西工大材料考研必看练习题2
西工大复合材料原理复习题及答案（仅供参考）
西⼯⼤复合材料原理复习题及答案（仅供参考）1.为什么Nicalon sic 纤维使⽤温度低于1100℃？怎样提⾼使⽤温度？从热⼒学上讲，C-SIO 2界⾯在1000℃时界⾯⽓相CO 压⼒可能很⾼，相应的O 2浓度也较⾼。
只有O 2扩散使界⾯上O 2浓度达到较⾼⽔平时，才能反应⽣成CO 。
但是温度较低时扩散较慢，因此C-SiO 2仍然在1000℃左右共存。
当温度升到1100℃，1200℃时，CO 的压⼒将会更⾼，此时O 2的浓度也较⾼，⽽扩散速度却加快。
因⽽，SiC 的氧化速度加快，导致Nicalon 纤维在1100℃，1200℃时性能下降很快。
要提⾼Nicalon 纤维的使⽤温度，需降低Nicalon 纤维的游离C 和O 的含量，以防⽌游离C 继续与界⾯O 反应。
2.复合材料的界⾯应⼒是怎样产⽣的？对复合材料的性能有何影响？复合材料的界⾯应⼒主要是由于从制备温度冷却到室温的温度变化△T 或是使⽤过程中的温度变化△T 使得复合材料中纤维和基体CTE （coefficient of thermal expansion 热膨胀系数？）不同⽽导致系统在界⾯强结合的情况下界⾯应⼒与△T 有着对应关系；在界⾯弱结合的情况下，由于滑移摩擦引起界⾯应⼒。
除了热物理不相容外，还有制备过程也能产⽣很⼤甚⾄更⼤的界⾯应⼒。
如：PMC 的固化收缩，MMC 的⾦属凝固收缩，CMC 的凝固收缩等。
△CTE 限制界⾯应⼒将导致基体开裂，留下很多裂纹，裂纹严重时将使复合材料解体，使复合材料制备失败，或是使其性能严重下降，△CTE 不⼤时，弹塑性作⽤，不会出现裂纹。
⽽对于CMC ，即使不会出现明显的裂纹，基体也已经出现了微裂纹。
这些微裂纹对复合材料的性能不会有很的影响，相反，这些微裂纹对CMC 复合材料的增韧有帮助，因为微裂纹在裂纹扩展过程中将会再主裂纹上形成很多与裂纹⽽消耗能量，从⽽达到增韧的⽬的。
3．⾦属基复合材料界⾯控制的⼀般原则是什么？⾦属基复合材料要求强结合，此时能提⾼强度但不会发⽣脆性破坏。
西北工业大学材料科学基础复习题
西北工业大学材料科学基础1.作图表示立方晶体的()()()421,210,123晶面及[][][]346,112,021晶向。
2.在六方晶体中，绘出以下常见晶向[][][][][]0121,0211,0110,0112,0001等。
3.写出立方晶体中晶面族{100}，{110}，{111}，{112}等所包括的等价晶面。
4.镁的原子堆积密度和所有hcp 金属一样，为0.74。
试求镁单位晶胞的体积。
已知Mg 的密度3Mg/m 74.1=m g ρ，相对原子质量为24.31，原子半径r=0.161nm 。
5.当CN=6时+Na 离子半径为0.097nm ，试问：1)当CN=4时，其半径为多少？2)当CN=8时，其半径为多少？6.试问：在铜（fcc,a=0.361nm ）的<100>方向及铁(bcc,a=0.286nm)的<100>方向,原子的线密度为多少？7.镍为面心立方结构，其原子半径为nm 1246.0=Ni r 。
试确定在镍的（100），（110）及（111）平面上12mm 中各有多少个原子。
8.石英()2SiO 的密度为2.653Mg/m 。
试问： 1)13m 中有多少个硅原子（与氧原子）？2)当硅与氧的半径分别为0.038nm 与0.114nm 时，其堆积密度为多少（假设原子是球形的）？9.在800℃时1010个原子中有一个原子具有足够能量可在固体内移动，而在900℃时910个原子中则只有一个原子，试求其激活能（J/原子）。
10.若将一块铁加热至850℃，然后快速冷却到20℃。
试计算处理前后空位数应增加多少倍（设铁中形成一摩尔空位所需要的能量为104600J ）。
11.设图1-18所示的立方晶体的滑移面ABCD 平行于晶体的上、下底面。
若该滑移面上有一正方形位错环，如果位错环的各段分别与滑移面各边平行，其柏氏矢量b ∥AB 。
1)有人认为“此位错环运动移出晶体后，滑移面上产生的滑移台阶应为4个b ,试问这种看法是否正确？为什么？2)指出位错环上各段位错线的类型，并画出位错运动出晶体后，滑移方向及滑移量。
