e 時(shí)，異質(zhì)形核最容易進(jìn)行。（ ）8 枝臂間距是指相鄰兩樹枝晶一次軸之間的距離。（ ）9 為了細(xì)化晶粒，工藝上采用增大過冷度的方法，這只對小件或薄件有效，而對較大厚壁鑄件并不適用。（ ）10 從非均勻形核計(jì)算公式：A非均勻=A均勻（2-3cosq+cos3q）/4看出當(dāng)q=00時(shí)固相雜質(zhì)相當(dāng)于現(xiàn)成的大晶核。（ ）11 理論凝固溫度與固/液界面處溫度之差，稱為動

18、態(tài)過冷度。（ ）12 動態(tài)過冷度是指結(jié)晶過程中實(shí)際液相溫度熔點(diǎn)之差。（ ）13 液態(tài)金屬結(jié)晶時(shí)，其臨界晶粒半徑rK是不變的恒定值。（ ）14液態(tài)金屬結(jié)晶時(shí)，其理論結(jié)晶溫度與固/液界面處溫度之差稱為臨界過冷度。（ ）4 問答1 根據(jù)凝固理論，試述細(xì)化晶粒的基本途徑。2 試根據(jù)凝固理論，分析通常鑄錠組織的特點(diǎn)。3 試說明在鑄錠中獲得細(xì)等軸晶組織可以采取的措施。4 回答液態(tài)金屬凝固時(shí)均質(zhì)形核的有關(guān)問題：（1） 寫出臨界晶核半徑gk的表達(dá)式；（2） 畫出gk與過冷度DT的關(guān)系曲線示意圖；（3） 寫出形核功DGk與臨界晶核界面能的關(guān)系式；（4） 簡述均質(zhì)形核的必要條件。5 簡述液態(tài)金屬結(jié)晶時(shí)，過冷度與臨

19、界晶粒半徑，形核功及形核率的關(guān)系。6 簡述濕潤角q，雜質(zhì)粒子的晶體結(jié)構(gòu)和表面形態(tài)對異質(zhì)形核的影響。7 銅的熔點(diǎn)Tm=1356K，熔化熱vHm=1628J/cm2，s=177erg/cm2，點(diǎn)陣常數(shù)a=0.3615nm。求銅vT=100e 時(shí)均勻形核的臨界核心半徑和每個臨界核心的原子數(shù)目。8 欲獲得鑄錠整個斷面為細(xì)等軸晶或整個斷面為柱狀晶，各需要采取哪些措施？9：何謂過冷，過冷度，動態(tài)過冷度，它們對結(jié)晶過程有何影響？10：根據(jù)冷卻速度對金屬組織的影響，現(xiàn)要獲得微晶，非晶，亞穩(wěn)相，請指出其凝固時(shí)如何控制。第四章 二元合金相圖與合金凝固本章主要內(nèi)容： 相圖基本原理：相，相平衡，相律，相圖的表示與測定

20、方法，杠桿定律；二元勻晶相圖：相圖分析，固溶體平衡凝固過程及組織，固溶體的非平衡凝固與微觀偏析固溶體的正常凝固過程與宏觀偏析：成分過冷，溶質(zhì)原子再分配，成分過冷的形成及對組織的影響，區(qū)域熔煉；二元共晶相圖：相圖分析，共晶系合金的平衡凝固和組織，共晶組織及形成機(jī)理：粗糙粗糙界面,粗糙光滑界面,光滑光滑界面；共晶系非平衡凝固與組織：偽共晶，離異共晶，非平衡共晶；二元包晶相圖：相圖分析，包晶合金的平衡凝固與組織，包晶合金的非平衡凝固與組織包晶反應(yīng)的應(yīng)用鑄錠：鑄錠的三層典型組織，鑄錠組織控制，鑄錠的缺陷其它二元相圖：形成化合物的二元相圖，有三相平衡恒溫轉(zhuǎn)變的其它二元相圖：共析，偏晶，熔晶，包析，合晶，

