材料科學(xué)基礎(chǔ)期末試卷題集
篇一：材料科學(xué)基礎(chǔ)期末試題
《材料科學(xué)基礎(chǔ)》試卷Ⅲ
一、填空題(20分，每空格1分)
1. 相律是在完全平衡狀態(tài)下，系統(tǒng)的是系統(tǒng)的平衡條件的數(shù)學(xué)表達式： f=C-P+2 。
2. 二元系相圖是表示合金系中合金的
3. 晶體的空間點陣分屬于大晶系，其中正方晶系點陣常數(shù)的特點為 =900交（任選三種）。
4. 合金鑄錠的宏觀組織包括
5.．在常溫和低溫下，金屬的塑性變形主要是通過和扭折 等方式。
6.
二、單項選擇題(30分，每題1.5分)
1. A.B 二組元形成共晶系，則（ A ）
A. 具有共晶成分的合金鑄造工藝性能最好
B. 具有亞共晶成分的合金鑄造工藝性能最好
C. 具有過共晶成分的合金鑄造工藝性能最好
D. 不發(fā)生共晶轉(zhuǎn)變的合金鑄造工藝性能最好
2. 簡單立方晶體的致密度為（ C ）
A. 100% B. 65% C. 52% D.58%
3. 運用區(qū)域熔煉方法可以（ D ）
A. 使材料的成分更均勻B. 可以消除晶體中的微觀缺陷
C. 可以消除晶體中的宏觀缺陷D. 可以提高金屬的純度
4. 能進行攀移的位錯可能是（ B ）。
A. 肖克利位錯 B. 弗蘭克位錯 C. 螺型全位錯 D. 前三者都不是
5. 欲通過形變和再結(jié)晶方法獲得細晶粒組織，應(yīng)避免：（ A ）
A. 在臨界形變量進行塑性變形加工B. 大變形量
C. 較長的退火時間 D. 較高的退火溫度
6. 實際生產(chǎn)中金屬冷卻時( C)。
A. 理論結(jié)晶溫度總是低于實際結(jié)晶溫度; B. 理論結(jié)晶溫度總是等于實際結(jié)晶溫度;
C. 理論結(jié)晶溫度總是高于實際結(jié)晶溫度;D. 實際結(jié)晶溫度和理論結(jié)晶溫度沒關(guān)系.
7. 相互作用參數(shù)Ω的物理意義是：（ A）
A. Ω>0表示固溶體內(nèi)原子偏聚 B. Ω>0表示固溶體內(nèi)原子短程有序
C. Ω>0表示固溶體內(nèi)原子完全無序D. Ω<0表示固溶體內(nèi)原子偏聚
8. 單晶體的臨界分切應(yīng)力值與( C )有關(guān)。
A. 外力相對于滑移系的取向 B. 拉伸時的屈服應(yīng)力
C. 晶體的類型和純度D. 拉伸時的應(yīng)力大小
19. fcc晶體中存在一刃型全位錯，其伯氏矢量為[10]，滑移面為（111），則位錯線方向平2
行于（ B ）。
A. [111] B. [] C. [100] D. [110]
10．冷變形使金屬中產(chǎn)生大量的空位、位錯等晶體缺陷，對置換固溶體中的擴散過程而言，
這些缺陷的存在將導(dǎo)致：（ D ）
A. 阻礙原子的移動，減慢擴散過程
B. 對擴散過程無影響
C. 有時會加速擴散，有時會減弱擴散
D. 加速原子的擴散過程
11．凝固的熱力學(xué)條件為：（ D ）
A. 形核率B. 系統(tǒng)自由能增加C. 能量守衡D.過冷度
12．下列有關(guān)固體擴散的說法中，正確的是：（ D ）
A. 原子擴散的驅(qū)動力是存在濃度梯度
B. 空位擴散是指間隙固溶體中溶質(zhì)原子從一個間隙跳到另一個間隙
C. 晶界上點著畸變交大，因而原子遷移阻力較大，所以比晶內(nèi)的擴散系數(shù)要小
D．成分均勻的材料中也存在著擴散
13． 純金屬均勻形核時，A. 當(dāng)過冷度很小時，原子可動性低，相變驅(qū)動力低，因此，形核率低；
B. 當(dāng)過冷度很小時，原子可動性高，相變驅(qū)動力高，因此，形核率低；
C. 當(dāng)過冷度很小時，原子可動性低，相變驅(qū)動力高，因此，形核率低；
D. 當(dāng)過冷度很小時，原子可動性高，相變驅(qū)動力低，因此，形核率低；
14. 在三元系中出現(xiàn)兩相平衡時，若要計算兩相的百分?jǐn)?shù)，則：（ B）
A. 在垂直截面上運用杠桿定理計算 B. 在水平截面上運用杠桿定理計算
