材料科学基础练习题文档格式.docx

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4.有些固态金属在不同的温度和压力下具有不同的晶体结构即具有多晶型性，转变的产物称为：

A.同素异构体B.几何异构体C.多晶型性

5.下列哪些晶面属于同一个晶面族？

A.晶面间距和晶面上原子的分布完全相同的不同晶面

B.只有对称性和空间位向相同的晶面

C.只有相互平行的晶面

6.含碳0.2%的Fe属于：

A.间隙固溶体B.置换固溶体C.金属间化合物

三、是非题

1.α-Fe致密度比γ-Fe小，所以α-Fe溶解碳比γ-Fe多。

（）

2.立方晶系中具有相同指数的晶面与晶向必定相互垂直。

3.在fcc和bcc结构中，一切相邻的平行晶面间的距离可用公式：

d=a/（h2+k2+l2）1/2（）

4.立方晶系的（100），（010）和（001）面属于同一个晶带。

5.由γ-Fe转变为α-Fe时，原子半径增大，发生体积膨胀（）。

6.fcc和bcc结构中的八面体间隙均为正八面体。

第3章晶体结构

3.1填空题

3.1.1晶体点缺陷包括_______、____________、杂质或溶质原子，以及由它们组成的复杂点缺陷。

3.1.2对可滑移的位错，柏氏矢量总是__________滑移方向，故可根据柏氏矢量与位错线的关系，确定位错的类型。

当柏氏矢量垂直于位错线时，是_________位错；

当柏氏矢量平行于位错线时，是_________位错；

当柏氏矢量与位错线成任意角度时，是_________位错。

3.1.3刃型位错的运动方向始终垂直_而平行____________。

刃型位错的滑移面就是由位错线与柏氏矢量所构成的平面，因此刃型位错的滑移限于_________的滑移面上。

3.1.4螺型位错运动时，螺型位错的移动方向与___________垂直，也与___________垂直。

对于螺型位错，由于位错线与柏氏矢量平行，故它的滑移不限于__________的滑移面上。

3.1.7在晶体表面上，原子排列情况与晶内不同，表面原子会偏离其正常的平衡位置，并影响到邻近的几层原子，造成表层的____________，使它们的能量比内部原子高，这几层高能量的原子层称为表面。

表面能与晶体表面原子排列致密程度有关，原子密排的表面具有________________的表面能。

所以自由晶体暴露在外的表面通常是低表面能的_____________________。

3.1.8按结构特点，相界面可分为__________相界、____________相界和___________相界三种类型。

3.2选择题

3.2.1空位属于哪种缺陷？

A.热力学平衡缺陷B.热力学不平衡缺陷

C.可以是热力学平衡缺陷也可以是热力学不平衡缺陷

3.2.2位错属于哪种缺陷？

3.2.3位错线与伯氏矢量垂直的位错是：

A.刃型位错B.螺型位错C.混合位错

3.2.4位错线与伯氏矢量平行的位错是：

3.2.9晶体中点缺陷的存在，使电阻________。

A.增大B.减小C.不变

3.2.20冷加工金属中的位错（）

A.大量消失B.增殖C.重排

3.2.22第二相硬度不高、粒子不大时，位错主要通过（）

A.绕过机制B.切割机制C.热激活机制

第6章单组元相图及纯晶体的凝固

6.1填空题

6.1.1从一种相到另一种相的转变称为___________，由液相至固相的转变称为凝固，如果凝固后的固体是晶体，则又可称之为___________。

某种元素从一种晶体结构转变为另一种晶体结构的固态相变称为___________________转变。

6.1.3晶核的___________r*的物理意义是，半径小于r*的晶胚是不稳定的，不能_______长大，最终熔化而消失，而半径等于或大于r*的晶胚可以自发长大成为___________。

6.1.4结晶条件需要___________、________________（出现半径大于r*的晶胚）和能量起伏。

6.1.5决定晶体长大方式和长大速度的主要因素是_____________和_____________。

这两者的结合，就决定了晶体长大后的形态。

晶体长大过程中固液界面的微观结构分为_____________和_____________两类。

晶体长大的机制有___________、_____________和_____________三种。

晶体长大后的形态主要有_____________和_____________两种。

6.1.7细化铸锭晶粒的基本方法是：

（1）_______________________，

（2）____________________，（3）___________________________。

6.1.8形成临界晶核时体积自由能的减小只能补偿新增表面能的________。

6.1.9液态金属均质形核时，体系自由能的变化包括两部分，其中_____________是形核的阻力，______________是形核的动力；

临界晶核半径rK与过冷度ΔT呈_________关系，临界形核功ΔGK等于___________________。

6.1.10动态过冷度是_______________________________________________。

6.1.11在工厂生产条件下，过冷度增大，则临界晶核半径___________，金属结晶冷却速度越快，N/G比值___________，晶粒越____________。

