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1、2023答案：一，1，点阵畸变：在局部范围，原子偏离其正常的点阵位置，导致点阵畸变。2，柏氏矢量：描述位错特性的一个重要矢量，它集中反映了位错区域内畸变总量的大小和方向，也是位错扫过后晶体相对滑动的量。3，相图：描述各相平衡存在条件或共存关系的图解，也可称为平衡时热力学参量的几何轨迹。4，过冷度：相变过程中冷却到相变点以下某个温度后发生转变，平衡相变温度与该实际转变温度之差称过冷度。5，形变织构：多晶形变过程中出现的晶体学取向择优的现象。6，二次再结晶：再结晶结束后正常长大被克制而发生的少数晶粒异常长大的现象。7，滑移系：晶体中一个滑移面及该面上的一个滑移方向的组合称一个滑移系。8，孪生：晶体
2、受力后，以产生孪晶的方式进行的切变过程。二，立方晶系中（111）面、（435）面图略。立方晶系空间点阵特性是点阵参数有如下关系：a=b=c, =90。也可用品有哪类对称元素表达，若有四个三次转轴，则相应立方点阵。三，分为三晶区：激冷区、柱状晶区、中心等轴晶区。影响铸锭结晶组织的因素：1，液体过冷度，越小越好。2，凝固温度范围，越大越好，有助于枝晶的破碎。3，温度梯度，越小越有助于等轴晶。4，合金熔点低，温度梯度小。5，搅拌或加孕育剂。四，frank-read源机制，图略见课本。滑移面上一个在A，B两点被钉扎的位错AB，在应力 作用下弓出（状态2），弓出到3状态时，下方相邻部分反号相吸，并局部合
3、并，完毕一次增殖过程放出一位错环（状态4）。在应力 作用下，继续反复前面1-4过程。五，一维下，J=-D ；J：扩散流量，单位时间通过单位面积扩散的物质量， D：扩散系数， ：浓度梯度， ：其意义为物质扩散量与该物质的浓度梯度成正比，方向相反。影响扩散的因素：1，温度，满足D=D0e 的关系，T升高，D增长。2，界面表面及位错，是扩散的快速通道。3，第三组元，可对二元扩散有不同影响 ，如Mo、W减少C在r-Fe中的扩散系数，Co、Si加速C扩散，Mn影响不大。4，晶体结构，低对称性的晶体结构中，存在扩散的各向异性，如六方结构晶体，平等与垂直于基面的扩散系数不同。5，熔点，同一合金系中，同一温度
4、下熔点高的合金中扩散慢，熔点低的扩散快。六，随退火温度的升高或时间延长，出现亚晶合并长大，再结晶武术及长大，无位错的等轴再结晶晶粒取代长条状高位错密度的形变晶粒，然后是晶粒正常长大。储存能逐渐被释放，硬度及强度下降，伸长率上升，电阻减少，密度提高。再结晶时各种性能变化都比回复时强烈得多。七，相同点：都是相变，由形核、长大组成。临界半径，临界形核功形式相同。转变动力学也相同。不同之处：形核阻力中多了应变能一项，千万固态相变的临界半径及形核功增大，新相可以亚稳方式出现，存在共格，半共格界面，特定的取向关系，非均匀形核。八，铁碳相图。略包晶反映：L（0.53%C）+-Fe(0.09%C)-Fe(0.
