材基复习题全-复制

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1固溶体和金属化合物的特点？(1) 固溶体：指溶质组元溶于溶剂晶格中，并保持溶剂组元晶格类型而形成的均匀固体，分为置换固溶体间隙固溶体（2）合金中各组元之间发生相互作用而形成的一种新相2影响固溶体固溶度的因素？
a组元的晶体结构类型，b原子尺寸因素，c电负性因素，d电子浓度因素
3什么是晶体缺陷，按几何特点分，各自特点，举例说明。

晶体缺陷：造成晶体点阵结构周期势场畸变的一切因素。

按几何特点分为三类：点、线、面、体缺陷。

点缺陷：指空间三维尺寸都很小的缺陷。

（空位，间隙原子，置换原子）
线缺陷：指二维尺寸小，第三维尺寸大的缺陷。

（位错，）
面缺陷：指二维尺寸大，第三维尺寸小的缺陷。

（外表面，晶界）体缺陷：在三维尺寸较大，如镶嵌。

4试比较弗伦克尔和肖特基缺陷
的特点？
弗伦克尔缺陷：具有足够大能量的原子挤入晶格间隙中，形成间隙原子，留下空位。

（无体积变化空位和间隙原子成对出现）肖特基缺陷：原子离开原来格点位，跑到晶体表面或晶界，原来位置空位，形成肖特基缺陷（有体积变化）
5刃型位错和螺型位错的特点是
什么？
刃型位错:a有半原子面b已滑移区与未滑移区的边界线与滑移方向和滑移矢量垂直c滑移面是唯一的d位错周围点阵发生弹性畸变e 位错畸变区只有几个原子间距
螺型位错:a无半原子面b一定是直线，与滑移矢量平行c滑移面不是唯一的d不引起体积的膨胀和收缩e位错畸变区也是几个原子间距宽度
7分析均匀形核时ΔG－r曲线，求出其临界晶核半径的大小。

（1）
r < r* 的晶胚：自由能升高，瞬时出现，又瞬时消失，不能长大。

（2）r > r* 的晶胚：一旦出现，不在消失，能长大成为晶核。

当r>r0时为稳定晶核，当r*-r0时为亚稳定晶核。

（3）r = r* 的晶胚：长大与消失的趋势相等，为临界晶核。

r* 为临界晶核半径。

只有达到临界半径的晶胚才可能成为晶核。

∵ r* →ΔG* ∴有
ΔG =πr3ΔGV + 4πr2σ
求导
8何为临界形核功？求出均匀形
核时其大小，并说明其意义。

形成临界晶核所需要的能量称为临界形核功。

将代入ΔG =πr3ΔGV + 4πr2σ得到
意义：形成临界晶核时，体积自由能ΔGVL-S↓只能补偿2/3表面能ΔGA↑，还有1/3的表面能必须由系统的能量起伏来提供。

9纯金属结晶时以何种方式生
长？其条件是什么？a) 平面生长b) 枝晶生长，条件：晶体是以平面方式生长还是以枝晶方式生长，主要取决于液固界面前沿液体中的温度梯度。

10细化金属铸件晶粒的方法有哪些？说明其用途。

(1)提高ΔT过冷度，只对小型或薄壁铸件有效(2)变质处理，用于大型铸件(3) 振动、搅拌，用于薄壁形状较复杂的铸件。

11在正的温度梯度下，为什么纯金属凝固时不能呈树枝状生长，而固溶体合金凝固时却能呈树枝状生长？
正温度梯度下纯金属的生长方式为纯平面生长，固溶体合金的生长形态，除了受T梯度影响外，主要受成分过冷的影响。

12铁碳合金，随着含碳量的增加，力学性能如何变化?为什么?
当含碳量小于1时，随着含碳量的增加，钢的强度硬度增加，但塑性
韧性降低，因为渗碳体起到了良好
的作用。