2-机械工程材料 课后答案 西北工业大学
工程材料习题 <习题一>1、抗拉强度是材料在破断前所能承受的最大应力。
屈服强度是材料开始产生明显塑性变形时的最低应力。
塑性是指材料在载荷作用下产生永久变形而不破坏的能力韧性材料变形时吸收变形力的能力硬度硬度是衡量材料软硬程度的指标材料表面抵抗更硬物体压入的能力。
刚度材料抵抗弹性变形的能力。
疲劳强度经无限次循环而不发生疲劳破坏的最大应力。
冲击韧性材料在冲击载荷作用下抵抗破坏的能力。
断裂韧性材料抵抗裂纹扩展的能力。
2 、材料的弹性模量与塑性无关。
3 、四种不同材料的应力应变曲线试比较抗拉强度屈服强度刚度和塑性。
由大到小的顺序抗拉强度 2 、 1 、 3 、 4 。
屈服强度 1 、 3 、 2 、 4 。
刚度 1 、 3 、 2 、 4 。
塑性 3 、 2 、 4 、 1 。
4、常用的硬度测试方法有几种这些方法测出的硬度值能否进行比较布氏、洛氏、维氏和显微硬度。
由于各种硬度测试方法的原理不同所以测出的硬度值不能直接进行比较。
5、以下工件应该采用何种硬度试验法测定其硬度1锉刀洛氏或维氏硬度2黄铜轴套布氏硬度3供应状态的各种碳钢钢材布氏硬度4硬质合金刀片洛氏或维氏硬度5耐磨工件的表面硬化层显微硬度6、反映材料承受冲击载荷的性能指标是什么不同条件下测得的这些指标能否进行比较怎样应用这些性能指标冲击功或冲击韧性。
由于冲击功或冲击韧性代表了在指定温度下材料在缺口和冲击载荷共同作用下脆化的趋势及其程度所以不同条件下测得的这种指标不能进行比较。
冲击韧性是一个对成分、组织、结构极敏感的参数在冲击试验中很容易揭示出材料中的某些物理现象如晶粒粗化、冷脆、热脆和回火脆性等故目前常用冲击试验来检验冶炼、热处理以及各种加工工艺的质量。
此外不同温度下的冲击试验可以测定材料的冷脆转变温度。
同时冲击韧性对某些零件如装甲板等抵抗少数几次大能量冲击的设计有一定的参考意义。
7、疲劳破坏时怎样形成的提高零件疲劳寿命的方法有哪些产生疲劳断裂的原因一般认为是由于在零件应力集中的部位或材料本身强度较低的部位如原有裂纹、软点、脱碳、夹杂、刀痕等缺陷在交变应力的作用下产生了疲劳裂纹随着应力循环周次的增加疲劳裂纹不断扩展使零件承受载荷的有效面积不断减小当减小到不能承受外加载荷的作用时零件即发生突然断裂。
西工大材料考研必看练习题2
1．分析固态相变的阻力。
2．分析位错促进形核的主要原因。
3．下式表示含 n 个原子的晶胚形成时所引起系统自由能的变化。
G bn( Gv Es) an2 / 3/)式中： ?Gv ——形成单位体积晶胚时的自由能变化；γα /β ——界面能；Es ——应变能；a、b ——系数，其数值由晶胚的形状决定。
试求晶胚为球形时， a 和 b 的值。
若 ?Gv，γα/β，Es 均为常数，试导出球状晶核的形核功 ?G*。
4．A1-Cu 合金的亚平衡相图如图8-5 所示，试指出经过固溶处理的合金在T1，T2温度时效时的脱溶顺序；并解释为什么稳定相一般不会首先形成呢?5．x Cu＝0.046 的 Al-Cu 合金 ( 见图 4-9) ，在 550℃固熔处理后。
α相中含 x Cu＝0.02 ，然后重新加热到 100℃，保温一段时间后，析出的θ相遍布整个合金体积。
设θ粒子的平均间距为 5 nm，计算：(1)每立方厘米合金中大约含有多少粒子 ?(2)假设析出θ后，α 相中的 x Cu＝0，则每个θ粒子中含有多少铜原子 ( θ相为 fcc 结构，原子半径为 0.143 nm)?6．连续脱熔和不连续脱熔有何区别?试述不连续脱熔的主要特征?7．试述 Al-Cu 合金的脱熔系列及可能出现的脱熔相的基本特征。
为什么脱溶过程会出现过渡相 ?时效的实质是什么 ?8．指出调幅分解的特征，它与形核、长大脱溶方式有何不同?9．试说明脱熔相聚集长大过程中，为什么总是以小球熔解、大球增大方式长大。
10．若固态相变中新相以球状颗粒从母相中析出，设单位体积自由能的变化为108J/m2，比表面能为 1J/m2，应变能忽略不计，试求表面能为体积自由能的1％时的新相颗粒直径。
11．试述无扩散型相变有何特点。
12．若金属 B 熔入面心立方金属 A 中，试问合金有序化的成分更可能是 A3B 还是A2B？试用 20 个 A 原子和 B 原子作出原子在面心立方金属 (111) 面上的排列图形。
