《材料科學基礎(chǔ)》復習題.pdf

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1. 作圖表示立方晶體的 晶面及 晶向。2. 在六方晶體中，繪出以下常見晶向 等。3. 寫出立方晶體中晶面族{100}，{110}，{111}，{112}等所包括的等價晶面。4. 鎂的原子堆積密度和所有hcp金屬一樣，為0.74。試求鎂單位晶胞的體積。已知Mg的密度 ，相對原子質(zhì)量為24.31，原子半徑r=0.161nm。5. 當CN=6時 離子半徑為0.097nm，試問： 1) 當CN=4時，其半徑為多少？2) 當CN=8時，其半徑為多少？6. 試問：在銅（fcc,a=0.361nm）的方向及鐵(bcc,a=0.286nm)的方向,原子的線密度為多少？7. 鎳為面心立方結(jié)構(gòu)，其原子半徑為 。試確定在鎳的（100），（110）及（111）平面上1 中各有多少個原子。8. 石英 的密度為2.65 。試問： 1) 1 中有多少個硅原子（與氧原子）？2) 當硅與氧的半徑分別為0.038nm與0.114nm時，其堆積密度為多少（假設(shè)原子是球形的）？ 9. 在800℃時 個原子中有一個原子具有足夠能量可在固體內(nèi)移動，而在900℃時 個原子中則只有一個原子，試求其激活能（J/原子）。10. 若將一塊鐵加熱至850℃，然后快速冷卻到20℃。試計算處理前后空位數(shù)應(yīng)增加多少倍（設(shè)鐵中形成一摩爾空位所需要的能量為104600J）。11. 設(shè)圖1-18所示的立方晶體的滑移面ABCD平行于晶體的上、下底面。若該滑移面上有一正方形位錯環(huán)，如果位錯環(huán)的各段分別與滑移面各邊平行，其柏氏矢量 b∥AB。1) 有人認為“此位錯環(huán)運動移出晶體后，滑移面上產(chǎn)生的滑移臺階應(yīng)為4個 b,試問這種看法是否正確？為什么？ 2) 指出位錯環(huán)上各段位錯線的類型，并畫出位錯運動出晶體后，滑移方向及滑移量。12. 設(shè)圖1-19所示立方晶體中的滑移面ABCD平行于晶體的上、下底面。晶體中有一條位錯線 段在滑移面上并平行AB， 段與滑移面垂直。位錯的柏氏矢量 b與 平行而與 垂直。試問：1) 欲使 段位錯在 ABCD滑移面上運動而 不動，應(yīng)對晶體施加怎樣的應(yīng)力？ 2) 在上述應(yīng)力作用下 位錯線如何運動？晶體外形如何變化？13. 設(shè)面心立方晶體中的 為滑移面，位錯滑移后的滑移矢量為 。1) 在晶胞中畫出柏氏矢量 b的方向并計算出其大小。2) 在晶胞中畫出引起該滑移的刃型位錯和螺型位錯的位錯線方向，并寫出此二位錯線的晶向指數(shù)。14. 判斷下列位錯反應(yīng)能否進行。 1)2)3)4)15. 若面心立方晶體中有 b= 的單位位錯及 b= 的不全位錯，此二位 錯相遇產(chǎn)生位錯反應(yīng)。1) 問此反應(yīng)能否進行？為什么？2) 寫出合成位錯的柏氏矢量，并說明合成位錯的類型。16. 若已知某晶體中位錯密度 。1) 由實驗測得F-R位錯源的平均長度為 ，求位錯網(wǎng)絡(luò)中F-R位錯源的數(shù)目。2) 計算具有這種F-R位錯源的鎳晶體發(fā)生滑移時所需要的切應(yīng)力。已知 Ni的 Pa， 。17. 已知柏氏矢量b=0.25nm，如果對稱傾側(cè)晶界的取向差 =1及10，求晶界上位錯之間的距離。從計算結(jié)果可得到什么結(jié)論？18. 由n個刃型位錯組成亞晶界，其晶界取向差為0.057。設(shè)在形成亞晶界之前位錯間無交互作用，試問形成亞晶界后，畸變能是原來的多少倍（設(shè)形成亞晶界后， ）？19. 用位錯理論證明小角度晶界的晶界能 與位向差 的關(guān)系為。式中 和A為常數(shù)。 20. 簡單回答下列各題。1) 空間點陣與晶體點陣有何區(qū)別？2) 金屬的3種常見晶體結(jié)構(gòu)中，不能作為一種空間點陣的是哪種結(jié)構(gòu)？3) 原子半徑與晶體結(jié)構(gòu)有關(guān)。