21、有序、無序轉(zhuǎn)變，磁性轉(zhuǎn)變，同素異晶轉(zhuǎn)變 二元相圖總結(jié)及分析方法二元相圖實(shí)例：Fe-Fe3C亞穩(wěn)平衡相圖，Al-Mn相圖，Al2O3-SiO2二元系相圖相圖與合金性能的關(guān)系相圖熱力學(xué)基礎(chǔ)：自由能成分曲線，異相平衡條件，公切線法則，由成分自由能曲線繪制二元相圖1.填空1 相律表達(dá)式為_。2. 固溶體合金凝固時(shí)，除了需要結(jié)構(gòu)起伏和能量起伏外，還要有_起伏。3. 按液固界面微觀結(jié)構(gòu)，界面可分為_和_。4. 液態(tài)金屬凝固時(shí)，粗糙界面晶體的長大機(jī)制是_，光滑界面晶體的長大機(jī)制是_和_。5 在一般鑄造條件下固溶體合金容易產(chǎn)生_偏析，用_熱處理方法可以消除。6 液態(tài)金屬凝固時(shí)，若溫度梯度dT/dX>0（

22、正溫度梯度下），其固、液界面呈_狀，dT/dX<0時(shí)（負(fù)溫度梯度下），則固、液界面為_狀。7. 靠近共晶點(diǎn)的亞共晶或過共晶合金，快冷時(shí)可能得到全部共晶組織，這稱為_。8 亞共晶合金的典型平衡組織為_，亞共析合金的典型平衡組織為_。9 共晶，包晶，偏晶，熔晶反應(yīng)式分別為_, _, _, _。10 共析，偏析，包析反應(yīng)式分別為_，_，_。11 固溶體合金凝固時(shí)，溶質(zhì)分布的有效分配系數(shù)k1=_，當(dāng)凝固速率很大時(shí)，則k1趨于_。12 不發(fā)生成分過冷臨界條件的表達(dá)式為_。13 應(yīng)用相圖可以判斷_,_, _, _ 。14 純金屬凝固時(shí)，一般只有在_條件下才生長成樹枝晶，當(dāng)金屬中含有雜質(zhì)或固溶體合金凝

23、固由于發(fā)生_所以在_條件下也可能生長樹枝晶。固溶體合金定向凝固時(shí)，液相中溶質(zhì)混合越充分，則凝固后鑄錠成分_。15 平衡分配系數(shù)K=0.1時(shí)，經(jīng)三次區(qū)域熔煉后料棒前端雜質(zhì)濃度將降低至原來的_。16 合金中相平衡的條件是_。17 二元系中兩相區(qū)的邊界線都表示相轉(zhuǎn)變的_和平衡相的_。18. 在二元相圖中，L1a+L2叫_反應(yīng)，bL+a稱為_轉(zhuǎn)變，而反應(yīng)aab稱為_反應(yīng)，a+b®g稱為_反應(yīng)。19 Fe-Fe3C相圖中含碳量小于_為鋼，大于_為鑄鐵；鐵碳合金室溫平衡組織均由_和_兩個基本相組成；根據(jù)溶質(zhì)原子的位置，奧氏體其晶體結(jié)構(gòu)是_，是_固溶體，鐵素體是_，其晶體結(jié)構(gòu)是_，合金平衡結(jié)晶時(shí)，

24、奧氏體的最大含量是_；珠光體的含碳量是_它是由_和_組成的兩相混合物；萊氏體的含碳量_；在常溫下，亞共析鋼的平衡組織是_，過共析鋼的平衡組織是_，亞共晶白口鑄鐵的平衡組織是_，萊氏體的相組成物是_，變態(tài)萊氏體的相組成物是_ ，F(xiàn)e3CI是從_中析出的，F(xiàn)e3CII是從_中析出的，F(xiàn)e3CIII是從_中析出的，它們的含碳量為_，F(xiàn)e3C主要性能特點(diǎn)是_，A共析反應(yīng)后的生成物稱為_。2. 選擇1 圖1中合金非平衡凝固后的組織為_。A b B b+aII C b+未轉(zhuǎn)變的a圖1圖2 2 要得到細(xì)小的層片狀共晶組織，必須_。A增大過冷度 B降低凝固速度 C 增大兩相間的界面能3 平衡分配系數(shù)K0=0.

