固态相变

固态相变试卷一、选择题(单项选择) 每题2分，共30分1、在A,B 两组元组成的置换固溶体中，若r a >r b ，两组元的热力学因子F A 1+⎧⎨⎩⎫⎬⎭d d X A A ln ln γ和 F B 1+⎧⎨⎩⎫⎬⎭d d X B B ln ln γ之间的关系是： A) F A >F BB) F A <F B C) F A =F B D) 无确定的数量关系 2、Kirkendall 反应发生在A) 置换固溶体 B) 间隙固溶 C) 纯金属 D) 稳定化合物3、由于扩散而引起的点阵平面迁移的方向A) 和A(大半径)原子扩散方向一致 B) 和B(小半径)原子扩散方向一致C) 和空位流方向一致 D) 和空位流方向相反4、晶界作为高扩散率通道的作用和A) 温度有关，温度越高晶界作用越明显B) 温度有关，温度越高晶界作用越不明显C) 溶质浓度有关，浓度越高晶界作用越明显D) 溶质浓度有关，浓度越高晶界作用越不明显5、非稳定扩散和稳定扩散的区别在于A) 稳定扩散是间隙扩散，非稳定扩散是置换扩散B) 稳定扩散是间隙扩散，非稳定扩散是互换扩散C) 稳定扩散时扩散系数和浓度有关，非稳定扩散时扩散系数和浓度无关D) 稳定扩散时浓度和时间无关，非稳定扩散时浓度随时间变化6、小角度扭转晶界和倾转晶界的区别是A) 倾转晶界的转动轴和晶面垂直，扭转晶界转动轴和晶面平行B) 倾转晶界由两组螺位错交叉组成，扭转晶界由一组刃位错组成C) 倾转晶界由混合位错组成，扭转晶界由一组刃位错组成D) 倾转晶界由一组平行刃位错组成，扭转晶界由一组交错的螺位错组成7、多晶体中每段晶界上必须作用有大小等于F r =∂∂θr 的扭距项，才能维持晶界不动。

