《材料科学基础》综合复习题

《材料科学基础》复习思考题第一章：材料的结构空间点阵、晶格、晶胞配位数致密度共价键离子键金属键组元合金、相、固溶体中间相间隙固溶体置换固溶体固溶强化第二相强化。

1、材料的键合方式有四类，分别是（），（），（），（）2、三种常见的金属晶格分别为（），（）和（）。

3体心立方晶格中，晶胞原子数为（），原子半径与晶格常数的关系为（），配位数是（），致密度是（），密排晶向为（），密排晶面为（），晶胞中八面体间隙个数为（），四面体间隙个数为（），具有体心立方晶格的常见金属有（）。

4、面心立方晶格中，晶胞原子数为（），原子半径与晶格常数的关系为（），配位数是（），致密度是（），密排晶向为（），密排晶面为（），晶胞中八面体间隙个数为（），四面体间隙个数为（），具有面心立方晶格的常见金属有（）。

5、密排六方晶格中，晶胞原子数为（），原子半径与晶格常数的关系为（），配位数是（），致密度是（），密排晶向为（），密排晶面为（），具有密排六方晶格的常见金属有（）。

6、合金的相结构分为两大类，分别是（）和（）。

7、固溶体按照溶质原子在晶格中所占的位置分为（）和（），按照固溶度分为（）和（），按照溶质原子与溶剂原子相对分布分为（）和（）。

8、影响固溶体结构形式和溶解度的因素主要有（）、（）、（）、（）。

9、金属化合物（中间相）分为以下四类，分别是（），（），（），（）。

三、作图表示出立方晶系（123）、（0）、（421）等晶面和[02]、[11]、[346]等晶向。

四、立方晶系的{111}晶面构成一个八面体，试作图画出该八面体，并注明各晶面的晶面指数。

五、体心立方晶格的晶格常数为a，试求出（100）、（110）、（111）晶面的面间距大小，并指出面间距最大的晶面。

六、已知面心立方晶格的晶格常数为a，试求出（100）、（110）、（111）晶面的面间距大小，并指出面间距最大的晶面。

七、试从面心立方晶格中绘出体心正方晶胞，并求出它的晶格常数。

八、试计算体心立方晶格{100}、{110}、{111}等晶面的原子密度和〈100〉、〈110〉、〈111〉等晶向的原子密度，并指出其最密排晶面和最密排晶向。

（提示：晶面的原子密度为单位面积上的原子数，晶向的原子密度为单位长度上的原子数。

）第二章：晶体缺陷肖脱基空位、弗仑克尔空位、位错、刃型位错、螺型位错、柏氏矢量、位错密度、位错的滑移、位错的攀移、弗兰克-瑞德源、派-纳力、单位位错、不全位错、堆垛层错、位错反应、扩展位错、表面能、界面能、对称倾侧晶界、共格晶面、非共格晶面、内吸附.1、按照几何尺寸分类，晶体中存在三种缺陷，分别是（），（），（）。

2、晶体中点缺陷主要表现形式有（），（）和（）。

3、位错有两种基本类型，分别是（），（）。

4、刃型位错的柏氏矢量与位错线（），螺型位错的柏氏矢量与位错线（）。

5、柏氏矢量代表晶体滑移的（）和（），也表示位错线周围（）总量的大小。

6、位错的运动有两种，分别是（）和（），刃型位错的柏氏矢量与其垂直的位错线所构成的平面称为（），对于一条刃型位错而言，该面是唯一的，故不可能产生（）运动。

7、体心立方晶格、面心立方晶格和密排六方晶格的单位位错的柏氏矢量分别可表示成（）、（）和（）。

8、面心立方晶体中有两种重要的不全位错，柏氏矢量分别为（），（）。

9、晶体的面缺陷主要包括（），（），（），（）。

10、具有不同结构的两相之间的界面称为（），该界面有三种，分别是（），（）和（）。

三.指出下图各位错的性质,并说明刃型位错部分的多半原四、如右图,某晶体的滑移面上有一柏氏矢量为 b的位错环,并受到一均匀切应力τ.(1)分析该位错环各段位错的结构类型.(2)求各段位错线所受的力的大小及方向. (3)在τ的作用下,该位错环将如何运动?(4)在τ的作用下,若使此位错环在晶体中稳定不动,其半径应为多少? 五、判定下列位错反应能否进行？若能进行，试在晶胞上作出矢量图。

