材料科学基础第六章总结与思考题

第6、7章总结、思考题与作业题

一、本章总结

1、凝固与结晶、相变、固态相变、组元、系、相图、单元相图、相平衡、相律（及表达式）及应用

2、纯金属凝固的过程和现象；过冷度对结晶过程和结晶组织的影响；

3、结晶的热力学条件、动力学条件、能量条件和结构条件；包括：一些更要的公式，以其应用

4、过冷现象、过冷度、理论凝固温度、实际凝固温度、临界过冷度、有效过冷度、动态过冷度；

5、均匀形核与非均匀形核，二者有何异同点。结构起伏（相起伏）、能量起伏、浓度起伏、晶胚、晶核、临界晶核、临界晶核半径、临界形核功，临界晶核半径、临界形核功的计算。形核率及影响因素、变质处理。

非均匀形核时影响接触角θ的因素有哪些?选择什么样的异相质点可以大大促进结晶过程。

6、光滑界面、粗糙界面；正温度梯度、负温度梯度；平面长大、树枝长大。晶体长大的条件和长大的机制。界面的生长形态与L/S前沿的温度梯度有何关系？

7、能用结晶理论说明实际生产问题。如：变质处理和其它细化晶粒的工艺；单晶的制取和定向凝固技术。(1).凝固理论的主要应用；(2).控制结晶组织的措施。

二、本章重要知识点

1. 金属结晶的过程；结晶的热力学条件、动力学条件、能量条件和结构条件；

2. 界面的生长形态与L/S前沿的温度梯度的关系。

三、思考题

1. 简述金属结晶过程的热力学条件、动力学条件、能量条件和结构条件。为什么需要这些条件？冷却速度与过冷度的关系是什么？能否说过冷度越大，形核率越高，为什么？

2. 何谓正温度梯度和负温度梯度。何谓粗糙界面和光滑界面。

分析纯金属生长形态与温度梯度的关系。（简述纯金属枝晶的形成条件和长大过程。）

3. 在同样的负温度梯度下，为什么Pb结晶出树状晶，而Si结晶平面却是平整的？

4. 何谓均匀形核？何谓非均匀形核（异质形核）？试比较二者有何异同？

叙述异质形核的必要条件。选择什么样的异相质点可以大大促进结晶过程？

5. 指出形核过程的驱动力和阻力分别是什么？比较均匀形核和非均匀形核的临界形核功大小和形核率的大小，说明造成两者差异的原因。

6. 液态金属凝固时都需要过冷，为什么？那么固态金属熔化是否会出现过热？为什么？

7. 固、液界面的微观结构有哪些类型？用什么判据来判断固、液界面的性质？金属的液、固界面属于哪类？对其凝固过程有何影响？

8. 为什么要生产合金？与纯金属相比，合金有哪些优越性？

9. 根据凝固理论，试述工业中细化铸件晶粒有哪些途径（措施）？简要细化晶粒的机理。

10. 区别概念：

●均匀形核与非均匀形核

●热过冷和成分过冷

●结构起伏（相起伏）、能量起伏和浓

度起伏●晶胚和晶核

●光滑界面和粗糙界面

●正温度梯度和负温度梯度●平面长大和树枝长大