那么多晶体平衡时，不同晶界的扭矩项是靠A) 晶界热激活提供 B) 晶界的相互作用提供C) 晶界上的第二相提供 D) 晶界上的杂质原子提供8、再结晶的驱动力和晶粒长大的驱动力A) 相同，因为是同一过程的两个阶段B) 相同，因为它们的驱动力都是减少系统界面能C) 不同，因为再结晶驱动力是消除晶粒中的应变能，而晶粒长大是减少界面能D) 不同，因为再结晶的驱动力是减少晶粒的界面能，而晶粒长大是减少体积自由能9、若α+β两相合金中，α和β之间是K-S 位相关系，则α/β相界是A) 完全共格界面 B) 由小台阶组成的复杂半共格界面C) 由小台阶组成的非共格界面 D) 平直的半共格界面10、Al-Ag 系中GP 区是球状，而Al-Cu 系中GP 区是层状，这是因为A) Al-Ag 系中GP 区错配度δ为正值, Al-Cu 系中GP 区错配度δ为负值B) Al-Ag 系中GP 区错配度δ<5%, Al-Cu 系中GP 区错配度δ>5%C) Al-Ag系中GP区错配度δ>1%, Al-Cu系中GP区错配度δ<1%D) Al-Ag系中GP区错配度δ>5%, Al-Cu系中GP区错配度δ<7%11、滑动界面和非滑动界面的主要区别是A) 滑动界面两侧两相结构相同，非滑动界面两侧两相结构不同B) 滑动界面两侧两相成分相同，滑动界面两侧两相成分不同C) 滑动界面上位错可沿界面运动，非滑动界面上位错不可沿界面运动D) 滑动界面一侧的位错可沿和界面相交的滑移面运动至界面另一侧，而非滑动界面上的位错只能沿界面运动12、若相变是扩散控制，则A) 相界迁移率很高，相变驱动力很小B) 相界迁移率很低，相变驱动力很高C) 相界迁移率和相变驱动力都很高D) 相界迁移率和相变驱动力都很小13、若以界面迁移将相变分类，则A) 马氏体相变是扩散控制长大B) 珠光体转变是界面控制长大C) 有序化转变是扩散控制长大D) 块状转变(massive)是界面控制长大14、形核驱动力和相变驱动力之间的关系是A) 形核驱动力大于相变驱动力B)形核驱动力小于相变驱动力C) 均匀形核驱动力小于相变驱动力，非均匀形核驱动力大于相变驱动力D) 均匀形核驱动力大于相变驱动力，非均匀形核驱动力小于相变驱动力15、在fcc晶体中，hcp沉淀容易在层错上形核是因为A) 层错形核的|∆Gd|大B) 层错形核的|∆Gv|大C) 层错形核的|∆Gs|小D) 层错形核的γ(界面能)小16、Au-Cu合金中盘状GP区的盘面垂直与100方向是因为A) 100方向是密排方向B) 100方向上原子间距最大C) 100方向上基体和GP区共格D) 100方向上基体和GP区不共格17、GP区的形成速率和A) 固溶处理温度有关，处理温度越高，GP区形成速率越高B) 时效处理温度有关，处理温度越高，GP区形成速率越高C) 淬火介质温度有关，介质温度越高，GP区形成速率越高D) 基体晶粒大小有关，晶粒越小，GP区形成速率越高18、化学调幅和共格调幅相比A) 化学调幅要求的过冷度大，成分范围宽B) 共格调幅要求的过冷度大，成分范围宽C) 共格调幅要求的过冷度大，成分范围窄D) 化学调幅要求的过冷度大，成分范围窄19、在钢中加入的合金元素中A) 铁素体稳定化元素不能提高淬透性，因为它提高共析转变温度B) 奥氏体稳定化元素不能提高淬透性，因为相变时碳不重新分配C) 只有碳化物形成元素能提高淬透性D) 上述三种元素均能提高钢的淬透性20、珠光体的生长速率和最小层间距A) 都和∆T有关，随∆T增加生长速率减小，最小层间距增大B) 都和∆T无关C) 都和∆T有关，随∆T增加生长速率增大，最小层间距减小D) 都和∆T有关，随∆T增加生长速率和最小层间距都增大21、在Cu-Zn系中，某一成分的合金，在高温时平衡组织是单一β相，室温平衡组织是单一α相，设在冷却过程中α从β中脱溶的驱动力为∆G p，发生块状沉淀的驱动力是∆G m1发生马氏体转变的驱动力是∆G m2，则这三者之间的关系是A) ∆G p <∆G m2 <∆G m1 B) ∆G p <∆G m1 <∆G m2C) ∆G m1 <∆G m2 <∆G p D) ∆G m2 <∆G p <∆G m122、对于存在无序－有序转变的合金中，若反向畴界越多，则A) 系统的自由能G越高B) 系统发生无序－有序转变时的∆H变化越大C) 系统的自由能G越小D) 系统发生无序－有序转变时的∆H变化越小23、属于均匀形核的相变过程有A) GP区沉淀B) 马氏体相变C) 块状转变D) 无序有序转变24、位错在马氏体相变中的作用是A) 提高形核驱动力B) 降低形核势垒C) 减少马氏体/奥氏体界面能D) 降低应变能二、什么类型的扩散过程会伴随点阵平面的迁移，从晶体学模型说明为什么会发生点阵平面的迁移(可以用图解说明)，并由此推导迁移速率和Darken方程。

15分三、什么是复杂共格界面，两种不同的相为什么会形成复杂共格界面？当孪晶界和孪晶面不重合时(非共格孪晶)，孪晶界和复杂共格界面有什么相同和不同之处。

15分四、什么是复杂共格界面，其原子结构具有什么特征？从共格向非共格过渡的临界条件是什么？为什么实际上可以看到的共格脱溶相晶粒的尺寸比共格沉淀的理论半径大？五、什么是调幅分解，它与共析分解和胞状沉淀有和异同？调幅分解时，系统的自由能变化受哪些因素的影响？为什么调幅波波长λ有极小值？推导λ的极小值的表达式。

