材料科學(xué)基礎(chǔ)習(xí)題庫課件

第一章第二章第三章第四章第五章第六章第七章第八章第九章綜合題一綜合題二綜合題三綜合題四綜合題五綜合題六綜合題七綜合題八《材料科學(xué)基礎(chǔ)》習(xí)題及參考答案第一章第二章第三章第四章第五章第六章第七章第八章第九章綜合題1第一章工程材料中的原子排列

返回第一章工程材料中的原子排列返回2一、名詞解釋1.空間點(diǎn)陣2.原子配位數(shù)3.晶體缺陷4.晶界5.螺位錯(cuò)

返回答案答案答案答案答案一、名詞解釋1.空間點(diǎn)陣返回答案答案答案答案答案31.空間點(diǎn)陣―→把原子或原子團(tuán)按某種規(guī)律抽象成三維空間排列的點(diǎn)，這些有規(guī)律排列的點(diǎn)稱為空間點(diǎn)陣。2.原子配位數(shù)―→晶體中與任何一原子最臨近并且等距離的原子數(shù)，它表示晶體中原子的密堆程度以及原子的化學(xué)鍵數(shù)。3.晶體缺陷―→晶體中原子排列的不完全區(qū)域，按幾何特征分為點(diǎn)、線、面、體晶體缺陷。4.晶界―→在兩個(gè)晶粒接觸區(qū)間原子錯(cuò)排的區(qū)域。5.螺位錯(cuò)―→位錯(cuò)線與柏氏矢量平行的位錯(cuò)。返回1.空間點(diǎn)陣返回4二、簡答題1.空間點(diǎn)陣與晶體點(diǎn)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(diǎn)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(dāng)晶體結(jié)構(gòu)的配位數(shù)降低時(shí)原子半徑如何變化？4.在晶體中插入柱狀半原子面時(shí)能否形成位錯(cuò)環(huán)？5.計(jì)算位錯(cuò)運(yùn)動受力的表達(dá)式為，其中是指什么？返回答案答案答案答案答案二、簡答題1.空間點(diǎn)陣與晶體點(diǎn)陣有何區(qū)別？返回答案答案答案答56.位錯(cuò)受力后運(yùn)動方向處處垂直于位錯(cuò)線，在運(yùn)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(cuò)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(cuò)排成墻而構(gòu)成的”這種說法對嗎？返回答案答案答案答案6.位錯(cuò)受力后運(yùn)動方向處處垂直于位錯(cuò)線，在運(yùn)動過程中是可變的6☆1.晶體點(diǎn)陣也稱晶體結(jié)構(gòu)，是指原子的具體排列；而空間點(diǎn)陣則是忽略了原子的體積，而把它們抽象為純幾何點(diǎn)?！?.密排六方結(jié)構(gòu)?！?.原子半徑發(fā)生收縮。這是因?yàn)樵右M量保持自己所占的體積不變或少變

原子所占體積VA＝原子的體積(4/3πr3+間隙體積)，當(dāng)晶體結(jié)構(gòu)的配位數(shù)減小時(shí)，即發(fā)生間隙體積的增加，若要維持上述方程的平衡，則原子半徑必然發(fā)生收縮。返回☆1.晶體點(diǎn)陣也稱晶體結(jié)構(gòu)，是指原子的具體排列；而空間點(diǎn)陣則7☆4.不能。因?yàn)槲诲e(cuò)環(huán)是通過環(huán)內(nèi)晶體發(fā)生滑移、環(huán)外晶體不滑移才能形成?！?.外力在滑移面的滑移方向上的分切應(yīng)力?！?.始終是柏氏矢量方向?！?.位錯(cuò)的交割。☆8.共格界面。☆9.否，扭轉(zhuǎn)晶界就由交叉的同號螺型位錯(cuò)構(gòu)成返回☆4.不能。因?yàn)槲诲e(cuò)環(huán)是通過環(huán)內(nèi)晶體發(fā)生滑移、環(huán)外8三、綜合題1.

作圖表示立方晶體的（123）（0-1-2）（421）晶面及[-102][-211][346]晶向。2.寫出立方晶體中晶向族<100>，<110>，<111>等所包括的等價(jià)晶向。3.

寫出立方晶體中晶面族{100}，{110}，{111}，{112}等所包括的等價(jià)晶面。4.總結(jié)3種典型的晶體結(jié)構(gòu)的晶體學(xué)特征。5.在立方晶系中畫出以[001]為晶帶軸的所有晶面。返回答案答案答案答案答案三、綜合題1.

作圖表示立方晶體的（123）（0-196.面心立方晶體的(100),(110),(111)等晶面的面間距和面密度，并指出面間距最大的面。7.Ni的晶體結(jié)構(gòu)為面心立方結(jié)構(gòu)，其原子半徑為r=0.1243求Ni的晶格常數(shù)和密度。8.Mo的晶體結(jié)構(gòu)為體心立方結(jié)構(gòu)，其晶格常數(shù)a=0.3147nm，試求Mo的原子半徑r。9.在Fe中形成1mol空位的能量為104.67kJ，試計(jì)算從20℃升溫至850℃時(shí)空位數(shù)目增加多少倍?返回答案答案答案答案6.面心立方晶體的(100),(110),(111)等晶面1010.判斷下列位錯(cuò)反應(yīng)能否進(jìn)行。1)a/2[10-1]+a/6[-121]→a/3[11-1]2)a[100]→a/2[101]+a/2[10-1]

3)a/3[112]+a/2[111]→a/6[11-1]4)a[100]→a/2[111]+a/2[1-1-1]

返回答案10.判斷下列位錯(cuò)反應(yīng)能否進(jìn)行。返回答案1111.若面心立方晶體中有b=a/2[-101]的單位位錯(cuò)及b=a/6[12-1]的不全位錯(cuò)，此二位錯(cuò)相遇產(chǎn)生位錯(cuò)反應(yīng)。1)

問此反應(yīng)能否進(jìn)行？為什么？2)

寫出合成位錯(cuò)的柏氏矢量，并說明合成位錯(cuò)的類型。12.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(cuò)之間的距離。從計(jì)算結(jié)果可得到什么結(jié)論？返回答案答案11.若面心立方晶體中有b=a/2[-101]的單位12返回1.返回1.132.答案：

<100>＝[100]十[010]+[001]，共3個(gè)等價(jià)晶向。

<110>＝[110]十[-110]+[101]+[-101]+[011]+[0-11]，共6個(gè)等價(jià)晶向。

<111>＝[111]+[-111]+[1-11]+[11-1]，共4個(gè)等價(jià)晶向。返回2.答案：返回143.答案：

{100}＝(100)+(010)+(001)，

共3個(gè)等價(jià)面。

{110}＝(110)+(-110)+(101)+(-101)+(011)+(0-11)，

共6個(gè)等價(jià)面。

{111}＝(111)+(-111)+(1-11)+(11-1)，

共4個(gè)等價(jià)面。

{112}=(112)+(-112)+(1-12)+(11-2)+(121)+(-121)+(1-21)+(12-1)+(211)+(-211)+(2-11)+(21-1)共12個(gè)等價(jià)面。

返回3.答案：返回154.返回4.返回165.答案：晶帶軸[uvw]與該晶帶的晶面(hkl)之間存在以下關(guān)系:

hu+kv+lw=0;將晶帶軸[001]代人，則

h*0+k*0+l*1=0;

當(dāng)l=0時(shí)對任何h,k取值均能滿足上式，故晶帶軸[001]的所有晶帶面的晶面指數(shù)一般形式為(hk0).返回5.答案：晶帶軸[uvw]與該晶帶的晶面(hkl)之間存在176.答案：在面心立方晶體中，當(dāng)(hkl)不全為奇數(shù)或偶數(shù)時(shí)，有附加面。

從上面計(jì)算結(jié)果得知，原子排列最密排的(111)晶面的面間距最大。返回6.答案：在面心立方晶體中，當(dāng)(hkl)不全為奇數(shù)或偶數(shù)時(shí)，187.答案：返回7.答案：返回198.答案：返回8.答案：返回209.答案：返回9.答案：返回21

10.答案：(1)能。幾何條件：∑b前＝∑b后；

能量條件：∑b前2>∑b后2(2)不能。能量條件：∑b前2＝∑b后2，兩邊能量相等。

(3)不能。幾何條件：∑b前＝a/b[557]，∑b后＝a/b[11-1]，不能滿足。

(4)不能。能量條件：∑b前2

<∑b后2，即反應(yīng)后能量升高

。

返回10.答案：返回2211.答案：(1)能夠進(jìn)行。因?yàn)榧葷M足幾何條件：∑b前＝∑b后，

又滿足能量條件：∑b前2>∑b后2

(2)b合＝a/3[-111]；該位錯(cuò)為弗蘭克不全位錯(cuò)。

返回11.答案：(1)能夠進(jìn)行。返回2312.答案：當(dāng)θ＝1°，D＝14nm；θ＝10°，D＝1.4nm時(shí)，即位錯(cuò)之間僅有5～6個(gè)原子間距，此時(shí)位錯(cuò)密度太大，說明當(dāng)θ角較大時(shí)，該模型已不適用。返回12.答案：當(dāng)θ＝1°，D＝14nm；θ＝10°，D＝124第二章固體中的相結(jié)構(gòu)