5、17%C)共晶反映：L(4.3%C)-Fe(2.11%C)+Fe3(6.69%C)共析反映：-Fe(0.77%C)-Fe(0.02%C)+Fe3C(6.69%C)九，凝固时形核的驱动力，是新、旧化学位差，再结晶驱动力只是形变储存能。凝固常是均匀形核，再结晶形核在现有的形变不均匀区，如晶界附近、切变带、形变带、第二相粒子周边。凝固长大时与母相不会有取向关系，再结晶长大时可有特定取向关系。十，含碳0.12%的钢，由液相冷却时，先形成铁素体，到1495包晶温度，部分进行包晶反映；新相奥氏体在已生成的铁素体上形核并向铁素体和液相中生长。反映后是两相组织铁素体+奥氏体，图略。铁素体相对量为：(0.17-
6、0.12)/(0.17-0.09)=62.5%。继续冷却得到单相奥氏体。十一，宏观偏析：正常偏析和比重偏析。正常偏析：指按合金的分派系数先析出的含溶质低，后凝固的含溶质多。因铸锭尺寸大，由表面到中心成分不均匀，偏析出现在宏观尺度上，称宏观偏析。反常偏析：仍遵守分派系数关系，只是形成大量枝晶后，富集溶质的液相会沿枝晶间的通道逆向反流到先凝固的铸锭表面附近，千万由表面到中心成分分布的反常。比重偏析：是凝固时，固相与液相比重不同，而沉积或漂浮，从而导致铸锭下端与上端成分的不均匀，也是宏观尺度。十二，按尺寸分为：点缺陷，如溶质、杂质原子、空位；线缺陷，如位错；面缺陷，如各种晶界、相界、表面等；体缺陷，
7、如孔洞、气泡等。体缺陷对材料性能是绝对有害的。2023答案：一，1，刃型位错和螺型位错模型：将晶体上半部切开，插入半个晶面，再粘合起来；这样，在相称于刃端部为中心线的附近一定范围，原子发生有规则的错动。其特点是上半部受压，下半部受拉。这与实际晶体中的刃型位错导致的情景相同，称刃型位错模型。同样，将晶体的前半部切开，以刃端为界使左右两部分沿上下发生一个原子间距的相对切变，再粘合起来，这时在已切动和未切动交界线附近，原子错动情况与真实的螺位错相似，称螺型位错模型。2，晶界与界面能：晶界是成分结构相同的同种晶粒间的界面。界面上的原子处在断键状态，具有超额能量。平均在界面单位面积上的超额能量叫界面能。
8、3，同分凝固与异分凝固：凝固时不发生成分变化的称同分凝固；反之，凝固时随着成分变化，称异分凝固。4，形变织构：多晶形变过程中出现的晶体学取向择优现象。5，二次再结晶：再结晶结束后正常长大过程被克制而发生少数晶粒异常长大的现象。6，淬透性与淬硬性：淬透性指合金淬成马氏体的能力，重要与临界冷却有关，大小用淬透层深度表达。而淬硬性指淬火后能达成的最高硬度。重要与钢中的碳含量有关。二，共晶反映是：液相同时凝固出两个不同成分的固相互相配合生长，一般长成片层状。共析与共晶相似，只是母相是固相，即一个固相同时生成另两个不同成分的固相。包晶反映是：液相与一个固相反映生成另一个固相，新生成的固相包住原有的固相，
9、反映需要固相中的扩散，速度较慢。这三种反映出现时，自由度都是0，即三相成分固定，温度也固定。三，点阵参数是描述点阵单胞几何开关的基本参数，由六个参数组成，即三个边长a、b、c和它们之间的三个夹角、。正方晶系的点阵参数特性是abc，=90。立方晶系的点阵参数特性是a=b=c，=90立方晶系中(123)的晶面特性图略。四、凝固时形核和长大的驱动力是新、旧相化学位差，再结晶器形核和长大的驱动力只是形变储存能。凝固时的形核常为均匀形核；再结晶形核常在现有的形变不均匀区中，如晶界附近、切变带、形变带、第二相粒子周边；凝固长大时与母相不会有取向关系，再结晶长大时也许有一定的取向关系。再结晶核心产生方式：1
