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1、 1 作业参考答案 第 1 章 1.结点数：72+3=17 原子个数=1（底面中心）0.52+61/62+3=1+2+3=6 r=a/2 配位数=12 74.07401.0)30cos142()660sin2221/(63423rrrr致密度 2.-FeBCC 每个晶胞中有 2 个原子，质量=55.8472/(6.021023)=18.55410-23(g)体积=a3=(0.286610-7)=2.354110-23(cm3)872.7357.2554.18体积质量 或直接用式（1.5）计算。3.概念：晶面族、晶向族)101()011()110()101()011()110(110 123=(
2、见教材 P23)晶向族用上述同样的方法。4.晶面指数的倒数=截距 如211)102(1)102(，的截距 （102）)211()312(110 021 213 2 5.晶向指数：101和011 6.7.8.9.(略，不要求)10设晶格常数为 a 22100a）面密度（785.048210022rr）面致密度（222110a）面密度（555.02428211022rr）面致密度（2234321111ar）面密度（906.03232111122rr）面致密度（11.(略，不要求)12.(略，不要求)13.6/2+12/4=6 14.立方晶系晶面间距计算公式：101 011 (111)(112)(1
3、12)(011)(101)111)011()110()112(011 212 111 3 222lkhnad )nm(143.0286.02100121222100ad)nm(202.0286.021011222110ad)nm(0764.0286.0141321222123ad )nm(1825.0365.02100121222100ad )nm(2107.0365.031111222111ad )nm(09125.0365.042121121222112ad(略，不要求)15.(略，不要求)16.(略，不要求)一、单项选择题。1.-Fe的晶格常数为 a，其原子半径为 _ a。A.0.5 B
4、.0.433 C.0.354 D.1 2.-Fe的晶格常数为 a，其原子半径为 _ a。A.0.5 B.0.433 C.0.354 D.1 3.Zn 的晶格常数为 a，其原子半径为 _ a。A.0.5 B.0.433 C.0.354 D.1 4.面心立方晶胞原子数为 _个。A.2 B.4 C.8 D.6 5.密排六方晶胞原子数为 _个。A.2 B.4 C.6 D.8 6.体心立方晶胞原子数为 _个。A.2 B.4 C.8 D.6 7.立方晶系的一个晶胞中（1 1 0）和（1 12 ）两晶面交线的晶向指数为_。A.110 B.110 C.111 D.111 8.面心立方的晶格常数为 a，（110
5、）的晶面间距为 _ a。A.0.707 B.0.577 C.0.354 D.0.433 9.体心立方的晶格常数为 a，（111）的晶面间距为 _ a。A.0.289 B.0.577 C.0.354 D.0.433 4 10.体心立方的晶格常数为 a，（110）的晶面间距为 _ a。A.0.707 B.0.577 C.0.354 D.0.433 11.立方晶系111晶面族有_个位向不同但原子排列情况相同的晶面。A.2 B.4 C.8 D.3 12.立方晶系晶向族有_个位向不同但原子排列情况相同的晶向。A.2 B.4 C.8 D.3 13.体心立方晶格的配位数为 _个。A 12 B 8 C 4 D
6、 2 14.面心立方晶格的配位数为 _个。A 12 B 8 C 4 D 2 15.体心立方晶格的八面体间隙半径 R=_ r。(r 为原子半径)A 0.414 B 0.291 C 0.155 D 0.225 16._具有体心立方的晶格。A -Fe B Al C Cu D -Fe 17._具有密排六方的晶格。A -Fe B Al C Cu D Zn 18._具有面心立方的晶格。A -Fe B W C Mg D Cu 答案：1C 2B 3A 4B 5C 6A 7D 8A 9A 10A 11B 12B 13B 14A 15C 16A 17D 18D 二、判断题。1.面心立方晶格原子堆垛方式为 ABAB
7、。（）2.密排六方晶格原子堆垛方式为 ABCABC。（）3.各向异性是晶体区别于非晶体的一个重要标志。（）4.弹性模量和强度都对材料的显微组织很敏感。（）5.结合能很高的离子键和共价键材料，具有很高的熔点、弹性模量和低的热膨胀系数。（）6.晶体分为七个晶系和七种布拉菲点阵。（）7.原子空间堆垛方式不同的面心立方和密排六方结构都可以获得空间最紧密的排列，配位数为 12 和致密度为 0.74。（）8.常利用 X 射线衍射技术（XRD）和电子衍射来研究晶体材料的晶体结构。（）9.透射电子显微镜（TEM）用于材料微小尺度范围内显微组织图像特征的观察和分析。（）10.实际工程材料一般为多晶体，它和单晶体