6.1.14铸锭典型的三层组织是______________，__________________，___________________。

6.1.16纯金属凝固时，其临界晶核半径的大小、晶粒大小主要决定于__________________。

6.1.17液态金属凝固时，异质形核需要的过冷度比均质形核小，这是因为_______________。

6.1.18按液固界面微观结构，界面可分为__________________和____________________。

6.1.19液态金属凝固时，粗糙界面晶体的长大机制是__________________________，光滑界面晶体的长大机制是_____________________和_____________________。

6.3是非题

6.3.2临界半径rK大小仅与过冷度有关。

6.3.3液态金属凝固时，临界晶核半径与过冷度成反比。

6.3.4在液态金属中形成临界晶核时，体系自由能的变化为零。

6.3.5任何温度下液态金属中出现最大结构起伏是晶胚。

6.3.6湿润角θ=180时，异质形核最容易进行。

6.3.8为了细化晶粒，工艺上采用增大过冷度的方法，这只对小件或薄件有效，而对较大厚壁铸件并不适用。

6.3.9从非均匀形核计算公式：

A非均匀=A均匀（2－3cosθ＋cos3θ）/4看出当θ=0时固相杂质相当于现成的大晶核。

6.3.10理论凝固温度与固/液界面处温度之差，称为动态过冷度。

6.3.11液态金属结晶时，其临界晶粒半径rK是不变的恒定值。

6.3.12液态金属结晶时，其理论结晶温度与固/液界面处温度之差称为临界过冷度。

第7章二元系相图及其合金的凝固

7.1填空题

7.1.1二元相图中最基本的相图是_________相图，__________相图，__________相图和溶混间隙相图。

7.1.2_____________过程是指凝固过程的每个阶段都达到平衡，即在相变过程中有充分时间进行组元间的___________，以达每个温度下平衡相的成分。

实际凝固速度较快，使凝固过程偏离平衡条件，称为_______________。

7.1.3在非平衡凝固条件下，某些亚共晶或过共晶成分的合金也能得到100%的共晶组织，这种共晶组织称为____________。

在非平衡凝固中，某些单相固溶体成分的合金也会出现少量的非平衡共晶组织，同时这种非平衡共晶组织失去共晶组织中两相交替排列的特征，故称为___________。

7.1.4在某些合金（金属、陶瓷、高分子）中，单相固溶体在某些成分范围和温度之间会分解成成分不同而结构与单相固溶体相同的二相，这种分解称为________________。

这种转变有两种方式：

一种是通常的形核长大，需要克服形核能垒；

另一种是通过没有形核阶段的不稳定分解，称为_________________。

7.1.5铸锭（件）的宏观组织分为三个晶区：

表面细晶区，_____________和_____________。

7.1.6铸锭（件）的偏析有宏观偏析和显微偏析之分。

宏观偏析又可分为___________偏析、反偏析和__________偏析；

而显微偏析分为胞状偏析、________偏析和_________偏析。

7.1.7二元相图是根据各种成分材料的临界点绘制的，临界点表示物质___________发生本质变化的___________点。

7.1.8在二元相图中，由液相结晶出单相固溶体的过程称为_________转变，液相同时结晶出两个固相称为__________凝固，已结晶的固相与剩余液相反应形成另一固相的恒温转变称为__________转变。

7.1.9所谓稳定化合物是指有确定的_________，可熔化成与固态__________成分液体的那类化合物；

而不稳定化合物不能熔化成与固态相同成分的液体，当加热到一定温度时会发生________________，转变为两个相。

7.1.10在一般铸造条件下固溶体合金容易产生____________偏析，用_________________热处理方法可以消除。

7.1.11在二元相图中，L1→α+L2叫_____________反应，β→L+α称为__________转变，而反应α1→α2＋β称为___________反应。

7.1.12Fe-Fe3C相图中含碳量小于________为钢，大于_________为铸铁；

铁碳合金室温平衡组织均由_____________和______________两个基本相组成；

根据溶质原子的位置，奥氏体其晶体结构是______________，是____________固溶体，铁素体的晶体结构是___________。

7.1.13合金平衡结晶时，奥氏体的最大碳含量是__________；

珠光体的含碳量是_____它是由____________和________组成的两相混合物；

莱氏体的含碳量______________；

在常温下，亚共析钢的平衡组织是___________，过共析钢的平衡组织是_____________，亚共晶白口铸铁的平衡组织是___________________，莱氏体的相组成物是____________________。