返回第二章固體中的相結(jié)構(gòu)返回25一、名詞解釋1.金屬間化合物2.固溶體3.同素異構(gòu)體4.間隙固溶體5.重合位置點(diǎn)陣答案答案答案答案答案返回一、名詞解釋1.金屬間化合物答案答案答案答案答案返回261.金屬間化合物

―→由不同的金屬或金屬與亞金屬組成的一類合金相，其點(diǎn)陣既不同于溶劑的點(diǎn)陣，也不同于溶質(zhì)的點(diǎn)陣，而是屬于一種新的點(diǎn)陣。2.固溶體

―→在合金相中，組成合金的異類原子以不同比例均勻混合，混合后形成的合金相的點(diǎn)陣與組成合金的溶劑組元結(jié)構(gòu)相同。

3.同素異構(gòu)體

―→相圖同素異構(gòu)體成分的化學(xué)物質(zhì)在不同熱力學(xué)條件下形成的各種不同結(jié)構(gòu)的物質(zhì)。返回1.金屬間化合物返回274.間隙固溶體

―→溶質(zhì)原子分布于溶劑晶格間隙而形成的固溶體稱為間隙固溶體。5.重合位置點(diǎn)陣

―→由于兩晶粒的位相差符合某些特殊角度時(shí)，部分晶界原子將處于相鄰晶體點(diǎn)陣的重合位置，由這些原子重合位置組成比原來點(diǎn)陣大的新點(diǎn)陣原子稱為重合位置點(diǎn)陣。返回4.間隙固溶體返回28二、簡答題1.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？2.為什么只有置換固熔體的兩個(gè)組元之間才能無限互溶，而間隙固熔體則不能？3.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。

返回答案答案答案二、簡答題1.為什么外界溫度的急劇變化可以使許多陶瓷291.因?yàn)榇蠖鄶?shù)陶瓷主要由晶相和玻璃相組成，這兩種相的熱膨脹系數(shù)相差較大，由高溫很快冷卻時(shí)，每種相的收縮不同，所造成的內(nèi)應(yīng)力足以使陶瓷器件開裂或破碎。2.這是因?yàn)樾纬晒倘垠w時(shí)，熔質(zhì)原子的熔入會使熔劑結(jié)構(gòu)產(chǎn)生點(diǎn)陣畸變，從而使體系能量升高。熔質(zhì)與熔劑原子尺寸相差越大，點(diǎn)陣畸變的程度也越大，則畸變能越高，結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性越低，熔解度越小。一般來說，間隙固熔體中熔質(zhì)原子引起的點(diǎn)陣畸變較大，故不能無限互溶，只能有限熔解。

返回1.因?yàn)榇蠖鄶?shù)陶瓷主要由晶相和玻璃相組成，這兩種相的熱膨脹系303.陶瓷材料中主要的結(jié)合鍵是離子鍵及共價(jià)鍵。由于離子鍵及共價(jià)鍵很強(qiáng)，故陶瓷的抗壓強(qiáng)度很高，硬度極高。因?yàn)樵右噪x子鍵和共價(jià)鍵結(jié)合時(shí)，外層電子處于穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)狀態(tài)，不能自由運(yùn)動，故陶瓷材料的熔點(diǎn)很高，抗氧化性好，耐高溫，化學(xué)穩(wěn)定性高。返回3.陶瓷材料中主要的結(jié)合鍵是離子鍵及共價(jià)鍵。由于離子鍵及共價(jià)31三、綜合題1.①計(jì)算fcc和bcc晶體中四面體間隙及八面體間隙的大小(用原子半徑尺表示)，并注明間隙中心坐標(biāo)。②指出溶解在γ-Fe中C原子所處的位置，若此位置全部被C原子占據(jù)，那么，間在此情況下，γ-Fe能溶解C的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為多少?實(shí)際上碳在鐵中的最大溶解質(zhì)量分?jǐn)?shù)是多少?二者在數(shù)值上有差異的原因是什么?2.試從晶體結(jié)構(gòu)的角度，說明間隙固溶體、間隙相及間隙化合物之間的區(qū)別。返回答案答案三、綜合題1.①計(jì)算fcc和bcc晶體中四面體間隙及八面體323.何謂玻璃？從內(nèi)部原子排列和性能上看，非晶態(tài)和晶態(tài)物質(zhì)主要區(qū)別何在?4.有序合金的原子排列有何特點(diǎn)？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？5.

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?jǐn)?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，F(xiàn)e為0.124nm，F(xiàn)e為0.126nm。返回答案答案答案3.何謂玻璃？從內(nèi)部原子排列和性能上看，非晶態(tài)和晶態(tài)物質(zhì)336.已知Cd,Zn,Sn,Sb等元素在Ag中的固熔度（摩爾分?jǐn)?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?jǐn)?shù)）極限差別的原因，并計(jì)算它們在固熔度（摩爾分?jǐn)?shù)）極限時(shí)的電子濃度。返回答案6.已知Cd,Zn,Sn,Sb等元素在Ag中的固熔度（摩爾分341.①fcc八面體間隙半徑:間隙中心坐標(biāo)為：1/2,1/2,1/2fcc四面體間隙半徑：間隙中心坐標(biāo)為：3/4,1/4,3/4bcc八面體間隙半徑：返回間隙中心坐標(biāo)為：1/2,1/2,1

bcc四面體間隙半徑：間隙中心坐標(biāo)為：1/2,1/4,11.①fcc八面體間隙半徑:返回間隙中心35②γ-Fe為fcc結(jié)構(gòu)，八面體間隙半徑較大，所以γ-Fe中的C原子一般處于八面體間隙位置。由于fcc結(jié)構(gòu)中八面體間隙數(shù)與原子數(shù)相等，若此類位置全部被C原子占據(jù)，則γ-Fe中C的原子數(shù)分?jǐn)?shù)為50%，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為17.6%。而實(shí)際上C在γ-Fe中最大質(zhì)且分?jǐn)?shù)為2.11%，大大小于理論值，這是因?yàn)镃原子半徑為0.077nm，大于八面體間隙半徑(0.054nm),所以碳的溶人會引起γ-Fe晶格畸變，這就妨礙了碳原子進(jìn)一步的溶人。返回②γ-Fe為fcc結(jié)構(gòu)，八面體間隙半徑較大，所以γ-F362.答案：溶質(zhì)原子分布于溶劑晶格間隙而形成的固溶體稱為間隙固溶體。形成間隙固溶體的溶質(zhì)原子通常是原子半徑小于0.1nm的非金屬元素，H,B,C,N,O等。

間隙固溶體保持母相(溶劑)的晶體結(jié)構(gòu)，其成分可在一定固溶度極限值內(nèi)波動，不能用分子式表示。

間隙相和間隙化合物屬原子尺寸因素占主導(dǎo)地位的中間相。它們顯然也是原子半徑較小的非金屬元素占據(jù)晶格的間隙，然而間隙相、間隙化合物的晶格與組成他們的任一組元晶格都不相同。它們的成分可在一定范圍內(nèi)波動.但組成它們的組元大致都具有一定的原子組成比，可用化學(xué)分子式來表示。當(dāng)RB/RA<0.59時(shí)，通常形成間隙相，其結(jié)構(gòu)為簡單晶體結(jié)構(gòu)，具有極高的熔點(diǎn)和硬度;當(dāng)RB/RA>0.59時(shí)，則形成間隙化合物，其結(jié)構(gòu)為復(fù)雜的晶體結(jié)構(gòu)。返回2.答案：溶質(zhì)原子分布于溶劑晶格間隙而形成的固溶體稱為間隙37

3.答案：所謂玻璃，是指具有玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的非晶態(tài)固體。玻璃與其他非晶態(tài)的區(qū)別就在于有無玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。玻璃態(tài)也指非晶態(tài)金屬和合，它實(shí)際上是一種過冷狀態(tài)液體金屬。從內(nèi)部原子排列的特征來看，晶體結(jié)構(gòu)的基本特征是原子在三維空間呈周期性排列，即存在長程有序，而非晶體中的原子排列卻無長程有序的特點(diǎn)。從性能上看，晶體具有固定熔點(diǎn)和各向異性，而非晶體則無固定熔點(diǎn)，且系各向同性。返回3.答案：所謂玻璃，是指具有玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的非晶態(tài)固體。玻384.答案：有序固熔體，其中各組元原子分別占據(jù)各自的布拉菲點(diǎn)陣——稱為分點(diǎn)陣，整個(gè)固熔體就是由各組元的分點(diǎn)陣組成的復(fù)雜點(diǎn)陣，也叫超點(diǎn)陣或超結(jié)構(gòu)。這種排列和原子之間的結(jié)合能(鍵)有關(guān)。結(jié)合能愈大，原子愈不容易結(jié)合。如果異類原子間結(jié)合能小于同類原子間結(jié)合能，

即EAB<(EAA十EBB)/2，

則熔質(zhì)原子呈部分有序或完全有序排列。有序化的推動力是混合能參量

(εm＝εAB－1/2(EAA+EBB))εm

<0，而有序化的阻力則是組態(tài)熵；升溫使后者對于自由能的貢獻(xiàn)(-TS)增加，達(dá)到某個(gè)臨界溫度以后，則紊亂無序的固熔體更為穩(wěn)定，有序固熔體消失，而變成無序固熔體。返回4.答案：有序固熔體，其中各組元原子分別占據(jù)各自的布拉菲395.答案：α-Fe為體心立方點(diǎn)陣，致密度雖然較小，但是它的間隙數(shù)目多且分散，因而間隙半徑很?。?/p>

r四=0.291，R＝0.0361nm；r八＝0.154，R＝0.0191nm。H，N，C，B等元素熔人。α-Fe中形成間隙固熔體，由于尺寸因素相差很大，所以固熔度(摩爾分?jǐn)?shù))都很小。