25、1的合金，經(jīng)三次區(qū)域熔煉后，料棒前端的雜質(zhì)濃度將減至原來的_。A 1/1000 B 1/300 C 1/34 要得到細(xì)小的層片狀共晶組織，必須_。A增大過冷度 B降低凝固速度 C 增大兩相間的界面能5 在固溶體自由能與成分的關(guān)系式中，兩組元相互作用參數(shù)的表達(dá)式為_。A NZ(eAB+(eAA+eBB)/2) B NZ(eAB-(eAA+eBB)/2) C EAB=(eAA+eAB)/26 Ko<1的固溶體合金棒，由左向右進(jìn)行區(qū)域熔煉后，則試棒_。A 全部被提純 B 左邊一段被提純 C 右端被提純7 圖中1，2，3合金在常溫下凝固后，枝晶偏析最小的是_。 A 合金1 B 合金2 C 合金3

26、8 有枝晶偏析的銅鎳合金，_A 枝干富Cu，枝間富NiB 枝干富Ni，枝間富CuC 枝干和枝間都富Cu9 室溫下含0.3%C的鋼平衡條件下，組織組成物為_。A F+P B F+Fe3C C (Fe3C)II+P10 鐵碳合金中的Fe3CII是從_中析出來的。A 液相 B 奧氏體 C鐵素體 D 珠光體11 Fe3CII含量最多的是_。A Fe-0.0218%C合金 B Fe-0.77%C合金C Fe-2.11%C合金 D Fe-6.69%C合金12 亞共析鋼于兩相區(qū)長時(shí)加熱，（ ）變成單相奧氏體。A 能 B 不能3 名詞解釋負(fù)溫度梯度，粗糙界面，平衡分配系數(shù)，有效分配系數(shù)，枝晶偏析，均勻化退火，

27、成分過冷，比重偏析，偽共晶，離異共晶，不平衡共晶，包析反應(yīng)，共析反應(yīng)，偏晶反應(yīng)，珠光體，萊氏體，二次滲碳體，增幅分解， 4 判斷1 固溶體合金形核比純金屬形核難。（ ）2 產(chǎn)生新相，其自由能一定要比母相低才能發(fā)生。（）3 在一定溫度下二元合金中存在二相平衡條件是a相和b相有相同的自由能。（ ）4 晶粒之間化學(xué)成分不均勻的現(xiàn)象，稱為枝晶偏析。（ ）5 晶內(nèi)偏析可通過均勻化退火消除。（ ）6 銅在凝固過程中以樹枝晶長大時(shí)，其一次軸為<100>的可能性最大。（ ）7 存在晶內(nèi)偏析的固溶體相由于其晶粒內(nèi)各處成分不同，所以不能看成一個相。（ ）8 成分過冷愈大，樹枝組織愈發(fā)達(dá)。（ ）9 任何

28、合金的不平衡結(jié)晶總是先結(jié)晶的固溶體晶粒含高熔點(diǎn)組元多，而后結(jié)晶的固溶體枝晶含低熔點(diǎn)組元多。（ ）10 任何成分的亞共晶和過共晶合金不平衡結(jié)晶條件下所獲得的組織與平衡組織比較，其中初生相相對量較少，而共晶體量相對較多。（ ）11 偽共晶區(qū)往往偏向晶格簡單粗糙界面一邊。（）1 離異共晶只能在非平衡條件下產(chǎn)生。（）1 過冷度越大，比重偏析越嚴(yán)重。（）1 擴(kuò)散退火可消除區(qū)域偏析。（）15 在過冷度相同的條件下，共晶反應(yīng)的速度比包晶反應(yīng)快。（ ）16 二元合金中的穩(wěn)定化合物有一定熔點(diǎn)。（ ）在熔點(diǎn)以下不發(fā)生分解（ ）不穩(wěn)定化合物都是共析反應(yīng)的生成物。（ ）17 在圖中，C0合金冷到t2溫度時(shí)，溶質(zhì)B含量

29、為Co=C0/k0( )，若將合金棒由左向右進(jìn)行區(qū)域熔煉后，則棒的左邊一段得到A的提純。（ ）圖4B圖318 如圖是A-B二元固溶體合金凝固時(shí)產(chǎn)生成分過冷的示意圖。其中To是A組元的熔點(diǎn)（ ），Ti是固/液界面處的溫度（ ），曲線是界面前沿液態(tài)合金的液相線溫度（ ），G是界面前沿的溫度梯度，當(dāng)G增大時(shí)，成分過冷度增大。（ ）19 二元相圖中三相平衡時(shí)溫度恒定，而平衡三相成分可變。（ ）20 宏觀上觀察，若固/液界面是平直的稱為光滑界面結(jié)構(gòu)；若是金屬界面呈鋸齒形稱為粗糙界面結(jié)構(gòu)。（ ）21 無論平衡或非平衡凝固，只要初晶的量很多，共晶的量很少，就可能出現(xiàn)離異共晶。（ ）22 Cs(x)=K0C0