10、，原有晶界推移成核，也称应变诱导晶界迁移式形核；2，亚晶成核，即通过亚晶合并或长大形成新晶粒。五、菲克第一定律第二定律，见课本。六，多晶中，每个晶粒与周边相邻晶粒取向不同，滑移开始的早晚不同，滑移系数目也不同；晶粒间的协调是靠有足够的独立滑移系的开动来实现的，即某一晶粒在一特定力轴作用下，取向因子大的滑移系先开动，当相邻晶粒相接触的区域受到周边晶粒的影响而不能自己主滑移系开动进行形变时，可开动次生的、新的滑移系，以协调各种复杂的形变方式；FCC/BCC结构都有5个独立滑移系，可实现任一种方式的形变。晶界两侧滑移面不平等，晶界一方面是位错运动的障碍，导致位错塞积和强化；同时规定晶界附近多系滑移的
11、出现，以协调晶界两侧的形变。晶粒大小对形变的影响是：晶粒细小，整个晶粒可较形变均匀，不同的滑移系组合少；晶粒粗大时，形变过程中晶内不同区域不能互相协调，规定不同的滑移系组合并开动，经常出现晶粒“碎化”，即一个大晶粒，随形变的进行“碎化”成几部分，不同部分内有不同的滑移系开动。对性能的影响到遵循hall-petch关系s=0+Kd-1/2 即晶粒越细，晶界越多晶界对运动位错阻碍越显著，提高强度幅度越大。七，一次带状组织是凝固时形成枝晶，热轧后成带状而产生的；在CuCl浸蚀下，黑色条带是枝晶干（含溶质不），白色条带常是富集杂质的枝晶间，也称原始带状。二次带状是固态转变的产物，在硝酸酒精浸蚀下，白色
12、带状是先共析铁素体，黑色带状是珠光体，也称显微带关组织。只有在一次带状的基础上才会产生二次带状。这些带状都与元素的偏析和夹杂物的特殊分布有关。八，略。九，1，相变阻力中多了应变能一项。2，形核方面：非均匀形核，存在特定的取向关系，常为共格或半共格界面。3，生长方面：出现惯习现象，即有脱溶贯序；特殊/规则的组织形态，如片状、针关。4，有亚稳相出现以减少相变阻力。十，凝固时宏观特性是：要有一定的过冷度，会放出明显的结晶潜热。成长机理有三种：连续式成长、二维形核及借助台阶侧向生长、借螺旋位错生长。十一，溶质原子以原子态溶入溶剂点阵中组成的单一均匀固体；溶剂的点阵类型被保存。影响固溶度的因素有：1，原
13、子尺寸因素。当溶剂、溶质原子直径尺寸相对差小于15%时，有大的代位溶解度。2，负电性因素。溶剂、溶质的负电性差越小溶解度越大，一般小于0.40.5%会有较大溶解度。3，电子浓度因素。有两方面的含义：一是原子价效应，即同一溶剂金属，溶质的原子价越高，溶解度越小；二是相对价效应，即高价溶质溶入低价溶剂时的溶解度高于相反的情况。特点是：固溶体中有点阵畸变（强度、硬度会提高）而导致点阵常数变化；出现原子偏聚或有序化，甚至形成有序固溶体。固溶体的结构变化：点阵畸变，点阵常数变化，偏聚及短程有序，甚至形成有序固溶体。力学性能变化：硬度、强度提高，塑性下降，物理性能变化：电阻加大，导电率下降。十二，1，提高