例如N在α-Fe中的固熔度(摩爾分?jǐn)?shù))在590℃時(shí)達(dá)到最大值，約為ωN＝0.1×10-2，在室溫時(shí)降至ωN＝0.001×10-2；C在α-Fe中的固溶度(摩爾分?jǐn)?shù))在727℃時(shí)達(dá)最大值，僅為ωC＝0.02l8×10-2，在室溫時(shí)降至ωC＝0.006×10-2。

所以，可以認(rèn)為碳原子在室溫幾乎不熔于α-Fe中，微量碳原子僅偏聚在位錯(cuò)等晶體缺陷附近。假若碳原子熔入α-Fe中時(shí)，它的位置多在α-Fe的八面體間隙中心，因?yàn)棣?Fe中的八面體間隙是不對稱的，形為扁八面體，[100]方向上間隙半徑r＝0.154R，而在[110]方向上，r＝0.633R，當(dāng)碳原子熔入時(shí)只引起一個(gè)方向上的點(diǎn)陣畸變。硼原子較大，熔人間隙更為困難，有時(shí)部分硼原子以置換方式熔人。氫在α-Fe中的固熔度(摩爾分?jǐn)?shù))也很小，且隨溫度下降時(shí)迅速降低。以上元素在γ-Fe中的固熔度(摩爾分?jǐn)?shù))較大一些。這是因?yàn)棣?Fe具有面心立方點(diǎn)陣，原子堆積致密，間隙數(shù)目少，故間隙半徑較大：rA＝0.414，R＝0.0522nm；r四＝0.225，R＝0.0284nm。故上述原子熔入時(shí)均處在八面體間隙的中心。如碳在γ-Fe中最大固熔度(質(zhì)量分?jǐn)?shù))為ωc＝2.1×10-2；氮在γ-Fe中的最大固熔度(質(zhì)量分?jǐn)?shù))約為ωN＝2.8×10-2。返回5.答案：α-Fe為體心立方點(diǎn)陣，致密度雖然較小，但是它的406.答案：在原子尺寸因素相近的情況下，上述元素在Ag中的固熔度(摩爾分?jǐn)?shù))受原子價(jià)因素的影響，即價(jià)電子濃度e/a是決定固熔度(摩爾分?jǐn)?shù))的一個(gè)重要因素。它們的原子價(jià)分別為2，3，4，5價(jià)，Ag為1價(jià)，相應(yīng)的極限固熔度時(shí)的電子濃度可用公式

c＝ZA(1-xB)＋ZBxB計(jì)算，式中，ZA，ZB分別為A，B組元的價(jià)電子數(shù)；xB為B組元的摩爾分?jǐn)?shù)。上述元素在固溶度(摩爾分?jǐn)?shù))極限時(shí)的電子濃度分別為1.43，1.42，1.39，1.31。

返回6.答案：在原子尺寸因素相近的情況下，上述元素在Ag中的固熔41第三章凝固

返回第三章凝固返回42一、名詞解釋1.過冷度2.成分過冷3.微觀偏析4.偏析5.能量起伏6.動態(tài)過冷7.均勻形核返回答案答案答案答案答案答案答案一、名詞解釋1.過冷度返回答案答案答案答案答案答案答案431.過冷度―→理論熔點(diǎn)與實(shí)際結(jié)晶溫度的差值。

2.成分過冷―→合金凝固時(shí)由于液固界面前沿溶質(zhì)濃度分布不均勻，使其實(shí)際溫度低于其理論熔點(diǎn)而所造成的一種特殊過冷現(xiàn)象。

3.微觀偏析―→是在一個(gè)晶粒范圍內(nèi)成分不均勻的現(xiàn)象。根據(jù)凝固時(shí)晶體生長形態(tài)的不同，可分為枝晶偏析、胞狀偏析和晶界偏析。

4.偏析―→合金凝固時(shí)會發(fā)生溶質(zhì)原子重新再分配布，在非平衡凝固條件下，溶質(zhì)原子來不及重新分布，使得先后結(jié)晶的固相中成分不均勻，即為偏析。

返回1.過冷度返回445.能量起伏―→系統(tǒng)中由于原子熱運(yùn)動使每個(gè)微小區(qū)域內(nèi)的能量偏離系統(tǒng)平衡能量而此起彼伏的現(xiàn)象。6.動態(tài)過冷―→晶體生長時(shí)，在液固相界面處的液體同樣需要過冷，以保證具有足夠大的生長驅(qū)動力，這種過冷稱為動態(tài)過冷，也稱界面界面過冷，其過冷程度用動態(tài)過冷表示，即界面處液體的理論結(jié)晶溫度與界面實(shí)際溫度之差。

7.均勻形核―→在均一相中靠自身結(jié)構(gòu)起伏和能量起伏等條件形成晶核。返回5.能量起伏返回45二、簡答題1.試述結(jié)晶相變的熱力學(xué)條件、動力學(xué)條件、能量及結(jié)構(gòu)條件。2.什么叫臨界晶核？它的物理意義及與過冷度的定量關(guān)系如何？3.試分析單晶體形成的基本條件。返回答案答案答案二、簡答題1.試述結(jié)晶相變的熱力學(xué)條件、動力學(xué)條件、能量及461.

分析結(jié)晶相變時(shí)系統(tǒng)自由能的變化可知，結(jié)晶的熱力學(xué)條件為?G<0；由單位體積自由能的變化可知，只有?T>0，才有?GB<0。即只有過冷，才能使?G<0。動力學(xué)條件為液—固界面前沿液體的溫度T<Tm(熔點(diǎn))，即存在動態(tài)過冷。由臨界晶核形成功A＝1/3σS可知，當(dāng)形成一個(gè)臨界晶核時(shí)，還有1／3的表面能必須由液體中的能量起伏來提供。液體中存在的結(jié)構(gòu)起伏，是結(jié)晶時(shí)產(chǎn)生晶核的基礎(chǔ)。因此，結(jié)構(gòu)起伏是結(jié)晶過程必須具備的結(jié)構(gòu)條件。返回1.

分析結(jié)晶相變時(shí)系統(tǒng)自由能的變化可知，返回472.答案：根據(jù)自由能與晶胚半徑的變化關(guān)系，可以知道半徑r<rk的晶胚不能成核；

r>rk的晶胚才有可能成核；而r＝rk的晶胚既可能消失，也可能穩(wěn)定長大。因此，半徑為rk的晶胚稱為臨界晶核。其物理意義是，過冷液體中涌現(xiàn)出來的短程有序的原子團(tuán)，當(dāng)其尺寸r≥rk時(shí)，這樣的原子團(tuán)便可成為晶核而長大。臨界晶核半徑rk，其大小與過冷度有關(guān)，則有返回2.答案：根據(jù)自由能與晶胚半徑的變化關(guān)系，可以知道返回483.形成單晶體的基本條件是使液體金屬結(jié)晶時(shí)只產(chǎn)生一個(gè)核心(或只有一個(gè)核心能夠長大)并長大成單晶體。返回3.形成單晶體的基本條件是使液體金屬結(jié)晶時(shí)只產(chǎn)生一個(gè)核心(或49三、綜合題1.鑄件組織有何特點(diǎn)？2.液體金屬凝固時(shí)都需要過冷，那么固態(tài)金屬熔化時(shí)是否會出現(xiàn)過熱，為什么？3.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？4.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。5.分析純金屬生長形態(tài)與溫度梯度的關(guān)系。返回答案答案答案答案答案三、綜合題1.鑄件組織有何特點(diǎn)？返回答案答案答案答案答案506.簡述純金屬晶體長大的機(jī)制。7.指出下列概念的錯(cuò)誤之處，并改正。(1)所謂過冷度，是指結(jié)晶時(shí)，在冷卻曲線上出現(xiàn)平臺的溫度與熔點(diǎn)之差；而動態(tài)過冷度是指結(jié)晶過程中，實(shí)際液相的溫度與熔點(diǎn)之差。(2)金屬結(jié)晶時(shí)，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(gè)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。返回答案答案答案答案答案6.簡述純金屬晶體長大的機(jī)制。返回答案答案答案答案答案51(5)所謂臨界晶核，就是體系自由能的減少完全補(bǔ)償表面自由能的增加時(shí)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(shí)的最大過冷度，其實(shí)測值與用公式ΔT=0.2Tm計(jì)算值基本一致。(8)

某些鑄件結(jié)晶時(shí)，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。返回答案答案答案答案(5)所謂臨界晶核，就是體系自由能的減少完全補(bǔ)償表面自52(9)

若在過冷液體中，外加10000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(jì)算公式A非＝A均中可以看出，當(dāng)潤濕角θ＝00時(shí)，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?yàn)榍罢呤且酝饧淤|(zhì)點(diǎn)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。返回答案答案答案答案(9)