当大于1时，……钢的硬
度增加，但强度塑性韧性降低，因为二次渗碳体成连续网状分布，使钢脆性增加。

13只是共析钢在冷却过程中才有共析转变，对吗？为什么？
不对，还有亚共析钢，过共析钢在冷却过程中有共析转变。

含碳量在0.0218--6.69之间的铁碳合金都能。

14正常凝固与区域熔炼的异同点是什么？
正常凝固是将固溶体合金整体融化→定向凝固。

区域熔炼是固溶体合金，局部融化→局部凝固。

用正常凝固方法提纯不如用区域熔炼方法。

15成分过冷对固溶体结晶时晶体长大方式有何影响？1）L-α界面前沿没有成分过冷时，呈平面生长。

2）L-α界面前沿有较小的成分过冷时，呈胞状生长。

3）L-α界面前沿有较大的成分过冷时，呈枝状生长
19为什么在常温下晶粒越细，不仅强度高，而且塑韧性也好?
强度高，是因为晶粒细，单位面积上的晶粒数多，晶界的总面积大，每个晶粒周围不同取向的晶粒数多，对塑性变形的抗力大；塑韧性好，是因为晶粒细，单位体积中的
晶粒数越多，变形可在更多的晶粒中发生，且比较均匀，减少了应力集中，使金属发生很大的塑性变形也不断裂。

20简述塑性变形对材料材料的组
织和性能的影响。

①显微组织的变化，晶粒沿其变形方向伸长，出现各向异性。

②亚结构的变化，随着变形量的增加,变
形胞的数量增多,尺寸减小。

③性
能的变化，产生加工硬化。

④形变织构⑤残余应力
22简述常温下单晶体塑性变形
的主要方式，并说明其产生条件
①滑移：临界分切应力②孪生：在切应力作用下，发生相对切变③扭折：前两者都不能进行的情况下
23冷变形金属在加热时组织和性
能有何变化？回复再结晶和晶粒
长大三个阶段。

在回复阶段，晶粒的形状大小与变形态的相同，保持着纤维状或扁平状。

再结晶是畸变度大的地方产生新的无畸变晶粒
的核心，直到变为新的无畸变的细等轴晶粒。

最后新晶粒互相吞食而长大，得到稳定的尺寸。

性能：强度硬度下降，电阻率下降，回复是晶粒尺寸变化不大，后期增大，密度增大。

回复是，宏观内应力消除，而微观内应力通过再结晶消除。

储
能的释放达到最高峰。

24影响再结晶温度的因素有：
①变形程度：冷变形程度增加，再结晶容易发生，再结晶温度低。

当变形量达到一定程度，T再趋于一定值②原始晶粒尺寸:原始晶粒越细小，容易发生再结晶，使T再降低。

③微量溶质原子:可显著提高T再④第二相粒子:尺寸和间距都较大时,易发生再结晶，使T再降低,尺寸和间距都很小时，阻碍了再结晶，使T再提高。

⑤再结晶退火工艺参数：加热速度过慢或极快，均使T再升高,保温时间越长，T再越低。

保温时间越长，T再越低。

26影响再结晶后晶粒大小的因素:
①变形度②退火温度③原始晶粒④合金元素和不熔杂质⑤加热速度
27何为稳态扩散和非稳态扩散？稳态扩散：质量浓度不随时间而变化。

非稳态扩散：浓度随时间而变化的扩散。

28何为化学扩散和自扩散？
化学扩散：由于浓度梯度所引起的扩散。

自扩散：不依赖浓度梯度，而仅由热振动而产生的扩散。

29写出扩散系数的一般表达式，
说明Q的意义。

D＝ D0exp(－Q/kT)，间隙原子的扩散激活能Q＝△UV＋△U置换型扩散比间隙型扩散所需的激活能
要大。

30影响扩散的因素有哪些？
①温度：温度越高，扩散系数越大。

②固溶体类型：间隙扩散激活能比置换扩散激活能小得多。

③晶体结构：结构不同溶解限度不同，影响扩散速率。

④晶体缺陷⑤化学成分⑥应力的作用：应力越大，原子扩散的速度越大。

31共析钢奥氏体的形成过程分为
几个阶段？
①奥氏体形核②奥氏体晶核长大
③残余渗碳体溶解④奥氏体均匀
化
化的因素：①化学成分的影响②冷却速度的影响
概念：
1、晶体：物质的质点（分子、原子或离子）在三维空间呈规则的周期性重复排列的物质。

