材料科学基础试题及标准答案考研专用
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一、名词:相图:表示合金系中的合金状态与温度、成分之间关系的图解匀晶转变:从液相结晶出单相固溶体的结晶过程。
平衡结晶:合金在极缓慢冷却条件下进行结晶的过程。
成分起伏:液相中成分、大小和位置不断变化着的微小体积。
异分结晶:结晶出的晶体与母相化学成分不同的结晶。
枝晶偏析:固溶体树枝状晶体枝干和枝间化学成分不同的现象。
共晶转变:在一定温度下,由—定成分的液相同时结晶出两个成分一定的固相的转变过程。
脱溶:由固溶体中析出另一个固相的过程,也称之为二次结晶
包晶转变:在一定温度下,由一定成分的固相与一定成分的液相作用,形成另
一个一定成分的固相的转变过程。
成分过冷:成分过冷:由液相成分变化而引起的过冷度。
二、简答:
1.固溶体合金结晶特点?答:异分结晶;需要一定的温度范围。
2.晶内偏析程度与哪些因素有关?
答:溶质平衡分配系数ko;溶质原子扩散能力;冷却速度。
3.影响成分过冷的因素?答:合金成分;液相内温度梯度;凝固速度。
三、书后习题
1、何谓相图?有何用途?
答:相图:表示合金系中的合金状态与温度、成分之间关系的图解。
相图的作用:由相图可以知道各种成分的合金在不同温度下存在哪些相、各个相的成分及其相对含量。
2、什么是异分结晶?什么是分配系数?
答:异分结晶:结晶出的晶体与母相化学成分不同的结晶。
分配系数:在一定温度下,固液两平衡相中溶质浓度之比值。
3、何谓晶内偏析?是如何形成的?影响因素有哪些?对金属性能有何影响,如何消除?答:晶内偏析:一个晶粒内部化学成分不均匀的现象
形成过程:固溶体合金平衡结晶使前后从液相中结晶出的固相成分不同,实
际生产中,液态合金冷却速度较大,在一定温度下扩散过程尚未进行完全时
温度就继续下降,使每个晶粒内部的化学成分布均匀,先结晶的含高熔点组元较多,后结晶的含低熔点组元较多,在晶粒内部存在着浓度差。
影响因素:1)分配系数k o:当k0 1时,k0值越小,则偏析越大;当k0 1 时,k0 越大,偏析也越大。2)溶质原子扩散能力,溶质原子扩散能力大,则偏析程度较小;反之,则偏析程度较大。3)冷却速度,冷却速度越大,晶内偏析程度越严重。
对金属性能的影响:使合金的机械性能下降,特别是使塑性和韧性显著降低,
甚至使合金不容易压力加工。也使合金的抗蚀性能降低
消除办法:扩散退火或均勺化退火 4、何谓共晶反应和包晶反应?写出反应式 答:共晶反应:在一定温度下,由 — 定成分的液相同时结晶出两个成分一定的 包晶反应:在一定温度下,由一定成分的固相与一定成分的液相作用,形成 另一个一定成分的固相的转变过程。
5、什么是成分过冷? 答:成分过冷:由液相成分变化而引起的过冷度。
6、试述纯金属与固溶体合金结晶过程中形核、长大的条件及方式有何异同? 答:纯金属结晶过程中的形核、长大的条件:要满足结构起伏、能量起伏。
固溶体合金结晶过程中的形核、长大的条件:要满足结构起伏、能量起伏 和成分起伏。
固溶体合金结晶是在一定的温度范围的异分结晶,纯金属结晶是在一定温 度下的同分结晶。
7、何谓共析转变?与共晶转变比较有何异同?