若在過冷液體中，外加10000顆形核劑，則結(jié)53(13)在研究某金屬細(xì)化晶粒工藝時(shí)，主要尋找那些熔點(diǎn)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(shí)，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(gè)一個(gè)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(shí)的組織形態(tài)一樣，前者呈樹枝晶，后者也呈樹枝晶。返回答案答案答案答案(13)在研究某金屬細(xì)化晶粒工藝時(shí)，主要尋找那些熔點(diǎn)54(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(shí)若呈垂直方式長大，其界面時(shí)而光滑，時(shí)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(shí)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?zé)o關(guān)。返回答案答案答案答案(17)人們是無法觀察到極純金屬的樹枝狀生長過程，所55(22)

金屬結(jié)晶時(shí)，晶體長大所需要的動態(tài)過冷度有時(shí)還比形核所需要的臨界過冷度大。返回答案(22)

金屬結(jié)晶時(shí)，晶體長大所需要的動態(tài)過冷度有時(shí)還比561.在鑄錠組織中，一般有三層晶區(qū)：（1）最外層細(xì)晶區(qū)。其形成是由于模壁的溫度較低，液體的過冷度交大，因此形核率較高。（2）中間為柱狀晶區(qū)。其形成是由于模壁的溫度升高，晶核的成長速率大于晶核的形核率，且沿垂直于模壁風(fēng)向的散熱較為有利。在細(xì)晶區(qū)中取向有利的晶粒優(yōu)先生長為柱狀。（3）中心為等軸晶區(qū)。其形成是由于模壁溫度進(jìn)一步升高，液體過冷度進(jìn)一步降低，剩余液體的散熱方向性已不明顯，處于均勻冷卻狀態(tài)；同時(shí)，未熔雜質(zhì)、破斷枝晶等易集中于剩余液體中，這些都促使了等軸晶的形成。應(yīng)該指出，鑄錠的組織并不是都具有3層晶區(qū)。由于凝固條件的不同，也會形成在鑄錠中只有某一種晶區(qū)，或只有某兩種晶區(qū)。返回1.在鑄錠組織中，一般有三層晶區(qū)：返回572.返回2.返回583.答案：金屬玻璃是通過超快速冷卻的方法，抑制液—固結(jié)晶過程，獲得性能異常的非晶態(tài)結(jié)構(gòu)。玻璃是過冷的液體。這種液體的黏度大，原子遷移性小，因而難于結(jié)晶，如高分子材料(硅酸鹽、塑料等)在一般的冷卻條件下，便可獲得玻璃態(tài)。

金屬則不然。由于液態(tài)金屬的黏度低，冷到液相線以下便迅速結(jié)晶，因而需要很大的冷卻速度(估計(jì)>1010℃／s)才能獲得玻璃態(tài)。為了在較低的冷速下獲得金屬玻璃，就應(yīng)增加液態(tài)的穩(wěn)定性，使其能在較寬的溫度范圍存在。實(shí)驗(yàn)證明，當(dāng)液相線很陡從而有較低共晶溫度時(shí)，就能增加液態(tài)的穩(wěn)定性，故選用這樣的二元系(如Fe—B，F(xiàn)e—C，h—P，F(xiàn)e—Si等)。為了改善性能，可以加入一些其他元素(如Ni，Mo，Cr，Co等)。返回3.答案：金屬玻璃是通過超快速冷卻的方法，抑制液—固結(jié)晶過594.答案：實(shí)際結(jié)晶溫度與理論結(jié)晶溫度之間的溫度差，稱為過冷度(?T＝Tm一Tn)。它是相變熱力學(xué)條件所要求的，只有AT>0時(shí)，才能造成固相的自由能低于液相自由能的條件，液、固相間的自由能差便是結(jié)晶的驅(qū)動力。過冷液體中，能夠形成等于臨界晶核半徑的晶胚時(shí)的過冷度，稱為臨界過冷度(?T*)。顯然，當(dāng)實(shí)際過冷度?T<?T*時(shí)，過冷液體中最大的晶胚尺寸也小于臨界晶核半徑，故難于成核；只有當(dāng)?T>?T*時(shí)，才能均勻形核。所以，臨界過冷度是形核時(shí)所要求的。晶核長大時(shí)，要求液—固界面前沿液體中有一定的過冷，才能滿足

(dN／dt)F>(dN／dt)M，這種過冷稱為動態(tài)過冷度(?Tk＝Tm一Ti)，它是晶體長大的必要條件。返回4.答案：實(shí)際結(jié)晶溫度與理論結(jié)晶溫度之間的溫度差，稱為過冷度605.純金屬生長形態(tài)是指晶體宏觀長大時(shí)界面的形貌。界面形貌取決于界面前沿液體中的溫度分布。

(1)

平面狀長大：當(dāng)液體具有正溫度梯度時(shí)，晶體以平直界面方式推移長大。此時(shí)，界面上任何偶然的、小的凸起伸入液體時(shí)，都會使其過冷度減小，長大速率降低或停止長大，而被周圍部分趕上，因而能保持平直界面的推移。

長大中晶體沿平行溫度梯度的方向生長，或沿散熱的反方向生長，而其他方向的生長則受到抑制。

返回5.純金屬生長形態(tài)是指晶體宏觀長大時(shí)界面的形貌。界面形貌取決61(2)

樹枝狀長大：當(dāng)液體具有負(fù)溫度梯度時(shí)，在界面上若形成偶然的凸起伸入前沿液體時(shí)，由于前方液體有更大的過冷度，有利于晶體長大和凝固潛熱的散失，從而形成枝晶的一次軸。一個(gè)枝晶的形成，其潛熱使鄰近液體溫度升高，過冷度降低，因此，類似的枝晶只在相鄰一定間距的界面上形成，相互平行分布。在一次枝晶處的溫度比枝晶間溫度要高，如附圖2．7(a)中所示的AA斷面上丁A>丁n，這種負(fù)溫度梯度使一次軸上又長出二次軸分枝，如附圖2.7(b)所示。同樣，還會產(chǎn)生多次分枝。枝晶生長的最后階段，由于凝固潛熱放出，使枝晶周圍的液體溫度升高至熔點(diǎn)以上，液體中出現(xiàn)正溫度梯度，此時(shí)晶體長大依靠平界面方式推進(jìn)，直至枝晶間隙全部被填滿為止。返回(2)

樹枝狀長大：當(dāng)液體具有負(fù)溫度梯度時(shí)，在界626.晶體長大機(jī)制是指晶體微觀長大方式，它與液—固界面結(jié)構(gòu)有關(guān)。具有粗糙界面的物質(zhì)，因界面上約有50％的原子位置空著，這些空位都可接受原子，故液體原子可以單個(gè)進(jìn)入空位，與晶體相連接，界面沿其法線方向垂直推移，呈連續(xù)式長大。具有光滑界面的晶體長大，不是單個(gè)原子的附著，而是以均勻形核的方式，在晶體學(xué)小平面界面上形成一個(gè)原子層厚的二維晶核與原界面間形成臺階，單個(gè)原子可以在臺階上填充，使二維晶核側(cè)向長大，在該層填滿后，則在新的界面上形成新的二維晶核，繼續(xù)填滿，如此反復(fù)進(jìn)行。若晶體的光滑界面存在有螺型位錯(cuò)的露頭，則該界面成為螺旋面，并形成永不消失的臺階，原子附著到臺階上使晶體長大。返回6.晶體長大機(jī)制是指晶體微觀長大方式，它與液—固界面結(jié)構(gòu)有關(guān)637.答案：(1)……在冷卻曲線上出現(xiàn)的實(shí)際結(jié)晶溫度與熔點(diǎn)之差……液-固界面前沿液態(tài)中的溫度與熔點(diǎn)之差。(2)……使體系自由能減小……(3)在過冷液體中，液態(tài)金屬中出現(xiàn)的……(4)在一定過冷度下……(5)……就是體系自由能的減少能夠補(bǔ)償2／3表面自由能……(6)……不能成核，即便是有足夠的能量起伏提供，還是不能成核。(7)測定某純金屬均勻形核時(shí)的有效過冷度……(8)……那么總的形核率N＝N2。(9)……則結(jié)晶后就可以形成數(shù)萬顆晶粒。(10)……非均勻形核的形核功最小。(11)……則只要在工藝上采取對厚處加快冷卻(如加冷鐵)就可以滿足。(12)……因?yàn)榍罢呤且酝饧淤|(zhì)點(diǎn)為基底，形核功小……返回7.答案：返回64(13)……主要尋找那些熔點(diǎn)高，且……(14)……若液—固界面呈粗糙型，則其液相原子……(15)只有在負(fù)溫度梯度條件下，常用純金屬……(16)……結(jié)晶終了時(shí)的組織形態(tài)不同，前者呈樹枝晶(枝間是水)，后者呈一個(gè)個(gè)(塊狀)晶粒。(17)……生長過程，但可以通．過實(shí)驗(yàn)方法，如把正在結(jié)晶的金屬剩余液體倒掉，或者整體淬火等進(jìn)行觀察，所以關(guān)于樹枝狀生長形態(tài)不是一種推理。(18)……其生長形態(tài)不會發(fā)生改變。(19)……其界面是粗糙型的。(20)……平直的稱為粗糙界面結(jié)構(gòu)……鋸齒形的稱為平滑界面結(jié)構(gòu)。(21)……因還與液—固界面的結(jié)構(gòu)有關(guān)，即與該金屬的熔化熵有關(guān)。(22)……增加，但因金屬的過冷能力小，故不會超過某一極大值……