14、冷却速度从而加大了过冷度。相变驱动力加大，提高了形核率。2。加孕育剂。提供大量的非均匀形核地点，提高了形核率，减少了形核位垒。3，机械或电磁搅拌。将枝晶振碎增长核数目或加强热满打满算能量落，提高了，形核率。十三，如图所示。由液相先凝固出铁素体，在1495进行包晶反映，生成奥氏体；继续冷却，由生产剩余的液相再次析出奥氏体，然后变成单相奥氏体。冷至约800，从奥氏体中析出先共析铁素体，在727进行共析反映，形成珠光体，最后得到铁素体加珠光体组织。十四，连续脱溶：随新相生成，母相成分连续的由过饱和态转变到饱和态。不连续脱溶：也称胞状脱溶，此时在母相和新生成的a相间存在一个界面，跨过界面母相由过饱和不
15、连续地突变到饱和状态状态，点阵常数也不连续。十五，有四类：点缺陷：沿三个方向的尺寸很小，溶质原子、间隙原子、空位。线缺陷：沿两个方向的尺寸很小，第三个方向睥尺寸很大，甚至可贯穿整个晶体，指位错。面缺陷：沿一个方向上的尺寸很小，另两个方向上的尺寸很大，如晶界，相界。体缺陷：在三个方向上的尺寸较大，但不是很大，如第二相粒子，显微空洞2023答案：一，1，滑移临界分切应力：滑移系开动所需的最小分切应力；它是一个定值，与材料自身的性质有关，与外力取向无关。2，金属键：自由电子与原子核之间静电作用产生的键合力。3，中间相：合金中组元之间形成的、与纯组元结构不现的相。在相图的中间区域。4，布喇菲点阵：除考
16、虑晶胞外形外，还考虑阵点位置所构成的点阵。或：除考虑旋转对称性外，还考虑平移对称性，经有心化后构成的所有阵点。5，再结晶温度：形变金属在一定期间内刚好完毕再结晶的最低温度。6，滑移系：晶体中一个可滑移面及该面上一个滑移晶向合称一个滑移系。7，位错：是晶体内的一种线缺陷，其特点是沿一条线方向原子有规律地发生错排，这种缺陷用一线方向和一个柏氏矢量共同描述。8，二次再结晶：不规则结晶结束后，正常长大过程被克制而发生的少数晶粒反常长大的现象。9，偏析：合金中化学成分的不均匀性。10，马氏体相变：其过程遵循无扩散、切变方式的相转变。二，依据是按界面两侧晶粒间的取向差，15的称大角度晶界。小角度晶界的结构
17、模型是位错模型，比如对称倾转晶界用一组平等的刃位错来描述。三，见图四，两者之间的关系可用“空间点阵+基元=晶体结构”来描述。空间点阵只有14种，基元可以是无穷多种，因面构成的具体的晶体结构也是无穷多种。五，溶质原子以原子态溶入溶剂点阵中而组成的单一均匀固体；溶剂的点阵类型被保存。影响固溶度的因素有：1，原子尺寸因素。当溶剂、溶质原子直径尺寸相对差小于15%时，有助于大的代位固溶体溶解度；当两组元的直径相对差大于41%时，有助于高的间隙固溶体的溶解度。2，负电性因素。溶剂、溶质的负电性差越小溶解度越大，一般小于0.40.5会有圈套溶解度。3，电子浓度因素。有两方面的含义：一是原子价效应，即同一溶
18、剂金属中，溶质原子价越高，溶解度越小；二是相对价效应，即高价溶质溶入低价溶剂时的溶解度高于相反的情况。六，随退火温度的升高或时间延长，出现亚晶合并长大，再结晶形核及长大，无位错的等轴再结晶晶粒取代长条状高位错密度的形变晶粒，然后是晶粒正常长大。储存能逐渐释放，特别是再结晶阶段释放的最显著；硬度及强度下降，伸长率上升；电阻减少，密度提高。再结晶时各种性能变化都比回复时强烈得多。七，铁碳相图略。1.1%的钢由液相冷却时先进入L+奥氏本两相区，形成枝晶或等轴状奥氏相，然后进入奥氏体单相区；继续冷却到760剩余的奥氏体转变为珠光体，最后的组织是珠光体+网状二次渗碳体，如图所示珠光体的相对含量：(6.6