六、试分析在（111）面上运动的柏氏矢量为b=a/2[-110]的螺型位错受阻时，能否通过交滑移转移到（1-11），（11-1），（-111）面中的某个面上继续运动？为什么？七、根据晶粒的位向差及其特点，晶界有那些类型？有何特点属性？ 第三章：纯金属的凝固 解释以下基本概念结晶、过冷、过冷度、结构起伏、能量起伏、均匀形核、非均匀形核、临界晶核半径、临界晶核形核功、形核率、变质处理、光滑界面、粗糙界面、树枝晶、柱状晶、等轴晶、单晶、非晶、微晶、准晶、多晶体。

1、金属结晶一般发生在理论结晶温度以下，这种现象称为（ ），理论结晶温度与实际结晶温度的差值叫做（ ），冷却速度越大，则（ ）越大。

2、金属结晶过程是一个不断（ ）和（ ）的过程，直至液体耗尽为止。

若由一个晶核长成的晶体叫做（ ）多个晶核长成的晶体叫做（ ）。

3、要获得结晶过程所必须的驱动力，一定要有（ ），过冷度（ ），液固两相自由能差值（ ），驱动力（ ），临界晶核半径（ ），临界晶核形核功（ ），形核率（ ），结晶后（ ）越细小。

4、在过冷液体中，会出现许多尺寸不同的原子小集团称为（ ），只有当原子小集团的半径大于（ ）时，才可作为晶核而长大。

5、在形核时，系统总自由能变化是（ ）降低和（ ）增加的代数和，前者是形核的（ ），后者是形核的（ ）。

6、均匀形核时，临界晶核形核功与过冷度的关系可表达成（ ），它表明当形成临界尺寸晶核时，体积自由能补偿表面能的（ ），尚有（ ）表面能没有得到补偿，需依靠（ ）。

7、非均匀形核时，其形核功大小与润湿角θ有关，当θ=00时，ΔG 非=（ ），当θ=900时，ΔG 非=（ ），当θ=1800时，ΔG 非=（ ）。

说明润湿角θ越小，对形核越（ ）。

8、晶核长大与液固界面结构有关，一般粗糙界面以（ ）方式长大，而光滑界面以（ ）方式长大。

9、为获得细晶粒，在金属结晶时通常采用（ ），（ ）和（ ）等方法。

10、金属铸锭一般由三个晶区组成，表面为（ ），中间为（ ），心部为（ ）。

11、非均匀形核时临界球冠半径与均匀形核临界晶核半径（ ），但非均匀形核的晶核体积比均匀形核时（ ），当过冷度相同时，形核率（ ），结晶后晶粒（ ）。

12、金属结晶时形核方式有（ ）和（ ），在实际铸造生产中常已（ ）方式形核。

三、 a ）设为球形晶核，试证明均匀形核时，形成临界晶粒的ΔG K 与其体积V K 之间的关系式为 。

b ）当非均匀形核形成球冠形晶核时，其ΔG K 与V 之间的关系如何四、如果临界晶核是边长为a K 的正方体，试求出其ΔG K 与a K 的关系。

为什么形成立方体晶核的ΔG K 比球形晶核要大五、为什么金属结晶时一定要有过冷度？影响过冷度的因素是什么？固态金属熔化时是否会出现过热？为什么？六、试比较均匀形核与非均匀形核的异同点，说明为什么非均匀形核往往比均匀形核更容易进行。

七、在其它条件相同时，试比较下列铸造条件下金属晶粒尺寸大小，并说明为什么？1、砂型铸造与金属型铸造2、铸薄壁件与铸厚壁件3、高温浇注与低温浇注八、说明晶体成长形状与温度梯度的关系，分析在负温度梯度下，金属结晶出树枝晶的过程。