C. 在投影面上運用杠桿定理計算D. 在水平截面上運用重心法則計算
5. 金屬鎂的單晶體處于軟取向時塑變量可達100%-200%，但其多晶體的塑性很差，其主要
原因是：( C )
A. 鎂多晶體的晶粒通常較粗大 B. 鎂多晶體通常存在裂紋
C. 鎂滑移系通常較少 D. 因為鎂是BCC結(jié)構(gòu)，所以脆性大
16. 層錯和不完全位錯之間的關(guān)系是：( D )
A. 層錯和不完全位錯交替出現(xiàn)
B. 層錯和不完全位錯能量相同
C. 層錯能越高，不完全位錯伯氏矢量的模越小
D. 不完全位錯總是出現(xiàn)在層錯和完整晶體的交界處
17．凝固時不能有效降低晶粒尺寸的是以下那種方法？（ B ）
A. 加入形核劑 B. 減小液相的過冷度 C. 對液相進行攪拌
18．菲克第一定律表述了穩(wěn)態(tài)擴散的特征，即濃度不隨（ B ）變化。
A. 距離 B. 時間 C. 溫度 D. 壓力
19. 立方晶體中（110）和（211）面同屬于（ D ）晶帶。
A. [110] B. [100] C. [211] D. [11]
20. 在A-B二元固溶體中，當(dāng)A-B對的能量小于A-A和B-B對的平均能量，該固溶體最易形成為（ B ）固溶體
A. 無序 B. 有序 C. 偏聚態(tài) D. 間隙
三、簡答題（20分）
1. 試述孿生和滑移的異同，比較它們在塑性過程中的作用。（10分）
答：相同點：
a.宏觀上，都是切應(yīng)力作用下發(fā)生的剪切變形； （1分）
b. 微觀上，都是晶體塑性變形的基本形式，是晶體一部分沿一定晶面和晶向相對另一部分的移動過程；（1分）
c. 不改變晶體結(jié)構(gòu)。 （1分）
不同點：
a. 晶體中的取向
滑移：晶體中已滑移部分與未滑移部分的位向相同。
孿生：已孿生部分和為孿生部分的位向不同，且兩者之間具有特定的位向關(guān)系。（1分）
b. 位移的量
滑移：沿滑移方向上原子間距的整倍數(shù)，且在一個滑移面上的總位移較大。
孿生：原子的位移小于孿生方向的原子間距，一般為孿生方向原子間距的1/n。（1分）
c. 變形方式
滑移：不均勻切變 孿生：均勻切變 （1分）
d. 對塑性變形的貢獻
滑移：對塑性變形的貢獻很大，即總變形量大。
孿生：對晶體塑性變形有限，即總變形量小。 （1分）
e. 變形應(yīng)力
滑移：有確定的臨界分應(yīng)力。
孿生：所需臨界分切應(yīng)力一般高于滑移所需的臨界分切應(yīng)力。 （1分）
f. 變形條件
滑移：一般情況先發(fā)生滑移變形
孿生：當(dāng)滑移變形難以進行時，或晶體對稱性很低、變形溫度較低、加載速率較高時。 （1分）
g. 變形機制
滑移：全位錯運動的結(jié)果。 孿生：不全位錯運動的結(jié)果。（1分）
2. 分析位錯的增值機制。（5分）
2. 答：
若某滑移面上有一段刃位錯AB，它的兩端被位錯網(wǎng)節(jié)點釘住不能運動。（1分）現(xiàn)沿位錯b方向加切應(yīng)力，使位錯沿滑移面向前滑移運動，形成一閉合的位錯環(huán)和位錯環(huán)內(nèi)的一小段彎曲位錯線。（2分）只要外加應(yīng)力繼續(xù)作用，位錯環(huán)便繼續(xù)向外擴張，同時環(huán)內(nèi)的彎曲
位錯在線張力作用下又被拉直，恢復(fù)到原始狀態(tài)，并重復(fù)以前的運動，絡(luò)繹不絕地產(chǎn)生新的位錯環(huán)，從而造成位錯的增殖，并使晶體產(chǎn)生可觀的滑移量。（2分）
3. 請簡述回復(fù)的機制及其驅(qū)動力。（5分）
答：低溫機制：空位的消失 （1分）
中溫機制：對應(yīng)位錯的滑移（重排、消失）（1分）
高溫機制：對應(yīng)多邊化（位錯的滑移＋攀移） （1分） 驅(qū)動力：冷變形過程中的存儲能（主要是點陣畸變能）。（2分）
四、計算題(30分，每題10分)
1、氧化鎂（MgO）具有NaCl型結(jié)構(gòu)，即具有O2-離子的面心立方結(jié)構(gòu)。問：
�。�1）若其離子半徑