返回(13)……主要尋找那些熔點(diǎn)高，且……返回65第四章相圖

返回第四章相圖返回66一、名詞解釋1.相變2.相3.組織4.組織組成物5.相圖6.離異共晶7.偽共晶8.杠桿定理返回答案答案答案答案答案答案答案答案一、名詞解釋1.相變返回答案答案答案答案答案答案答案答案671.相變―→從一個(gè)相變成另一個(gè)相的過程。

2.相―→體系中具有相同的物理化學(xué)性質(zhì)的均勻部分。3.組織―→指的是在外界因素、成分等一定的情況下，組成合金的不同成分、結(jié)構(gòu)和性能的相的總體。4.組織組成物―→組織組成物是具有特定組織形態(tài)的某一相變的產(chǎn)物，它可以是單相，也可以由多相組成。5.相圖―→以圖的形式表示在平衡狀態(tài)下，物相與材料的組分和外界條件的關(guān)系。

返回1.相變返回686.離異共晶―→成分遠(yuǎn)離共晶點(diǎn)的亞共晶或過共晶在結(jié)晶時(shí)，若初晶數(shù)量較多而共晶數(shù)量較少，組成共晶的兩相有時(shí)會發(fā)生分離，其中與初晶相同的相往往依附與初晶上生長，而另一相沿初晶的邊界分布，將這種兩相分離的共晶組織稱為離異共晶。7.偽共晶―→在不平衡結(jié)晶的條件下，非共晶成分的合金在冷卻速度足夠快時(shí)，將直接過冷到相圖的共晶線以下的偽共晶區(qū)，從而全部轉(zhuǎn)變?yōu)楣簿ЫM織，這種共晶稱為偽共晶。8.杠桿定理

―→在合金相圖的兩相區(qū)中，平衡兩相的成分點(diǎn)與合金的成分點(diǎn)位于一條直線上，前者為杠桿的端點(diǎn)，后者為杠桿的支點(diǎn)，平衡兩相的相對量與支點(diǎn)到相應(yīng)相端點(diǎn)的線段成反比。

返回6.離異共晶返回69二、綜合題1.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(shí)組織組成物的相對量表達(dá)式。返回答案二、綜合題1.在圖4—30所示相圖中，請指出：返回答案702.固溶體合金的相圖如下圖所示，試根據(jù)相圖確定：①成分為ω(B)=40%的合金首先凝固出來的固體成分;②若首先凝固出來的固體成分含ω(B)=60%，合金的成分為多少?③成分為ω(B)=70%寫的合金最后凝固的液體成分;④合金成分為ω(B)=50%，凝固到某溫度時(shí)液相含有ω(B)=40%，固體含有ω(B)=80%，此時(shí)液體和固體各占多少?返回答案2.固溶體合金的相圖如下圖所示，試根據(jù)相圖確定：返回答案713.證明固溶體合金凝固時(shí)，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；ωCoCu——合金成分；K——平衡分配系數(shù)；G——溫度梯度；D——擴(kuò)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：返回答案3.證明固溶體合金凝固時(shí)，因成分過冷而產(chǎn)生的最大過冷度為：724.指出下列相圖中的錯(cuò)誤，并加以改正。返回答案4.指出下列相圖中的錯(cuò)誤，并加以改正。返回答案735.①根據(jù)圖7-8所示的Fe-Fe3C相圖，分別求ω(C)=2.11%，ω(C)=30%的二次滲碳體的析出量。②畫出ω(C)=4.3%的冷卻曲線。返回答案5.①根據(jù)圖7-8所示的Fe-Fe3C相圖，分別求ω(C)746.A1-Cu合金相圖如圖7-13所示，設(shè)分配系數(shù)K和液相線斜率均為常數(shù)，試求:①ω(Cu)=1%固溶體進(jìn)行緩慢的正常凝固，當(dāng)凝固分?jǐn)?shù)為50%時(shí)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(kuò)散系數(shù)D=3×10-5cm/s時(shí)，合金凝固時(shí)能保持平面界面的最大含銅量。返回答案6.A1-Cu合金相圖如圖7-13所示，設(shè)分配系數(shù)K和液相757.根據(jù)圖7-9所示的A1-Si共晶相圖，試分析圖中(a)，(b)，(c)3個(gè)金相組織屬什么成分并說明理由。指出細(xì)化此合金鑄態(tài)組織的途徑。返回答案7.根據(jù)圖7-9所示的A1-Si共晶相圖，試分析圖中(a)768.青銅(Cu-Sn)和黃銅CCu--fin)相圖如圖7-15(a)，(b)所示:①敘述Cu-10%Sn合金的不平衡冷卻過程，并指出室溫時(shí)的金相組織。②比較Cu-10%Sn合金鑄件和Cu-30%合金鑄件的鑄造性能及鑄造組織，說明Cu-10%Sn合金鑄件中有許多分散砂眼的原因。③ω(Sn}分別為2%，11%和15%的青銅合金，哪一種可進(jìn)行壓力加工?哪種可利用鑄造法來制造機(jī)件?答案返回8.青銅(Cu-Sn)和黃銅CCu--fin)相779.如下圖所示，已知A，B，C三組元固態(tài)完全不互溶，質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別84%A,，10%B，10%C的O合金在冷卻過程中將進(jìn)行二元共晶反應(yīng)和三元共晶反應(yīng)，在二元共晶反應(yīng)開始時(shí)，該合金液相成分(a點(diǎn))為60%A，20%B，20%C，而三元共晶反應(yīng)開始時(shí)的液相成分(E點(diǎn))為50%A，10%B，40%C。①試計(jì)算A%，(A-+-B)%和(A+B+C)%的相對量。②寫出圖中I和P合金的室溫平衡組織。返回答案9.如下圖所示，已知A，B，C三組元固態(tài)完全不互溶，質(zhì)量分?jǐn)?shù)7810.根據(jù)下圖所示，Al-Mg-Mn系富Al一角的投影圖，①寫出圖中兩個(gè)四相反應(yīng)。②寫出圖中合金Ⅰ和Ⅱ的凝固過程。答案返回10.根據(jù)下圖所示，Al-Mg-Mn系富Al一角的投影圖，791.答案：(1)高溫區(qū)水平線為包晶線，包晶反應(yīng)：Lj+δk→αn

中溫區(qū)水平線為共晶線，共晶反應(yīng)：

Ld′→αg+βh

(2)各區(qū)域組織組成物如圖4—30中所示。

(3)I合金的冷卻曲線和結(jié)晶過程如附圖2.9所示。

返回

1～2，均勻的液相L。

2～3勻晶轉(zhuǎn)變，L→δ不斷結(jié)晶出δ相。

3～3′，發(fā)生包品反應(yīng)L+δ→α。

3′～4，剩余液相繼續(xù)結(jié)晶為α。

4，凝固完成，全部為α。

4～5，為單一α相，無變化。

5～6，發(fā)生脫溶轉(zhuǎn)變α→βII。室溫下的組織為α+βII。

1.答案：(1)高溫區(qū)水平線為包晶線，包晶反應(yīng)：返回

80

（4）

II合金的冷卻曲線和結(jié)晶過程如附圖2.10所示。

1～2，均勻的液相L。

2～3，結(jié)晶出α初，隨溫度下降α相不斷析出，液相不斷減少。

3～3′，剩余液相發(fā)生共晶轉(zhuǎn)變L→α+β。

3′～4，α→βII，β→αII，室溫下的組織為。Α初+（α+β）共+βII

(4)室溫時(shí)，合金I、II組織組成物的相對量可由杠桿定律求得。

合金I：

合金II：返回

（4）

II合金的冷卻曲線和結(jié)晶過程如附圖2.10所示。

812.①在合金成分線與液相線相交點(diǎn)作水平線，此線與固相線交點(diǎn)的合金成分即為首先凝固出來的固體成分:~80%B。②作60%B垂直線與a固相線相交點(diǎn)的水平線，此線與液相線L相交點(diǎn)的成分即為合金成分:~15%B。③原理同上:合金成分~20%B。④利用杠桿定律:返回2.返回823.設(shè)純?nèi)軇┙M元A的熔點(diǎn)為TA，液相線與固相線近似為直線，則離界面距離x處液相線溫度TL為：但在x處液相的實(shí)際溫度T如附圖2.8所示，應(yīng)為：

返回因?yàn)槿苜|(zhì)分布而產(chǎn)生的成分過冷為：將（4）代入（3）得：3.設(shè)純?nèi)軇┙M元A的熔點(diǎn)為TA，液相線與固相線近似為直線，則834.1）任何溫度下所作的連接線兩端必須分別相交于液相線和固相線，不能相交于單一液相線或單一固相線。2）A組元的凝固溫度恒定，所以液、固相線在A成分處相交于一點(diǎn)。3）在兩元系的三相平衡反應(yīng)中，三相的成分是惟一的。4）在兩元系只能出現(xiàn)三相平衡反應(yīng)。返回4.1）任何溫度下所作的連接線兩端必須分別相交于液相845.返回5.返回856.根據(jù)已知條件，由相圖解得：返回6.根據(jù)已知條件，由相圖解得：返回86返回返回877.(1)①共晶組織，因?yàn)閮上嘟惶嫔舍槧罱M織，②過共晶組織，因?yàn)槌跎酁橛行】堂鎵K晶形，應(yīng)為非金屬結(jié)晶特征，故此過共晶合金的初生相為Si。③亞共晶組織，因?yàn)槌跎酁闃渲В瑧?yīng)為金屬結(jié)晶特征，故為亞共晶合金的初生相α(Al)固溶體。(2)可采用變質(zhì)劑(鈉鹽)或增加冷卻速率來細(xì)化Al-Si合金的鑄態(tài)組織。返回7.(1)①共晶組織，因?yàn)閮上嘟惶嫔舍槧罱M織，返回888.①在不平衡凝固條件下，首先將形成樹枝狀的α晶體；隨著凝固的進(jìn)行，當(dāng)液體中溶質(zhì)富集處達(dá)到包晶成分時(shí)，將產(chǎn)生包晶轉(zhuǎn)變：L+α→β，從而在枝晶間形成β相;如果冷速不是特別快，可能繼續(xù)冷卻至586℃時(shí)發(fā)生共析反應(yīng)：β→α+γ，甚至冷卻至520℃時(shí)再次發(fā)生共析反應(yīng)：γ→α+δ。