19、7-1.1)/(6.67-0.77)=94.4%网状渗碳体相对含量：(1.1-0.77)/(6.67-0.77)=5.6%影响扩散的因素有：1，温度；2，界面、表面及位错：3，第三组元：4，晶体结构：5，熔点：同一合金系中，同一温度下熔点高的合金扩散慢，熔点低的扩散快。九，Al-4.5%Cu合金固溶解决后，在最佳时效温度150时效，会出现脱溶贯序：过饱和固溶体GP区 其中GP区是铜原子富集区：、是四方结构亚稳相，圆盘状，沿基体的100面析出，具有共格/半共格界面，与基体存在特定的取向关系；是四方结构稳定相，不规则形状。提高时效温度，脱溶加快，但过饱和度减少，相变驱动力减少，也许导致辞直接析出平
20、衡相，时效强化能力减弱；时效温度过低则情况相反，达成最佳性能的时间过长。十，1，相变阻力中多了应变能一项。2，形核方面：非均匀形核为主：具有特定的取向关系；相界面常为共格或半共格的。3，生长方面：具有惯习现象，有特定的组织形态，如片状、针状。4，有亚稳相。十一，L+Au5HfFCC(Au)L+Au4HfAu5HfL+Au3HfAu4HfL+Au2HfAu3HfLAu2Hf+-AuHfAu2Hf+-AuHfAu10Hf7-AuHfAu10Hf7+-AuHfL-AuHf+AuHf2-AuHf+AuHf2-AuHfLAuHf2+BCC(Hf)BCC(Hf) AuHf2+HCP(Hf)十二，固态相变的
21、驱动力是新、旧两相间的自由能差，回复再结晶的驱动力是形变储存能。十三，宏观缺陷有：宏观偏析（如正常偏析、反常偏析、毕生偏析）和带状组织以及缩孔、疏松、气泡等。严格来讲，也涉及三晶区的组织不均匀性。宏观缺陷（化学不均匀性、物理不均匀性和组织不均匀性）往往是互相联系的，一般希望尽也许多而细的中心等轴晶，可采用加孕育剂、加大冷速、这样，与柱状晶/枝状晶区相随着的宏观偏析和缩孔、气泡也就明显改善了。十四，它们涉及晶界、相界、表面、孪晶界、层错。晶界是同种晶粒之间的交界面；相界是结构、成分不，同的相间的交界面；表面是晶体与大气或外界接触的界面；孪晶界是发生孪生后产生的新界面，是特殊的大角晶界，可是共格的
22、或半共格的；低能层错是单相晶体内因堆垛顺序反常变化后出现的新界面，也是低能界面，与孪晶界能量相近。2023答案：一，1，晶体中原子或分子排列相同的晶面的组合称为晶面族。因对称关系，这些面往往不止一种。立方系晶面族涉及2，晶面间夹角 面间距3，FCC按ABCABC方式堆垛，而HCP按ABABAB堆垛；致密度无差异，都是0.74.二，1，前者为固溶体，保持溶剂的晶体结构，且溶解度很低；后者是中间相（尺寸因素化合物），且A、B原子数成比例。性能上有很大差异，前者韧、塑性好；后者硬，塑性差。共性是两者中的合金组元都在间隙位置，自身尺寸很小。2，因合金中两类原子尺寸不同，引起点阵畸变，阻碍位错运动，导致
23、固溶强化。三，1，称形变强化和晶界强化（或细晶强化）。因素是两类缺陷的增多都明显阻碍位错的运动，从而提高强度。2，位错的增多重要靠形变，通过萌生与增殖在晶粒内不断产生位错；晶粒细化可通过凝固时加非均匀形核剂或高的冷却速度获得，也可通过大形变，或再结晶，或相变的方法。四，左侧范围是a相稳定，因它的自由能最低；右侧范围是b相稳定，也是因其自由能最低；两公切点之间范围是两相共存稳定，因任意一个单相存在时的自由能都不如它分解为成分为公切点处的时两相自由能的加权值（在公切线直线上）低。五，1，临界半径相同；临界界形核功是均匀形核时高；临界晶核何体积也是均匀形核时大。2，合金界面前沿会出现组成过冷，即界面