（2）如果rMg2=0.066nm，rO2＝0.140nm，則其原子堆積密度為多少？ rMg2r2/O＝0.41，則原子堆積密度是否改變？
2. Al-Cu合金相圖如圖所示，設(shè)分配系數(shù)K和液相線斜率均為常數(shù)，試求：
(1)ω(Cu)=1%固溶體進行緩慢的正常凝固，當(dāng)凝固分?jǐn)?shù)為50%時所凝固出的固體成分；
(2)經(jīng)過一次區(qū)域熔化后在x=5處的固體成分，取熔區(qū)寬度l=0.5；
(3)測得鑄件的凝固速率R=3×10-4cm/s，溫度梯度G=30℃/cm，擴散系數(shù)3×10-5cm/s時，合金凝固時能保持平面界面的最大含銅量。
3. 有一合金試樣其晶界能為0.5J/m2，在退火前原始晶粒直徑為2.16×10-3cm，屈服強度為108MPa。對該合金在700℃退火2小時后其屈服強度降低為82MPa。在退火過程中保溫1小時時測得該合金放出熱量為0.021J/cm3，繼續(xù)保溫1小時測得該合金又放出熱量0.014J/cm3。求如果該合金只在700℃保溫1小時后的屈服強度。（已知合金單位體積內(nèi)界面面積Sv與晶粒直徑d之間的關(guān)系為Sv=2/d，且放出的熱量完全由于晶粒長大、晶界總面積減少所致。）
《材料科學(xué)基礎(chǔ)》試卷Ⅲ 答案
五、計算題(30分，每題10分)
1、氧化鎂（MgO）具有NaCl型結(jié)構(gòu)，即具有O2-離子的面心立方結(jié)構(gòu)。問：
�。�1）若其離子半徑
（2）如果rMg2=0.066nm，rO2＝0.140nm，則其原子堆積密度為多少？ rMg2r2/O＝0.41，則原子堆積密度是否改變？
a2(rMg2rO2)0.412nm （3分）
答：（1）點陣常數(shù)
3(rMg2rO2)4
Pf0.733a堆積密度 （3分）
�。�2）堆積密度會改變，因為Pf與兩異號離子半徑的比值有關(guān)。（4分）
2. Al-Cu合金相圖如圖所示，設(shè)分配系數(shù)K和液相線斜率均為常數(shù)，試求：
(1)ω(Cu)=1%固溶體進行緩慢的正常凝固，當(dāng)凝固分?jǐn)?shù)為50%時所凝固出的固體成分；
(2)經(jīng)過一次區(qū)域熔化后在x=5處的固體成分，取熔區(qū)寬度l=0.5；
(3)測得鑄件的凝固速率R=3×10-4cm/s，溫度梯度G=30℃/cm，擴散系數(shù)3×10-5cm/s時，合金凝固時能保持平面界面的最大含銅量。
答案：根據(jù)已知條件，由相圖解得：
k0=S5.620.16 L35.2
660.37548320 （1分） 0.352
k01mx(1) 由正常凝固方程：S0k01L，等式兩邊同除合金密度ρ，得
x010.010.16(10.5)0.1610.286% （3分） L
(2) 由區(qū)域熔煉方程得 S0k0(1)k
S011k0expk0x0.1650.01110.16exp0.83% 0.5L
�。�3分）
(3) 保持平直界面的臨界條件為
Gm01k0RDk0
GDk03031050.1600.18% （3分） Rm1k0310432010.163. 有一合金試樣其晶界能為0.5J/m2，在退火前原始晶粒直徑為2.16×10-3cm，屈服強度為108MPa。對該合金在700℃退火2小時后其屈服強度降低為82MPa。在退火過程中保溫
1
篇二：西工大材料科學(xué)基礎(chǔ)期末模擬試題集
模擬試題1
簡答題（每題5分，共30分）
1. 已知fcc晶體的致密度比bcc晶體的大，請解釋為什么fcc的固溶度仍比bcc的大？
答：間隙分為四面體間隙和八面體間隙。在fcc中八面體間隙較大，而bcc中因八面體間隙為扁八面體間隙，故其四面體間隙較大。因此fcc晶體能夠容納更多的溶質(zhì)原子。
2. 請簡述影響固溶體固溶度的因素有哪些。
