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材料科学基础-三元相图习题

三元合金相图习题

三元合金相图 一、填空 1. 三元相图等温截面的三相区都是___________________形。 2. 图1是A-B-C三元系成分三角形的一部分,其中X合金的成分是_____________________。 图1 3. 图2是三元系某变温截面的一部分,其中水平线代表________________反应,反应式为______________________ 。 图2 4.图3是某三元系变温截面的一部分,合金凝固时,L+M+C将发生_________________反应。

图3 5. 三元相图的成分用__________________________表示。 6. 四相平衡共晶反应的表达式__________________________。 7. .图6是A-B-C三元共晶相图的投影图,在常温下: 合金I的组织是______________________________________ 合金II的组织是_______________________________________ 合金III的组织是______________________________________ 图4 8.三元相图有如下几类投影图 (1)_____________________________(2)________________________________(3)_______________________ ___(4)________________________________。 9. 三元系中两个不同成分合金,合成一个新合金时,则这三个合金成分点____________________________。 10. 四相平衡包共晶反应式为__________________________。 11. 三元相图垂直截面可用于分析__________________________________。 12. 三元系三条单变量线相交于__________,就代表一个__________________,并可根据单变量线箭头 _____________判断__________________。

材料科学基础习题

查看文本 习题 一、名词解释 金属键; 结构起伏; 固溶体; 枝晶偏析; 奥氏体; 加工硬化; 离异共晶; 成分过冷; 热加工; 反应扩散 二、画图 1在简单立方晶胞中绘出()、(210)晶面及[、[210]晶向。 2结合Fe-Fe3C相图,分别画出纯铁经930℃和800℃渗碳后,试棒的成分-距离曲线示意图。 3如下图所示,将一锲形铜片置于间距恒定的两轧辊间轧制。试画出轧制后铜片经再结晶后晶粒大小沿片长方向变化的示意图。 4画出简单立方晶体中(100)面上柏氏矢量为[010]的刃型位错与(001)面上柏氏矢量为[010]的刃型位错交割前后的示意图。 5画图说明成分过冷的形成。 三、Fe-Fe3C相图分析 1用组织组成物填写相图。 2指出在ECF和PSK水平线上发生何种反应并写出反应式。 3计算相图中二次渗碳体和三次渗碳体可能的最大含量。 四、简答题 1已知某铁碳合金,其组成相为铁素体和渗碳体,铁素体占82%,试求该合金的含碳量和组织组成物的相对量。 2什么是单滑移、多滑移、交滑移?三者的滑移线各有什么特征,如何解释?。 3设原子为刚球,在原子直径不变的情况下,试计算g-Fe转变为a-Fe时的体积膨胀率;如果测得910℃时g-Fe和a-Fe的点阵常数分别为0.3633nm和0.2892nm,试计算g-Fe转变为a-Fe的真实膨胀率。 4间隙固溶体与间隙化合物有何异同? 5可否说扩散定律实际上只有一个?为什么? 五、论述题 τC 结合右图所示的τC(晶体强度)—ρ位错密度 关系曲线,分析强化金属材料的方法及其机制。 晶须 冷塑变 六、拓展题 1 画出一个刃型位错环及其与柏士矢量的关系。 2用金相方法如何鉴别滑移和孪生变形? 3 固态相变为何易于在晶体缺陷处形核? 4 画出面心立方晶体中(225)晶面上的原子排列图。 综合题一:材料的结构 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a-铁,还是b-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?

材料科学基础复习题

第一章原子结构 一判断题 1.共价键是由两个或多个电负性相差不大的原子间通过共用电子对而形成的化学键。 2. 范德华力既无方向性亦无饱和性,氢键有方向性但无饱和性。 3. 绝大多数金属均以金属键方式结合,它的基本特点是电子共有化。 4. 离子键这种结合方式的基本特点是以离子而不是以原子为结合单元。 5. 范德华力包括静电力、诱导力、但不包括色散力。 二、简答题 原子间的结合键对材料性能的影响 第二章晶体结构 一、填空 1.按晶体的对称性和周期性,晶体结构可分为7 空间点阵,14 晶系, 3 晶族。 2.晶胞是能代表晶体结构的最小单,描述晶胞的参数是 a ,b ,c ,α,β,γ。 3. 在立方,菱方,六方系中晶体之单位晶胞其三个轴方向中的两个会有相等的边长。 4. 方向族<111>的方向在铁的(101)平面上,方向族<110>的 方向在铁的(110)平面上。 5. 由hcp(六方最密堆积)到之同素异形的改变将不会产生体积的改变,而由体心最密堆积变成即会产生体积效应。 6. 晶体结构中最基本的结构单元为,在空间点阵中最基本的组元称之为。 7.某晶体属于立方晶系,一晶面截x轴于a/2、y轴于b/3、z轴于c/4,则该晶面的指标为 8. 硅酸盐材料最基本的结构单元是,常见的硅酸盐结构有、、、。 9. 根据离子晶体结构规则-鲍林规则,配位多面体之间尽可能和 连接。