30、(1-x/l)k0-1稱為穩(wěn)態(tài)凝固方程。（ ）23 固溶體合金凝固時(shí)，成分過冷的臨界條件方程是：G/R=mc0/D·(1-k0)/k0 ( )，只有當(dāng)G/R>mc0/D·(1-k0)/k0時(shí)才產(chǎn)生成分過冷。（ ）24 如圖5的相圖（二元共晶）的畫法是正確的（ ） 圖5圖625 在二元合金中，鑄造性能最好的是共晶合金。（ ）26 固溶體合金凝固時(shí)，在正溫度梯度下晶體也可能以樹枝晶長大。（ ）27 無論何種成分碳鋼組織中鐵素體相對量隨C%增加而減少，珠光體相對量則增加。（ ）28 在Fe-Fe3C相圖中的所有合金，凝固時(shí)都可產(chǎn)生成分過冷。（ ）29 萊氏體和變態(tài)萊氏體存在

31、的溫度范圍不同（ ），除此之外，二者無其他差別（ ）。30 鑄鐵平衡結(jié)晶過程只有共晶轉(zhuǎn)變而沒有共析轉(zhuǎn)變。（ ）31 Fe-Fe3C相圖中，含碳量低于0.0218%的合金平衡結(jié)晶組織中才有三次Fe3C存在。（ ）32 鐵素體與奧氏體的根本區(qū)別在于溶碳量不同，鐵素體少而奧氏體多。（ ）5 問答1 由Al-Cu合金相圖（圖7），試分析：適合壓力加工和鑄造的合金的成分是什么，用什么方法可提高合金強(qiáng)度。2 試說明在正溫度梯度下為什么固溶體合金凝固時(shí)可以呈樹枝狀方式成長，而純金屬則得不到樹枝狀晶。3 如圖7二元合金，（1）分析合金I在平衡結(jié)晶和快速冷卻不平衡結(jié)晶時(shí)的組織不同點(diǎn)；（2）分析合金II在平衡結(jié)晶

32、后室溫下相及組織，計(jì)算組織組成物的含量分布。4 如圖8所示為Ni-Al相圖 1） 填出相圖中各相區(qū)的平衡相2） 圖中的a相和h相是何種晶體結(jié)構(gòu)？3） 指出圖中的穩(wěn)定化合物和不穩(wěn)定化合物。4 ）寫出圖中存在的恒溫反應(yīng)，指明反應(yīng)類型 5 ）計(jì)算含Ni 30%(重量)的合金在在冷卻時(shí)的相變過程，室溫下的相組成與組織組成，并計(jì)算出其中組織組成物的百分?jǐn)?shù)。 6 ）試說明含Ni89%（重量）的Ni-Al合金其平衡凝固與非平衡凝固后的顯微組織的不同。7） 繪出1500e 時(shí)Al-Ni合金各相的自由能成分曲線示意圖。III圖8圖7 5 試說明在正溫度梯度下，為什么固溶體合金凝固時(shí)可以呈樹枝狀方式成長，而純金屬

33、則得不到樹狀晶。6 試分析共晶系合金非平衡結(jié)晶條件下的組織及形成原因。7 為使低合金鋼焊接接頭中的粗大樹枝晶組織改變?yōu)榘麪罹Ь湍鼙苊獯嘈裕瑸榇藨?yīng)如何確定焊接工藝？8 圖9是Ti-Co相圖的一部分，回答下列問題。（1） 把空白相區(qū)填上相的名稱。（2） 分析X合金（Ti-35%Co）在平衡條件下的相變過程：（1）要寫出液相析出初晶和各三相平衡反應(yīng)式；（2）要繪出液相剛凝固完畢時(shí)的顯微組織示意圖，并計(jì)算出其中相組成物和組織組成物的百分含量；（3） 繪出T1溫度時(shí)合金系（到62%Co為止）各相的自由能成分曲線示意圖。圖9 圖109 根據(jù)Cu-Sn相圖（圖10）回答下列問題： （1）a相和b相為何種晶體