答：1）原子尺寸因素：置換固溶體的溶質(zhì)與溶劑原子尺寸越相近固溶度越大。 間隙固溶體的溶質(zhì)原子與溶劑間隙尺寸越相近固溶度越大。 2）晶體結(jié)構(gòu)因素：置換固溶體溶質(zhì)溶劑的`晶體結(jié)構(gòu)相似固溶度越大。 3）電負(fù)性因素：溶質(zhì)與溶劑的電負(fù)性越相近固溶度越大。 4）電子濃度因素：電子濃度越低固溶度越大。
3. 均勻形核與非均勻形核具有相同的臨界晶核半徑，非均勻形核的臨界形核功也等于三分之一表面能，為什么非均勻形核比均勻形核容易？
答：非均勻形核與均勻形核的臨界晶核半徑相等，但非均勻形核的臨界晶核體積小。非均勻
形核的臨界形核功也等于三分之一表面能，但非均勻形核的表面能小于均形核的表面能，即非均勻形核的臨界形核功小。因此非均勻形核比較容易。
4. 原子的熱運動如何影響擴散？
答：原子熱運動越強烈，原子的躍遷距離增大，躍遷頻率增大，躍遷幾率增大，將使得擴散系數(shù)增大，即促進擴散。
5. 如何區(qū)分金屬的熱變形和冷變形？
答：冷、熱變形溫度的分界是再結(jié)晶溫度。
6. 基體、增強體和界面在復(fù)合材料中各起什么作用？
答：基體：1）固定和粘附增強體2）保護增強體免受物理化學(xué)損傷3）隔離和阻斷損傷。 增強體：1）承擔(dān)載荷；2）阻礙基體變形。 界面：協(xié)調(diào)變形
二、作圖計算題（每題10分，共40分）
1. 請分別計算簡單立方晶體與面心立方晶體（100）、（110）和（111）晶面的間距。 晶面
�。�100）
�。�110）
2a
2（2分）
�。�111）
a
3（2分）
簡單立方 a（1分） 面心立方
a
2（1分）
2a
4（2分） a
3（2分）
2. 已知某晶體在500℃時，每1010個原子中可以形成有1個空位，請問該晶體的空位形成能是多少？（已知該晶體的常數(shù)A＝0.0539，波耳滋曼常數(shù)K＝1.381×10-23 J / K）
答：
cAexp(
EV
)kTc101023
EVkTln[1.38110(500273)]ln
A0.0539
1.068102017.81.91019J
aaa
[10][21][11]
633. 請判定在fcc中下列位錯反應(yīng)能否進行：2
答：幾何條件：
2111a1111
b1b2abcabc11
633332626
能量條件：
a2a22a2a2aa
26263326
滿足幾何條件和能量條件，反應(yīng)可以進行。
22
4. 已知三元簡單共晶的投影圖，見附圖，
1) 請畫出DF代表的垂直截面圖及各區(qū)的相組成；
2) 請畫出X合金平衡冷卻時的冷區(qū)曲線，及各階段相變反應(yīng)。 答：
A
B
C
L
L+C
L+A+C
A+B+C
D
F
L+B+C
L
L→C
L→B+C
L→AA+B+C
三、綜合分析題
1. 如附圖二所示，請分析：（22分）
1) 兩水平線的反應(yīng)類型，并寫出反應(yīng)式；
2) 分析Ab、bg′、g′d、d′、 d′h′、 h′e、eB七個區(qū)域室溫下的組織組
成物（ j點成分小于g的點成分）； 3) 分析I、II合金的平衡冷卻過程，并注明主要的相變反應(yīng)； 4) 寫出合金III平衡冷卻到室溫后組織組成物相對含量的表達式。
t/℃I II
δj
α
g id h
β
A b c1 g’ c2 d’h’ e B
答：
1） 水平線kj為包晶反應(yīng)：
Ljkn
水平線gh為共晶反應(yīng)：
Ldgh
2） Ab： αbg′： α+βIIg′d： α+(α+β)共+βIId’： (α+β)共 d′h′： β+(α+β)共+αII h′e： β+αII eB： β
3） 合金I L
II
ec14） 合金I相組成：
w
be100% ； 合金II
L
IIwbc1be100%
合金II組織組成：
w()共
ig
100% ； gd
wII初共晶前析出量II析出比例＝w初
idbg100%； gdbeid
初共晶前析出量II析出量＝100%wII
gd
2. 請對比分析回復(fù)、再結(jié)晶、正常長大、異常長大的驅(qū)動力及力學(xué)性能變
化。（8分）
答：
回復(fù) 存儲能
（主要是點陣畸
變能） 基本保持變形后
性能