西北工业大学材料专业课考研资料
专业课试卷同一见“标题: 各高校材料专业历年试题资料共享区(不断更新中)”西北工业大学《材料科学基础》考试大纲一、考试内容1. 工程材料中的原子排列：（1）原子键合，工程材料种类、特点；（2）原子的规则排列：晶体结构与空间点陈，晶向及晶面的特点及表示，金属的晶体结构，陶瓷的晶体结构。
（3）原子的不规则排列：点、线、面缺陷的类型及特征，位错的弹性性质，实际晶体中的位错。
2. 固体中的相结构：（1）固溶体的分类、性能及特征（2）金属间化合物的分类、性能及特征；（3）玻璃相性能及特征。
3. 凝固与结晶：（1）结晶的基本规律、基本条件；（2）晶核的形成与长大；（3）结晶理论的应用。
4. 二元相图：（1）相图的基本知识；（2）二元匀晶相图及固溶体的结晶，共晶相图及共晶转变，包晶相图及包晶转变；（3）二元相图的分析方法，其他类型二元相图及其应用，相图的热力学基础。
5. 固体中的扩散：（1）扩散定律及其应用；（2）扩散的微观机理，影响扩散的因素；（3）扩散的热力学理论；（4）反应扩散。
6. 塑性变形：（1）单晶体的塑性变形；（2）多晶体的塑性变形；（3）合金的塑性变形；（4）冷变形金属的组织与性能，超塑性。
7. 回复与与结晶：（1）冷变形金属在加热时的变化；（2）回复机制；（3）再结晶及再结晶后的晶粒长大；（4）金属的热变形。
二、参考书目1. 《材料科学基础》（第二版），刘智恩，西北工业大学出版社，20032. 《材料科学基础》，胡庚祥，蔡珣，上海交通大学出版社，20003. 《材料科学基础》，石德珂，西安交通大学出版社，20004. 《材料科学基础》，潘金生，仝健民，清华大学出版社，1998综合模拟题一一、简答题（每题6分，共30分）1．原子的结合键有哪几种？各有什么特点？2．面心立方晶体和体心立方晶体的晶胞原子数、配位数和致密度各是多少？3．立方晶系中，若位错线方向为[001]，，试说明该位错属于什么类型。
西北工业大学材科历年考研真题
西北工业大学2012年材料考研试题一、简答题（每题10分，共50分）1.请简述滑移和孪生变形的特点？答：滑移变形特点：1）平移滑动：相对滑动的两部分位向关系不变2）滑移线与应力轴呈一定角度3）滑移不均匀性：滑移集中在某些晶面上4）滑移线先于滑移带出现：由滑移线构成滑移带5）特定晶面，特定晶向孪生变形特点：1) 部分晶体发生均匀切变2) 变形与未变形部分呈镜面对称关系，晶体位向发生变化3) 临界切分应力大4) 孪生对塑变贡献小于滑移5) 产生表面浮凸2.什么是上坡扩散？哪些情况下会发生上坡扩散？答：由低浓度处向高浓度处扩散的现象称为上坡扩散。
应力场作用、电场磁场作用、晶界内吸附作用和调幅分解反应等情况下可能发生上坡扩散。
扩散驱动力来自自由能下降，即化学位降低。
3.在室温下，一般情况金属材料的塑性比陶瓷材料好很多，为什么？纯铜与纯铁这两种金属材料哪个塑性好？说明原因。
答：金属材料的塑性比陶瓷材料好很多的原因：从键合角度考虑，金属材料主要是金属键合，无方向性，塑性好；陶瓷材料主要是离子键、共价键，共价键有方向性，塑性差。
离子键产生的静电作用力，限制了滑移进行，不利于变形。
铜为面心立方结构，铁为体心立方结构，两者滑移系均为12个，但面心立方的滑移系分布取向较体心立方匀衡，容易满足临界分切应力。
且面心立方滑移面的原子堆积密度比较大，因此滑移阻力较小。
因而铜的塑性好于铁。
4.请总结并简要回答二元合金平衡结晶过程中，单相区、双相区和三相区中，相成分的变化规律。
答：单相区：相成分为合金平均成分，不随温度变化；双相区：两相成分分别位于该相区的边界，并随温度沿相区边界变化；三相区：三相具有确定成分，不随结晶过程变化。
5.合金产品在进行冷塑性变形时会发生强度、硬度升高的现象，为什么？如果合金需要进行较大的塑性变形才能完成变形成型，需要采用什么中间热处理的方法？而产品使用时又需要保持高的强度、硬度，又应如何热处理？答：合金进行冷塑性变形时，位错大量増殖，位错运动发生交割、缠结等，使得位错运动受阻，同时溶质原子、各类界面与位错的交互作用也阻碍位错的运动。
西工大材料考研必看练习题
