金属学与热处理试题

一、名词解释：

金属：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。

晶体：原子在三维空间作有规则的周期性排列的物质

位错：在晶体中某处有一列或若干列原子发生了有规律的错排现象，使长度达几百至几万的原子间距、宽约几个原子间距范围内的原子离开其平衡位置，发生了有规律的错动。

金属键：贡献出价电子的原子，则变为正离子，沉浸在电子云中，它们依靠运动于其间的公有化的自由电子的静电作用而结合起来，这种结合方式叫做金属键。

晶格：人为地将阵点用直线连接起来形成空间格子。

晶胞：从晶格中选取一个能够完全反映晶格特征的最小的几何单元，来分析原子中原子排列的规律性，这个最小的几何单元称晶胞。

固溶体：合金的组元之间以不同比例相互混合后形成的固相，其晶体结构与组成合金的某一组元的相同这种相就称固溶体。

置换固溶体：溶质原子位于溶剂晶格的某些结点位置所形成的固溶体，犹如这些结点上的溶剂原子被溶质原子所置换一样，因此称为置换固溶体。

间隙固溶体：溶质原子不是占据溶剂晶格的正常结点位置，而是填入溶剂原子间的一些间隙中。

成分起伏：在熔融状态的合金中,在某一微区某一瞬时内浓度呈现不同于平均浓度的周期性变化的现象。

均勺形核：若液相中各个区域出现新相晶核的几率都是相同的，这种形核方式即为均匀形核。

非均勺形核：在液态金属中总是存在一些微小的固相杂质质点，并且液态金属在凝固时还要和型壁相接触，于是晶核就可以优先依附于这些现成的固体表面上形成，这种形核方式就是非均匀形核。相：合金中结构相同、成分和性能均一并以界面相互分开的组成部分。

相图：表示在平衡条件下合金系中合金的状态与温度、成分间的关系图解。

金属化合物：原子间结合方式取决于元素的电负性差值，是金属键与离子键或共价键相混合的方式，因此具有一定的金属性质，所以称之为金属化合物。

加工硬化：当应力超过δs后，试样发生明显而均匀的塑性变形，若使试样的应变增大，则必须增加应力值，这种随着塑性变形的增大，塑性变形抗力不断增加的现象称为加工硬化。

扩散：是物质中原子（分子）的迁移现象，是物质传输的一种方式。

滑移：晶体的一部分沿着一定的晶面和晶向相对于另一部分作相对的滑动。

滑移系：一个滑移面和此面上的一个滑移方向结合起来，组成一个滑移系。

孪生：晶体的一部分以一定的晶面（称为孪晶面或孪生面）为对称面，并在该面沿一定的晶向（称为孪生方向）相对于另一部分晶体作均匀的切变，这种变形过程称为孪生。

临界分切应力：分切应力达到一定的临界值时，滑移才能开始，此应力称为临界分切应力。

变形织构：这种由于金属塑性变形使晶粒具有择尤取向的组织叫做形变织构。

二、填空题：

1.三种典型的金属晶体结构为体心立方结构，面心立方结构，密排六方结构。

2.设从坐标原点所引一有向直线上有一点的坐标x、y、z分别为3、2、-1，则该直线所代表的晶向的晶向指数为[32 -1] 。

3.设有一晶面和坐标轴x、y、z的截距分别为5、3、2，则该晶面的晶面指数为（6 10 15）

4.面心立方晶格中原子排列最密的晶面为{1 1 1 } 晶面，最密的晶向为<1 1 0> 晶向。

5.体心立方晶格中原子排列最密的晶面为{1 1 0} 晶面，最密的晶向为<1 1 1 > 晶向。

6.金属结晶凝固时，晶体长大的机制主要有二维晶核长大机制，螺型位错长大机制，连续长大机制三种。

8.液态金属结晶时，要通过形核及晶核长大两个过程，在过冷条件下，形核的推动力是

原子从液态转变为固态将使系统的自由能降低，阻力是晶胚构成新表面，形成表面能，使系统自由

能升高。

9.金属原子排列的不完整性叫晶体缺陷，分为点缺陷，线缺陷，面缺陷三种。

12.第二相粒子强化的位错机制主要有位错绕过第二相粒子，位错切过第二相粒子两种。

14.合金的结晶需要满足成分起伏，能量起伏，结构起伏的条件。

15.固液界面的微观结构可分为光滑界面，粗糙界面两大类。

17.金属材料的塑性变形主要有滑移，孪生两种形式。

18.面心立方金属的滑移面为{111} 晶面，滑移方向为<110> 晶向，滑移系有12 个。

19.体心立方金属的滑移面为{110} 晶面，滑移方向为<111> 晶向，滑移系有12 个。

23.原子在固态金属中扩散需满足的条件是扩散要有驱动力，扩散原子要固溶，温度要足够高，时间要足够长。

24.根据扩散过程中是否出现新相可分为原子扩散，反应扩散两种。

25.铁碳合金按有无共晶转变可分为碳钢，铸铁两大类。

28.己知面心立方晶格的晶格常数为a，原子数为4 ，配位数为12 ，致密度为0.74 。

29.因为位错线与柏氏矢量所构成的平面就是滑移面，刃型位错的位错线与柏氏矢量相垂直，所以刃型位错的滑移面有 1 个，螺型位错的位错线与柏氏矢量相平行，所以螺型位错的滑移面有任一个。

31.己知体心立方晶格的晶格常数为a，原子数为 2 ，配位数为8 ，致密度为0.68 。

34.二元合金相图中最多可有三相平衡共存，在相图上表现为温度和相成分恒定不变。

37.固溶体合金的铸造性能与相图中的液固相线之间的垂直距离和水平距离有关，随其变化范围的增大，则合金的流动性越差，分散缩孔越多，集中缩孔越小。

43.合金中的相根据其晶体结构特点可分为固溶体，金属化合物两大类。

48.柏氏矢量是描述位错性质的一个重要标志，它集中地反映了位错区域内的畸变总量的大小和方向。

50.金属中固态扩散的机理主要有空位扩散机制，间隙扩散机制二种。铜在镍中的扩散是空位扩散机制机制，碳在铁中的扩散是间隙扩散机制。

52.固溶体中含量较多的元素称为溶剂，含量较少的元素称为溶质。固溶体的晶体结构与组成合金的某一组元（溶剂）的晶体结构相同。

53.金属晶体的滑移面通常都是原子排列最密的晶面。

59.相界面可分为固相，液相，固液共存相三类。

60.控制晶粒大小的主要措施有控制过冷度，变质处理，振动搅动。

61.三种主要的金属化合物为正常价化合物，电子化合物，间隙相和间隙化合物。

62.纯金属晶粒长大的过程是晶界的迁移过程，它是通过原子的扩散迁移来实现的，这种扩散称为自扩散，扩散的驱动力是表面能的降低；而钢渗碳过程中的扩散属于上坡扩散，扩散的驱动力是化学位梯度。

三、选择题：

1.在晶体点阵中，脱离平衡位置的原子迁移到晶体表面，这样产生的空位称为﹙ B ﹚。

A. 弗兰克尔空位

B. 肖脱基空位

C. 瑞德空位

2.凡是提高晶界能量的异质原子将会在﹙ A ﹚偏聚。

A. 晶内

B. 晶界

C.亚晶界

3.实际金属的结晶主要按﹙ B ﹚方式进行。