因此鑄件的最后組織將是在a的枝晶間分布著β相，或者分布著（α+γ）共析體，也可能為共析體（α+δ）。②Cu-30%Zn合金的凝固溫度范圍窄，不容易產(chǎn)生寬的成分過冷區(qū)，即以“殼狀”方式凝固，液體的流動性好，易補(bǔ)縮，容易獲得致密的鑄件，鑄件組織主要為平行排列的柱狀晶。Cu-10%Zn合金具有寬的凝固溫度范圍，容易形成寬的成分過冷區(qū)，即以“糊狀”方式凝固，液體的流動性差，不易補(bǔ)縮，這是使鑄件產(chǎn)生分散砂眼的主要原因，鑄件的致密性差，鑄件組織主要由樹枝狀柱狀晶和中心等軸晶組成。③Cu-2%Sn合金為單相α組織，塑性好，易于進(jìn)行壓力加工；Cu-11%Sn，Cu-15%Sn合金的鑄態(tài)組織中含有硬而質(zhì)脆的中間相組織，不易塑性變形，適合用于鑄造法來制造耐磨機(jī)件。返回8.①在不平衡凝固條件下，首先將形成樹枝狀的α晶體；隨著凝899.返回9.返回9010.1)在P點(diǎn)發(fā)生的反應(yīng)：L+MnAl3→MnAl4+Mg5Al8

在E1點(diǎn)發(fā)生的反應(yīng)：L→Al+MnAl4+Mg5Al82)成分Ⅰ的合金冷卻時(shí)首先結(jié)晶出Al，然后剩余液相成分達(dá)到ET點(diǎn)，發(fā)生L→Al+MnAl4+Mg5Al8三元共晶反應(yīng)。3)成分Ⅱ的合金冷卻時(shí)首先結(jié)晶出Mg5Al8，隨后發(fā)生L→MnAl3+Mg5Al8的共晶反應(yīng)。這合金繼續(xù)冷卻剩余液相成分達(dá)到P點(diǎn)，經(jīng)過第一個(gè)四相平面，發(fā)生L+MnAl3→MnAl4+Mg5Al8四相反應(yīng)，反應(yīng)后余下L+MnAl4+Mg5Al8三相，當(dāng)液相成分從P點(diǎn)到達(dá)ET發(fā)生L→Al+MnAl4+Mg5Al8四相反應(yīng)(第二個(gè)四相平面)，最后進(jìn)人Al+MnAl4+Mg5Al8三相區(qū)直至室溫。返回10.1)在P點(diǎn)發(fā)生的反應(yīng)：L+MnAl3→MnAl4+M91第五章材料中的擴(kuò)散

返回第五章材料中的擴(kuò)散返回92一、名詞解釋1.上坡擴(kuò)散2.柯肯達(dá)爾效應(yīng)3.菲克第一定律4.自擴(kuò)散5.反應(yīng)擴(kuò)散返回答案答案答案答案答案一、名詞解釋1.上坡擴(kuò)散返回答案答案答案答案答案931.上坡擴(kuò)散―→在化學(xué)位梯度的推動下，溶質(zhì)由低濃度的地方向高濃度的地方擴(kuò)散的現(xiàn)象。2.柯肯達(dá)爾效應(yīng)―→在置換固溶體中由于兩組元的原子以不同速率相對擴(kuò)散而引起標(biāo)記面漂移的現(xiàn)象。3.菲克第一定律―→在單位時(shí)間內(nèi)通過垂直擴(kuò)散方向的單位截面積的擴(kuò)散物質(zhì)與該截面處的濃度梯度成正比。

4.自擴(kuò)散―→純物質(zhì)晶體中擴(kuò)散稱自擴(kuò)散。5.反應(yīng)擴(kuò)散―→伴有相變發(fā)生的擴(kuò)散。

返回1.上坡擴(kuò)散返回94二、簡答題1.為什么鋼鐵零件滲碳溫度一般要選擇γ相區(qū)中進(jìn)行？若不在γ相區(qū)進(jìn)行會有什么結(jié)果？2.三元系發(fā)生擴(kuò)散時(shí)，擴(kuò)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？返回答案答案二、簡答題1.為什么鋼鐵零件滲碳溫度一般要選擇γ相區(qū)中進(jìn)行？951.

因α-Fe中的最大碳熔解度(質(zhì)量分?jǐn)?shù))只有0.0218％，對于含碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于0.0218％的鋼鐵在滲碳時(shí)零件中的碳濃度梯度為零，滲碳無法進(jìn)行，即使是純鐵，在α相區(qū)滲碳時(shí)鐵中濃度梯度很小，在表也不能獲得高含碳層；另外，由于溫度低，擴(kuò)散系數(shù)也很小，滲碳過程極慢，沒有實(shí)際意義。γ-Fe中的碳固溶度高，滲碳時(shí)在表層可獲得較高的碳濃度梯度使?jié)B碳順利進(jìn)行。返回1.

因α-Fe中的最大碳熔解度(質(zhì)量分?jǐn)?shù))只有0.021962.三元系擴(kuò)散層內(nèi)不可能存在三相共存區(qū)，但可以存在兩相共存區(qū)。原因如下：三元系中若出現(xiàn)三相平衡共存，其二相中成分一定且不同相中同一組分的化學(xué)位相等，化學(xué)位梯度為零，擴(kuò)散不可能發(fā)生。

三元系在兩相共存時(shí)，由于自由度數(shù)為2，在溫度一定時(shí)，其組成相的成分可以發(fā)生變化，使兩相中相同組元的原子化學(xué)位平衡受到破壞，引起擴(kuò)散。

返回2.三元系擴(kuò)散層內(nèi)不可能存在三相共存區(qū)，但可以存在兩相共存區(qū)97三、綜合題1.以空位機(jī)制進(jìn)行擴(kuò)散時(shí)，原子每次跳動一次相當(dāng)于空位反向跳動一次，并未形成新的空位，而擴(kuò)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。2.指出以下概念中的錯(cuò)誤。（1）如果固溶體中不存在擴(kuò)散流，則說明原子沒有擴(kuò)散（2）因固體原子每次跳動方向是隨機(jī)的，所以在沒有任何擴(kuò)散情況下擴(kuò)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(jī)制擴(kuò)散的原子在晶界處無法擴(kuò)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(kuò)散的空余間隙越少，即z值越小，導(dǎo)致擴(kuò)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(kuò)散系數(shù)要小于γ－Fe中的擴(kuò)散系數(shù)。返回答案答案三、綜合題1.以空位機(jī)制進(jìn)行擴(kuò)散時(shí)，原子每次跳動一次相當(dāng)于空983.一塊ω(C)=0.1%的碳鋼在930℃滲碳，滲到0.05cm的地方，碳的濃度達(dá)到0.45%。在t>0的全部時(shí)間，滲碳?xì)夥毡３直砻娉煞譃?%，假設(shè)DγC=2.0×10-5exp(-14000/RT)(m2/s)，①計(jì)算滲碳時(shí)間。②若將滲層加深1倍，則需多長時(shí)間?③若規(guī)定ω(C)=0.3%作為滲碳層厚度的量度，則在930℃時(shí)滲碳10h的滲層厚度為870℃時(shí)滲碳10h的多少倍?4.在950℃下對純鐵進(jìn)行滲碳，并希望在0.1mm的深度得到ω(C)=0.9%的碳含量。假設(shè)表面碳含量保持在ω(C)2=1.20%，擴(kuò)散系數(shù)Dγ-Fe=10-10m2/s。計(jì)算為達(dá)到此要求至少要滲碳多少時(shí)間。

返回答案答案3.一塊ω(C)=0.1%的碳鋼在930℃滲碳，滲到0.05995.有兩種激活能分別為Q1=83.7kJ/mol和Q2=251kJ/mol的擴(kuò)散反應(yīng)。觀察在溫度從25℃高到60℃對這兩種擴(kuò)散的影響，并對結(jié)果做出評述。6.如下圖所示，利用Fe-O相圖分析純鐵在1000℃氧化時(shí)氧化層內(nèi)的不同組織與氧的濃度分布規(guī)律，畫出示意圖。