當晶體結(jié)構(gòu)的配位數(shù)降低時原子半徑如何變化？4) 在晶體中插入柱狀半原子面時能否形成位錯環(huán)？5) 計算位錯運動受力的表達式為 ，其中 是指什么？6) 位錯受力后運動方向處處垂直于位錯線，在運動過程中是可變的，晶體作相對滑動的方向應(yīng)是什么方向？ 7) 位錯線上的割階一般如何形成？8) 界面能最低的界面是什么界面？9) “小角度晶界都是由刃型位錯排成墻而構(gòu)成的”這種說法對嗎？1. 說明間隙固熔體與間隙化合物有什么異同。2. 有序合金的原子排列有何特點？這種排列和結(jié)合鍵有什么關(guān)系？為什么許 多有序合金在高溫下變成無序？3. 已知Cd,Zn,Sn,Sb等元素在Ag中的固熔度（摩爾分數(shù)）極限分別為， ， ， ，它們的原子直徑分別為0.3042nm，0.314nm，0.316nm，0.3228nm，Ag為0.2883nm。試分析其固熔度（摩爾分數(shù)）極限差別的原因，并計算它們在固熔度（摩爾分數(shù)）極限時的電子濃度。4. 試分析H、N、C、B在 Fe和 Fe中形成固熔體的類型、存在位置和固溶度（摩爾分數(shù)）。各元素的原子半徑如下：H為0.046nm，N為 0.071nm，C為0.077nm，B為0.091nm， Fe為0.124nm， Fe為0.126 nm。 5. 金屬間化合物AlNi具有CsCl型結(jié)構(gòu)，其點陣常數(shù) a=0.2881nm,試計算其密度（Ni的相對原子質(zhì)量為58.71，Al的相對原子質(zhì)量為26.98）。6. ZnS的密度為4.1 ，試由此計算兩離子的中心距離。7. 碳和氮在 Fe中的最大固熔度（摩爾分數(shù)）分別為 ，。已知C、N原子均位于八面體間隙，試分別計算八面體間隙被C、N原子占據(jù)的百分數(shù)。8. 為什么只有置換固熔體的兩個組元之間才能無限互溶，而間隙固熔體則不能？ 9. 計算在NaCl內(nèi)，鈉離子的中心與下列各離子中心的距離（設(shè) 和 的半徑分別為0.097nm和0.181nm）。1) 最近鄰的正離子；2) 最近鄰的離子；3) 次鄰近的 離子；4) 第三鄰近的 離子； 5) 最鄰近的相同位置。10. 某固熔體中含有氧化鎂為 ， 。1) 試問 之質(zhì)量分數(shù)為多少？2) 假設(shè)MgO的密度為3.6 ，LiF的密度為2.6 ，那么該固溶體的密度為多少？11. 非晶形材料的理論強度經(jīng)計算為G/6~G/4，其中G為剪切模量。若 =0.25， 由其彈性性質(zhì)試估計玻璃（非晶形材料）的理論強度（已知E=70000Mpa）。 12. 一陶瓷絕緣體在燒結(jié)后含有1％（以容積為準）的孔，其孔長為 13.7mm的立方體。若在制造過程中，粉末可以被壓成含有24％的孔，則模子的尺寸應(yīng)該是多少？13. 一有機化合物，其成分為 ， ，。試寫出可能的化合物名稱。14. 畫出丁醇 的4種可能的異構(gòu)體。15. 一普通聚合物具有 作為單體，其平均分子質(zhì)量為60000u（取其各 元素相對原子質(zhì)量為 。1) 求其單體的質(zhì)量；2) 其聚合度為多少？16. 聚氯乙烯 被溶在有機溶劑中，設(shè)其C- C鍵長為0.154nm,且鏈中鍵的數(shù)目 。1) 分子質(zhì)量為28500g的分子，其均方根的長度為多少？2) 如果均方根的長度只有⑴中的一半，則分子質(zhì)量為多少？ 17. 一聚合材料含有聚氯乙烯，其1個分子中有900個單體。如果每一個分子均能被伸展成直線分子，則求此聚合物可得到理論上的最大應(yīng)變?yōu)槎嗌伲ㄔO(shè)C- C鍵中每1鍵長是0.154nm）？18. 有一共聚物ABS，每一種的質(zhì)量分數(shù)均相同，則單體的比為多少（A——丙烯晴；B——丁二烯；S——苯乙烯）？19. 尼龍-6是 的縮合聚合物。1) 給出此分子的結(jié)構(gòu)。2) 說明縮合聚合是如何發(fā)生的。 3) 當每摩爾的 形成時，所放出的能量為多少？已知不同的鍵：C-O，H-N，C-N，H-O，其鍵能（kJ/mol）分別為360，430，305，500。