8、一样都表现出晶体的各向异性。（）11.材料的结合能越大，熔点越高，原子间距变化的力越小，材料的弹性模量越低。（）12.原子结合力高的材料原子的内能越大，原子偏离的距离较小，其线热膨胀系数较低。（）13.液晶高分子材料就像一种液体状的非晶态材料。当外界的电场或者温度变化时，这些高分子材料中的分子就会在小范围内排列成晶体。（）14.布拉菲点阵的结点反映的是晶体中原子或原子集团的分布规律，结点本身并不一定代表原子，点阵和晶体结构并不一定相同。（）15.采用特定工艺制备的单晶材料或者是定向生长的晶体材料具有各向异性的力学性能、光学性能、磁性能和介电性能。（）16.二氧化硅玻璃具有短程有序的结构，石英和
9、其它二氧化硅晶体具有长程有序的结构。（）17.晶胞的形状和大小可由三个棱边的长度及其夹角完全表达出来，这六个参数称为晶格常数。（）18.立方晶系中，晶面和晶向垂直，则晶面和晶向的指数相同。反之亦然。（）19.晶面间距越小，晶面上原子的排列就越密集。（）20.面心立方和体心立方均存在正八面体间隙。（）21.如果间隙原子尺寸很大，它会进入配位数更大的间隙。（）22.半径比为 0.225-0.414 的原子会进入四面体间隙，半径比大于 0.414 的原子进入八面体间隙。（）23.许多离子晶体可以看成是由大尺寸的阴离子紧密堆垛而成的，小尺寸的阳离子位于间隙位置。（）5 第 2 章 1（1）理论密度)/
10、(63.8)103294.0()10023.6/(9064.922337230cmg （2）空位密度=1-8.57/8.63=0.007 (3)空位数=0.007106=7103（个）2)m/1(1034758.510023.69.1071058.9328236原子数 62 82 32 310732.61034758.5106.3106.3空位密度 )J/mo l(106185)10732.6ln(27380031.8ln(U6V）（空位密度）RT 3由)exp(KTUACV得：)11(exp(2121TTKUCCV 将 C1=10-4、C2=10-3、UV=0.3210-18，K=1.381
11、0-23，T1=800+273=1073 代入上式得：T2=1201K=928 4 可以，形成刃型位错环。5 将一个位错线的正向定义为原来的反向，此位错的柏氏矢量也反向但位错的性质不变。当柏氏矢量与位错环所在平面平行时，位错环上各点的位错类型不同；当柏氏矢量与位错环所在平面垂直时，位错环上各点的位错类型相同（为刃型位错）。6(1)判断位错性质：先判断刃位错和螺位错：刃位错:b位错线 螺位错：b 位错线 答案：全部为刃位错 （2）不能运动 7 垂直于 b 的位错为刃型位错，平行于 b 的位错为 螺型位错，其他为混合型位错。切应力方向平行于 b，但要确定具体方向，必须给出位错线正向。本题没给出，补
12、充如图所示，则滑移面上面的切应力与 b 同向，如果改变位错线正向，则滑移面上面的切应力与 b 反向。滑移面上面的晶体相对于下面的晶体平移一个 b 的距离。81-2和 3-4为刃型位错，其余为螺型位错。O-S在同一个滑移面上滑移，而 O-S在不同滑移面上滑移。9因为点缺陷同时增加排列熵和畸变能，而位错只增加畸变能。10空位、置换原子、间隙原子均提高材料强度（固溶强化）。点缺陷造成晶格畸变，与位错相互作用，增大了位错运动阻力。间隙原子的作用最大，置换原子次之，空位的作用最小。当位错密度非常低时，位错降低强度，因为位错破坏了晶体的完整性，通过位错滑移比完整晶体的滑移更容易进行。但当位错密度较高时，随
13、位错密度的增大强度提高，因为位错与位错交割时增大了位错阻力。A B C D b Z X Y A B C D b 6 位错不能直接通过大角度晶界、相界、孪晶界，所以提高强度（细晶强化），小角度晶界对位错运动也有一定阻碍作用也能提高强度，但效果很小。11陶瓷中位错的柏氏矢量的模很大，位错运动阻力非常大，几乎不能运动，因此很难发生塑性变形。12主要用投射电镜观察位错，其次是侵蚀法。13见 10.第二章 晶体缺陷 一、单项选择题。1.图中 _ 段位错线为刃型位错，且额外半排原子面处于垂直于纸面朝上的位置。A DC B CB C BA D AD 2.实际晶体强度远远低于理论强度的原因，是由于实际晶体中存
14、在大量的 A.晶界 B.亚晶界 C.空位 D.位错 3.方法不能获得过饱和点缺陷。A 高温淬火 B 冷变形 C 辐照 D 退火 4.不属于面缺陷。A 相界面 B 位错 C 堆垛层错 D 亚晶界 5.不属于点缺陷。A 空位 B 孪晶界 C 置换原子 D 间隙原子 6.属于线缺陷。A 堆垛层错 B 孪晶界 C 位错 D 间隙原子 7.利用 观察位错有一定的局限性，它只能观察在表面露头的位错，而在晶体内部的位错则无法显示。A 缀饰法 B 透射电镜 C 蚀坑 D 场离子显微镜观测方法 8.图中晶面上有位错环，其柏氏矢量 b 垂直于滑移面，该位错环在切应力作用下的运动特征为_。A 在位错环平面上攀移 B