再結(jié)晶 存儲能 （主要是點陣畸
變能） 恢復(fù)到冷變形前
的水平
正常長大
異常長大 總界面能和表面
能 性能惡化 強度、塑性下降
驅(qū)動力 總界面能
力學(xué)性能變化
基本保持再結(jié)晶后的水平
模擬試題2
簡答題（每題5分，共30分）
1．何為空間點陣？它與晶體結(jié)構(gòu)有何異、同？
答：空間點陣是對晶體結(jié)構(gòu)按照一定法則進行的高度數(shù)學(xué)抽象；晶體結(jié)構(gòu)是對晶體的直觀表示。點陣只有七大類，14種，晶體結(jié)構(gòu)有無限多種。
2．請簡述晶界有哪些特征？
答：晶界有自發(fā)變直的趨勢；晶界引起晶體強度升高；晶界擴散比晶體內(nèi)擴散速度快；晶界容易收到腐蝕；晶界容易吸附溶質(zhì)原子和雜質(zhì)；晶界是相變首先發(fā)生的地方。
篇三：材料科學(xué)基礎(chǔ)期末試題
幾種強化
加工硬化：金屬材料在再結(jié)晶溫度以下塑性變形時強度和硬度升高，而塑性和韌性降低的現(xiàn)象。
強化機制：金屬在塑性變形時，晶粒發(fā)生滑移，出現(xiàn)位錯的纏結(jié)，使晶粒拉長、破碎和纖維化，金屬內(nèi)部產(chǎn)生了殘余應(yīng)力。
細晶強化：是由于晶粒減小，晶粒數(shù)量增多，尺寸減小，增大了位錯連續(xù)滑移的阻力導(dǎo)致的強化；同時由于滑移分散，也使塑性增大。
彌散強化：又稱時效強化。是由于細小彌散的第二相阻礙位錯運動產(chǎn)生的強化。包括切過機制和繞過機制。 (2 分)
復(fù)相強化：由于第二相的相對含量與基體處于同數(shù)量級是產(chǎn)生的強化機制。其強化程度取決于第二相的數(shù)量、尺寸、分布、形態(tài)等，且如果第二相強度低于基體則不一定能夠起到強化作用。 (2 分)
固溶強化：固溶體材料隨溶質(zhì)含量提高其強度、硬度提高而塑性、韌性下降的現(xiàn)象。 。包括彈性交互作用、電交互作用和化學(xué)交互作用。
幾種概念
1、滑移系：一個滑移面和該面上一個滑移方向的組合。
2、交滑移：螺型位錯在兩個相交的滑移面上運動，螺位錯在一個滑移面上運動遇有障礙，會轉(zhuǎn)動到另一滑移面上繼續(xù)滑移，滑移方向不變。
3、屈服現(xiàn)象：低碳鋼在上屈服點開始塑性變形，當(dāng)應(yīng)力達到上屈服點之后開始應(yīng)力降落，在下屈服點發(fā)生連續(xù)變形而應(yīng)力并不升高，即出現(xiàn)水平臺（呂德斯帶） 原因：柯氏氣團的存在、破壞和重新形成，位錯的增殖。
4、應(yīng)變時效：低碳鋼經(jīng)過少量的預(yù)變形可以不出現(xiàn)明顯的屈服點，但是在變形后在室溫下放置一段較長時間或在低溫經(jīng)過短時間加熱，在進行拉伸試驗，則屈服點又重復(fù)出現(xiàn)，且屈服應(yīng)力提高。
5、形變織構(gòu)：隨塑性變形量增加，變形多晶體某一晶體學(xué)取向趨于一致的現(xiàn)象。 滑移和孿晶的區(qū)別
滑移 是指在切應(yīng)力的作用下，晶體的一部分沿一定晶面和晶向，相對于另一部分發(fā)生相對移動的一種運動狀態(tài)。
孿生：在切應(yīng)力作用下，晶體的一部分相對于另一部分 沿一定的晶面和晶向發(fā)生均勻切變并形成晶體取向的鏡面對稱關(guān)系。
偽共晶：在不平衡結(jié)晶條件下，成分在共晶點附近的合金全部變成共晶組織，這種非共晶成分的共晶組織，稱為偽共晶組合。
擴散驅(qū)動力：化學(xué)位梯度是擴散的根本驅(qū)動力。
一、填空題(20 分，每空格1 分)
1. 相律是在完全平衡狀態(tài)下，系統(tǒng)的相數(shù)、組元數(shù)和溫度壓力之間的關(guān)系，是系統(tǒng)的平衡條件的數(shù)學(xué)表達式： f=C-P+2
2.二元系相圖是表示合金系中合金的相與 溫度、成分間關(guān)系的圖解。
3.晶體的空間點陣分屬于7 大晶系，其中正方晶系點陣常數(shù)的特點為a=b≠c,α=β=γ=90°，請列舉除立方和正方晶系外其他任意三種晶系的名稱三斜、單斜、六方、菱方、正交（任選三種）。