20. 試述硅酸鹽結(jié)構(gòu)的基本特點和類型。21. 為什么外界溫度的急劇變化可以使許多陶瓷器件開裂或破碎？22. 陶瓷材料中主要結(jié)合鍵是什么？從結(jié)合鍵的角度解釋陶瓷材料所具有的特殊性能。 1. 試述結(jié)晶相變的熱力學條件、動力學條件、能量及結(jié)構(gòu)條件。2. 如果純鎳凝固時的最大過冷度與其熔點（tm＝1453℃）的比值為0.18，試求其凝固驅(qū)動力。（ΔH＝-18075J/mol）3. 已知Cu的熔點tm＝1083℃，熔化潛熱Lm＝1.88103J/cm3，比表面能σ＝1.44105 J/cm3。（1） 試計算Cu在853℃均勻形核時的臨界晶核半徑。（2） 已知Cu的相對原子質(zhì)量為63.5，密度為8.9g/cm 3,求臨界晶核中的原子數(shù)。4. 試推導杰克遜（K.A.Jackson）方程5. 鑄件組織有何特點？6. 液體金屬凝固時都需要過冷，那么固態(tài)金屬熔化時是否會出現(xiàn)過熱，為什么？ 7. 已知完全結(jié)晶的聚乙烯（PE）其密度為1.01g/cm3,低密度乙烯（LDPE）為0.92 g/cm3，而高密度乙烯（HDPE）為0.96 g/cm3，試計算在LDPE及HDPE中“資自由空間”的大小。 8. 欲獲得金屬玻璃，為什么一般選用液相線很陡，從而有較低共晶溫度的二元系？9. 比較說明過冷度、臨界過冷度、動態(tài)過冷度等概念的區(qū)別。10. 分析純金屬生長形態(tài)與溫度梯度的關(guān)系。11. 什么叫臨界晶核？它的物理意義及與過冷度的定量關(guān)系如何？12. 簡述純金屬晶體長大的機制。13. 試分析單晶體形成的基本條件。14. 指出下列概念的錯誤之處，并改正。 (1) 所謂過冷度，是指結(jié)晶時，在冷卻曲線上出現(xiàn)平臺的溫度與熔點之差；而動態(tài)過冷度是指結(jié)晶過程中，實際液相的溫度與熔點之差。(2) 金屬結(jié)晶時，原子從液相無序排列到固相有序排列，使體系熵值減少，因此是一個自發(fā)過程。(3) 在任何溫度下，液體金屬中出現(xiàn)的最大結(jié)構(gòu)起伏都是晶胚。(4) 在任何溫度下，液相中出現(xiàn)的最大結(jié)構(gòu)起伏都是核。(5) 所謂臨界晶核，就是體系自由能的減少完全補償表面自由能的增加時的晶胚的大小。(6) 在液態(tài)金屬中，凡是涌現(xiàn)出小于臨界晶核半徑的晶胚都不能成核，但 是只要有足夠的能量起伏提供形核功，還是可以成核的。(7) 測定某純金屬鑄件結(jié)晶時的最大過冷度，其實測值與用公式ΔT=0.2Tm計算值基本一致。(8) 某些鑄件結(jié)晶時，由于冷卻較快，均勻形核率N1提高，非均勻形核率N2也提高，故總的形核率為N= N1 +N2。(9) 若在過冷液體中，外加10 000顆形核劑，則結(jié)晶后就可以形成 10000顆晶粒。 (10)從非均勻形核功的計算公式A 非＝A 均 中可以看出，當潤濕角θ＝00時，非均勻形核的形核功最大。(11)為了生產(chǎn)一批厚薄懸殊的砂型鑄件，且要求均勻的晶粒度，則只要在工藝上采取加形核劑就可以滿足。(12)非均勻形核總是比均勻形核容易，因為前者是以外加質(zhì)點為結(jié)晶核心，不象后者那樣形成界面，而引起自由能的增加。(13)在研究某金屬細化晶粒工藝時，主要尋找那些熔點低、且與該金屬晶格常數(shù)相近的形核劑，其形核的催化效能最高。(14)純金屬生長時，無論液－固界面呈粗糙型或者是光滑型，其液相原子 都是一個一個地沿著固相面的垂直方向連接上去。(15)無論溫度如何分布，常用純金屬生長都是呈樹枝狀界面。(16)氮化銨和水溶液與純金屬結(jié)晶終了時的組織形態(tài)一樣，前者呈樹枝晶，后者也呈樹枝晶。(17)人們是無法觀察到極純金屬的樹枝狀生長過程，所以關(guān)于樹枝狀的生長形態(tài)僅僅是一種推理。(18)液體純金屬中加入形核劑，其生長形態(tài)總是呈樹枝狀。(19)純金屬結(jié)晶時若呈垂直方式長大，其界面時而光滑，時而粗糙，交替生長。 (20)從宏觀上觀察，若液－固界面是平直的稱為光滑界面結(jié)構(gòu)，若是金屬鋸齒形的稱為粗糙界面結(jié)構(gòu)。(21)純金屬結(jié)晶時以樹枝狀形態(tài)生長，或以平面狀形態(tài)生長，與該金屬的熔化熵無關(guān)。(22) 金屬結(jié)晶時，晶體長大所需要的動態(tài)過冷度有時還比形核所需要的臨界過冷度大。 1.在Al-Mg合金中，xMg=0.05，計算該合金中Mg的質(zhì)量分數(shù)(wMg)(已知Mg的相對原子質(zhì)量為24.31，Al為26.98)。2．已知Al-Cu相圖中，K＝0.16，m＝3.2。若鑄件的凝固速率R＝310-4 cm/s，溫度梯度G＝30℃/cm，擴散系數(shù)D＝310-5cm2/s，求能保持平面狀界面生長的合金中WCu的極值。3．證明固溶體合金凝固時，因成分過冷而產(chǎn)生的最大過冷度為： 最大過冷度離液—固界面的距離為：式中m —— 液相線斜率；w C0Cu —— 合金成分；K —— 平衡分配系數(shù)；G —— 溫度梯度；D —— 擴散系數(shù)；R —— 凝固速率。說明：液體中熔質(zhì)分布曲線可表示為： 4．Mg-Ni系的一個共晶反應(yīng)為： 設(shè)w1Ni＝C1為亞共晶合金，w2Ni=C2為過共晶合金，這兩種合金中的先共晶相的質(zhì)量分數(shù)相等，但C1合金中的α總量為C2合金中α總量的2.5倍，試計算C1和C2的成分。5．在圖4—30所示相圖中，請指出：(1) 水平線上反應(yīng)的性質(zhì)；(2) 各區(qū)域的組織組成物；(3) 分析合金I，II的冷卻過程；(4) 合金工，II室溫時組織組成物的相對量表達式。 6．根據(jù)下列條件畫出一個二元系相圖，A和B的熔點分別是1000℃和700℃，含wB=0.25的合金正好在500℃完全凝固，它的平衡組織由73.3%的先共晶。和26.7%的(α+β)共晶組成。而wB＝0.50的合金在500℃時的組織由40%的先共晶α和60%的(α+β)共晶組成，并且此合金的α總量為50%。 7．圖4-31為Pb-Sb相圖。若用鉛銻合金制成的軸瓦，要求其組織為在共晶體基體上分布有相對量為5%的β(Sb)作為硬質(zhì)點，試求該合金的成分及硬度(已知α(Pb)的硬度為3HB，β(Pb)的硬度為30HB)。 8．參見圖4-32 Cu-Zn相圖，圖中有多少三相平衡，寫出它們的反應(yīng)式。分析含wZn=0.40的Cu-Zn合金平衡結(jié)晶過程中主要轉(zhuǎn)變反應(yīng)式及室溫下相組成物與組織組成物。 9．計算含碳wC=0.04的鐵碳合金按亞穩(wěn)態(tài)冷卻到室溫后，組織中的珠光體、二次滲碳體和萊氏體的相對量；并計算組織組成物珠光體中滲碳體和鐵素體、萊氏體中二次滲碳體、共晶滲碳體與共析滲碳體的相對量。10．根據(jù)顯微組織分析，一灰口鐵內(nèi)石墨的體積占12%，鐵素體的體積占88%，試求Wc為多少(已知石墨的密度ρG＝2.2g/cm3，鐵素體的密度ρα＝7.8g/cm3)。11．汽車擋泥板應(yīng)選用高碳鋼還是低碳鋼來制造?12．當800℃時， (1) Fe-0.002 C的鋼內(nèi)存在哪些相?(2) 寫出這些相的成分；(3) 各相所占的分率是多少？ 13．根據(jù)Fe-Fe3C相圖（見圖4-33），(1) 比較wC＝0.004的合金在鑄態(tài)和平衡狀態(tài)下結(jié)晶過程和室溫組織有何不同；(2) 比較wc＝0.019的合金在慢冷和鑄態(tài)下結(jié)晶過程和室溫組織的不同；(3) 說明不同成分區(qū)域鐵碳合金的工藝性。 14．550℃時有一鋁銅合金的固熔體，其成分為xC＝0.02。此合金先被淬火，然后重新加熱到100℃以便析出θ。此θ(CuAl2：)相發(fā)展成許多很小的顆粒彌散分布于合金中，致使平均顆粒間距僅為5.0nm。(1) 請問1mm3合金內(nèi)大約形成多少個顆粒?(2) 如果我們假設(shè)100℃時α中的含Cu量可認為是零，試推算每個9顆粒內(nèi)有多少個銅原子(已知Al的原子半徑為0.143 nm)。 15．