九、简述三晶区形成的原因及每个晶区的性能特点。

十、为了得到发达的柱状晶区应该采取什么措施？为了得到发达的等轴晶区应该采取什么措施？其基本原理如何？十一、指出下列各题错误之处，并改正之。

（1）所谓临界晶核，就是体系自由能的减少完全补偿表面能增加时的晶胚大小。

（2）在液态金属中，凡是涌现出小于临界晶核半径的晶胚都不能成核，但是只要有足够的能量起伏提供形核功，还是可以形核。

（3）无论温度分布如何，常用纯金属都是以树枝状方式生长。

十二、何谓非晶态金属？简述几种制备非晶态金属的方法。

非晶态金属与晶态金属的结构和性能有什么不同第四章：二元相图解释以下基本概念组元、相、化学位、成分过冷、平衡分配系数、自由度、相律、同素异晶转变、匀晶转变、共晶转变、包晶转变、共析转变、包析转变、熔晶转变、偏晶转变、合晶转变、组织、伪共晶、离异共晶、枝晶偏析、比重偏析、正偏析、反偏析、区域偏析、区域提纯、铁素体、奥氏体、珠光体、莱氏体、变态莱氏体、一次渗碳体、二次渗碳体、三次渗碳体。

1、相律是表示平衡条件下，系统的自由度数、（）数和（）之间的关系，根据相律可知二元系最大的平衡相数是（）。

2、在二元合金相图中，根据相律，两个单相区必然交于（）点，两个单相区之间必然存在一个（）相区，三相平衡时，系统的自由度等于（），说明转变（）和三个相的（）都是恒定的。

3、二元合金相图杠杆定律只适用于（）区，当二元系处于两相平衡时，可根据杠杆定律确定两平衡相的（）和计算两平衡相的（）。

4、固溶体合金在结晶时也遵循形核长大规律，形核时也需要（）起伏、（）起伏，还需（）起伏。

5、同纯金属相比，固溶体合金结晶的特点是（）结晶，其结晶常发生在一定的（）区间内，始终进行着溶质原子和溶剂原子的（）过程。

6、枝晶偏析的大小与液相线与固相线间的（）有关，与溶质原子的（）有关，与结晶时的（）有关。

7、固溶体合金在凝固时会产生成分过冷，成分过冷区的大小与结晶速度R有关，与界面前沿实际温度分布G有关，与溶质浓度C0大小有关，一般G( ),R( ),C0( )越容易产生成分过冷。

8、固溶体合金在正的温度梯度下，因成分过冷区的大小不同，晶体形态可能出现（），（）和（）。

9、发生共晶反应时，因三相平衡，f=( )，此时这一转变是在（）温度下进行，三个平衡相的成分均（）。

10、固溶体合金因选择结晶会产生（）偏析，亚共晶合金或过共晶合金因先析出相与液相间密度不同，会产生（）偏析，前者可通过（）退火消除，后者可通过依靠凝固过程中（）防止或减轻。

11、合金的铸造性能取决于液相线与固相线之间（），其值越小，铸造性能（），二元系具有（）成分的合金铸造性能最好。

12、在二元系中，由一相分解为二相的三相平衡转变有（），（），（）和（）。

13、在二元系中，由二相转变为一相的三相平衡转变有（），（）和（）。

14、原合金成分不是共晶成分，经快速冷却形成的全部共晶组织，称为（）。

15、铁素体是碳溶入（）中的（）固溶体，奥氏体是碳溶入（）中的（）固溶体，渗碳体是（）。

16、奥氏体在1148℃时最大溶碳量可达（），在727℃时奥氏体的溶碳量为（）。

17、珠光体是（）反应的产物，它是由（）和（）组成的机械混合物。

18、工业纯铁、亚共析钢、共析钢、过共析钢的含碳量分别为（），（），（），（）。

19、亚共析钢、共析钢、过共析钢在室温下的平衡组织分别是（），（），（）。

20、在Fe-Fe3C相图中HJB线、ECF线、PSK线分别称为（），（）和（）。

22、根据含碳量和组织特点，可将铁碳合金分为三大类，分别是（），（）和（）。