2. 空间点阵：把质点看成空间的
几何点，点所形成的空间阵列。

3. 晶格：用假想的空间直线，把
这些点连接起来，所构成的三维空间格架。

4. 晶胞：从晶格中取出具有代表
性的最小几何单元。

5、配位数：指晶格中任一原子周围所具有的最近且等距的原子数。

6、致密度：K=晶胞中原子所占体积/晶胞体积=晶胞中原子数*原子体积/晶胞体积
7、固溶体：指溶质组元溶于溶剂晶格中，并保持溶剂组元晶格类型而形成的均匀固体。

8、置换固溶体：溶质原子占据溶剂晶格的某些结点位置而形成的固溶体。

9、间隙固溶体：溶质原子占据溶剂晶格间隙而形成的固溶体。

10、间隙相：当r非/r金＜0.59 时，形成具有简单晶格的化合物11、肖特基缺陷：原子由于热振动脱离正常结点后，跑到晶体表面构成新的一层，这种缺陷称为肖特基缺陷。

12、弗仑克尔缺陷：原子由于热振动脱离正常结点后，跑到间隙处即产生一个空位的同时，出现一个间隙原子，这种缺陷称为弗仑克尔缺陷。

13、刃型位错：位错线与滑移矢量垂直的位错
14、螺型位错：位错线与滑移矢量平行的位错
15、过冷现象：金属的Tn总低于
Tm这种现象
16、过冷度：金属的实际结晶温度（Tn）与理论结晶温度（Tm）之差17、临界过冷度。

结晶可能开始进行的最小过冷度
18、临界形核功：形成临界晶核所需要的能量
19、枝晶偏析：一个晶粒内或一个枝晶间化学成分不同的现象
20、晶间偏析：各晶粒之间化学成分不均匀的现象
21、共晶转变：由固定成分的L, 在恒温下同时结晶出两种固定成
分的固相的转变
21、包晶转变:由一定成分的固相与一定成分的液相在恒温下生成
另一个一定成分的固相转变
22、共析转变:一定成分的固相在恒温下生成另外两个一定成分的
固相转变
23、铁素体:C溶于α-Fe中形成的间隙固溶体
24、奥氏体: C溶于γ-Fe中形成的间隙固溶体
25、平衡分配系数:
26、成分过冷:将界面前沿液体中的实际温度低于由溶质分布所决
定的凝固温度时产生的过冷
27、伪共晶:由共晶成分附近的非共晶成分的合金，经快冷后得到全
部的共晶组织
28、离异共晶:先结晶相的量>> 共晶组织的量，使共晶组织中与先结晶相相同的那一相，依附在先结晶相上生长，剩下的另一相则单独在晶界处凝固，从而使共晶组织特征消失，这种两相分离的共晶称为离异共晶
29.包申格效应:材料经预先加载
产生少量塑性变形，然后同向加载则σe升高，反向加载则σe降低的现象
30.内耗:加载时消耗与材料的变
形功大于卸载时材料恢复时所释放的变形功，多余部分备材料内部所消耗。