7.1.14Fe3CI是从__________________中析出的，Fe3CII是从_________________中析出的，Fe3CIII是从____________________中析出的，它们的含碳量为__________________，Fe3C主要性能特点是_______________________。

7.1.15纯金属凝固时，一般只有在______________条件下才生长成树枝晶，当金属中含有杂质或固溶体合金凝固由于发生___________所以在_______________条件下也可能生长树枝晶。

7.2选择题

7.2.1要得到细小的层片状共晶组织，必须_______。

A.增大过冷度B.降低凝固速度C.增大两相间的界面能

7.2.2平衡分配系数K0=0.1的合金，经三次区域熔炼后，料棒前端的杂质浓度将减至原来的________________。

A.1/1000B.1/300C.1/3

7.2.3Ko<

1的固溶体合金棒，由左向右进行区域熔炼后，则试棒____________。

A.全部被提纯B.左边一段被提纯C.右端被提纯

7.2.4有枝晶偏析的铜镍合金，___________

A.枝干富Cu，枝间富NiB.枝干富Ni，枝间富Cu

C.枝干和枝间都富Cu

7.2.5室温下含0.3%C的钢平衡条件下，组织组成物为____________。

A.F+PB.F+Fe3CC.（Fe3C）II+P

7.2.6铁碳合金中的Fe3CII是从_______中析出来的。

A.液相B.奥氏体C.铁素体

7.3是非题

7.3.1固溶体合金形核比纯金属形核难。

7.3.2产生新相，其自由能一定要比母相低才能发生。

7.3.3在一定温度下二元合金中存在二相平衡条件是α相和β相有相同的自由能。

7.3.4晶粒之间化学成分不均匀的现象，称为枝晶偏析。

7.3.5晶内偏析可通过均匀化退火消除。

7.3.6存在晶内偏析的固溶体相由于其晶粒内各处成分不同，所以不能看成一个相。

7.3.7成分过冷愈大，树枝组织愈发达。

7.3.8合金的不平衡结晶总是先结晶的固溶体晶粒含高熔点组元多，而后结晶的固溶体枝晶含低熔点组元多。

7.3.9任何成分的亚共晶和过共晶合金不平衡结晶条件下所获得的组织与平衡组织比较，其中初生相相对量较少，而共晶体量相对较多。

7.3.10伪共晶区往往偏向晶格简单粗糙界面一边。

7.3.11离异共晶只能在非平衡条件下产生。

7.3.12过冷度越大，比重偏析越严重。

7.3.13扩散退火可消除区域偏析。

7.3.14在过冷度相同的条件下，共晶反应的速度比包晶反应快。

7.3.15二元合金中的稳定化合物有一定熔点。

7.3.16二元合金中的稳定化合物在熔点以下不发生分解（）

7.3.17二元合金中的不稳定化合物都是共析反应的生成物。

7.3.18二元相图中三相平衡时温度恒定，而平衡三相成分可变。

7.3.19宏观上观察，若固/液界面是平直的称为光滑界面结构；

若是金属界面呈锯齿形称为粗糙界面结构。

7.3.20无论平衡或非平衡凝固，只要初晶的量很多，共晶的量很少，就可能出现离异共晶。

7.3.21固溶体合金凝固时，成分过冷的临界条件方程是：

G/R=mc0/D·

（1－k0）/k0，只有当G/R>

mc0/D·

（1-k0）/k0时才产生成分过冷。

7.3.22在二元合金中，铸造性能最好的是共晶合金。

7.3.23固溶体合金凝固时，在正温度梯度下晶体也可能以树枝晶长大。

7.3.24无论何种成分碳钢组织中铁素体相对量随C%增加而减少，珠光体相对量则增加。

7.3.25在Fe-Fe3C相图中的所有合金，凝固时都可产生成分过冷。

7.3.26莱氏体和变态莱氏体存在的温度范围不同，除此之外，二者无其他差别（）。

7.3.27铸铁平衡结晶过程只有共晶转变而没有共析转变。

7.3.28Fe-Fe3C相图中，含碳量低于0.0218%的合金平衡结晶组织中才有三次Fe3C存在。

7.3.29铁素体与奥氏体的根本区别在于溶碳量不同，铁素体少而奥氏体多。

7.4名词解释

7.4.1平衡凝固

7.4.2非平衡凝固

7.4.3枝晶偏析

7.4.4共晶组织

7.4.5先共晶相

7.4.6伪共晶

7.4.7离异共晶

7.4.8包晶转变

7.4.9溶混间隙转变