答:共析转变:一定成分的固相在一定温度下分解为另外两个一定成分的固相 的转变过程。
相同点:都是由一个相分解为两个相的三相恒温转变,三相成分点在相图上 的分布是一样的
不同点:共析反应的反应相是固相,而共晶反应的反应相是液相。共析组织 比共晶组织致密
第一章 原子排列与晶体结构
固相的转变过程。
L E
t E
L
C
t D
P
1. fee结构的密排方向是________ ,密排面是______ ,密排面的堆垛顺序是______________ ,致密度为_________ ,配位数
是_,晶胞中原子数为 _,把原子视为刚性球时,原子的半径r与点阵常数a的关系是______________ ;
bee结构的密排方向是_________ ,密排面是_______ 致密度为 ________ 配位数是______ 晶胞中原子数为 _________ ,原子的半径r与点阵常数a的关系是 ____________ ;hep结构的密排方向是________ ,密排面是_______ ,密排面的堆垛顺序是 ________ ,致密度为_________ ,配位数是_______ ,,晶胞中原子数丁_ ,原子的半径r与点阵常数a
的关系是 ________ 。
2. Al的点阵常数为0.4049nm,其结构原子体积是_________________ ,每个晶胞中八面体间隙数为_____________ ,四面体
间隙数为 ________ 。
3. 纯铁冷却时在912发生同素异晶转变是从 ________________ 结构转变为_________ 结构,配位数 ______ ,致密度降
低 ____ ,晶体体积________ ,原子半径发生________ 。
4. 在面心立方晶胞中画出(112)晶面和[112]晶向,指出<110 >中位于(111)平面上的方向。在hep 晶胞的(0001 )面上标
出(1 2 1 0)晶面和[1 2 1 0]晶向。
5. 求[111]和[20 1 ]两晶向所决定的晶面。
6在铅的(100)平面上,1mm2有多少原子?已知铅为fee面心立方结构,其原子半径R=0.175X10-6mm。
第二章合金相结构
一、填空
1)随着溶质浓度的增大,单相固溶体合金的强度—,塑性—,导电性—,形成间隙固溶体时,
固溶体的点阵常数_________ 。
2)影响置换固溶体溶解度大小的主要因素是(1)__________ ; (2) _________________ ; (3)_________ ;
(4)____________ 和环境因素。
3)置换式固溶体的不均匀性主要表现为____________________________ 和__________________ 。
4)按照溶质原子进入溶剂点阵的位置区分,固溶体可分为__________________________ 和________________ 。
5)无序固溶体转变为有序固溶体时,合金性能变化的一般规律是强度和硬度______ ,塑性_________ ,导电
性_______ 。
6 )间隙固溶体是____________________________________________________________________________________ ,间隙化合物
7)简述形成有序固溶体的必要条件。
第三章纯金属的凝固
1. 填空
1. __________________________________________ 在液态纯金属中进行均质形核时,需要起伏和起伏。
2液态金属均质形核时,体系自由能的变化包括两部分,其中自由能是形核的阻力,_____________ 是形核的动力;临界晶核半径加与过冷度T关系为________________ ,临界形核功G K等于_______________ 。
3动态过冷度是指。
4在工厂生产条件下,过冷度增大,则临界晶核半径____________________ ,金属结晶冷却速度越快,N/G比值_______________ , 晶粒越___________ 。
5. _________________________________ 获得非晶合金的基本方法是。
二、问答
1根据凝固理论,试述细化晶粒的基本途径。
2试根据凝固理论,分析通常铸锭组织的特点。
3简述液态金属结晶时,过冷度与临界晶核半径,形核功及形核率的关系。
4 铜的熔点Tm=1356K,熔化热Hm=1628J/cm 2, =177 x 10^7j/cm,点阵常数a=0.3615nm。求铜T=100 时均匀形核的临界核心半径。
5何谓过冷,过冷度,动态过冷度,它们对结晶过程有何影响?
6 根据冷却速度对金属凝固后组织的影响,现要获得微晶,非晶,亚稳相,请指出其凝固时如何控制。 ___________________________
7、简述纯金属凝固时润湿角B、杂质颗粒的晶体结构和表面形态对异质形核的影响
。
第四章二元合金相图与合金凝固
一、填空