材料科学基础复习试题和部分答案 下载本文

内容发布更新时间 : 2024/12/28 5:44:41星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

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20. 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。 21. 过冷度: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表示。

22. 连续长大:粗糙界面情况下,液固界面的固相一侧上一半的原子位置空着,液相原子较容易进入这

些位置与固相结合,晶体便以连续方式向液相中生长。

23. 负温度梯度:液相温度随液固界面的距离增大而降低的温度梯度情况。

24. 树枝状生长:在负温度梯度情况下,当部分相界面生长凸出到液相中,由于过冷度更大,使凸出部

分的生长速度增大而进一步伸向液体中,液固界面不能保持平面状而会形成许多伸向液体的分枝,同时这些晶枝上又可能会长出二次晶枝。晶体的这种生长方式称为树枝状生长。 25. 匀晶转变: 26. 包晶转变:

27. 平衡凝固:指凝固过程中的每个阶段都能达到平衡,即在相变过程中有充分时间进行组元间的扩

散,以达到平衡相的成分。

28. 非平衡凝固:在实际工业生产中,合金溶液浇涛后的冷却速度较快,使凝固过程偏离平衡条件,称

为非平衡凝固。

29. 枝晶偏析:固溶体通常以树枝状生长方式结晶,非平衡凝固导致先结晶的枝干和后结晶的枝间的成

分不同,故称为枝晶偏析。

30. 共晶转变:由液相同时结晶出两种固相的过程称为共晶转变。该转变为恒温转变。

31. 伪共晶:在非平衡凝固条件下,由某些亚共晶或过共晶成分的合金在过冷条件下也能得全部的共晶

组织,这种由非共晶成分的合金所得到的共晶组织称为伪共晶。

32. 离异共晶:在平衡凝固条件下应为单相固溶体的合金,在快速冷却条件下出现的少量共晶组织称为

非平衡共晶,或称为离异共晶。

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第1章

1. 原子间的结合键共有几种?各自特点如何?( 分) 答:

1、化学键包括:

? 金属键:电子共有化,既无饱和性又无方向性

? 离子键:以离子而不是以原子为结合单元,要求正负离子相间排列,且无方向性,无饱和性 ? 共价键:共用电子对;饱和性;配位数较小,方向性 2、物理键如范德华力,系次价键,不如化学键强大

3、氢键:分子间作用力,介于化学键与物理键之间,具有饱和性 第2章

2. 试从晶体结构的角度,说明间隙固溶体、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为间隙固溶体。形成间隙固溶体的溶质原子通常是原子半径小于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结构,其成分可在一定固溶度极限值内波动,不能用分子式表示。(2分)

间隙相和间隙化合物属于原子尺寸因素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组成他们的任一组元晶格都不相同,其成分可在一定范围内波动。组成它们的组元大致都具有一定的原子组成比,可用化学分子式来表示。(2分)

当rB/rA<0.59时,通常形成间隙相,其结构为简单晶体结构,具有极高的熔点和硬度;当rB/rA>0.59时,形成间隙化合物,其结构为复杂的晶体结构。(2分)

3. 试以表格形式归纳总结3种典型的晶体结构的晶体学特征。( 分) 答:书上表

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第3章

4. 简述晶体中产生位错的主要来源。( 分)

5. 简述晶界具有哪些特性?c

6. 对于同一种晶体,它的表面能与晶界能(相同的面积)哪一个较高?为什么?( 分) 答:对于同一种晶体,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个等面积平面合拢,会形成一个晶体内界面,该界面的能量相当于两个外表面之和,且理想状态下破坏该界面结合所需要的能量相当于键合能。即相同面积下,E晶界>E完整晶体键合能>2倍E表面(2分)

第4章

7. 简述影响固体中原子和分子扩散的因素有哪几方面。( 分) 答:

1、温度;2、固溶体类型;3、晶体结构;4、晶体缺陷;5、化学成分;6、应力的作用 第5章

8. 简述金属材料经过塑性变形后,可能会发生哪些方面性能的变化。( 分)c

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9. 简述再结晶过程中的晶界弓出形核机制。( 分)new 10. 简述再结晶过程中的亚晶形核机制。( 分)new

11. 金属的退火处理包括哪三个阶段?简述这三个阶段中晶粒大小、结构的变化。( 分)b 第6章

12. 图示并分析金属材料凝固组织中树枝晶的生长过程。(画出液固界面附近的负温度梯度) 在负温度梯度情况下,金属凝固过程中液固界面上产生的结晶潜热可通过液相散失,如果部分的相界面生长凸出到前面的液相中,则处于过冷度更大的液相中,使凸出部分的生长速度增大而进一步伸向液相中。此时,液固界面就不可能保持平面状而是形成许多伸向液相的分枝,同时有可能在这些晶枝上长出二次枝晶臂。这种方式即为树枝晶生长方式。 第7章

13. 金属型浇铸的铸锭的宏观组织一般分为哪几个区,分析其形成原因?( 6分)

14. 与平衡凝固相比较,固溶体的非平衡凝固有何特点?

15. 试分析包晶反应不平衡组织的形成过程。

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分进行,导致包晶反应的不完全性,即在低于包晶温度下,将同时存在参与转变的液相和?相,其中液相在继续冷却过程中可能直接结晶出?相或参与其他反应,而?相仍保留在?相芯部,形成包晶反应的非平衡组织。

16.金刚石为碳的一种晶体,为复杂面心立方结构,晶胞中含有8个原子,其晶格常数a=0.357nm,当它转换成石墨 (?2 =2.25g/cm3)结构时,求其体积改变百分数? 解:金刚石为复杂面心立方结构,每个晶胞含有8个碳原子 金刚石的密度为:??8?12?0.357?10??6.023?10?7323?3.503(g/cm3)

对于单位质量1g碳为金刚石结构时,体积为:v1=1/?1=0.285(cm3)

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