返回答案答案5.有兩種激活能分別為Q1=83.7kJ/mol和Q2=251007.已知A1在Al2O3中擴(kuò)散系數(shù)D0(Al)=2.8×10-3m2/s，激活能477kJ/mol，而氧在Al2O3中的D0(O)=0.19m2/s，Q=636kJ/mol。①分別計(jì)算二者在2000K溫度下的擴(kuò)散系數(shù)D。②說明它們擴(kuò)散系數(shù)不同的原因。返回答案7.已知A1在Al2O3中擴(kuò)散系數(shù)D0(Al)=2.8×1011.此說法不正確。固體中的宏觀擴(kuò)散流不是單個(gè)原子定向跳動的結(jié)果，擴(kuò)散激活能也不是單個(gè)原子遷：移時(shí)每一次跳動需越過的能壘，固體中原子的跳動具有隨機(jī)性質(zhì)，擴(kuò)散流是固體中擴(kuò)散物質(zhì)質(zhì)點(diǎn)(如原子，離子)隨機(jī)跳動的統(tǒng)計(jì)結(jié)果的宏觀體現(xiàn)，當(dāng)晶體中的擴(kuò)散以空位機(jī)制進(jìn)行時(shí)，晶體中任何一個(gè)原子在兩個(gè)平衡位置之間發(fā)生跳動必須同時(shí)滿足兩個(gè)條件：(1)

該原子具有的能量必須高于某一臨界值?Gf，即原子跳動激活能，以克服阻礙跳動的阻力；(2)該原子相鄰平衡位置上存在空位。根據(jù)統(tǒng)計(jì)熱力學(xué)理論，在給定溫度T下，晶體中任一原子的能量高于?Gf的幾率Pf，即晶體中能量高于?Gf的原子所占原子百分?jǐn)?shù)為而晶體中的平衡空位濃度Cv，即任一原子平衡位置出現(xiàn)空位的幾率Pv，為顯然，某一瞬間晶體中原子發(fā)生一次跳動的幾率為

P也等于該瞬間發(fā)生跳動原子所占的原子百分?jǐn)?shù)。其中Q＝?Gf＋?Gv，就是空位擴(kuò)散機(jī)制的擴(kuò)散激活能。返回1.此說法不正確。固體中的宏觀擴(kuò)散流不是單個(gè)原子定向跳動的結(jié)1022.(1)固體中即使不存在宏觀擴(kuò)散流，但由于原子熱振動的遷移跳躍，擴(kuò)散仍然存在。純物質(zhì)中的自擴(kuò)散即是一個(gè)典型例證。(2)原子每次跳動方向是隨機(jī)的。只有當(dāng)系統(tǒng)處于熱平衡狀態(tài)，原子在任一跳動方向上的跳動幾率才是相等的。此時(shí)雖存在原子的遷移(即擴(kuò)散)，但沒有宏觀擴(kuò)散流。如果系統(tǒng)處于非平衡狀態(tài)，系統(tǒng)中必然存在熱力學(xué)勢的梯度(具體可表示為濃度梯度、化學(xué)位梯度、應(yīng)變能梯度等)。原子在熱力學(xué)勢減少的方向上的跳動幾率將大于在熱力學(xué)勢增大方向上的跳動幾率。于是就出現(xiàn)了宏觀擴(kuò)散流。(3)晶界上原子排列混亂，與非晶體相類似，其原子堆積密集程度遠(yuǎn)不及晶粒內(nèi)部，因而對原子的約束能力較弱，晶界原子的能量及振動頻率ν明顯高于晶內(nèi)原子。所以晶界處原子具有更高的遷移能力。晶界擴(kuò)散系數(shù)也罷明顯鬲于晶內(nèi)擴(kuò)散系數(shù)。(4)事實(shí)上這種情況不可能出現(xiàn)。間隙固熔體的熔質(zhì)原子固熔度十分有限。即使是達(dá)到過飽合狀態(tài)，溶質(zhì)原子數(shù)目要比晶體中的間隙總數(shù)要小幾個(gè)數(shù)量級，因此，在間隙原子的跳動幾率。于是就出現(xiàn)了宏觀擴(kuò)散流。周圍的間隙位置可看成都是空的。即對于給定晶體結(jié)構(gòu)，z為一個(gè)常數(shù)。(5)

雖然體心立方晶體的配位數(shù)小，但其屬于非密堆結(jié)構(gòu)。與密堆結(jié)構(gòu)的面心立方晶體相比較，公式中的相關(guān)系數(shù)f值相差不大(0.72和0.78)，但原子間距大，原子因約束力小而振動頻率ν高，其作用遠(yuǎn)大于配位數(shù)的影響。而且原子遷移所要克服的阻力也小，具體表現(xiàn)為擴(kuò)散激活能低，擴(kuò)散常數(shù)較大，實(shí)際情況是在同一溫度下α-Fe有更高的自擴(kuò)散系數(shù)，而且熔質(zhì)原子在。α-Fe中的擴(kuò)散系數(shù)要比γ-Fe高。返回2.(1)固體中即使不存在宏觀擴(kuò)散流，但由于原子熱振動的遷1033.返回3.返回104返回返回1054.返回4.返回1065.對于溫度從298K提高到873K，擴(kuò)散速率D分別提高4.6×109倍和9.5×1023倍，顯示出溫度對擴(kuò)散速率的重要影響。當(dāng)激活能越大，擴(kuò)散速率對溫度的敏感性越大。返回5.返回1076.根據(jù)Fe-O相圖，1000℃下當(dāng)表面氧含量達(dá)到31%時(shí)，則由表面向內(nèi)依次出現(xiàn)Fe2O3，F(xiàn)e3O4，F(xiàn)eO氧化層，最內(nèi)側(cè)為γ-Fe，如圖所示。隨著擴(kuò)散的進(jìn)行，氧化層逐漸增厚并向內(nèi)部推進(jìn)。返回6.根據(jù)Fe-O相圖，1000℃下當(dāng)表面氧含量達(dá)到31%時(shí)，1087.②因?yàn)樵贏l2O3中，陽原子Al的離子半徑小于陰離子O的半徑，因此Al在Al2O3中的擴(kuò)散激活能小子O在中Al2O3激活能，故前者的擴(kuò)散系數(shù)大子后者。返回7.返回109第六章塑性變形

返回第六章塑性變形返回110一、名詞解釋1.多滑移2.位錯(cuò)的交滑移3.攀移4.形變織構(gòu)5.孿生返回答案答案答案答案答案一、名詞解釋1.多滑移返回答案答案答案答案答案1111.多滑移―→晶體在外力的作用滑移時(shí)，由于晶體的轉(zhuǎn)動，將使多個(gè)滑移系同時(shí)達(dá)到臨界分切應(yīng)力，從而使這些滑移系同時(shí)或交替進(jìn)行滑移，多滑移也稱復(fù)滑移。

2.位錯(cuò)的交滑移―→當(dāng)螺型位錯(cuò)在滑移面上滑移受阻時(shí)，會轉(zhuǎn)移到與該滑移面相交的另一個(gè)滑移面上繼續(xù)滑移，這種滑移方式稱為位錯(cuò)的交滑移。

3.攀移―→刃型位錯(cuò)除了可以在滑移面上滑移外，還可以發(fā)生垂直于滑移面的運(yùn)動，稱為攀移。4.形變織構(gòu)塑―→性變形過程中，隨著變形程度的增加，個(gè)晶粒的滑移面和滑移方向都會隨變形方向轉(zhuǎn)動，逐漸使多晶體中原來取向互不相同的各個(gè)晶粒在空間上出現(xiàn)一定程度的規(guī)律性，這種組織狀態(tài)稱為形變織構(gòu)。

5.孿生―→切應(yīng)力作用下晶體的一部分相對另一部分沿著特定的晶面、晶體學(xué)方向產(chǎn)生的均勻切變過程。

返回1.多滑移返回112二、簡答題1.什么是單滑移、多滑移、交滑移?三者滑移線的形貌各有何特征?

2.用金相分析如何區(qū)分“滑移帶”、“機(jī)械孿晶”、“退火孿晶”。3.銀紋與裂紋有什么區(qū)別?返回答案答案答案二、簡答題1.什么是單滑移、多滑移、交滑移?三者滑移線的形1131.單滑移是指只有一個(gè)滑移系進(jìn)行滑移。滑移線呈一系列彼此平行的直線。這是因?yàn)閱位苾H有一組多滑移是指有兩組或兩組以上的不同滑移系同時(shí)或交替地進(jìn)行滑移。它們的滑移線或者平行，或者相交成一定角度。這是因?yàn)橐欢ǖ木w結(jié)構(gòu)中具有一定的滑移系，而這些滑移系的滑移面之間及滑移方向之間都交滑移是指兩個(gè)或兩個(gè)以上的滑移面沿共同的滑移方向同時(shí)或交替地滑移。它們的滑移線通常為折線或波紋狀。只是螺位錯(cuò)在不同的滑移面上反復(fù)“擴(kuò)展”的結(jié)果。返回1.單滑移是指只有一個(gè)滑移系進(jìn)行滑移。返回1142.滑移帶一般不穿越晶界。如果沒有多滑移時(shí)，以平行直線和波紋線出現(xiàn)它可以通過拋光而去除。

機(jī)械孿晶也在晶粒內(nèi)，因?yàn)樗诨齐y以進(jìn)行時(shí)發(fā)生，而當(dāng)孿生使晶體轉(zhuǎn)動后，又可使晶體滑移。所以一般孿晶區(qū)域不大，孿晶與基體位向不同，不能通過拋光去除。退火孿晶以大條塊形態(tài)分布于晶內(nèi)，孿晶界面平直，一般在金相磨面上分布比較均勻，且不能通過拋光去除。

返回2.滑移帶一般不穿越晶界。如果沒有多滑移時(shí)，以平行直線和波紋1153.銀紋不同于裂紋。裂紋的兩個(gè)張開面之間完全是空的，而銀紋面之間由高度取向的纖維束和空穴組成，仍具有一定的強(qiáng)度。銀紋的形成是由于材料在張應(yīng)力作用下局部屈服和冷拉造成。返回3.銀紋不同于裂紋。返回116三、綜合題1.試用位錯(cuò)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。2.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?