二判断题 1.在所有晶体中只要(hkl)⊥(uvw)二指数必然相等。 2. 若在晶格常数相同的条件下体心立方晶格的致密度,原子半径都最小。 3. 所谓原子间的平衡距离或原子的平衡位置是吸引力与排斥力的合力最小的位置。 4.晶体物质的共同特点是都具有金属键。 5.若在晶格常数相同的条件下体心立方晶格的致密度,原子半径都最小。 6. 在立方晶系中若将三轴系变为四轴系时,(hkIl)之间必存在I=-(h+k)的关系与X1,X2,X3,X4间夹角无关。 7.亚晶界就是小角度晶界,这种晶界全部是由位错堆积而形成的。 8.面心立方与密排六晶体结构其致密度配位数间隙大小都是相同的,密排面上的堆垛顺序也是相同的。 9.柏氏矢量就是滑移矢量。 10.位错可定义为柏氏回路不闭合的一种缺陷,或说:柏氏矢量不为0的缺陷。 11.线缺陷通常指位错,层错和孪晶。 12实际金属中都存在着点缺陷,即使在热力学平衡状态下也是如此。 三选择题 1.经过1/2,1/2,1/2之[102]方向,也经过。 (a) 1,.0,2, (b) 1/2,0,1, (c) –1,0,-2, (d) 0, 0,0, (e) 以上均不是 2. 含有位置0,0,1之(112)平面也包含位置。 (a)1,0,0, (b)0,0,1/2, (c)1,0,1/2。 3.固体中晶体与玻璃体结构的最大区别在于。 (a)均匀性(b)周期性排列(c)各向异性(d)有对称性 4.晶体微观结构所特有的对称元素,除了滑移面外,还有 (a)回转轴(b)对称面(c)螺旋轴(d)回转-反映轴 5.按等径球体密堆积理论,最紧密的堆积形式是。 (a)bcc; (b)fcc; (c)hcp 6.在MgO离子化合物中,最可能取代化合物中Mg2+的正离子(已知各正离子半径 (nm)分别是:(Mg2+)0.066、(Ca2+)0.099、(Li+)0.066、(Fe2+)0.074)是_(c)____。 (a)Ca2+; (b)Li+; (c)Fe2+ 7.下对晶体与非晶体描述正确的是:

材料科学基础相图习题DOC

1.下图为一匀晶相图,试根据相图确定: (1) w B =0.40的合金开始凝固出来的固相成分为多少? (2)若开始凝固出来的固体成分为w B =0.60,合金的成分为多少? (3)成分为w B =0.70的合金最后凝固时的液体成分为多少? (4)若合金成分为w B =0.50,凝固到某温度时液相成分w B =0.40,固相成分为w B =0.80,此时液相和固相的相对量各为多少? 2.Mg —Ni 系的一个共晶反应为: 0.23520.546g g i M L M N 纯+(570℃) 设w Ni 1=C 1为亚共晶合金,w Ni 2=C 2为过共晶合金,这两种合金中的先共晶相的质量分数相等,但C 1合金中的α总量为C 2台金中α总量的2.5倍,试计算C 1和C 2的成分。 3.根据A-B 二元相图 (1) 写出图中的液相线、固相线、α和β相的溶解度曲线、所有的两相区及三相恒温转变线; (2) 平衡凝固时,计算A-25B(weight%)合金(y ’y 线)凝固后粗晶β相在铸锭中的相对含量; (3) 画出上述合金的冷却曲线及室温组织示意图。

4.根据如图所示的二元共晶相图 (1)分析合金I,II的结晶过程,并画出冷却曲线; (2)说明室温下合金I,II的相和组织是什么,并计算出相和组织组成物的相对含量? (3)如果希望得到共晶组织加上5%的 初的合金,求该合金的成分。 (4)合金I,II在快冷不平衡状态下结晶,组织有何不同? 5.指出下列相图中的错误: 6. 试述二组元固溶体相的吉布斯(Gibbs)自由能-成分曲线的特点? (a) (b) (c) (d)

第五章 三元合金相图(习题)

第五章 三元合金相图 1 根据Fe -C -Si 的3.5%Si 变温截面图(5-1),写出含0.8%C 的Fe-C-Si 三元合金在平衡冷却时的相变过程和1100℃时的平衡组织。 图5-1 2 图5-2为Cu-Zn-Al 合金室温下的等温截面和2%Al 的垂直截面图,回答下列问题: 1) 在图中标出X 合金(Cu-30%Zn-10%Al )的成分点。 2) 计算Cu-20%Zn-8%Al 和 Cu-25%Zn-6%Al 合金中室温下各相的百分含量,其中α相成分点为Cu-22.5%Zn-3.45%Al ,γ相成分点为 Cu-18%Zn-11.5%Al 。 3) 分析图中Y 合金的凝固过程。 Y

% 图5-2 3 如图5-3是A-B-C 三元系合金凝固时各相区,界面的投影图,A 、B 、C 分别形成固溶体α、β、γ。 1) 写出P p '',P E '1和P E '2单变量线的三相平衡反应式。 2) 写出图中的四相平衡反应式。 3) 说明O 合金凝固平衡凝固所发生的相变。

图5-3 图5-4 4 图5-4为Fe-W-C三元系的液相面投影图。写出e1→1085℃,P1→1335℃,P2→1380℃单变量线的三相平衡反应和1700℃,1200℃,1085℃的四相平衡反应式。I,II,III三个合金结晶过程及室温组织,选择一个合金成分其组织只有三元共晶。 5 如图5-5为Fe-Cr-C系含13%Cr的变温截面 1)大致估计2Cr13不锈钢的淬火加热温度(不锈钢含碳量0.2%, 含Cr量13%) 2)指出Cr13模具钢平衡凝固时的凝固过程和室温下的平衡组织(Cr13钢含碳量2%)3)写出(1)区的三相反应及795 时的四相平衡反应式。 图5-5 图5-6 6 如图5-6所示,固态有限溶解的三元共晶相图的浓度三角形上的投影图,试分析IV区及VI区中合金之凝固过程。写出这个三元相图中四相反应式。