4.合金鑄錠的宏觀組織包括表層細晶區(qū)、柱狀晶區(qū)和 中心等軸晶區(qū)三部分。
5．在常溫和低溫下，金屬的塑性變形主要是通過滑移 的方式進行的。此外還有孿生 和 扭折等方式。
6.成分過冷區(qū)從小到大，其固溶體的生長形態(tài)
分別為平面狀，胞狀 和 樹枝狀。
1．原子擴散的驅(qū)動力是：組元的化學(xué)勢梯度
2．凝固的熱力學(xué)條件為：過冷度
3. 某金屬凝固時的形核功為△G*，其臨界晶核界面能為△G，則△G*和△G 的關(guān)系為△G*=1/3 △G
5．金屬液體在凝固時產(chǎn)生臨界晶核半徑的大小主要取決于過冷度。
6．菲克第一定律表述了穩(wěn)態(tài)擴散的特征，即濃度不隨變化。
7. 冷變形金屬加熱過程中發(fā)生回復(fù)的驅(qū)動力是：冷變形過程中的存儲能
9.合金鑄錠的缺陷可分為縮孔和偏析兩種。
二、判斷題（正確的打“√”錯誤的打“×”，每題1 分，共12 分）
1. 體心立方結(jié)構(gòu)是原子的次密排結(jié)構(gòu)，其致密度為0.74。 （ × ）
2. 同一種空間點陣可以有無限種晶體結(jié)構(gòu)，而不同的晶體結(jié)構(gòu)可以歸屬于同一種空間點陣。（ √ ）
3. 結(jié)晶時凡能提高形核率、降低生長率的因素，都能使晶粒細化。 （ √ ）
4. 合金液體在凝固形核時需要能量起伏、結(jié)構(gòu)起伏和成分起伏。 （ √ ）
5. 小角度晶界的晶界能比大角度晶界的晶界能高。 （ × ）
6. 非均勻形核時晶核與基底之間的接觸角越大，其促進非均勻形核的作用越大。 （ × ）
7. 固溶體合金液體在完全混合條件下凝固后產(chǎn)生的宏觀偏析較小。 （ × ）
8. 冷形變金屬在再結(jié)晶時可以亞晶合并、亞晶長大和原晶界弓出三種方式形核。 （ √ ）
9. 動態(tài)再結(jié)晶是金屬材料在較高溫度進行形變加工同時發(fā)生的再結(jié)晶、其形變硬化與再結(jié)晶軟化交替進行。 （ √ ）
10. 金屬-非金屬型共晶具有粗糙-光滑型界面，所以它們多為樹枝狀、針狀或螺旋狀形態(tài)。（ √ ）
11. 孿生變形的速度很快是因為金屬以孿生方式變形時需要的臨界分切應(yīng)力小。（ × ）
12. 相圖的相區(qū)接觸法則是相鄰相區(qū)相數(shù)差1。 （ √ ）
1. 請簡述擴散的微觀機制有哪些？影響擴散的因素又有哪些？ （8 分）
答：置換機制：包括空位機制和直接換位與環(huán)形換位機制，其中空位機制是主要機制，直接換位與環(huán)形換位機制需要的激活能很高，只有在高溫時才能出現(xiàn)。（2 分） 間隙機制：包括間隙機制和填隙機制，其中間隙機制是主要機制。 （2 分）
影響擴散的主要因素有：溫度（溫度約高，擴散速度約快）；晶體結(jié)構(gòu)與類型（包括致密度、固溶度、各向異性等）；晶體缺陷；化學(xué)成分（包括濃度、第三組元等）。
2.請對比分析加工硬化、細晶強化、彌散強化、復(fù)相強化和固溶強化的特點和機理 答案：加工硬化：金屬材料在再結(jié)晶溫度以下塑性變形時強度和硬度升高，而塑性和韌性降低的現(xiàn)象。
強化機制：金屬在塑性變形時，晶粒發(fā)生滑移，出現(xiàn)位錯的纏結(jié)，使晶粒拉長、破碎和纖維化，金屬內(nèi)部產(chǎn)生了殘余應(yīng)力。
細晶強化：是由于晶粒減小，晶粒數(shù)量增多，尺寸減小，增大了位錯連續(xù)滑移的阻力導(dǎo)致的強化；同時由于滑移分散，也使塑性增大。
彌散強化：又稱時效強化。是由于細小彌散的第二相阻礙位錯運動產(chǎn)生的強化。包括切過機制和繞過機制。 (2 分)
復(fù)相強化：由于第二相的相對含量與基體處于同數(shù)量級是產(chǎn)生的強化機制。其強化程度取決于第二相的數(shù)量、尺寸、分布、形態(tài)等，且如果第二相強度低于基體則不一定能夠起到強化作用。 (2 分)
