金属学原理复习资料

第一章金属的晶体结构

1、什么是金属学？

答:研究金属与合金的成分、组织、性能以及三者之间的关系及其变化规律的学科。2、金属与非金属的本质区别是？

答：金属是具有正的电阻温度系数的物质，其电阻随温度的升高而增加；非金属是具有负的电阻温度系数的物质。

3、为什么原子总是自发的趋于紧密排列？√3▪a/4×

答：最密排列时结构最稳定，能量最低。

4、晶体的特性有哪些?

答: （1）具有一定的熔点（2）具有固定外形（3）具有各向异性

5、常见3种典型晶体结构。

晶体结构原子数原子半径配位数致密度滑移面滑移方向滑移面系数

Bcc280.68{110}<111>12 Fcc4120.74{111}<110>12 Hcp6120.74{0001}3

6、什么是多晶性转变或同素异构转变？

答：当外部条件（温度、压强）改变时，金属内部由一种晶体结构转变成另一种晶体结

构的转变。

7、纯铁的同素异构转变：δ-Fe—(1394℃) →ɣ-Fe —(912℃) →ɑ-Fe

8、常见晶体缺陷有哪些？

答：（1）点缺陷：空位、间隙原子、置换原子。

（2）线缺陷：刃型位错、螺旋位错。

（3）面缺陷：晶体表面、内界面（晶界、亚晶界、孪晶界、堆垛层错、相界）。

9、什么是柏氏矢量？

答：用来表示位错的类型，和表示位错的晶格畸变的大小和方向，从而使人们研究位错

时摆脱位错区域原子具体排列细节的约束的一个矢量。

10、什么是堆垛层错?

答：晶面堆垛顺序发生局部差错而产生的一种晶体面缺陷。×

11、相界有哪几类？

答：共格界面、半共格界面、非共格界面。

12、什么是共格界面？

答：指界面上的原子同时位于两相晶格的结点上，为两种晶格所共有。

13、刃型位错的柏氏矢量与其位错线相垂直，这是刃型位错的一个重要特征。

14、螺型位错的柏氏矢量与其位错线相平行，这是螺型位错的重要特征。

15、不含位错的晶须，不易塑性变形，因而强度很高；而工业纯铁中含有位错，易于塑性变

形，所以强度很低。如果采用冷塑形变形等方法使金属中的位错密度大大提高，则金属的强度也可以随之提高。金属强度与位错密度之间的关系如图1-42（27页）所示。图中位错密度ρm处，晶体的抗拉强度最小，相当于退火状态下的晶体强度；经加工变形后，位错密度增加，由于位错之间的相互作用和制约，晶体的强度增加。

第二章纯金属结晶

1、金属结晶的一般规律是？

答：在一定过冷度下，金属液体的形核的形成与长大的过程。

2、影响过冷度的因素有哪些？

答：金属本性、纯度、冷却速度。

3、金属结晶的热力学条件是？

答：当△T>0时，△G<0 （在一定过冷度下，金属由液相转变为固相，其自由能降低。）4、金属结晶的结构条件是？

答：结构起伏（短程有序的原子集团，时聚时散，此起彼伏。）

5、什么是能量起伏？

答：液相中的某一微观区域内的能量暂时偏离平衡能量的现象。

6、什么是点阵匹配原理？

答：金属中固体杂质与原子排列满足结构相似、尺寸相当条件。

7、晶体长大条件有哪些？

答：（1）要求液相有足够高的温度，使液态金属原子具有足够的扩散能力。

（2）要求晶体表面能够不断牢固地接纳扩散的原子。

8、晶体长大机制有那些？

答：二维晶核长大机制、螺型位错长大机制、连续长大机制。

9、晶体生长的界面形状对晶体的影响？

答：（1）在正的温度梯度下，晶体为规则长大或平面长大方式。

（2）在负的温度梯度下，晶体多为树枝状长大方式。

10、细化晶粒大小的方法？

答：控制过冷度、变质处理、物理振动和搅动。

11、什么是变质处理？

答：在浇铸前在液态金属中加入形核剂，促进非均匀晶核的形成来细化晶粒。

12、铸锭三相区是？

答：表层细晶区、柱状晶区、中心等轴区。

13、铸锭缺陷有哪些？

答：缩孔、气孔、夹杂物。

14、金属的结晶形核有以下要点：

1）液态金属的结晶必须在过冷的液体中进行；

2）r k值的大小与晶核的表面能成正比，与过冷度成反比；

3）均与形核既需要结构起伏，也需要能量起伏；

4）晶核的形成过程是原子的扩散迁移过程，因此结构必须在一定的温度下进行；

5）在工业生产中，液态金属的凝固总是以非均匀形核方式进行。

15、晶体长大的条件：第一要求液态金属原子具有足够的扩散能力；第二要求晶体表面能够

不断而牢靠地接纳这些原子。决定晶体长大方式和长大速度的主要因素是晶核的界面结构和界面前沿液体中的温度梯度，两者结合就决定了晶体长大后的形态。

第三章二元合金的相结构和结晶

1、什么是合金？

答：指两种或两种以上的金属，或金属和非金属，经熔炼或锻造，或用其他方式组合成具有金属特性的物质。

2、什么是相？

答：指合金中结构相同、成分和性能均一并以界面分开的组成部分。

3、影响固溶度的因素有哪些？

答：原子尺寸因素、电负性因素、电子浓度因素、晶体结构因素。

4、什么是固溶强化？

答：在固溶体中，随着溶质浓度增加，固溶体的强度、硬度提高，而塑形和韧性有所下降。

5、金属化合物的分类？

答：正常价化合物、电子化合物、间隙相和间隙化合物。

6、什么是成分起伏？

答：在一瞬间，液相中总会有某些微小体积可能偏离液相的平均成分，这些微小成分、大小、和位置都是在不断变化着。

7、什么是区域偏析？

答：固溶体合金在不平衡结晶时所形成的区域偏析，即在大范围内化学成分不均匀的现象。

8、什么是成分过冷？

答：由于界面前沿液相的成分差别引起的过冷区域，这个过冷度就是成分过冷。

9、什么是共晶反应？

答：在一定温度下，一定成分的液相同时结晶出成分一定的两种固相的转变过程，就是共晶反应或共晶转变。

10、什么是稳定化合物？

答：指具有一定熔点，在熔点以下保持其固有结构而不发生分解的化合物。

11、什么是共析转变？

答：一定温度下，一定成分的固相分解另外两种一定成分的固相的转变过程，即共析转变。

12、共晶反应和共析反应的区别是什么？

答：共析反应所需的过冷度大于共晶反应所需的过冷度。

共析组织远比共晶细密。

13、什么指合金的铸造性能？

答：合金的铸造性能主要表行为流动性（即液态金属本身的流动能力，它决定了合金的充型能力）、缩孔、热裂倾向等。