1.在Al-Mg 合金中，x Mg =0.05，计算该合金中Mg 的质量分数(w Mg )(已知Mg 的相对原子质量为24.31，Al 为26.98)。
2．已知Al-Cu 相图中，K ＝0.16，m ＝3.2。
若铸件的凝固速率R ＝3×10-4 cm/s ，温度梯度G ＝30℃/cm ，扩散系数D ＝3×10-5cm 2/s ，求能保持平面状界面生长的合金中W Cu 的极值。
3．证明固溶体合金凝固时，因成分过冷而产生的最大过冷度为：⎥⎦⎤⎢⎣⎡-+--=∆GK R K mw R GD K K mw T Cu C Cu C )1(ln 1)1(00max最大过冷度离液—固界面的距离为：⎥⎦⎤⎢⎣⎡-=GDK R K mw R D x Cu C )1(ln 0式中m —— 液相线斜率； w C0Cu —— 合金成分； K —— 平衡分配系数； G —— 温度梯度； D —— 扩散系数； R —— 凝固速率。
说明：液体中熔质分布曲线可表示为：⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛--+=x D R K K w C Cu C L exp 110 4．Mg-Ni 系的一个共晶反应为：546.02)Mg (570235.0Ni Mg ==+⇔w w L NiNi 纯℃α设w 1Ni ＝C 1为亚共晶合金，w 2Ni =C 2为过共晶合金，这两种合金中的先共晶相的质量分数相等，但C 1合金中的α总量为C 2合金中α总量的2.5倍，试计算C 1和C 2的成分。
5．在图4—30所示相图中，请指出： (1) 水平线上反应的性质； (2) 各区域的组织组成物； (3) 分析合金I ，II 的冷却过程；(4) 合金工，II 室温时组织组成物的相对量表达式。
6．根据下列条件画出一个二元系相图，A 和B 的熔点分别是1000℃和700℃，含w B =0.25的合金正好在500℃完全凝固，它的平衡组织由73.3%的先共晶。
西工大材料学考研模拟题8套《材料科学基础》
西⼯⼤材料学考研模拟题8套《材料科学基础》⼀、简答题（每题6分，共30分）1．原⼦的结合键有哪⼏种？各有什么特点？2．⾯⼼⽴⽅晶体和体⼼⽴⽅晶体的晶胞原⼦数、配位数和致密度各是多少？3．⽴⽅晶系中，若位错线⽅向为[001]，，试说明该位错属于什么类型。
4．请说明间隙化合物与间隙固溶体的异同。
5．试从扩散系数公式说明影响扩散的因素。
6．何为过冷度？它对形核率有什么影响？⼆、作图计算题（每题10分，共40分）1．在⾯⼼⽴⽅晶体中，分别画出(101)、[110]和、[，指出哪些是滑移⾯、滑移⽅向，并就图中情况分析它们能否构成滑移系？2．已知Al为⾯⼼⽴⽅晶体，原⼦半径为r A。
若在Al晶体的⼋⾯体间隙中能溶⼊最⼤的⼩原⼦半径为r B，请计算r B与r A的⽐值是多少。
3．A-B⼆元合⾦中具有共晶反应如下：若共晶反应刚结束时，α和β相的相对含量各占50%，试求该合⾦的成分。
4．已知铜的临界分切应⼒为1Mpa，问要使⾯上产⽣[101]⽅向的滑移，应在[001]⽅向上施加多⼤的⼒？三、综合分析题（每题15分，共30分）1．按下列条件绘出A-B⼆元相图：（1）A组元（熔点600℃）与B组元（熔点500℃）在液态时⽆限互溶；（2）固态时，A在B中的最⼤固溶度为w A=0.30，室温时为w A=0.10；⽽B在固态下不溶于A；（3）300℃时发⽣共晶反应。
在A-B⼆元相图中，分析w B=0.6的合⾦平衡凝固后，在室温下的相组成物及组织组成物，并计算各相组成物的相对含量。
2．请绘出下列Fe-C合⾦极缓慢冷却到室温后的⾦相组织⽰意图，并标注各组织。
（腐蚀剂均为3%硝酸酒精）⼀、简答题（每题6分，共30分）1．原⼦的结合键有哪⼏种？各有什么特点？离⼦键：正负离⼦相互吸引；键合很强，⽆⽅向性；熔点、硬度⾼，固态不导电，导热性差。
共价键：相邻原⼦通过共⽤电⼦对结合；键合强，有⽅向性；熔点、硬度⾼，不导电，导热性有好有差。
⾦属键：⾦属正离⼦于⾃由电⼦相互吸引；键合较强，⽆⽅向性；熔点、硬度有⾼有低，导热导电性好。
西安工业大学材料科学基础试题及答案分析