固溶強化：固溶體材料隨溶質(zhì)含量提高其強度、硬度提高而塑性、韌性下降的現(xiàn)象。 。包括彈性交互作用、電交互作用和化學(xué)交互作用。
3.請簡述回復(fù)的機制及其驅(qū)動力。
答：低溫機制：空位的消失 ； 中溫機制：位錯的重排和消失
高溫機制：位錯的滑移＋攀移；
驅(qū)動力：冷變形過程中的存儲能（主要是點陣畸變能）。
一、名詞解釋（任選5題，每題4分，共20分）
單位位錯：柏氏矢量等于單位點陣矢量的位錯稱為單位位錯。
交滑移：兩個或多個滑移面沿著某個共同的滑移方向同時或交替滑移，稱為交滑移。 滑移系：一個滑移面和此面上的一個滑移方向合起來叫做一個滑移系。
偽共晶：在非平衡凝固條件下，某些亞共晶或過共晶成分的合金也能得全部的共晶組織，這種由非共晶成分的合金所得到的共晶組織稱為偽共晶。
離異共晶：由于非平衡共晶體數(shù)量較少，通常共晶體中的α相依附于初生α相生長，將共晶體中另一相β推到最后凝固的晶界處，從而使共晶體兩組成相相間的組織特征消失，這種兩相分離的共晶體稱為離異共晶。
奧氏體：碳原子溶于γ-Fe形成的固溶體。
成分過冷：在合金的凝固過程中，將界面前沿液體中的實際溫度低于由溶質(zhì)分布所決定的凝固溫度時產(chǎn)生的過冷稱為成分過冷。
二、選擇題（每題2分，共20分）
1． 在體心立方結(jié)構(gòu)中，柏氏矢量為a[110]的位錯( A )分解為a/2[111]+a/2[111].
(A) 不能(B) 能(C) 可能
2．原子擴散的驅(qū)動力是： ( B )
(A) 組元的濃度梯度 (B) 組元的化學(xué)勢梯度 (C) 溫度梯度
3．凝固的熱力學(xué)條件為：（ D ）
�。ˋ）形核率(B)系統(tǒng)自由能增加
�。–）能量守衡（D）過冷度
4．在TiO2中，當(dāng)一部分Ti4+還原成Ti3+，為了平衡電荷就出現(xiàn)（ A）
(A) 氧離子空位 (B) 鈦離子空位 (C)陽離子空位
5．在三元系濃度三角形中，凡成分位于（ A ）上的合金，它們含有另兩個頂角所代表的兩組元含量相等。
�。ˋ）通過三角形頂角的中垂線
（B）通過三角形頂角的任一直線
�。–）通過三角形頂角與對邊成45°的直線
6．有效分配系數(shù)ke表示液相的混合程度，其值范圍是（ B ）
�。ˋ）1<ke<k0 （B）k0<ke<1 （C）ke< k0 <1
7．A和A-B合金焊合后發(fā)生柯肯達爾效應(yīng)，測得界面向A試樣方向移動，則（ A ）
�。ˋ）A 組元的擴散速率大于B 組元 （B）與（A）相反
�。–）A、B兩組元的擴散速率相同
8．A和B組成的二元系中出現(xiàn)α和β兩相平衡時，兩相的成分（x）-自由能（G）的關(guān)系為（ B ）
�。ˋ）Gα= Gβ （B）dGα= dGβ（C）GA= GB
9．凝固時不能有效降低晶粒尺寸的是以下那種方法？（ B ）
�。ˋ）加入形核劑 （B）減小液相的過冷度 （C）對液相進行攪拌
10．菲克第一定律表述了穩(wěn)態(tài)擴散的特征，即濃度不隨（ B ）變化。
�。ˋ）距離 （B）時間 （C）溫度
1.簡述塑性變形對材料組織和性能的影響。
答： 組織結(jié)構(gòu)：(1)形成纖維組織：晶粒沿變形方向被拉長； (2)形成位錯胞；(3)晶粒轉(zhuǎn)動形成變形織構(gòu)。
力學(xué)性能：位錯密度增大，位錯相互纏繞，運動阻力增大，造成加工硬化。
物理化學(xué)性能：其變化復(fù)雜，主要對導(dǎo)電，導(dǎo)熱，化學(xué)活性，化學(xué)電位等有影響。（2分）體系能量：包括兩部分：(1)因冷變形產(chǎn)生大量缺陷引起點陣畸變，使畸變能增大；(2)因晶粒間變形不均勻和工件各部分變形不均勻引起的微觀內(nèi)應(yīng)力和宏觀內(nèi)應(yīng)力。這兩部分統(tǒng)稱為存儲能，其中前者為主要的。
2. 試用位錯理論解釋低碳鋼冷拉伸變形時的屈服現(xiàn)象。