材料科学基础-习题集

https://www.doczj.com/doc/857919123.html,/jxtd/caike/这个网址有很多东西,例如教学录像,你可以上去看看,另 外左下角有个“释疑解惑”,应该很有用 第一章材料结构的基本知识 习题 1.原子中的电子按照什么规律排列?什么是泡利不相容原理? 2.下述电子排列方式中,哪一个是惰性元素、卤族元素、碱族、碱土族元素及过渡金 属? (1) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d7 4s2 (2) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 (3) 1s2 2s2 2p5 (4) 1s2 2s2 2p6 3s2 (5) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d2 4s2 (6) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1 3.稀土元素电子排列的特点是什么?为什么它们处于周期表的同一空格内? 4.简述一次键与二次键的差异。 5.描述氢键的本质,什么情况下容易形成氢键? 6.为什么金属键结合的固体材料的密度比离子键或共价键固体为高? 7.应用式(1-2)~式(1-5)计算Mg2+O2-离子对的结合键能,以及每摩尔MgO晶体的结合键能。假设离子半径为;;n=7。 8.计算下列晶体的离子键与共价键的相对比例 (1) NaF

(2) CaO 9.什么是单相组织?什么是两相组织?以它们为例说明显微组织的含义以及显微组织 对性能的影响。 10.说明结构转变的热力学条件与动力学条件的意义,说明稳态结构与亚稳态结构之 间的关系。 11.归纳并比较原子结构、原子结合键、原子排列方式以及晶体的显微组织等四个结构 层次对材料性能的影响。 第二章材料中的晶体结构 习题

第三章高分子材料的结构 习题 1.何谓单体、聚合物和链节?它们相互之间有什么关系?请写出以下高分子链节的结构式:①聚乙烯;②聚氯乙烯;③聚丙烯;④聚苯乙烯;⑤聚四氟乙烯。 2.加聚反应和缩聚反应有何不同? 3.说明官能度与聚合物结构形态的关系。要由线型聚合物得到网状聚合物,单体必 须具有什么特征? 4.聚合物的分子结构对主链的柔顺性有什么影响? 5.在热塑性塑料中结晶度如何影响密度和强度,请解释之。 6.为什么聚乙烯容易结晶,而聚氯乙烯则难以结晶? 为什么在热塑性塑料中完全结 晶不大可能?

材料科学基础练习题

练习题 第三章 晶体结构,习题与解答 3-1 名词解释 (a )萤石型和反萤石型 (b )类质同晶和同质多晶 (c )二八面体型与三八面体型 (d )同晶取代与阳离子交换 (e )尖晶石与反尖晶石 答:(a )萤石型:CaF2型结构中,Ca2+按面心立方紧密排列,F-占据晶胞中全部四面体空隙。 反萤石型:阳离子和阴离子的位置与CaF2型结构完全相反,即碱金属离子占据F-的位置,O2-占据Ca2+的位置。 (b )类质同象:物质结晶时,其晶体结构中部分原有的离子或原子位置被性质相似的其它离子或原子所占有,共同组成均匀的、呈单一相的晶体,不引起键性和晶体结构变化的现象。 同质多晶:同一化学组成在不同热力学条件下形成结构不同的晶体的现象。 (c )二八面体型:在层状硅酸盐矿物中,若有三分之二的八面体空隙被阳离子所填充称为二八面体型结构 三八面体型:在层状硅酸盐矿物中,若全部的八面体空隙被阳离子所填充称为三八面体型结构。 (d )同晶取代:杂质离子取代晶体结构中某一结点上的离子而不改变晶体结构类型的现象。 阳离子交换:在粘土矿物中,当结构中的同晶取代主要发生在铝氧层时,一些电价低、半径大的阳离子(如K+、Na+等)将进入晶体结构来平衡多余的负电荷,它们与晶体的结合不很牢固,在一定条件下可以被其它阳离子交换。 (e )正尖晶石:在AB2O4尖晶石型晶体结构中,若A2+分布在四面体空隙、而B3+分布于八面体空隙,称为正尖晶石; 反尖晶石:若A2+分布在八面体空隙、而B3+一半分布于四面体空隙另一半分布于八面体空隙,通式为B(AB)O4,称为反尖晶石。 3-2 (a )在氧离子面心立方密堆积的晶胞中,画出适合氧离子位置的间隙类型及位置,八面体间隙位置数与氧离子数之比为若干?四面体间隙位置数与氧离子数之比又为若干? (b )在氧离子面心立方密堆积结构中,对于获得稳定结构各需何种价离子,其中: (1)所有八面体间隙位置均填满; (2)所有四面体间隙位置均填满; (3)填满一半八面体间隙位置; (4)填满一半四面体间隙位置。 并对每一种堆积方式举一晶体实例说明之。 解:(a )参见2-5题解答。1:1和2:1 (b )对于氧离子紧密堆积的晶体,获得稳定的结构所需电价离子及实例如下: (1)填满所有的八面体空隙,2价阳离子,MgO ; (2)填满所有的四面体空隙,1价阳离子,Li2O ; (3)填满一半的八面体空隙,4价阳离子,TiO2; (4)填满一半的四面体空隙,2价阳离子,ZnO 。 3-3 MgO 晶体结构,Mg2+半径为0.072nm ,O2-半径为0.140nm ,计算MgO 晶体中离子堆积系数(球状离子所占据晶胞的体积分数);计算MgO 的密度。并说明为什么其体积分数小于74.05%?