第一章 固体材料的结构 Chapter 1. The Structure of Materials作业1：原版教材第105页第17题17. Identify the planeSolution:other.作业2：原版教材第105Solution:The crystal structure of Al is Fcc. We can calculate the angle between [100] and [111] as31111001101011''''''cos 222222222222=+++++⨯+⨯+⨯=+++++++=w v u w v u ww vv uu θ73.54=θ作业3：原版教材第105页第19题19. Construct a coordinate system at the center of a cubic unit cell with the axes parallel to the 100 directions. Determine the tetrahedral angle, the angle between directions from the origin to two ends of any face diagonal. Solution:⎥⎦⎤⎢⎣⎡→--11121,21,21:OA⎥⎦⎤⎢⎣⎡→--11121,21,21:OB32332111111111111cos 222222-=•-=++•++⨯-⨯-⨯=θ作业4：原版教材第105HP3.1.Solution:Plane E: The intercepts of E: 1,,∞∞ Taking reciprocals: 0,0,1Direction C: 2号坐标 1,1,0 1号坐标：1,0,1 ⎥⎦⎤⎢⎣⎡-110(1) Determine the coordinates of two points(2) Subtract the coordinates of the second point from those of the first point; (3) Cleat fractions from the difference to give indices in lowest integer vales, -1,1,0(4) write the indices in square brackets without commas: ⎥⎦⎤⎢⎣⎡-110(5) negative integer values are indicated by placing a bar over the integer. D: ⎥⎦⎤⎢⎣⎡--102 1） The coordinates of points G and H are 0,0,31; 0,21,0 respectively; 2) plane L:(1) determine the intercepts of plane L:31,21,21-(2) take the reciprocals of the intercepts: -2,2,3(4) cite planes in indices: ⎪⎭⎫⎝⎛-2323) plane K: ⎝⎛→∞-,1,14) directions: I 1 2-1:J 2 1-2: -1,1,-1 ⎥⎦⎤⎢⎣⎡→⎥⎦⎤⎢⎣⎡---111111作业5：原版教材第106页第22题22. Give the indices of the points, directions, and planes in the cubic cells shown in Figure HP3.2.Solution:Plane E: 21,21,1-- 1,-2,-2 ⎪⎭⎫⎝⎛→--221Plane F: ⎪⎭⎫⎝⎛→-→-∞-1201,2,01,21,Point A: 0,21,0-Point B: 1,21,21--Direction B D:D 点坐标：0,0,-1D-B: ⎥⎦⎤⎢⎣⎡→-→---1010,1,10,21,21Direction C ：（1） 1，-1，0 （2） 21,0,0-（1）-（2） ⎥⎦⎤⎢⎣⎡→-→--1221,2,221,1,1Point H: 1,1,1Point G: 0,21,21Direction