厦门理工材料考题3
- 格式：docx
- 大小：19.13 KB
- 文档页数：3
单组元相图及纯晶体的凝固
一、填空题
1、典型铸锭组织通常有、和。
2、熔体中析晶的过程分二步完成，首先是，然后就是过程。均匀形核的成核速率是由因子
和因子所决定的。
3、当过冷液体中出现一个晶胚时，总的自由能变化可写为，当时，所得的值称为，其大小
决定于和，变小意味着形核数目。
4、晶体固液界面分为光滑界面和粗糙界面，按照长大速度由慢到快其长大方式依次为、
和。
5、晶体长大方式与有关，而晶体长大形态与有关，同时也与界面前沿的分布有关。
6、在液态纯金属中进行均质形核时，需要起伏和起伏。
7、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rK与过冷度(T关系为，临界形核功(GK等于。
8、动态过冷度是指。
9、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。
11、液－固相变中的非均匀成核是指_____________形成晶核的过程。它的成核位垒随接触
角(的_______而降低，当由0～90时，非成核位垒(GK*与均匀成核位垒(GK的关系为___。
12、金属材料实际开始凝固的温度低于的现象称为过冷，过冷度随液体冷却速度的提高而。
13、凝固结晶的基本过程是形核与晶核长大的过程。形核的热力学驱动力是固相与液相间的，
只有在过冷条件下才具有这一驱动力。形核的热力学阻力是。晶坯半径达到临界晶核半径时，
自由能达到。非均匀形核所需的过冷度比均匀形核所需的过冷度。
14、液态金属的结构特点是有序，无序，并且存在着起伏和起伏，其凝固的必要条件是。
15、晶粒较细的金属比晶粒较粗的晶料的同种金属有的强度和硬度及塑性和韧性，这种现象
称为强化；铸造工艺中细化晶粒的常用方法是、和。
二、判断题
1、液态金属的结构特点是近程有序，长程无序。（）
2、晶粒尺寸和形核率N、线长大速度Vg之间的关系是N/Vg越大，晶粒尺寸越大。（）
3、纯物质在一定压力下的熔点是定值。（）
4、液－固粗糙界面可描述为微观粗糙、宏观平整。（）
5、在结晶过程中，晶核越多，生长速率越慢，则凝固后的晶粒越细小。（）
6、纯物质在一定温度下，固、液、气可以三相平衡共存。（）
7、由凝固理论可知，细化晶粒的途径是提高形核率，降低长大速率。（）
8、形成临界晶核时，体积自由能的减小只能补偿新增表面能的1/3。（）
9、熔体在冷却过程中，过冷度越大的析晶速率也越大。（）
10、在晶体的生长过程中，必须要有过冷度存在。（）
11、晶胚的临界半径随着过冷度的增大而减小，相变越易进行。（）
三、选择题
1、纯金属结晶均匀形核，当过冷度(T很小时，形核率低，是因为。
A、原子可动性低，相变驱动力低； B、原子可动性高，相变驱动力低；
C、原子可动性低，相变驱动力高； D、原子可动性高，相变驱动力高；
2、晶粒尺寸和形核率N、线长大速度Vg之间的关系是。
A、N越大，晶粒尺寸越大 B、Vg越小，晶粒尺寸越大
C、Vg/N越大，晶粒尺寸越大 D、N/Vg越大，晶粒尺寸越大
3、下列对液－固粗糙界面描述正确的是。
A、微观粗糙，宏观平整 B、微观粗糙，宏观粗糙
C、微观平整，宏观粗糙 D、微观平整，宏观平整
5、纯金属在某一温度T（T
A、r>r*，表面自由能变化可以忽略不计；
B、r>r*，体积自由能的增加大于表面自由能的增加；
C、r>r*，体积自由能的增加小于表面自由能的增加；
D、r>r*，体积自由能的减小（绝对值）大于表面自由能的增加；
6、金属凝固结晶时，冷却的越快，其实际结晶温度。
A、越高 B、越低 C、越接近于理论结晶温度 D、不受影响。
7、金属结晶过程中 。
A、晶核半径越大，形核越容易 B、临界形核功越大，形核越容易
C、过冷度越大，形核越容易 D、均质形核比非均质形核容易
8、形成临界晶核时体积自由能的减少只能补偿表面能的________。
A.1/3 B.2/3 C.3/4 D.1/2
四、论述题
为什么在成核一生成机理相变中，要有一点过冷或过热才能发生相变? 什么情况下需过冷，
什么情况下需过热，试证明之。
分析再结晶过程中形核和长大与凝固过程中的形核和长大有何不同点。
列举三种增加凝固过程中核心数的方法，简要分析其增加核心数的原因。
什么是粗糙界面和光滑界面？他们对晶体生长方式和形态有何影响？
临界晶核的物理意义是什么？形成临界晶核的充分条件是什么？
已知液态纯镍在1.013*105Pa（1个大气压），过冷度为319K时发生均匀形核，设临界晶核
半径为1nm，纯镍熔点为1726K，熔化热，摩尔体积，试计算纯镍的液-固界面能和临界形
核功。
根据凝固理论，试述细化晶粒的基本途径。
试根据凝固理论，分析通常铸锭组织的特点。
计算当压力增加到500×105Pa时锡的熔点的变化时,已知在105Pa下,锡的熔点为505K，熔
化热7196J/mol，摩尔质量为118.8×10-3kg/mol，固体锡的体积质量密度7.30×103kg/m，
熔化时的体积变化为+2.7%。
11、根据下列条件建立单元系相图：
组元A在固态有两种结构A1和A2，且密度A2>A1>液体；
A1相在低温是稳定相；
固体在其本身的蒸汽压1333Pa(10mmHg)下的熔点是8.2℃;
在1.013*105Pa(一个大气压)下沸点是90℃;
A1A2和液体在1.013*106Pa(10个大气压)下及40℃时三相共存（假设升温相变H>0）
12、考虑在一个大气压下液态铝的凝固，对于不同程度的过冷度，即：ΔT=1，10，100和
200℃，计算：
临界晶核尺寸；
半径为r*的晶核个数；
从液态转变到固态时，单位体积的自由能变化ΔG*（形核功）；
从液态转变到固态时，临界尺寸r*处的自由能的变化ΔGv。
铝的熔点Tm=993K，单位体积熔化热Lm=1.836×109J/m3，固液界面比表面能δ=93mJ/m2，
书中表6-4是121mJ/m2,原子体积V0=1.66×10-29m3。
13、（a）已知液态纯镍在1.013×105Pa(1个大气压)，过冷度为319℃时发生均匀形核。设
临界晶核半径为1nm，纯镍的熔点为1726K，熔化热Lm=18075J/mol，摩尔体积V=6.6cm3/mol，
计算纯镍的液-固界面能和临界形核功。
（b）若要在2045K发生均匀形核，需将大气压增加到多少?已知凝固时体积变化Δ
V=-0.26cm3/mol(1J=9.87×105 cm3.Pa)。