材料科学基础相图习题

1.下图为一匀晶相图,试根据相图确定: (1) w B =0、40的合金开始凝固出来的固相成分为多少? (2)若开始凝固出来的固体成分为w B =0、60,合金的成分为多少? (3)成分为w B =0、70的合金最后凝固时的液体成分为多少? (4)若合金成分为w B =0、50,凝固到某温度时液相成分w B =0、40,固相成分为w B =0、80,此时液相与固相的相对量各为多少? 2.Mg —Ni 系的一 个共晶反应为: 0.23520.546g g i M L M N 纯+(570℃) 设w Ni 1=C 1为亚共晶合金,w Ni 2=C 2为过共晶合金,这两种合金中的先共晶相的质量分数相等,但C 1合金中的α总量为C 2台金中α总量的2、5倍,试计算C 1与C 2的成分。 3.根据A-B 二元相图 (1) 写出图中的液相线、固相线、α与β相的溶解度曲线、所有的两相区及三相恒温转变线; (2) 平衡凝固时,计算A-25B(weight%)合金(y ’y 线)凝固后粗晶β相在铸锭中的相对含量; (3) 画出上述合金的冷却曲线及室温组织示意图。 4.根据如图所示的二元共晶相 图 (1)分析合金I,II 的结晶过程,并画出冷却曲线; (2)说明室温下合金I,II 的相与组织就是什么,并计算出相与组织组 成物的相对含

量? (3)如果希望得到共晶组织加上5%的β初的合金,求该合金的成分。 (4)合金I,II 在快冷不平衡状态下结晶,组织有何不同? 5.指出下列相图中 的错误: 6、 试述二组元固溶体相的吉 布 斯 自由能-成(Gibbs)分曲线的特点? 1.下图为一匀晶相 图,试根据相图确定: w B =0、40 (1) 的合金开始凝固出来的固相成分为多少? (2)若开始凝固出来的固体成分为w B =0、60,合金的成分约为多少? (3)成分为w B =0、70的合金最后凝固时的液体成分约为多少? (4)若合金成分为w B =0、50,凝固到某温度时液相成分w B =0、40,固相成分为w B =0、80,此时液相与固相的相对量各为多少? 第1题答案 2.Mg —Ni 系的一 个共晶反应为: 0.23520.546g g i M L M N α纯+(570℃) 设w Ni 1=C 1为亚共晶合金,w Ni 2=C 2为过共晶合金,这两种合金中的先共晶相的质量分数相等,但C 1合金中的α总量为C 2台金中α总量的2、5倍,试计算C 1与C 2的成分。 第2题答案 (a) (b) (c) (d)

最新材料科学基础-综合复习题

材料科学基础复习题 一、选择题 1. 原子结合键包括物理键和化学键, 下述结合键中属于化学键的是. (A) 金属键(B) 离子键(C) 分子键(D) 共价键 2. 原子结合键包括物理键和化学键, 下述结合键中属于物理键的是. (A) 氢键(B) 离子键(C) 分子键(D) 共价键 3. 工业用硅酸盐属于. (A) 金属材料(B) 陶瓷材料(C) 复合材料(D) 高分子材料 4. 布拉菲点阵共有中. (A) 8 (B) 10 (C) 12 (D) 14 5. BCC、FCC和HCP等三种典型晶体结构中, 单位晶胞的原子数分别为. (A) 2, 4, 6 (B) 4, 2, 6 (C) 3, 4, 5 (D) 6, 2, 4 6. 晶面间距表示相邻两个平行晶面之间的垂直距离, 其大小反映了晶面上原子排列的紧密程度, 一般规律是. (A) 在简单立方点阵中, 低指数的晶面间距较大 (B) 在简单立方点阵中, 高指数的晶面间距较大 (C) 晶面间距越大, 该晶面上原子排列越紧密 (D) 晶面间距越大, 该晶面上原子排列越稀疏 7. BCC、FCC和HCP等三种典型晶体结构中, 原子配位数依次为. (A) 8, 12, 8 (B) 8, 12, 10 (C) 12, 8, 6 (D) 8, 12, 12 8. 密堆积结构的致密度为. (A) 0.68 (B) 0.74 (C) 0.82 (D) 1.0 9. MgO陶瓷晶体具有NaCl型结构, 单位晶胞的离子数为. (A) 4 (B) 6 (C) 8 (D) 10 10. SiC陶瓷晶体具有金刚石型结构, 该结构一般特征是. (A) 原子结合键为共价键 (B) 原子配位数为4 (C) 单位晶胞包含8个原子 (D) 属于面心立方点阵, 为密堆积结构 11. 下述晶体缺陷中属于点缺陷的是. (A) 空位(B) 位错(C) 相界面(D) 间隙原子 12. 下述晶体缺陷中属于线缺陷的是. (A) 空位(B) 位错(C) 晶界(D) 间隙原子 13. 下述晶体缺陷中属于面缺陷的是. (A) 表面(B) 位错(C) 相界面(D) 空位 14. 下述界面中界面能最小的是. (A) 完全共格界面(B) 共格界面(C) 非共格界面(D) 半共格界面 15. 下述界面中界面能最大的是. (A) 完全共格界面(B) 共格界面(C) 非共格界面(D) 半共格界面 16. 理想密排六方金属的c/a为. (A) 1.6 (B)(C) (D) 1

《材料科学基础》总复习(完整版)

《材料科学基础》上半学期容重点 第一章固体材料的结构基础知识 键合类型(离子健、共价健、金属健、分子健力、混合健)及其特点;键合的本质及其与材料性能的关系,重点说明离子晶体的结合能的概念; 晶体的特性(5个); 晶体的结构特征(空间格子构造)、晶体的分类; 晶体的晶向和晶面指数(米勒指数)的确定和表示、十四种布拉维格子; 第二章晶体结构与缺陷 晶体化学基本原理:离子半径、球体最紧密堆积原理、配位数及配位多面体; 典型金属晶体结构; 离子晶体结构,鲍林规则(第一、第二);书上表2-3下的一段话;共价健晶体结构的特点;三个键的异同点(举例); 晶体结构缺陷的定义及其分类,晶体结构缺陷与材料性能之间的关系(举例); 第三章材料的相结构及相图 相的定义 相结构 合金的概念:

固溶体 置换固溶体 (1)晶体结构 无限互溶的必要条件—晶体结构相同 比较铁(体心立方,面心立方)与其它合金元素互溶情况(表3-1的说明) (2)原子尺寸:原子半径差及晶格畸变; (3)电负性定义:电负性与溶解度关系、元素的电负性及其规律;(4)原子价:电子浓度与溶解度关系、电子浓度与原子价关系;间隙固溶体 (一)间隙固溶体定义 (二)形成间隙固溶体的原子尺寸因素 (三)间隙固溶体的点阵畸变性 中间相 中间相的定义 中间相的基本类型: 正常价化合物:正常价化合物、正常价化合物表示方法 电子化合物:电子化合物、电子化合物种类 原子尺寸因素有关的化合物:间隙相、间隙化合物 二元系相图: 杠杆规则的作用和应用; 匀晶型二元系、共晶(析)型二元系的共晶(析)反应、包晶(析)

型二元系的包晶(析)反应、有晶型转变的二元系相图的特征、异同点; 三元相图: 三元相图成分表示方法; 了解三元相图中的直线法则、杠杆定律、重心定律的定义; 第四章材料的相变 相变的基本概念:相变定义、相变的分类(按结构和热力学以及相变方式分类); 按结构分类:重构型相变和位移型相变的异同点; 马氏体型相变:马氏体相变定义和类型、马氏体相变的晶体学特点,金属、瓷中常见的马氏体相变(举例)(可以用许教授提的一个非常好的问题――金属、瓷马氏体相变性能的不同――作为题目) 有序-无序相变的定义 玻璃态转变:玻璃态转变、玻璃态转变温度、玻璃态转变点及其黏度按热力学分类:一级相变定义、特点,属于一级相变的相变;二级相变定义、特点,属于二级相变的相变; 按相变方式分类:形核长大型相变、连续型相变(spinodal相变)按原子迁动特征分类:扩散型相变、无扩散型相变

材料科学基础习题及答案

习题课

一、判断正误 正确的在括号内画“√”,错误的画“×” 1、金属中典型的空间点阵有体心立方、面心立方和密排六方三种。 2、位错滑移时,作用在位错线上的力F的方向永远垂直于位错线并指向滑移面上的未滑移区。 3、只有置换固溶体的两个组元之间才能无限互溶,间隙固溶体则不能。 4、金属结晶时,原子从液相无序排列到固相有序排列,使体系熵值减小,因此是一个自发过程。 5、固溶体凝固形核的必要条件同样是ΔG<0、结构起伏和能量起伏。 6三元相图垂直截面的两相区内不适用杠杆定律。 7物质的扩散方向总是与浓度梯度的方向相反。 8塑性变形时,滑移面总是晶体的密排面,滑移方向也总是密排方向。 9.晶格常数是晶胞中两相邻原子的中心距。 10.具有软取向的滑移系比较容易滑移,是因为外力在在该滑移系具有较大的分切应力值。11.面心立方金属的滑移面是{110}滑移方向是〈111〉。 12.固溶强化的主要原因之一是溶质原子被吸附在位错附近,降低了位错的易动性。13.经热加工后的金属性能比铸态的好。 14.过共析钢的室温组织是铁素体和二次渗碳体。 15.固溶体合金结晶的过程中,结晶出的固相成份和液相成份不同,故必然产生晶内偏析。16.塑性变形后的金属经回复退火可使其性能恢复到变形前的水平。 17.非匀质形核时液体内部已有的固态质点即是非均匀形核的晶核。 18.目前工业生产中一切强化金属材料的方法都是旨在增大位错运动的阻力。 19、铁素体是α-Fe中的间隙固溶体,强度、硬度不高,塑性、韧性很好。 20、体心立方晶格和面心立方晶格的金属都有12个滑移系,在相同条件下,它们的塑性也相同。 21、珠光体是铁与碳的化合物,所以强度、硬度比铁素体高而塑性比铁素体差。 22、金属结晶时,晶粒大小与过冷度有很大的关系。过冷度大,晶粒越细。 23、固溶体合金平衡结晶时,结晶出的固相成分总是和剩余液相不同,但结晶后固溶体成分是均匀的。 24、面心立方的致密度为0.74,体心立方的致密度为0.68,因此碳在γ-Fe(面心立方)中的溶解度比在α-Fe(体心立方)的小。 25、实际金属总是在过冷的情况下结晶的,但同一金属结晶时的过冷度为一个恒定值,它与冷却速度无关。 26、金属的临界分切应力是由金属本身决定的,与外力无关。 27、一根曲折的位错线不可能是纯位错。 28、适当的再结晶退火,可以获得细小的均匀的晶粒,因此可以利用再结晶退火使得铸锭的组织细化。 29、冷变形后的金属在再结晶以上温度加热时将依次发生回复、再结晶、二次再结晶和晶粒长大的过程。 30、临界变形程度是指金属在临界分切应力下发生变形的程度。 31、无限固溶体一定是置换固溶体。 32、金属在冷变形后可形成带状组织。 33、金属铅在室温下进行塑性成型属于冷加工,金属钨在1000℃下进行塑性变形属于热加工。

三元相图练习题

三元相图练习题1 一、 在如图所示的相图中完成下面各个问题。 (25分) 1. 直接在给定图中划分副三角形; 2. 直接在给定图中用箭头标出界线上温 度下降的方向及界线的性质; 3. 判断化合物D 和M 的性质; 4. 写出各无变量点的性质及反应式; 5. G 点的析晶路程; 6. 组成为H 的液相在完全平衡条件下进 行冷却,写出结晶结束时各物质的百 分含量(用线段比表示)。 解: 1、 见图; 2、 见图; 3、 D ,一致熔融二元化合物,高温稳定、低温分解; M ,不一致熔融三元化合物; 4、 E1,单转熔点,M C A L +?+ E2,低共熔点,M B C L ++? E3,单转熔点,M B A L +?+ E4,过渡点,B A D L +?→← 5、 6、过H 点做副三角形BCM 的两条边CM 、BM 的平行线HH 1、HH 2,C%=BH 2/BC ×100%,B%=CH 1/BC ×100%,C%=H 1H 2/BC ×100% 1 没有心脏我还可以思念你没有下体我还可以燃烧你 ■■■■■■■■■■■■■张为政整理■■■■■■■■■■■■■勿删■■■■■■■■■■■■■■ L ? A f= 2 熔体G L f= 3 G[B ,(B)] 1[B,B+(A)] L ?A +B f=1 E 3[2,A+B+(M)] L +A ?B +M f=0 E 3[3,A 消失+B +M] L ? B +M f=2 E 2[4, B +M +(C)] L ?M +C +B f=0 E 2(L 消失)[G,M+B+C]