7.4.10平衡分配系数

7.4.11成分过冷

7.4.12珠光体

7.4.13莱氏体

7.4.14比重偏析

7.5简答题

7.5.1固溶体组元相互作用参数的物理意义

7.5.2固溶体的平衡凝固与非平衡凝固

7.5.3非平衡凝固的特点

7.5.4包晶反应不完全性的原因

7.5.5调幅分解的判据与特点

7.5.6成分过冷含意及判据

7.5.7共层状共晶的片间距与冷速的关系

7.5.8什么是均聚物，共聚物，均加聚，共缩聚？

7.5.9为什么拉伸能提高结晶高分子的结晶度？

7.5.10简述高分子合金化的方法和优点

7.6计算及证明题

7.6.1固溶体合金的相图如图所示，试根据相图确定：

（a）成分为40%B的合金首先凝固出来的固体成分；

（b）若首先凝固出来的固体成分含60%B，合金的成分为多少？

（c）合金成分为50%B，凝固到某温度时液相含有40%B，固体含有80%B，此时液体和固体各占多少分数？

7.6.2Mg-Ni系的一个共晶反应为：

L（23.5Wt.%Ni）⇒α（纯镁）+Mg2Ni（54.6Wt.%Ni）。

设C1为亚共晶合金，C2为过共晶合金，这两种合金中的先共晶相的重量分数相等，但C1合金中的α相总量为C2合金中的α相总量的2.5倍，试计算C1和C2的成分。

7.6.3假定我们在SiO2中加入10at%的Na2O，请计算氧与硅之比值。

如果O:

Si≤2.5是玻璃化趋势的判据，则形成玻璃化的最大Na2O是多少？

7.6.4根据Fe-Fe3C相图，分别求2.11%C，4.30%C的二次渗碳体的析出量。

7.6.5证明题：

1）如下图所示，已知液、固相线均为直线，证明K0＝Ws/Wl＝常数；

2）当K0＝常数时，试证明液、固平面状界面的临界条件G/R＝[mW0（1－K0）]/（K0D）可简化为G/R＝ΔT/D。

式中m是液相线斜率，W0是合金原始成分，D是原子在液体中的扩散系数，K0是平衡分配系数，ΔT＝T1－T2。

7.6.6根据所示Pb-Sn相图：

（1）计算该合金共晶反应后组织组成体的相对量和组成相的相对量；

（2）计算共晶组织中的两相体积相对量，由此判断两相组织为棒状还是为层片状形态。

在计算中忽略Sn在α相和Pb在β相中的溶解度效应，假定α相的点阵常数为Pb的点阵常数aPb=0.390nm，晶体结构为面心立方，每个晶胞4个原子；

β相的点阵常数为β-Sn的点阵常数aSn=0.583nm，cSn=0.318nm，晶体点阵为体心四方，每个晶胞4个原子。

Pb的原子量207，Sn的原子量为119。

第5章材料的形变和再结晶

5.1填空题

5.1.1当施加的应力超过弹性极限时，材料发生塑性变形，即产生_____________的永久变形。

单晶体塑性变形的两个基本方式为__________和______________。

5.1.2对于多晶体而言，要求每个晶粒至少具备由5个独立的_________才能满足各晶粒在变形过程中相互制约和协调。

多晶体中，在室温下晶界的存在对滑移起__________作用，而且实践证明，多晶体的强度随其晶粒细化而提高，可用著名的____________公式来加以描述。

5.1.3陶瓷晶体，由于其结合键（离子键、共价键）的本性，再加上陶瓷晶体中的________少，位错的_____________大，故其塑性变形相对金属材料要困难得多，只有以离子键为主的_____________才能进行较大的塑性变形。

5.2选择题

5.2.1经冷变形的金属在随后进行退火时，若退火温度越高，时间越长，则晶粒（）

A.越细B.越大C.不变

5.2.2晶粒长大的基本原因是（）

A.晶粒细小B.热激活C.界面能减小

5.2.3二次再结晶是（）

A.相变过程B.相变和组织变化过程C.某些晶粒特别长大过程

5.2.4户外架空导线要求强度于导电性均好，故采用（）

A.再结晶退火处理B.回复退火处理

5.2.5铝合金的再结晶温度随冷变形程度增大而（）

A.降低B.升高C.不变

5.2.6再结晶温度是一个（）

A.物理常数B.有条件的参数C.不是物理常数

5.3是非题

5.3.1二次再结晶和一次再结晶一样均需要形核。

5.3.2所有纯金属材料的最低再结晶温度为0.35~0.4Tm（）。

5.3.3滑移线实际上是晶体表面产生的一个个滑移台阶造成