31.软位向:当外力与滑移面和滑
移方向的夹角都接近45°时，取
向因子最大，σS最小，容易产生滑移，此时的位向称为软位向32.硬位向:当外力与滑移面平行（φ＝90°）或垂直（λ＝90°）时，取向因子最小，σS为无限大，不可能产生滑移，此时的位向称为硬位向；
33.滑移:在切应力作用下，晶体
的一部分沿着一定晶面（滑移面）和一定晶向（滑移方向）相对另一部分发生相对位移的现象
34.滑移系:一个滑移面和此面上
的一个滑移方向合起来称为一个滑移系
35.临界分切应力:能引起滑移
的最小分切应力
36.孪生:在切应力作用下,晶体
的一部分以一定的晶面(孪生面) 为对称面和一定的晶向(孪生方向) 与另一部分发生相对切变的现象37.固溶强化:溶质原子的存在及其固溶度的增加，使基体金属的变形抗力提高
38.弥散强化:由于第二相呈点状弥散分布在基体内,使其强度、硬度明显升高的现象
39.加工硬化:金属材料经冷加工变形后，强度、硬度显著提高，而塑性、韧性下降的现象
40.变形织构:由于变形而使晶粒具有择优取向的组织
41.再结晶:指出现无畸变的等轴新晶粒逐步取代变形晶粒的过程42.冷加工:小于再结晶温度的加工
43.热加工:大于再结晶温度的加工
44.化学扩散:由于浓度梯度所引起的扩散
45.自扩散:不依赖浓度梯度，而仅由热振动而产生的扩散
46.稳态扩散:质量浓度不随时间
而变化
47非稳态扩散:浓度随时间而变
化的扩散
48.贝氏体:含碳过饱和的F和
Fe3C组成的混合物
49.回火：将淬火后的钢加热到
Ac1以下某一温度，保温，冷却的热处理工艺
50回火脆性：随回火温度升高，在某些温度范围内出现冲击韧性大大降低的现象：
51.调质处理：淬火+高温回火
52.过冷奥氏体：存在于A1温度以下的不稳定奥氏体
53.临界冷却速度：获得全部M的最小冷却速度
54.热处理：在生产中，通过加热、保温和冷却，使钢发生固态转变，借此改变其内部组织结构，从而达到改善力学性能的目的的操作55.退火：将钢加热到临界点温度以上或以下，保温一定时间，缓冷到500℃以下空冷，得到接近平衡状态的组织的热处理
58.再结晶退火：冷变形金属加热到再结晶温度以上，保温适当的时间，使变形晶粒重新转变为均匀的等轴晶粒，这种热处理工
60.马氏体：碳在α-Fe中的过饱和固溶体
61.淬火：将钢加热到临界点Ac1 或Ac3以上，保温后以大于临界冷却速度冷却，获得马氏体(或下贝氏体）组织的一种工艺
65.渗碳：指向钢的表面渗入碳原子的过程
⑷弹性后效：在弹性极限范围内，应变滞后于外加应力，并和时间有关的现象称为弹性后效。

合金：由两种或两种以上的金属或金属与非金属经熔炼，烧结或其它方法组合而成并具有金属特性的物质。

16.离子化合物结合的几个规则
⑴离子配位多面体规则（鲍林第一规则）: 在离子晶体结构中，每个正离子周围都形成一个负离子配位多面体；正负离子间的平衡距离取决于正负离子的半径之和；正离子配位数取决于正负离子半径之比。

⑵电价规则（鲍林第二
规则）
其中：Si为第i种正离子静电键强度，Z+为正离子的电荷，CN为其配位数。

17.用鲍林规则解释CsCl晶体结构与NaCl型结构
CsCl：第三规则8个[CsCl8]共棱，共面相连，实际[CsCl8]共面
相连
NaCl：第三规则：八面体可共棱，共面连接，实际共棱相连。

15.非均匀形核功
⑴θ= 0时, ΔG*非 = 0 说明杂质本身就是晶核,不需要形核功。

⑵θ= 180°时, ΔG*非=ΔG*, 相
当于均匀形核, 基底不起作用。

⑶ΔG*非< ΔG*，即非均匀形核所需的ΔG*非总是小于均匀形核的ΔG*, 表明基底总会促进晶核的
形成。

脱溶是从过饱和固溶体中分离出
一个新相的过程。

7.4 金属的热加工
1.小于再结晶温度的加工称为冷
加工；大于再结晶温度的加工称为热加工。

例⑴钨（W）在1100℃加工，锡（Sn）在室温下加工变形，各为何种加工？（钨的熔点为3410℃，锡的熔点为232℃）
经计算：T钨再＝1200℃，T锡再＝－71℃所以，钨为冷加工，
锡为热加工。

例⑵在室温下对铅板进行弯折，越弯越硬，而稍隔一段时间再行弯折，铅板又向最初一样柔软：室温下弯折属于热加工，消除了加工硬化。

2.热加工过程中，在金属内部同时进行着加工硬化与回复再结晶软化两个相
⑸弹性滞后：由于应变落后于应力，在σ－ε曲线上使加载线与卸载线不重合而形成一封闭回线，称为弹性滞后。