如果有某Cu-Ag合金(WCu＝0.075，WAg＝0.925) 1000g，請?zhí)岢鲆环N方案，可從該合金內(nèi)提煉出100g的Ag，且其中的含Cu量wCu<0.02(假設(shè)液相線和固相線均為直線)。16．已知和滲碳體相平衡的α-Fe，其固溶度方程為：假設(shè)碳在奧氏體中的固熔度方程也類似于此方程，試根據(jù)Fe-Fe 3C相圖寫出該方程。17．一碳鋼在平衡冷卻條件下，所得顯微組織中，含有50％的珠光體和50％的鐵素體，問：(1) 此合金中含碳質(zhì)量分數(shù)為多少?(2) 若該合金加熱到 730℃，在平衡條件下將獲得什么組織?(3) 若加熱到850℃，又將得到什么組織?18．利用相律判斷圖4-34所示相圖中錯誤之處。 19．指出下列概念中錯誤之處，并更正。 (1) 固熔體晶粒內(nèi)存在枝晶偏析，主軸與枝間成分不同，所以整個晶粒不是一個相。(2) 盡管固熔體合金的結(jié)晶速度很快，但是在凝固的某一個瞬間，A、B組元在液相與固相內(nèi)的化學位都是相等的。(3) 固熔體合金無論平衡或非平衡結(jié)晶過程中，液—固界面上液相成分沿著液相平均成分線變化；固相成分沿著固相平均成分線變化。(4) 在共晶線上利用杠桿定律可以計算出共晶體的相對量。而共晶線屬于三相區(qū)，所以杠桿定律不僅適用于兩相區(qū)，也適用于三相區(qū)。(5) 固熔體合金棒順序結(jié)晶過程中，液—固界面推進速度越快，則棒中宏觀偏析越嚴重。 (6) 將固熔體合金棒反復多次“熔化一凝固”，并采用定向快速凝固的方法，可以有效地提純金屬。(7) 從產(chǎn)生成分過冷的條件 可知，合金中熔質(zhì)濃度越高，成分過冷區(qū)域小，越易形成胞狀組織。(8) 厚薄不均勻的 Ni-Cu合金鑄件，結(jié)晶后薄處易形成樹枝狀組織，而厚處易形成胞狀組織。(9) 不平衡結(jié)晶條件下，靠近共晶線端點內(nèi)側(cè)的合金比外側(cè)的合金易于形成離異共晶組織。(10) 具有包晶轉(zhuǎn)變的合金，室溫時的相組成物為。α＋β，其中β相均是 包晶轉(zhuǎn)變產(chǎn)物。(11) 用循環(huán)水冷卻金屬模，有利于獲得柱狀晶區(qū)，以提高鑄件的致密性。(12) 鐵素體與奧氏體的根本區(qū)別在于固熔度不同，前者小而后者大。(13) (13)727℃是鐵素體與奧氏體的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變溫度。(14) 在Fe-Fe3C系合金中，只有過共析鋼的平衡結(jié)晶組織中才有二次滲碳體存在。(15) 凡是碳鋼的平衡結(jié)晶過程都具有共析轉(zhuǎn)變，而沒有共晶轉(zhuǎn)變；相反，對于鑄鐵則只有共晶轉(zhuǎn)變而沒有共析轉(zhuǎn)變。(16) 無論何種成分的碳鋼，隨著碳含量的增加，組織中鐵素體相對量減少，而珠光體相對量增加。 (17) 含碳wC＝0.043的共晶白口鐵的顯微組織中，白色基體為Fe3C，其中包括Fe3CI、Fe3CII、Fe3CIII、Fe3C 共析和Fe3C 共晶等。(18) 觀察共析鋼的顯微組織，發(fā)現(xiàn)圖中顯示滲碳體片層密集程度不同。凡是片層密集處則碳含量偏多，而疏稀處則碳含量偏少。(19) 厚薄不均勻的鑄件，往往厚處易白口化。因此，對于這種鑄件必須多加碳、少加硅。(20) 用Ni-Cu合金焊條焊接某合金板料時，發(fā)現(xiàn)焊條慢速移動時，焊縫易出現(xiàn)胞狀組織，而快速移動時則易于出現(xiàn)樹枝狀組織。20．讀出圖4-35濃度三角形中，C，D，E，F(xiàn)，G，H各合金點的成分。它們在 濃度三角形中所處的位置有什么特點? 21.在圖4-36的濃度三角形中；(1) 寫出點P，R，S 的成分；(2) 設(shè)有2kg P，4kg R，2kg S，求它們混熔后的液體成分點X；(3) 定出wC＝0.08，A、B組元濃度之比與S相同的合金成分點Y；(4) 若有2Kg P，問需要多少何種成分的合金Z才能混熔得到6Kg的成分R的合金。 22. 