24、前溶质的富集提高了局部区域的熔点，所以更易出现过冷。3，因两者分别是粗糙型（铁）和光滑型界面（硅），前者是外形均匀的等轴晶或枝晶，后者为规则多边形、有棱角的形状。六，1，因浓度C、扩散系数D都不变，有，代入相应值得：2，随温度升高，扩散速度加快；表面扩散最快，晶内扩散最慢。扩散系数D与温度T是指数关系，即该图是对数解决的结果；运用直线关系可求常数D和激活能Q。七，1，重要形变机制是滑移和孪生；滑移产生的切变量是原子间距的整数倍，孪生产生的切变量是原子间距的一个分数；由此产生一系列其他方面的差异。2，有明显加工硬化的是在低温（或高应变速率）下变形；出现硬功夫化、软化抗衡（动态回复）的是在中温（或
25、中档应变速率）下变形；有一明显软化阶段（动态再结晶）的是在高温（或低应变速率）下变形。3，含C、N间隙原子的低碳钢形变时，滑移启动时的后抗力较大（上屈服点），滑移进行时的抗力较小（下屈服点），在应力应变曲线上可明显看出。因素是间隙原子聚集在位错上（柯氏气团）钉扎了位错，出现上屈服点，位错一旦摆脱钉扎后便不受影响（相应下屈服点）。八，1，要有一定的形变储存能，一定的温度。2，再结晶只是一种组织变化，没有结构弯化，驱动力是形变储存能；结晶是从非晶态的液相气相或固态非晶体中形成晶体的过程；固态相变是固/固相的结构变化。后两者的驱动力都是化学自由能差。3，这是应变诱导晶界迁移机制；晶界两侧应变量不同，
26、位错密度不同，形变储存能不同，千万高应变能的一侧被低应变能的一侧吃掉，形成新晶粒。4，X是再结晶分数，t是时间，都是常数，重要是与形核率和长大速度有关，n重要和形核机制、地点和新相形状有关。以X-t的关系作图，曲线的形状是s或形状，50%转变量时转变速度最快。对数解决可得一条直线；解决成直线可通过测不同时间的再结晶量求出k、n值，了解更多的微观信息。九，随铝中含铜量提高，过饱和度加大，脱溶驱动力加大，析出速度加快，硬度值增长。时效温度越高，扩散速度加快，析出加快，但过饮和度减小，脱溶驱动力也减小，GP区或亚稳相也许不出现。时效强化重要靠GP区和相，因两者很细小弥散，有共格或半共格界面，强化效果
27、好。十，1，经高温加热及快速冷却的固溶解决得到过饮和单相组织，然后在一定温度和时间内时效到最高硬度/强度，得到弥散、共格析出的强化相。2，同素异晶转变重要是纯组元固态下出现的相变，没有成分变化，短程扩散过程控制；马氏体相变是无扩散、切变型相变，在纯金属及合金中都会出现，是界面过程控制的。脱溶出现在合金中，有成分变化，重要是长程扩散控制的。十一，从侧面观测，随形变量加大，晶粒由等轴状变为长条形，晶粒内部位错增多，形成位错缠结、亚晶界或新的大解晶界；强度、硬度提高，塑性下降。形变温度提高，晶粒变成长条状的速度变慢，因热激活作用增强，亚晶界加速形成，亚晶尺寸趋于稳定，甚至出现动态再结晶组织。强度提高和塑性下降的速度都变慢。十二，图组织为0.45%C合金，即亚共析钢，因其由等轴铁素体（白色）和互换位珠光体（黑色）组成。图组织为3.4%C合金，即亚共晶白口铸铁，因其有枝晶状珠光体（黑色，原奥氏体晶粒形状）和变态莱氏体组成。图组织为4.7%C合金，即过共晶白品铸铁，因其由板条状白色一次渗碳体和变态莱氏体组成。2，液相冷却时，先形成板条状一次渗碳体，再形成共晶莱氏体，冷至室瘟后莱氏体变为变态莱氏体。一次渗碳体的相对量为：