二(20分)下图为CaO-A12O3-SiO2系统的富钙部分相图,对于硅酸盐水泥的生产有一定的参考价值。试: 1、画出有意义的付三角形; 2、用单、双箭头表示界线的性质; 3、说明F、H、K三个化合物的性质和写出各点的相平衡式; 4、写出M熔体的冷却平衡结晶过程; 5、为何在缓慢冷却到无变量点K(1455℃)时再要急剧冷却到室温?

材料科学基础2复习题及参考答案

材料科学基础2复习题及部分参考答案 一、名词解释 1、再结晶:指经冷变形的金属在足够高的温度下加热时,通过新晶粒的形核及长大,以无畸变的等轴晶粒取代变形晶 粒的过程。 2、交滑移:在晶体中,出现两个或多个滑移面沿着某个共同的滑移方向同时或交替滑移。 3、冷拉:在常温条件下,以超过原来屈服点强度的拉应力,强行拉伸聚合物,使其产生塑性变形以达到提高其屈服点 强度和节约材料为目的。(《笔记》聚合物拉伸时出现的细颈伸展过程。) 4、位错:指晶体材料的一种内部微观缺陷,即原子的局部不规则排列(晶体学缺陷)。(《书》晶体中某处一列或者若 干列原子发生了有规律的错排现象) 5、柯氏气团:金属内部存在的大量位错线,在刃型位错线附近经常会吸附大量的异类溶质原子(大小不同吸附的位 置有差别),形成所谓的“柯氏气团”。(《书》溶质原子与位错弹性交互作用的结果,使溶质原子趋于聚集在位错周围,以减小畸变,降低体系的能量,使体系更加稳定。) 6、位错密度:单位体积晶体中所含的位错线的总长度或晶体中穿过单位截面面积的位错线数目。 7、二次再结晶:晶粒的不均匀长大就好像在再结晶后均匀、细小的等轴晶粒中又重新发生了再结晶。 8、滑移的临界分切应力:滑移系开动所需要的最小分切应力。(《书》晶体开始滑移时,滑移方向上的分切应力。) 9、加工硬化:金属材料在再结晶温度以下塑性变形时强度和硬度升高,而塑性和韧性降低的现象,又称冷作硬 化。(《书》随塑性变形的增大,塑性变形抗力不断增加的现象。) 10、热加工:金属铸造、热扎、锻造、焊接和金属热处理等工艺的总称。(《书》使金属在再结晶温度以上发生加 工变形的工艺。) 11、柏氏矢量:是描述位错实质的重要物理量。反映出柏氏回路包含的位错所引起点阵畸变的总积累。(《书》揭 示位错本质并描述位错行为的矢量。)反映由位错引起的点阵畸变大小的物理量。 12、多滑移:晶体的滑移在两组或者更多的滑移面(系)上同时进行或者交替进行。 13、堆垛层错:晶体结构层正常的周期性重复堆垛顺序在某二层间出现了错误,从而导致的沿该层间平面(称为 层错面)两侧附近原子的错排的一种面缺陷。 14、位错的应变能:位错的存在引起点阵畸变,导致能量增高,此增量称为位错的应变能。 15、回复:发生形变的金属或合金在室温或不太高的温度下退火时,金属或合金的显微组织几乎没有变化,然而性能 却有程度不同的改变,使之趋近于范性形变之前的数值的现象。(《书》指冷变形金属加热时,尚未发生光学显微组织变化前(即再结晶前)的微观结构及性能的变化过程。) 16、全位错:指伯氏矢量为晶体点阵的单位平移矢量的位错。 17、弗兰克尔空位:当晶体中的原子由于热涨落而从格点跳到间隙位置时,即产生一个空位和与其邻近的一个间 隙原子,这样的一对缺陷——空位和间隙原子,就称为弗兰克尔缺陷。(《书》存在能量起伏的原子摆脱周围原子的约束而跳离平衡位置进入点阵的间隙中所形成的空位(原子尺度的空洞)。) 18、层错能:单位面积层错所增加的能量。(《书》产生单位面积层错所需要的能量。) 19、表面热蚀沟:金属长时间加热时,与表面相交处因张力平衡而形成的热蚀沟。(《书》金属在高温下长时间加热时, 晶界与金属表面相交处为了达到表面张力间的平衡,通过表面扩散产生的热蚀沟。) 20、动态再结晶:金属在热变形过程中发生的再结晶。 二、填空题 1、两个平行的同号螺位错之间的作用力为排斥力,而两个平行的异号螺位错之间的作用力为吸引力。 2、小角度晶界能随位向差的增大而增大;大角度晶界能与位向差无关。 3、柏氏矢量是一个反映由位错引起的点阵畸变大小的物理量;该矢量的模称为位错强度。 4、金属的层错能越低,产生的扩展位错的宽度越宽,交滑移越难进行。 5、螺型位错的应力场有两个特点,一是没有正应力分量,二是径向对称分布。 6、冷拉铜导线在用作架空导线时,应采用去应力退火,而用作电灯花导线时,则应采用再结晶退火。 7、为了保证零件具有较高的力学性能,热加工时应控制工艺使流线与零件工作时受到的最大拉应力的方向一致,而与外加的切应力方向垂直。