3.簡要分析加工硬化、細(xì)晶強(qiáng)化、固熔強(qiáng)化及彌散強(qiáng)化在本質(zhì)上有何異同。4.有一70MPa應(yīng)力作用在fcc晶體的[001]方向上，求作用在(111)[10-1]和(111)[-110]滑移系上的分切應(yīng)力。返回答案答案答案答案三、綜合題1.試用位錯(cuò)理論解釋低碳鋼的屈服。舉例說明呂德斯帶1175.Al單晶在室溫時(shí)的臨界分切應(yīng)力τc=7.9×105Pa。若在室溫下將鋁單晶試樣做拉伸試驗(yàn)時(shí)，拉伸軸為[123]方向，試計(jì)算引起該樣品屈服所需施加的應(yīng)力。6.MgO為NaCl型結(jié)構(gòu)，其滑移面為{110},滑移方向?yàn)?lt;110>，試問沿哪一方向拉伸(或壓縮)不會引起滑移?7.證明:bcc及fcc金屬產(chǎn)生孿晶時(shí)，孿晶面沿孿生方向的切變均為0.707。8.簡述陶瓷材料(晶態(tài))塑性變形的特點(diǎn)。返回答案答案答案答案5.Al單晶在室溫時(shí)的臨界分切應(yīng)力τc=7.9×105Pa1181.

低碳鋼的屈服現(xiàn)象可用位錯(cuò)理論說明。由于低碳鋼是以鐵素體為基的合金，鐵素體中的碳(氮)原子與位錯(cuò)交互作用，總是趨于聚集在位錯(cuò)線受拉應(yīng)力的部位以降低體系的畸變能，形成柯氏氣團(tuán)對位錯(cuò)起“釘扎”作用，致使σs升高。而位錯(cuò)一旦掙脫氣團(tuán)的釘扎，便可在較小的應(yīng)力下繼續(xù)運(yùn)動，這時(shí)拉伸曲線上又會出現(xiàn)下屈服點(diǎn)。已經(jīng)屈服的試樣，卸載后立即重新加載拉伸時(shí)，由于位錯(cuò)已脫出氣團(tuán)的釘扎，故不出現(xiàn)屈服點(diǎn)。但若卸載后，放置較長時(shí)間或稍經(jīng)加熱后，再進(jìn)行拉伸時(shí)，由于熔質(zhì)原子已通過熱擴(kuò)散又重新聚集到位錯(cuò)線周圍形成氣團(tuán)，故屈服現(xiàn)象又會重新出現(xiàn)。呂德斯帶會使低碳薄鋼板在沖壓成型時(shí)使工件表面粗糙不平。其解決辦法，可根據(jù)應(yīng)變時(shí)效原理，將鋼板在沖壓之前先進(jìn)行一道微量冷軋(如1％～2％的壓下量)工序，使屈服點(diǎn)消除，隨后進(jìn)行沖壓成型，也可向鋼中加入少量Ti，A1及C，N等形成化合物，以消除屈服點(diǎn)。返回1.

低碳鋼的屈服現(xiàn)象可用位錯(cuò)理論說明。返回1192.材料經(jīng)冷加工后，除使紊亂取向的多晶材料變成有擇優(yōu)取向的材料外，還使材料中的不熔雜質(zhì)、第二相和各種缺陷發(fā)生變形。由于晶粒、雜質(zhì)、第二相、缺陷等都沿著金屬的主變形方向被拉長成纖維狀，故稱為纖維組織。一般來說，纖維組織使金屬縱向(纖維方向)強(qiáng)度高于橫向強(qiáng)度。這是因?yàn)樵跈M斷面上雜質(zhì)、第二相、缺陷等脆性、低強(qiáng)度“組元”的截面面積小，而在縱斷面上截面面積大。當(dāng)零件承受較大載荷或承受沖擊和交變載荷時(shí)，這種各向異性就可能引起很大的危險(xiǎn)。

金屬在冷加工以后，各晶粒的位向就有一定的關(guān)系。如某些晶面或晶向彼此平行，且都平行于零件的某一外部參考方向，這樣一種位向分布就稱為擇優(yōu)取向或簡稱為織構(gòu)。

形成織構(gòu)的原因并不限于冷加工，而這里主要是指形變織構(gòu)。無論從位向還是從性能看，有織構(gòu)的多晶材料都介于單晶體和完全紊亂取向的多晶體之間。由于織構(gòu)引起金屬各向異性，在很多情況下給金屬加工帶來不便，如冷軋鎂板會產(chǎn)生(0001)<1120>織構(gòu)，若進(jìn)一步加工很容易開裂；深沖金屬杯的制耳，金屬的熱循環(huán)生長等。但有些情況下也有其有利的一面。返回2.材料經(jīng)冷加工后，除使紊亂取向的多晶材料變成有擇優(yōu)取向的材1203.加工硬化是由于位錯(cuò)塞積、纏結(jié)及其相互作用，阻止了位錯(cuò)的進(jìn)一步運(yùn)動，流變應(yīng)力

細(xì)晶強(qiáng)化是由于晶界上的原子排列不規(guī)則，且雜質(zhì)和缺陷多，能量較高，阻礙位錯(cuò)的通過，且晶粒細(xì)小時(shí)，變形均勻，應(yīng)力集中小，裂紋不易萌生和傳播。

固熔強(qiáng)化是由于位錯(cuò)與熔質(zhì)原子交互作用，即柯氏氣團(tuán)阻礙位錯(cuò)運(yùn)動。

彌散強(qiáng)化是由于位錯(cuò)繞過、切過第二相粒子，需要增加額外的能量(如表面能或錯(cuò)排能)；同時(shí)，粒子周圍的彈性應(yīng)力場與位錯(cuò)產(chǎn)生交互作用，阻礙位錯(cuò)運(yùn)動。返回3.加工硬化是由于位錯(cuò)塞積、纏結(jié)及其相互作用，阻止了位1214.返回4.返回1225.Al系fcc晶體結(jié)構(gòu)，其滑移系{111}<110>。當(dāng)外力軸為[123]時(shí)，根據(jù)立方晶系的標(biāo)準(zhǔn)投影圖得知，首先開動的滑移系為(-111)[101]故φ必為[123]與晶面的法線之間的夾角，λ為[123]與[101]之間的夾角，返回5.Al系fcc晶體結(jié)構(gòu)，其滑移系{111}<110>。1236.根據(jù)氧化鎂結(jié)構(gòu)滑移系的特點(diǎn)，只有沿與所有<110>都垂直的方向拉伸(或壓縮)才不會引起滑移。由立方晶系(001)標(biāo)準(zhǔn)投影圖可知，不可能存在與所有(110)極點(diǎn)都相距90°的極點(diǎn)，因此，對氧化鎂不存在任何不會引起滑移的拉伸(或壓縮)方向。返回6.根據(jù)氧化鎂結(jié)構(gòu)滑移系的特點(diǎn)，只有沿與所有<110>都垂直1247.返回7.返回1258.總的來說，相對于金屬材料和高分于材料而言，陶瓷材料顯得硬而脆，這是由其原子之間鍵合的類型所決定的。陶瓷材料原于之間通常是由離子鍵、共價(jià)鍵所構(gòu)成的。在共價(jià)鍵合的陶瓷中，原子之間是通過共用電子對形式進(jìn)行鍵合的，具有方向性和飽和性，并且其鍵能相當(dāng)高。塑性變形時(shí)，位錯(cuò)的運(yùn)動勢必會破壞原子間的共價(jià)鍵合，其點(diǎn)陣阻力(P-N力)很大。因此，共價(jià)鍵合的陶瓷表現(xiàn)為硬而脆的特性。而對離子鍵合的陶瓷材料則分兩種情況：單晶體(如NaCl，F(xiàn)eO等)在室溫壓應(yīng)力作用下，可承受較大的塑性變形，然而，對于離于鍵的多晶陶瓷，往往很脆，且易在晶界形成裂紋，這是因?yàn)殡x子晶體要求正負(fù)離子相間排列。在外力作用下，當(dāng)位錯(cuò)運(yùn)動一個(gè)原子間距時(shí)，由于存在巨大的同號離子的庫侖靜電斥力，致使位錯(cuò)沿垂直或平行于離子鍵方向很難運(yùn)動。但若位錯(cuò)沿45°方向而不是沿水平方向運(yùn)動，則在滑移過程中，相鄰晶面始終由庫侖力保持相吸，因此具有相當(dāng)好的塑性。然而，多晶體陶瓷變形時(shí)，要求相鄰晶粒變形相互協(xié)調(diào)相互制約，由于陶瓷的滑移系較少而難以實(shí)現(xiàn)，以至在晶界產(chǎn)生開裂現(xiàn)象，最終導(dǎo)致脆斷。另一方面，燒結(jié)合成的陶瓷材料在加熱冷卻過程中，由于熱應(yīng)力的存在，往往導(dǎo)致顯微裂紋的產(chǎn)生;由于腐蝕等因素也會在其表面形成裂紋，因此在陶瓷材料中先天性裂紋或