34、結(jié)構(gòu)？（2）Cu-13.57%Sn合金在常溫下凝固后，將在a相的晶界上出現(xiàn)少量b相，其原因何在？如何消除b相？（1） 繪出Cu-70%Sn合金平衡凝固完畢時(shí)的顯微組織示意圖，并計(jì)算其中相組成物和組織組成物的百分?jǐn)?shù)。（2） 畫出Cu-Sn系合金在450時(shí)各相自由能-成分曲線示意圖。10 根據(jù)圖回答下列問題（1） 說明aa0、bb0和cc0箭頭線的含義。（2） 用反應(yīng)式（如L®r初，L®a+r等）形式說明x, y兩合金從液相到室溫的相變過程。若有三相平衡反應(yīng)，要在反應(yīng)式的各相右下角標(biāo)明相成分的變化。（3） 寫出x合金剛凝固完畢和室溫時(shí)的組織組成物。（4） 用數(shù)學(xué)式表示y合金剛凝

35、固完畢時(shí)相組成物的百分?jǐn)?shù)。圖1125 6580圖12 11 A組元為fcc結(jié)構(gòu)，B組元為bcc結(jié)構(gòu)，A-B二元相圖如圖所示。1）圖中的a和b相各為何種晶體結(jié)構(gòu)？2）指出此二元系中比較適合做變形合金何鑄造合金的成分范圍。3）計(jì)算出亞共晶合金在TE溫度時(shí)（共晶反應(yīng)前）的平衡分配系數(shù)。4）設(shè)X合金平衡凝固完畢時(shí)的組織為a初晶+(a+b)共晶，其中a初晶占80%，則此合金中B組元的含量是多少？5）繪出T1溫度時(shí)各相的自由能-成分曲線示意圖。12 根據(jù)Cu-Zn相圖（見圖13）回答下列問題：圖中的a相和h為何種晶體結(jié)構(gòu)？寫出各三相平衡反應(yīng)式，且每個反應(yīng)要注明反應(yīng)時(shí)的溫度工業(yè)用普通黃銅(即Cu-Zn合金，

36、Zn<45%)非平衡凝固時(shí)，為何枝晶偏析??？計(jì)算出Cu-35%Zn合金液相剛凝固完畢時(shí)相組成物的百分?jǐn)?shù)。畫出850e 時(shí)Cu-Zn系合金各相的自由能成分曲線示意圖圖13 圖1414 如圖14為Mg-Y相圖） 填相區(qū)組成，寫出相圖上等溫反應(yīng)及Y=5%wt時(shí)的合金K在室溫時(shí)的平衡組織，并計(jì)算相組成相對量。） 指出提高合金K強(qiáng)度的方法） 合金K在不同冷卻速度下凝固后的組織。4）已知Mg為hcp結(jié)構(gòu)，試計(jì)算Mg晶胞的致密度；5）簡述圖中Y=10%wt之合金的強(qiáng)化方法16 試說明純Al和鋁銅單相固溶體結(jié)晶的異同。17 試畫出Fe-Fe3C亞穩(wěn)平衡相圖。標(biāo)注平衡反應(yīng)的成分及溫度，寫出平衡反應(yīng)式。分析

37、含C%為0.49%合金的平衡和非平衡凝固過程。對Fe-1%C合金，在亞穩(wěn)冷卻轉(zhuǎn)變和淬火冷卻轉(zhuǎn)變后組織、性能的差異。（亞穩(wěn)，P+Fe3CII，淬火，馬氏體相變。）18 根據(jù)鐵碳相圖回答下列問題： 1 寫出下列合金的化學(xué)成分：（1） 最容易產(chǎn)生枝晶偏析的合金； 2）Fe3CII含量最多的合金；（2） 珠光體含量最多的合金； 4）萊氏體含量最多的合金。 2 畫出Fe-1.2%C合金的室溫平衡組織示意圖，并計(jì)算出其中相組成物和組織組成物的百分含量。 3 畫出1200時(shí)各相的自由能-成分曲線示意圖。4 根據(jù)Fe-Fe3C狀態(tài)圖確定下列三種鋼在給定溫度下的顯微組織（填入表中）含碳量溫度顯微組織溫度顯微組織

38、0.4770e900e0.77680e770e1.0700e770e19 作圖：1 繪出含0.4%C的亞共析碳鋼的室溫平衡組織示意圖。2 畫出Fe-Fe3C相圖中共析溫度時(shí)各相的自由能-成分曲線示意圖。20 分析Cr-Ti二元相圖，（圖15）1 將圖中各空白相區(qū)填上相的名稱。2 圖中a相和g 相各為何種晶體結(jié)構(gòu)？3 指出圖中的穩(wěn)定化合物和不穩(wěn)定化合物4 寫出圖中的各三相平衡反應(yīng)式。5 簡要說明Cr-10%Ti合金的平衡結(jié)晶過程6 計(jì)算Cr-10%Ti合金平衡凝固完畢時(shí)組織組成物的百分?jǐn)?shù)。圖15 圖1621：相圖16中，在凝固過程中哪些成分合金不會產(chǎn)生成分過冷，請標(biāo)出來并簡單說明。四：A-B二元