I: (1),0 Direction J: Plane L: 21,21,∞Plane K: ⎪⎭⎫⎝⎛→--1111,1,1作业6：Use a calculation to verify that the atomic packing factor for the FCC structure is 0.74. Solution:In an FCC, there are four lattice points per cell: if there is one atom per lattice point, there are also four atoms per cell. The volume of one atom is 4πr 3/3 and the volume of the unit cell is a 3: Packing factor = 4×4πr 3/3 a 3Since for FCC unit cell, a=4r/2, packing factor =o.74作业7：用金属键原理解释金属的以下几个特征：良好的导电导热性、正的电阻温度系数、不透明和良好的延展性。
西工大材料科学基础复习题
2. 在六方晶体中，绘出以下常见晶向 0001 , 2110 , 1010 , 1120 , 1210 等。
3. 写出立方晶体中晶面族 {100} ，{110} ，{111} ，{112} 等所包括的等价晶面。
{100} ＝(100) 十(010)+(001) ，共 3 个等价面。
{110} ＝(110) 十( 110 )+(101)+( 101)+(011)+( 011) ，共 6 个等价面。
{111} ＝(111)+( 111)+( 1 1 1)+( 111)，共 4 个等价面。
{112} (112) (112) (112) (112) (121) (121)(121) (121) (211) (211) (211) (211)1. 作图表示立方晶体的 123,012, 421 晶面及 102, 211, 346晶向共12 个等价面。
4.镁的原子堆积密度和所有hcp 金属一样，为0.74 。
试求镁单位晶胞的体积。
3已知Mg的密度mg 1.74Mg/m，相对原子质量为24.31 ，原子半径r=0.161nm。
单位晶胞的体积为V Cu＝0.14 nm3(或1.4 ×10-28m3)5.当CN=6时Na离子半径为0.097nm，试问：1)当CN=4时，其半径为多少？2)当CN=8时，其半径为多少？(1)0.088 nm ；(2)0.100 nm6.试问：在铜( fcc,a=0.361nm )的<100>方向及铁(bcc,a=0.286nm) 的<100> 方向, 原子的线密度为多少？Cu原子的线密度为2.77 ×106个原子/mm。
Fe原子的线密度为3.50 × 107 8 9 10 11个原子/mm7 镍为面心立方结构，其原子半径为r Ni 0.1246nm。
试确定在镍的( 100)，2(110)及( 111)平面上1 mm 2中各有多少个原子。
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1．分析固态相变的阻力。
2．分析位错促进形核的主要原因。
3．下式表示含n 个原子的晶胚形成时所引起系统自由能的变化。
))(/3/2βαλan Es Gv bn G +-∆-=∆式中：∆Gv —— 形成单位体积晶胚时的自由能变化；γα/β —— 界面能；Es —— 应变能；a 、b —— 系数，其数值由晶胚的形状决定。
试求晶胚为球形时，a 和b 的值。
若∆Gv ，γα/β，Es 均为常数，试导出球状晶核的形核功∆G*。
4．A1-Cu 合金的亚平衡相图如图8-5所示，试指出经过固溶处理的合金在T 1，T 2温度时效时的脱溶顺序；并解释为什么稳定相一般不会首先形成呢?5．x Cu ＝0.046的Al-Cu 合金(见图4-9)，在550℃固熔处理后。
α相中含x Cu ＝0.02，然后重新加热到100℃，保温一段时间后，析出的θ相遍布整个合金体积。