成分為wCr＝0.18，wC＝0.01的不銹鋼，其成分點在Fe-C-Cr相圖1150℃截面上的點P處（見圖4-37），該合金在此溫度下各平衡相相對量為多少？ 23. 三元相圖的垂直截面與二元相圖有何不同？為什么二元相圖中何以應(yīng)用杠桿定律而三元相圖的垂直截面中卻不能？24. 已知圖4-38為A-B-C三元勻晶相圖的等溫線的投影圖，其中實線和虛線分別表示終了點的大致溫度，請指出液、固兩相成分變化軌跡。 25. 已知A-B-C三元系富A角液相面與固相面投影，如圖4-39所示。(1) 寫出ET相變的三條單變量線所處三相區(qū)存在的反應(yīng)；(2) 寫出I和II平衡凝固后的組織組成；(3) 圖中什么成分的合金平衡凝固后由等變量的α初晶與三相共晶體(α+AmBn+APCq)共組成?(4) 什么成分的合金平衡凝固后是由等變量的二相共晶體(α+A mBn)共，(α+AqCq)共和，三相共晶體(α+AmBn+ApCq)共組成? 26．利用圖4-29分析4Crl3不銹鋼(wC=0.0004，WCr＝0.13)和Crl3型模具鋼(wC＝0.02，wCr＝0.13)的凝固過程及組織組成物，并說明其組織特點。27．圖4-40為Pb-Bi-Sn相圖的投影圖。(1) 寫出點P，E的反應(yīng)式和反應(yīng)類型；(2) 寫出合金Q(W Bi＝0.70，wSn＝0.20)的凝固過程及室溫組織；(3) 計算合金室溫下組織的相對量。 28．圖4-41是Fe-C-N系在565℃下的等溫截面圖。(1) 請?zhí)畛湎鄥^(qū)；(2) 寫出45號鋼氮化時的滲層組織。 1. 能否說擴散定律實際上只要一個，而不是兩個？2. 要想在800℃下使通過α－Fe箔的氫氣通氣量為210-8mol/(m2s),鐵箔兩側(cè)氫濃度分別為310-6mol/m3和810-8 mol/m3，若D=2.210-6m2/s,試確定：（1） 所需濃度梯度；（2） 所需鐵箔厚度。 3. 在硅晶體表明沉積一層硼膜，再在1200℃下保溫使硼向硅晶體中擴散，已知其濃度分布曲線為若M=51010mol/m2,D=410-9m2/s;求距表明8μm處硼濃度達到1.710 10 mol/m3所需要的時間。4. 若將鋼在870℃下滲碳，欲獲得與927℃下滲碳10h相同的滲層厚度需多少時間（忽略927℃和870℃下碳的溶解度差異）？若兩個溫度下都滲10h，滲層厚度相差多少？5. Cu－Al組成的互擴散偶發(fā)生擴散時，標志面會向哪個方向移動？ 6. 設(shè)A,B元素原子可形成簡單立方點陣固溶體，點陣常數(shù)a＝0.3nm，若A,B原子的跳動頻率分別為10-10s-1和10-9s-1，濃度梯度為1032原子/m4,計算A,B原子通過標志界面的通量和標志面移動速度。7. 根據(jù)無規(guī)行走模型證明：擴散距離正比于 。8. 將一根高碳鋼長棒與純鐵棒對焊起來組成擴散偶，試分析其濃度分布曲線 隨時間的變化規(guī)律。9. 以空位機制進行擴散時，原子每次跳動一次相當于空位反向跳動一次，并未形成新的空位，而擴散激活能中卻包含著空位形成能，此說法是否正確？請給出正確解釋。10. 間隙擴散計算公式為 , 為相鄰平行晶面的距離， 為給定方向的跳動幾率， 為原子跳動頻率； （1） 計算間隙原子在面心立方晶體和體心立方晶體的八面體間隙之間跳動的晶面間距與跳動頻率；（2） 給出擴散系數(shù)計算公式（用晶格常數(shù)表示）；（3） 固熔的碳原子在925℃下 ，20℃下 ，討論溫度對擴散系數(shù)的影響。11. 為什么鋼鐵零件滲碳溫度一般要選擇γ相區(qū)中進行？若不在γ相區(qū)進行會有什么結(jié)果？ 12. 鋼鐵滲碳溫度一般選擇在接近但略低于Fe－N系共析溫度（500℃），為什么？13. 對摻有少量Cd2+的NaCl晶體，在高溫下與肖脫基缺陷有關(guān)有關(guān)的 Na+空位數(shù)大大高于與Cd2+有關(guān)的空位數(shù)，所以本征擴散占優(yōu)勢；低溫下由于存在Cd2+離子而造成的空位可使Na +離子的擴散加速。試分析一下若減少Cd2+濃度，會使圖5-5轉(zhuǎn)折點溫度向何方移動？14. 