15分六、条状(lath)马氏体和片状(plate)马氏体的生长机制有什么不同，若切应变S=0.2时，片状马氏体为什么不能以位错滑移的方式长大。

10分七、在稀固溶体(BXβ≈1)中脱溶析出的形核驱动力可由下式近似表示:∆G RT x xnoe=ln式中Xo和Xe是合金中溶质摩尔百分数和平衡态时的溶质百分数15分A) 若Xo=0.1 Xe=0.02 T=600K R=8.31T/mol 计算∆GnB) 假定是均匀形核，临界晶核半径是多大？设γαβ=200mJ.m-2V m=10-5m3C) 若β是纯溶质(BXβ＝1)，确定平衡时脱溶物体积分数D) 若β析出物为球状，间距为50nm，确定沉淀颗粒的平均半径和临界晶核的半径之比。

八、二元置换合金中A) 为什么空位扩散系数D v远大于自扩散系数D A?B) 示踪原子的扩散系数D A*、D B*的物理一样是什么？D A*和D A有什么不同？测定D A*和D B*的意义何在？九、什么叫扩散控制长大？什么叫界面控制长大？Massive相变属于扩散控制长大还是界面控制长大？为什么？十、沉淀相变时，形核驱动力和相变驱动力有何区别？两着哪一个的值大？为什么？（可用图说明）十一、马氏体形核属均匀形核还是非均匀形核？为什么？试从理论和实验两方面说明之。

十二、界面控制长大和扩散控制长大有何区别？脱溶沉淀相变是否一定属于扩散控制长大？为什么？块状相变属于哪种类型长大？为什么？10分十三、什么是一级相变？什么是二级相变？从热力学函数H、G、C P和温度T的关系说明两者的区别？本课程涉及的相变中哪几种属于二级相变？15分十四、杂质原子对晶界迁移率的影响与夹杂物对晶界迁移率的影响有何异同？为什么特殊大角度晶界的迁移率对杂质原子不敏感？10分十五、GPZ形成速率和哪些因素有关？为什么？什么是PFZ，它的宽度和哪些因素有关？10分十六、什么是Kerkendall效应？它说明了置换合金扩散时发生的什么现象？为什么有这种现象发生（可以用图解说明）？若用高碳钢和工业纯铁组成一对扩散偶，是否会发生Kerkendall效应？为什么？十七、说明为什么面心立方晶体中，在一组密排面的每一个面上都有一个Shockley不完全位错扫过，就可能形成原晶体的孪晶？十八、为什么置换固溶体中原子扩散时会导致点阵平面的迁移？（可用图解说明）？试推导点阵平面的迁移速率》十九、GPZ是否是均匀形核？为什么？从什么现象可以证明？调幅分解是否是均匀形核？为什么？在学过的相变中列举一个均匀形核的例子，并说明原因。

（10分）20、回答以下问题：（1２分）（1）在间隙固溶体和置换固溶体中的非稳态扩散的规律有何不同？（定量描述）（2）在间隙固溶体中会不会发生上坡扩散？为什么？（3）间隙扩散中的扩散系数和空位浓度有没有直接关系，为什么？21、回答以下问题：（1５分）（1）什么是晶界迁移率？请推导它的数学表达式。

晶界迁移率是否与温度有关？（2）晶界迁移率与晶界的类型是否有关？在晶界迁移速率的表达式中如何体现？（3）所谓界面控制长大和扩散控制长大与界面迁移率是否相关？为什么？22、如果母相晶粒在长大过程中遇到第二相颗粒，此时母相晶粒长大的速度是否受影响？是否是第二相颗粒越大，母相晶粒长大越慢？为什么？（10分）23、所谓沉淀强化是指通过时效在母相中形成第二相，从而达到强化的目的。