材料科学基础-复习题纲14页

第一部分材料的原子结构 1、原子结构与原子的电子结构;原子结构、原子排列对材料性能的影响。 原子结构:原子由质子和中子组成的原子核以及核外的电子所构成。原子核内的中子显电中性,质子带有正电荷。对电子的描述需要四个量子数: 主量子数n:决定原子中电子能量以及与核的平均距离。 角动量量子数l: 给出电子在同一个量子壳层内所处的能级,与电子运动的角动量有关。 磁量子数m:给出每个轨道角动量量子数的能级数或轨道数。 自旋角动量量子数s:反映电子不同的自旋方向。 原子排列对材料性能影响: 固体材料根据原子的排列可分为两大类:晶体与非晶体。(有无固定的熔点和体积突变) 晶体:内部原子按某种特定的方式在三维空间呈周期性重复排列的固体。(常考名词解释) 非晶体:指组成物质的分子(或原子、离子)不呈空间有规则周期性排列的固体。(名词解释) 各向异性:晶体的各向异性即沿晶格的不同方向,原子排列的周期性和疏密程度不尽相同,由此导致晶体在不同方向的物理化学特性也不同,这就是晶体的各向异性。(名词解释) 2、材料中的结合键的类型、本质,各结合键对材料性能的影响,键-能曲线及其应用。(常考简答题或是论述题,很重要)

各结合键对材料性能的影响: 1.金属材料:金属材料的结合键主要是金属键。由于自由电子的存在,当金属受到外加电场作用时,其内部的自由电子将沿电场方向作定向运动,形成电子流,所以金属具有良好的导电性;金属除依靠正离子的振动传递热能外,自由电子的运动也能传递热能,所以金属的导热性好;随着金属温度的升高,正离子的热振动加剧,使自由电子的定向运动阻力增加,电阻升高,所以金属具有正的电阻温度系数;当金属的两部分发生相对位移时,金属的正离子仍然保持金属键,所以具有良好的变形能力;自由电子可以吸收光的能量,因而金属不透明;而所吸收的能量在电子回复到原来状态时产生辐射,使金属具有光泽。 金属中也有共价键(如灰锡)和离子键(如金属间化合物Mg3Sb2)。 2.陶瓷材料:简单说来,陶瓷材料是包含金属和非金属元素的化合物,其结合键主要是离子键和共价键,大多数是离子键。离子键赋予陶瓷材料相当高的稳定性,所以陶瓷材料通常具有极高的熔点和硬度,但同时陶瓷材料的脆性也很大。3.高分子材料:高分子材料的结合键是共价键、氢键和分子键。其中,组成分子的结合键是共价键和氢键,而分子间的结合键是范德瓦尔斯键。尽管范德瓦尔斯键较弱,但由于高分子材料的分子很大,所以分子间的作用力也相应较大,这

材料科学基础习题及答案

《材料科学基础》习题及答案 第一章 结晶学基础 第二章 晶体结构与晶体中的缺陷 1 名词解释:配位数与配位体,同质多晶、类质同晶与多晶转变,位移性转变与重建性转变,晶体场理论与配位场理论。 晶系、晶胞、晶胞参数、空间点阵、米勒指数(晶面指数)、离子晶体的晶格能、原子半径与离子半径、离子极化、正尖晶石与反正尖晶石、反萤石结构、铁电效应、压电效应. 答:配位数:晶体结构中与一个离子直接相邻的异号离子数。 配位体:晶体结构中与某一个阳离子直接相邻、形成配位关系的各个阴离子中心连线所构成的多面体。 同质多晶:同一化学组成在不同外界条件下(温度、压力、pH 值等),结晶成为两种以上不同结构晶体的现象。 多晶转变:当外界条件改变到一定程度时,各种变体之间发生结构转变,从一种变体转变成为另一种变体的现象。 位移性转变:不打开任何键,也不改变原子最邻近的配位数,仅仅使结构发生畸变,原子从原来位置发生少许位移,使次级配位有所改变的一种多晶转变形式。 重建性转变:破坏原有原子间化学键,改变原子最邻近配位数,使晶体结构完全改变原样的一种多晶转变形式。 晶体场理论:认为在晶体结构中,中心阳离子与配位体之间是离子键,不存在电子轨道的重迭,并将配位体作为点电荷来处理的理论。 配位场理论:除了考虑到由配位体所引起的纯静电效应以外,还考虑了共价成键的效应的理论 图2-1 MgO 晶体中不同晶面的氧离子排布示意图 2 面排列密度的定义为:在平面上球体所占的面积分数。 (a )画出MgO (NaCl 型)晶体(111)、(110)和(100)晶面上的原子排布图; (b )计算这三个晶面的面排列密度。 解:MgO 晶体中O2-做紧密堆积,Mg2+填充在八面体空隙中。 (a )(111)、(110)和(100)晶面上的氧离子排布情况如图2-1所示。 (b )在面心立方紧密堆积的单位晶胞中,r a 220= (111)面:面排列密度= ()[] 907.032/2/2/34/222==?ππr r

习题

第一篇冶金熔体 第一章概述 1.什么是冶金熔体?它分为几种类型? 2.何为熔渣?简述冶炼渣和精炼渣的主要作用。 3.什么是富集渣?它与冶炼渣的根本区别在哪里? 4.试说明熔盐在冶金中的主要应用。 5.熔锍的主要成分是什么? 6.为什么熔盐电解是铝、镁、钠、锂等金属的惟一的或占主导地位的生产方法? 第二章冶金熔体的相平衡 1.在三元系的浓度三角形中画出下列熔体的组成点,并说明其变化规律。 X:A 10%,B 70%,C 20%; Y:A 10%,B 20%,C 70%; Z:A 70%,B 20%,C 10%; 若将3kg X熔体与2kg Y熔体和5kg Z熔体混合,试依据杠杆规则用作图法和计算法求出混合后熔体的组成点。 2.试找出图2-44所示的三元系相图中的错误,说明原因并更正。 3.图2-45是生成了一个二元不一致熔融化合物的三元系相图 (1)写出各界线上的平衡反应; (2)写出P、E两个无变点的平衡反应; (3)分析熔体1、2、3、4、5、6的冷却结晶路线。 4.某三元系相图如图2-46中所示,A m B n为二元不一致熔融化合物。试分析熔体1、2、3的冷却结晶过程。 5.图2-47为生成一个三元化合物的三元相图, (1)判断三元化合物N的性质;