答：低碳鋼中的少量碳、氮原子與晶體中的位錯發(fā)生交互作用，形成柯氏氣團，對位錯起釘扎作用，使其運動阻力增大，導(dǎo)致應(yīng)力-應(yīng)變曲線上出現(xiàn)上屈服點，當(dāng)位錯擺脫柯氏氣團的釘扎作用后，應(yīng)力下降出現(xiàn)下屈服點。即柯氏氣團的存在、破壞和重新形成，位錯的增殖。
一、名詞解釋（20分，每題4分）
全位錯：伯什矢量等于點陣矢量的位錯。
再結(jié)晶：經(jīng)受形變的材料在加熱時發(fā)生的以無畸變晶粒取代變形晶粒的過程
珠光體：鐵碳合金共析轉(zhuǎn)變的產(chǎn)物，是共析鐵素體和共析滲碳體的層片狀混合物。 形變織構(gòu)：隨塑性變形量增加，變形多晶體某一晶體學(xué)取向趨于一致的現(xiàn)象。
離異共晶：由于非平衡共晶體數(shù)量較少，通常共晶體中的α相依附于初生α相生長，將共晶體中另一相β推到最后凝固的晶界處，從而使共晶體兩組成相相間的組織特征消失，這種兩相分離的共晶體稱為離異共晶。
二、填空題（17分，每空1分）
1
2
3. 某金屬凝固時的形核功為△G*，其臨界晶核界面能為△G，則△G*和△G的關(guān)系為：△G* =1/3 △G
4．在常溫和低溫下，金屬的塑性變形主要是通過的方式進行的。此外還有 孿生和扭折 等方式。
5．金屬液體在凝固時產(chǎn)生臨界晶核半徑的大小主要取決于。
6．菲克第一定律表述了穩(wěn)態(tài)擴散的特征，即濃度不隨 變化。
7. 冷變形金屬加熱過程中發(fā)生回復(fù)的驅(qū)動力是： 冷變形過程中的存儲能
8. 合金鑄錠的宏觀組織包括 表層細晶區(qū)、柱狀晶區(qū)和 中心等軸晶區(qū) 三部分。
9. 合金鑄錠的缺陷可分為縮孔和偏析兩種。
10. 相圖是表示合金系中合金的 間關(guān)系的圖解。
三、選擇題（20分，每題2分）
1． 在體心立方結(jié)構(gòu)中，柏氏矢量為a[110]的位錯( A )分解為a/2[111]+a/2[111].
(A) 不能(B) 能(C) 可能
2．在置換型固溶體中，原子擴散的方式一般為（ C ）
A．原子互換機制B. 間隙機制 C. 空位機制
3．A和B組成的二元系中出現(xiàn)α和β兩相平衡時，兩相的成分（x）-自由能（G）的關(guān)系為（ B ）
�。ˋ）Gα= Gβ （B）dGα= dGβ（C）GA= GB
4．A和A-B合金焊合后發(fā)生柯肯達爾效應(yīng)，測得界面向A試樣方向移動，則（ A ）
�。ˋ）A組元的擴散速率大于B 組元 （B）與（A）相反
（C）A、B兩組元的擴散速率相同
5．凝固時不能有效降低晶粒尺寸的是以下那種方法？（ B ）
�。ˋ）加入形核劑 （B）減小液相的過冷度 （C）對液相進行攪拌
6. 從金屬與合金的角度看，冷加工和熱加工一般是以( B )溫度為界限區(qū)分的。
A.結(jié)晶 B.再結(jié)晶 C.相變 D.25℃
7. 運用區(qū)域熔煉方法可以( D )
A. 使材料的成分更均勻B. 可以消除晶體中的微觀缺陷
C. 可以消除晶體中的宏觀缺陷D. 可以提高金屬的純度
8. 單晶體的臨界分切應(yīng)力值與（ A ）有關(guān)。
A. 外力相對于滑移系的取向 B. 拉伸時的屈服應(yīng)力
C. 晶體的類型和純度 D. 拉伸時的應(yīng)力大小
9. 能進行攀移的位錯可能是（ B ）。
A. 肖克利位錯 B. 弗蘭克位錯 C. 螺型全位錯D. 前三者都不是
10. 鑄鐵與碳鋼的區(qū)別在于有無（ A ）
A．萊氏體 B. 珠光體 C. 鐵素體D. 滲碳體
1. Mn的同素異構(gòu)體有一為立方結(jié)構(gòu)，其晶格常數(shù)為0.632nm，密度為
7.26g/cm3，原子半徑r等于0.122nm，問Mn晶胞中有幾個原子，其致密度為多少？ 答案解析：習(xí)題冊 P9 2-22.
2. 如圖1所示，設(shè)有兩個相晶粒與一個相晶粒相交于一公共晶棱，并形成三叉晶界，已知相所張的兩面角為80℃，界面能為0.60Jm-2, 試求相與相的界面能。
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