设θ粒子的平均间距为5 nm ，计算：(1) 每立方厘米合金中大约含有多少粒子?(2) 假设析出θ后，α相中的x Cu ＝0，则每个θ粒子中含有多少铜原子(θ相为fcc 结构，原子半径为0.143 nm)?6．连续脱熔和不连续脱熔有何区别?试述不连续脱熔的主要特征?7．试述Al-Cu合金的脱熔系列及可能出现的脱熔相的基本特征。
为什么脱溶过程会出现过渡相?时效的实质是什么?8．指出调幅分解的特征，它与形核、长大脱溶方式有何不同?9．试说明脱熔相聚集长大过程中，为什么总是以小球熔解、大球增大方式长大。
10．若固态相变中新相以球状颗粒从母相中析出，设单位体积自由能的变化为108J/m2，比表面能为1J/m2，应变能忽略不计，试求表面能为体积自由能的1％时的新相颗粒直径。
11．试述无扩散型相变有何特点。
12．若金属B熔入面心立方金属A中，试问合金有序化的成分更可能是A3B还是A2B？试用20个A原子和B原子作出原子在面心立方金属(111)面上的排列图形。
13．含碳质量分数wc ＝0.003及wc＝0.012的甲5 mm碳钢试样，都经过860℃加热淬火，试说明淬火后所得到的组织形态、精细结构及成分。
若将两种钢在860℃加热淬火后，将试样进行回火，则回火过程中组织结构会如何变化?1.固态相变时形核的阻力，来自新相晶核与基体间形成界面所增加的界面能Eγ，以及体积应变能(即弹性能)Ee。
其中，界面能Eγ包括两部分：一部分是在母相中形成新相界面时，由同类键、异类键的强度和数量变化引起的化学能，称为界面能中的化学项；另一部分是由界面原子不匹配(失配)，原子间距发生应变引起的界面应变能，称为界面能中的几何项。
应变能Ee产生的原因是，在母相中产生新相时，由于两者的比体积不同，会引起体积应变，这种体积应变通常是通过新相与母相的弹性应变来调节，结果产生体积应变能。
从总体上说，随着新相晶核尺寸的增加及新相的生长，(Eγ＋Ee)会增加。
当然，Eγ、Ee也会通过新相的析出位置、颗粒形状、界面状态等，相互调整，以使(Eγ＋Ee)为最小。
母相为液态时，不存在体积应变能问题；而且固相界面能比液—固的界面能要大得多。
相比之下，固态相变的阻力大。
2.如同在液相中一样，固相中的形核几乎总是非均匀的，这是由于固相中的非平衡缺陷(诸如非平衡空位、位错、晶界、层错、夹杂物等)提高了材料的自由能。
如果晶核的产生结果使缺陷消失，就会释放出一定的自由能，因此减少了激活能势垒。
新相在位错处形核有三种情况：一是新相在位错线上形核，新相形成处，位错消失，释放的弹性应变能量使形核功降低而促进形核；二是位错不消失，而且依附在新相界面上，成为半共格界面中的位错部分，补偿了失配，因而降低了能量，使生成晶核时所消耗的能量减少而促进形核；三是当新相与母相成分不同时，由于溶质原子在位错线上偏聚(形成柯氏气团)有利于新相沉淀析出，也对形核起促进作用。
4.脱溶顺序为：T1温度，α－θ’－θ；T2温度，α－θ”－θ’－θ。
判断一个新相能否形成，除了具有负的体积自由能外，还必须考虑新相形成时的界面能和应变能。
由临界形核功()2/3316*EsGvG-∆=∆βαπγ可知，只有当界面能γα/β和应变能Es，尽可能减小，才能有效地减小临界形核功，有利于新相形核。
在析出初期阶段，析出相很细小，此时应变能较小，而表面能很大。
为了减小表面能，新相往往形成与母相晶格接近，并与母相保持共格的亚稳过渡相，以使体系能量降低，有利于相变。
在析出后期，由于析出相粒子长大，应变能上升为相变的主要阻力，则新相形成与母相非共格的稳定相，以降低体系总能量。
随时效温度不同，由于界面能和应变能的不同作用，将出现不同的亚稳过渡相。
6.如果脱熔是在母相中各处同时发生，且随新相的形成母相成分发生连续变化，但其晶粒外形及位向均不改变，称之为连续脱熔。
与连续脱熔相反，当脱熔一旦发生，其周围一定范围内的固熔体立即由过饱和状态变成饱和状态，并与母相原始成分形成明显界面。
在晶界形核后，以层片相间分布并向晶内生长。
通过界面不但发生成分突变，且取向也发生了改变，这就是不连续脱熔。
其主要差别在于扩散途径的长度。
前者扩散场延伸到一个相当长的距离，而后者扩散距离只是片层间距的数量级(一般小于1μm)不连续脱熔有以下特征：(1)在析出物与基体界面上，成分是不连续的；析出物与基体间的界面都为大角度的非共格界面，说明晶体位向也是不连续的。