(2)标出边界线的温度降低方向; (3)指出无变点K、L、M的性质,写出它们的平衡反应; (4)分析熔体1、2的冷却过程。 6.试分析图2-23熔体3、4、5、6的冷却过程。 7.试根据CaO-SiO2-A12O3系相图说明组成为(w B / %)CaO 40.53,SiO2 32.94,A12O3 17.23,MgO 2.55的熔渣冷却过程中液相及固相成分的变化。 8.试根据图2-30绘制CaO- A12O3- SiO2三元系1500?C时的等温截面图。 9.给出CaO-SiO2-FeO系相图中1500?C的等温截面图,标出各相区内的相平衡关系。组成为(w B / %)CaO 45、SiO2 25、FeO 20的熔渣在此温度下析出什么晶相?怎样才能使此熔渣中的固相减少或消除? 10.假定炉渣碱度为= 2。在1600?C下,当渣中含FeO 58%(w B)时,炉渣是否全部处于液态?如果炉渣碱度不变,因脱碳反应渣中FeO含量降至20%(w B),在此温度下熔渣中是否有固相析出?若有固相析出,试确定其组成。 11.根据CaO-SiO2-FeO系相图,指出下列组成(w B / %)的熔体冷却时,首先析出什么物质?冷却结晶结束后的固相物质是什么? (1)CaO 15、FeO 25、SiO2 60;(5)CaO 10、FeO 55、SiO2 35; (2)CaO 60、FeO 10、SiO2 20;(6)CaO 20、FeO 45、SiO2 35; (3)CaO 5、FeO 80、SiO2 15;(7)CaO 30、FeO 65、SiO2 5; (4)CaO 40、FeO 40、SiO2 20;(8)CaO 75、FeO 10、SiO2 15。 12.如何正确判断无变点的性质?它与化合物的性质和界线的性质有何联系?如果某三元系中只生成了生成一致熔融化合物,该体系中有可能出现转熔点吗? 13.在分析三元系相图时,用到过哪几个规则?试简述这些规则并用图表示之。 14.试用几何方法证明浓度三角形的等比例规则。 15.试说明绘制三元系状态图的等温截面图的主要步骤。 16.在进行三元系中某一熔体的冷却过程分析时,有哪些基本规律? 第三章冶金熔体的结构

材料科学基础习题5-答案-二元相图作业

《材料科学基础》第五章习题——二元相图1、发生匀晶转变的两个组元在晶体结构、原子尺寸方面有什么特点 答:两者的晶体结构相同,原子尺寸相近,尺寸差小于15%。 2、固溶体合金的相图如下图所示,试根据相图确定: ①成分为ω(B) = 40%的合金首先要凝固出 来的固体成分;(画图标出) ②若首先凝固出来的固相成分含ω(B) = 60%,合金的成分为多少(画图标出) ③成分为ω(B) = 70%的合金最后凝固的液 体成分;(画图标出) ④合金成分为ω(B) = 50%,凝固到某温度时 液相含ω(B)为40%,固相含有ω(B) = 80%,此时 液体和固相各占多少(计算) ①过ω(B) = 40%的成分线与液相线的交点做与底边的平行线交固相线即可 ②过ω(B) = 60%的成分线与固相线的交点做与底边的平行线交液相线即可 ③过ω(B) = 70%的成分线与固相线的交点做与底边的平行线交液相线即可 ④液相:(80-50)/(80-40)= 固相:(50-40)/(80-40)= 3、指出下列相图中的错误,并加以改正。 由相律知,三相平衡时,图中应该为一点,而不是 线段,且二元相图中最多只有三相平衡,所以把d图 中 r相除去。 由相律知在二元相图中 纯组元凝固温度恒定,液固 相线交于一点 A 20 40 60 80 B 温 度 W(B) % α L+a L

4、根据教材图,假设F 与G 点坐标分别选取5%与99%,计算:①Sn 含量为40%的合金在凝固至室温后的组织组成比例;②根据初生相(α)、共晶组织中的相(α+β),以及冷却过程中析出的二次相(αⅡ或β Ⅱ ),计算室温下的相组成比例。 解:①Sn 含量为40%的合金在凝固至室温后的组织组成比例: %95.4819 9.6119 40)(=--= +βαW =--?--=5991999199.61409.61αW % %6.7599519199.61409.61=--?--=∏βW ②根据一次相、共晶组织中的相,以及冷却过程中析出的二次相,计算室温下的相组成比例: 5、Mg-Ni 系的一个共晶反应为 设C 1为亚共晶合金,C 2为过共晶合金,这两种合金中的初生相的质量分数相等,但C 1合金中的α总量为C 2合金中的α总量的倍,试计算C 1和C 2的成分。 解:相图: Ni Mg 由二者的初生相的质量分数相等得:( C 1 )/= (C 2 )/又α总量为C 2 中α总量的205倍: C 1 )/=* C 2 )/ 由以上两式得C 1 =% C 2 =% 6、 组元A 和B 在液态完全互溶,但在固态互不溶解,且形成一个与A ,B 不同晶体结构的中间化合物,α(纯镁)+ 2Mg Ni[w(Ni) = %] L (ω(Ni) = %) 507℃ A B

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