三元系發(fā)生擴散時，擴散層內(nèi)能否出現(xiàn)兩相共存區(qū)域，三相共存區(qū)？為什么？15. 指出以下概念中的錯誤。（1） 如果固溶體中不存在擴散流，則說明原子沒有擴散。 （2） 因固體原子每次跳動方向是隨機的，所以在沒有任何擴散情況下擴散通量為零。（3） 晶界上原子排列混亂，不存在空位，所以空位機制擴散的原子在晶界處無法擴散。（4） 間隙固溶體中溶質(zhì)濃度越高，則溶質(zhì)所占的間隙越多，供擴散的空余間隙越少，即z值越小，導致擴散系數(shù)下降。（5） 體心立方比面心立方的配位數(shù)要小，故由 關(guān)系式可見，α－Fe中原子擴散系數(shù)要小于γ－Fe中的擴散系數(shù)。 1．鋅單晶體試樣的截面積A＝78.5 mmz，經(jīng)拉伸試驗測得有關(guān)數(shù)據(jù)如表6-1所示。試回答下列問題：(1) 根據(jù)表6-1中每一種拉伸條件的數(shù)據(jù)求出臨界分切應(yīng)力τk，分析有無規(guī)律。(2) 求各屈服載荷下的取向因子，作出取向因子和屈服應(yīng)力的關(guān)系曲線，說明取向因子對屈服應(yīng)力的影響。表6-1 鋅單晶體拉伸試驗測得的數(shù)據(jù)屈服載荷／N 620 252 184 148 174 273 525φ/( ) 83 72.5 62 48.5 30.5 17.6 5λ/( ) 25.5 26 3 46 63 74.8 82.5 2．低碳鋼的屈服點與晶粒直徑d的關(guān)系如表6-2中的數(shù)據(jù)所示，d與，，是否符合霍爾配奇公式?試用最小二乘法求出霍爾—配奇公式中的常數(shù)。表6-2 低碳鋼屈服極限與晶粒直徑d/?m 400 50 10 5 2σs/(kPa) 86 121 180 242 3453．拉伸銅單晶體時，若拉力軸的方向為[001]，σ＝10 6Pa。求(111)面上柏氏矢量b= 的螺型位錯線上所受的力(aCu＝0.36nm)。4．給出位錯運動的點陣阻力與晶體結(jié)構(gòu)的關(guān)系式。說明為什么晶體滑移通常發(fā)生在原子最密排的晶面和晶向。5．對于面心立方晶體來說，一般要有5個獨立的滑移系才能進行滑移。這種結(jié)論是否正確?請說明原因及此結(jié)論適用的條件。 6．什么是單滑移、多滑移、交滑移?三者滑移線的形貌各有何特征?7．已知純銅的{111}[ ]滑移系的臨界切應(yīng)力rc為1 MPa，問；(1) 要使( )面上產(chǎn)生[101)方向的滑移，則在[001]方向上應(yīng)施加多大的應(yīng)力?(2) 要使( )面上產(chǎn)生[110]方向的滑移呢? 8．證明體心立方金屬產(chǎn)生孿生變形時，孿晶面沿孿生方向的切應(yīng)變?yōu)?.707。9．試比較晶體滑移和孿生變形的異同點。10． 用金相分析如何區(qū)分“滑移帶”、“機械孿晶”、“退火孿晶”。11． 試用位錯理論解釋低碳鋼的屈服。舉例說明呂德斯帶對工業(yè)生產(chǎn)的影響及防止辦法。 12． 纖維組織及織構(gòu)是怎樣形成的?它們有何不同?對金屬的性能有什么影響?13． 簡要分析加工硬化、細晶強化、固熔強化及彌散強化在本質(zhì)上有何異同。 14． 鎢絲中氣泡密度(單位面積內(nèi)的氣泡個數(shù))由100個/cm2增至400個/cm2時，拉伸強度可以提高1倍左右，這是因為氣泡可以阻礙位錯運動。試分析氣泡阻礙位錯運動的機制和確定切應(yīng)力的增值?r。15． 陶瓷晶體塑性變形有何特點?16． 為什么陶瓷實際的抗拉強度低于理論的屈服強度，而陶瓷的壓縮強度總是高于抗拉17． 強度? 18． 已知燒結(jié)氧化鋁的孔隙度為5％時，其彈性模量為370 GPa，若另一燒結(jié)氧化鋁的彈性模量為270 GPa，試求其孔隙度。19． 為什么高聚物在冷拉過程中細頸截面積保持基本不變?將已冷拉高聚物加熱到它的玻理化轉(zhuǎn)變溫度以上時，冷拉中產(chǎn)生的形變是否能回復?20． 銀紋與裂紋有什么區(qū)別? 1．設(shè)計一種實驗方法，確定在一定溫度( T )下再結(jié)晶形核率N和長大線速度G （若N和G都隨時間而變）。