(2)胞状析出物通常在基体(α’)晶界上形核，而且总是向。
’相的相邻晶粒之一中长大。
(3)胞状析出物长大时，熔质原子的分配是通过其在析出相与母相之间的界面扩散来实现的，扩散距离通常小于1μm。
6．A1—Cu合金的脱溶系列有：GP区－θ"过渡相－θ’过渡相－θ平衡相脱熔相的基本特征：GP区为圆盘状，其厚度为0.3～0.6 nm，直径约为8 nm，在母相的{100}面上形成。
点阵与基体α相同(fcc)，并与α相完全共格。
θ"过渡相呈圆片状，其厚度为2 nm，直径为30～40 nm，在母相的｛100｝面上形成。
具有正方点阵，点阵常数为a＝b＝0.404 nm，c＝0.78 nm，与基体完全共格，但在z轴方向因点阵常数不同而产生约4％的错配，故在θ"附近形成一个弹性共格应变场。
θ' 过渡相也在基体的{100}面上形成，具有正方结构，点阵常数a＝b＝。
由于在z轴方向错配量太大，0.404 nm，c=0.58 nm，其名义成分为CuAl2所以只能与基体保持局部共格。
θ相具有正方结构，点阵常数a＝b＝0.607 nm，c＝0.487 nm，这种平衡沉淀相与基体完全失去共格。
时效的实质，就是从过饱和固熔体分离出一个新相的过程，通常这个过程是由温度变化引起的。
时效以后的组织中含有基体和沉淀物，基体与母相的晶体结构相同，但成分及点阵常数不同；而沉淀物则可以具有与母相不同的晶体结构和成分。
由于沉淀物的性质、大小、形状及在显微组织中的分布不同，合金的性能可以有很大的变化。
7．调幅分解是指过饱和固熔体在一定温度下分解成结构相同、成分和点阵常数不同的两个相。
调幅分解的主要特征是不需要形核过程。
调幅分解与形核、长大脱熔方式的比较如附表2.6所示。
附表2.6 调幅分解与形核、长大脱熔方式的比较8．若固态合金中，含有大小不同的沉淀相粒子，在高温退火时，将会出现小粒子熔解，大粒子长大的现象。
其物理实质：假定始态只有附图2.23(a)所示的两种尺寸的第二相粒子。
由粒子大小对固熔度的影响可知，小粒子的固熔度较大，因而在。
相内，从小粒子到大粒子之间，有一个从高到低的熔质浓度梯度，小粒子周围的熔质有向大粒子周围扩散的趋势。
这种扩散发生后，破坏了亚稳平衡，使小粒子周围的熔质浓度(Cr2)小于亚稳平衡时的熔质浓度(Cr1)，如附图2.23(b)所示，因而小粒子熔解而变得更小，如附图2.23(c)所示；而大粒子周围的熔质浓度(Cr2’)又大于亚稳平衡时的熔质浓度(Cr1’)，因而发生沉淀，使大粒子长大，如附图2.23(c)所示。
因此，不均匀尺寸的固相粒子粗化，是通过小粒子继续熔解以及大粒子继续长大而进行的。
9．直径2r＝6×10-6m。
10．无扩散型相变具有如下特点：(1)存在由于均匀切变引起的形状改变，使晶体发生外形变化。
(2)由于相变过程无扩散，新相与母相的化学成分相同。
(3)母相与新相之间有一定的晶体学位向关系。
(4)相界面移动速度极快，可接近声速。
13.860℃加热，两种钢均在单相区(见Fe—Fe3C相图)，淬火后均为M体。
WC＝0.012的碳钢中有一定量的残余奥氏体。
W C ＝0.003的碳钢，其马氏体成分为WC＝0.003，形态为板条状，精细结构为位错。
W C ＝0.012的碳钢，其马氏体成分为WC＝0.012，形态为针状，精细结构为孪晶。
WC＝0.003的碳钢，在200℃以下回火时，组织形态变化较小，硬度变化也不大。
但碳原子向位错线附近偏聚倾向增大。
当回火温度高于250℃时，渗碳体在板条间或沿位错线析出，使强度、塑性降低；当回火温度达300～400℃时，析出片状或条状渗碳体，硬度、强度显著降低，塑性开始增高，当400～700℃回火时，发生碳化物的聚集、长大和球化及。
相的回复、再结晶。
此时，硬度、强度逐渐降低，塑性逐渐增高。
WC＝0.012的碳钢，低于100℃回火时，碳原子形成富碳区；100~200℃回火时，析出大量细小碳化物，因此，硬度稍有提高；200～300℃回火时，残留奥氏体转变为回火马氏体(或贝氏体)使硬度升高，但同时，马氏体的硬度降低，因此，总体上硬度变化不大；高于300℃回火时，碳化物继续析出，随后便是碳化物长大及球化，而α相发生回复、再结晶，使硬度降低，韧性增高。