39、相圖12中，分析1 24.5%B的X合金平衡凝固與非平衡凝固后組織圖。2 圖中哪些成分合金不產(chǎn)生過冷？3 X合金進(jìn)行緩慢正常凝固，當(dāng)凝固的固體分?jǐn)?shù)為50%時(shí)固體成分。4 觀察67%B的Y合金組織發(fā)現(xiàn)全部為共晶，試分析原因。22：舉兩個實(shí)例說明相圖在材料研究方面的應(yīng)用。23：分析Fe-0.4C合金室溫下：1相組成物 2 組織組成物 3繪出其冷卻曲線 4示意繪出其顯微組織圖24：按圖回答下列問題： 寫出1,2,3,4合金平衡凝固后的組織。要尋找一個塑性好，且可熱處理強(qiáng)化的合金應(yīng)選用哪個合金為好，為什么？要選一個流動性好的鑄造合金確定哪個成分為好？計(jì)算合金在剛凝固完成時(shí)組織組成物及相組成物的百分比。

40、合金與合金的結(jié)晶過程之異同。分析非平衡結(jié)晶時(shí)，合金組織有何變化。圖17 圖18 25：根據(jù)Fe-Fe3C相圖計(jì)算含3%C白口鐵中以下組織組成物或相組成物重量百分?jǐn)?shù)。1 萊氏體2 萊氏體中珠光體3 全部滲碳體4 全部珠光體26：試分析不同冷卻速度對下圖中合金凝固后顯微組織的影響。 圖19圖2027：提出三條措施提高合金強(qiáng)度。28：欲選擇一種碳鋼材料，要求碳鋼組織中珠光體占95%。問所選碳鋼含碳量為多少？29：A-B二元相圖如圖19：1，2合金平衡結(jié)晶后組織。1合金非平衡結(jié)晶后組織。A為FCC晶體結(jié)構(gòu)，B為BCC結(jié)構(gòu)，試畫出a和晶體結(jié)構(gòu)。31：利用所學(xué)相圖知識，舉兩例并說明如何制得纖維復(fù)合材料？3

41、2：根據(jù)Fe-Fe3C相圖試計(jì)算C=5%合金中一次滲碳體，共晶滲碳體，二次滲碳體的含量為多少？33：試分析圖19中合金結(jié)晶過程，相組成物及組織組成物。34：銀幣中含92wt%的Ag和7.5%Cu，試根據(jù)Ag-Cu相圖說明選擇這一成分而不是純Ag制造銀幣的理由。35：擬定一個測定相圖固溶度變化曲線的實(shí)驗(yàn)方案。36：根據(jù)Fe-Fe3C相圖分析含碳量為0.6%的碳鋼其室溫平衡組織是什么？計(jì)算其相組成物及組織組成物相對含量。37：畫出Fe-Fe3C相圖并根據(jù)相圖計(jì)算室溫平衡組織為鐵素體+珠光體且F/P=3/1時(shí)的含碳量，并示意繪出組織圖。38：某二元合金系相圖如圖20，今有含B20%的合金自一端凝固，

42、假定固/液界面平直狀，液相完全混合且固相中無擴(kuò)散。1 設(shè)初始凝固固相成分為：B=40%和B=60%，作出凝固后試樣成分分布曲線，并在圖中指出二個成分位置。2 從液相中凝固成純a相區(qū)占試棒全長百分?jǐn)?shù)。已知正常凝固方程為：Cs（X）=koCo(1-x/L)ko-139：用自由能-成分曲線說明晶內(nèi)偏析為熱力學(xué)上不穩(wěn)定組織。40：簡述獲得細(xì)層片狀共晶組織的條件。41：畫出Fe-Fe3C亞穩(wěn)平衡圖及1148e ，727e ，500e 時(shí)自由能與wt%C關(guān)系示意曲線。42：A-B二元相圖如圖19。 1 畫出I，II合金平衡冷卻曲線以及冷卻后組織。2 設(shè)合金1（含15%B）在凝固過程中固相完全不擴(kuò)散，液相完全擴(kuò)散，已知此合金冷卻到包晶溫