2．金屬鑄件能否通過再結(jié)晶退火來細化晶粒? 3．固態(tài)下無相變的金屬及合金，如不重熔，能否改變其晶粒大小?用什么方法可以改變?4．說明金屬在冷變形、回復、再結(jié)晶及晶粒長大各階段晶體缺陷的行為與表現(xiàn)，并說明各階段促使這些晶體缺陷運動的驅(qū)動力是什么。5．將一鍥型銅片置于間距恒定的兩軋輥間軋制，如圖7—4所示。(1) 畫出此銅片經(jīng)完全再結(jié)晶后晶粒大小沿片長方向變化的示意圖； (2) 如果在較低溫度退火，何處先發(fā)生再結(jié)晶?為什么?6．圖7—5示出。—黃銅在再結(jié)晶終了的晶粒尺寸和再結(jié)晶前的冷加工量之間的關(guān)系。圖中曲線表明，三種不同的退火溫度對晶粒大小影響不大。這一現(xiàn)象與通常所說的“退火溫度越高，退火后晶粒越大”是否有矛盾?該如何解釋?7．假定再結(jié)晶溫度被定義為在1 h內(nèi)完成95％再結(jié)晶的溫度，按阿累尼烏斯 (Arrhenius)方程，N＝N0exp( )，G＝G0exp( )可以知道，再結(jié)晶溫度將是G和向的函數(shù)。(1) 確定再結(jié)晶溫度與G0，N0，Qg，Qn的函數(shù)關(guān)系；(2) 說明N0，G0，Qg，Q0的意義及其影響因素。8．為細化某純鋁件晶粒，將其冷變形5％后于650℃退火1 h，組織反而粗化；增大冷變形量至80％，再于650℃退火1 h，仍然得到粗大晶粒。試分析其原因，指出上述工藝不合理處，并制定一種合理的晶粒細化工藝。 9．冷拉銅導線在用作架空導線時(要求一定的強度)和電燈花導線(要求韌性好)時，應(yīng)分別采用什么樣的最終熱處理工藝才合適?10． 試比較去應(yīng)力退火過程與動態(tài)回復過程位錯運動有何不同。從顯微組織上如何區(qū)分動、靜態(tài)回復和動、靜態(tài)再結(jié)晶?11． 某低碳鋼零件要求各向同性，但在熱加工后形成比較明顯的帶狀組織。請?zhí)岢鰩追N具體方法來減輕或消除在熱加工中形成帶狀組織的因素。 12． 為何金屬材料經(jīng)熱加工后機械性能較鑄造狀態(tài)為佳?13． 燈泡中的鎢絲在非常高的溫度下工作，故會發(fā)生顯著的晶粒長大。當形成橫跨燈絲的大晶粒時，燈絲在某些情況下就變得很脆，并會在因加熱與冷卻時的熱膨脹所造成的應(yīng)力下發(fā)生破斷。試找出一種能延長鎢絲壽命的方法。14． Fe-Si鋼(Wsi為0.03)中，測量得到MnS粒子的直徑為0.4?m，每1mm 2內(nèi)的粒子數(shù)為2105個。計算MnS對這種鋼正常熱處理時奧氏體晶粒長大的影響(即計算奧氏體晶粒尺寸)。15． 判斷下列看法是否正確。(1) 采用適當?shù)脑俳Y(jié)晶退火，可以細化金屬鑄件的晶粒。(2) 動態(tài)再結(jié)晶僅發(fā)生在熱變形狀態(tài)，因此，室溫下變形的金屬不會發(fā)生動態(tài)再結(jié)晶。 (3) 多邊化使分散分布的位錯集中在一起形成位錯墻，因位錯應(yīng)力場的疊加，使點陣畸變增大。(4) 凡是經(jīng)過冷變形后再結(jié)晶退火的金屬，晶粒都可得到細化。(5) 某鋁合金的再結(jié)晶溫度為320℃，說明此合金在320℃以下只能發(fā)生回復，而在320℃以上一定發(fā)生再結(jié)晶。(6) 20#鋼的熔點比純鐵的低，故其再結(jié)晶溫度也比純鐵的低。(7) 回復、再結(jié)晶及晶粒長大三個過程均是形核及核長大過程，其驅(qū)動力均為儲存能。(8) 金屬的變形量越大，越容易出現(xiàn)晶界弓出形核機制的再結(jié)晶方式。 (9) 晶粒正常長大是大晶粒吞食小晶粒，反常長大是小晶粒吞食大晶粒。(10)合金中的第二相粒子一般可阻礙再結(jié)晶，但促進晶粒長大。(11)再結(jié)晶織構(gòu)是再結(jié)晶過程中被保留下來的變形織構(gòu)。(12)當變形量較大、變形較均勻時，再結(jié)晶后晶粒易發(fā)生正常長大，反之易發(fā)生反常長大。(13)再結(jié)晶是形核—長大過程，所以也是一個相變過程。