15、 在位错环平面上滑移 C 沿通过位错环的圆柱面滑移 D 不能确定 9.如图所示垂直于纸面的位错，位错正向朝纸面外，在图示切应力作用下向左运动。其柏氏矢量方向朝 。A 上 B 下 C 左 D 右 10.由派-纳力的公式可知，_。A 滑移阻力随柏氏矢量的大小呈直线上升 B 滑移阻力随滑移面的面间距呈指数下降 C 滑移阻力随柏氏矢量的大小呈指数下降 D 滑移阻力随滑移面的面间距呈指数上升 答案：1.B 2.D 3.D 4.B 5.B 6.C 7.C 8.D 9.C 10.B 二、判断题。1.任何一条位错线，不论其形状如何，位错线各点的柏氏矢量都相同。（）2.晶体中非密排面的表面能最低，故晶体力求以非
16、密排面作为晶体的外表面。（）7 3.共格界面的界面能最低。（）4.共格界面的应变能最低。（）5.肖脱基空位是晶体中的原子迁移到晶体点阵的间隙位置，在原位置形成的空位。（）6.弗兰克空位是晶体中的原子离开平衡位置，迁移到表面或其它界面而在原位置形成的空位。（）7.点缺陷的平衡浓度与化学反应速率一样，随温度升高呈指数关系增加。（）8.点缺陷可以造成金属物理性能与力学性能的变化，最明显的是引起电阻的增加。（）9.滑移是上、下两部分晶体作整体性的刚性移动实现的。（）10.空位的数量取决于材料的温度，其平衡浓度随温度升高呈直线关系上升。（）11.位错线的方向 t 与柏氏矢量 b 平行，为刃型位错。（）1
17、2.位错线的方向 t 与柏氏矢量 b 垂直，为螺型位错。（）13.不论是刃型位错或螺型位错，位错线的运动方向总是与位错线垂直的（）。14.在位错应力场作用下，溶质原子与螺型位错能发生强烈的交互作用，形成柯氏气团。（）15.一根不分岔的位错线，无论其形状如何变化，它只有一个恒定的柏氏矢量。（）16.位错线不能终止在晶体内部，只能终止在表面或界面，或与其它位错线连成结点。（）17.使刃型位错运动的切应力方向与位错线垂直；（）18.使螺型位错运动的切应力方向与螺型位错垂直；（）19.不论是刃或螺型位错，使位错滑移的切应力方向和柏氏矢量 b 都是一致的（）；20.滑移阻力随柏氏矢量的大小呈指数上升。金
18、属和合金的密排方向就是滑移方向。（）21.滑移阻力随滑移面的面间距呈指数下降。滑移面应为原子的面密度大，面间距大的密排面。所以说，滑移最容易沿着晶体中最密晶面上的最密晶向进行。（）22.刃型位错和螺型位错均能发生攀移运动。（）23.蚀坑观察位错只适合于位错密度很高的晶体。（）24.表面的曲率越小，则表面能越大。（）25.大角度晶界的迁移速率较小角度晶界小。（）26.奥氏体不锈钢的层错能小，层错出现的几率大，可以看到大量的层错。（）27.铝的层错能小，层错出现的几率大，可以看到大量的层错（）。28.堆垛层错和孪晶界相比，界面能高的晶界阻碍滑移的能力最强。29.金属和合金相比，陶瓷的柏氏矢量比较小
19、，派-纳力大。（）30.在共价键晶体（如硅）和聚合物中，位错不容易运动。（）31.位错攀移是一个热激活过程，通常只有在高温下攀移才对位错的运动产生重要影响，而常温下它的贡献并不大。（）8 第 3 章 1证明：设晶核边长为 a，则 236aGaGv ccvvvcvccvvcvAaGGGaGaGGGaaGadaGd312)(32)(96)(64643120123222323232得：形核功是形成临界晶核所需要补充的额外能量。临界晶核尺寸是能够稳定存在的最小晶核尺寸。2.临界晶核半径与过冷度关系为：TrcmmLT2 形核功与过冷度关系为：22m2m2)(3LT16TGc 形核功与过冷度关系为：)(e
20、xp()exp(2*100RTTGQIRTGQIIc 其中：2m2m2*13LT16G是过冷度等于 1K 时的形核功；Q 为扩散激活能。3角越小，形核率越大。杂质粒子的晶体结构与固相晶体结构越相似，形核率越大。凹面比凸面形核率大。4答：根据形核理论，形核需要一定的形核功，变质处理减小了形核功，因而更容易形核，提高了形核率，或者降低长大速度，增大形核率与长大速率的比值，使晶粒细化，从而使铸件的晶粒细化。5铸锭的典型宏观组织由三个晶区组成，即表面细晶区，柱状晶区和中心等轴晶区。等轴晶区易于进行压力加工，性能不显方向性，但显微缩孔增多，组织不够致密。降低冷却速度，降低浇注温度、搅拌和孕育处理都可以增
21、加等轴晶区。第三章 凝固原理 9 一、单项选择题。1.具有粗糙界面的金属，其长大机理为_长大。A 二维晶核 B 垂直 C 螺位错 D 刃位错 2.在负的温度梯度下，常用纯金属都是以_方式生长。A 台阶 B 胞状 C 平面 D 树枝状 3.不利于提高非均匀形核时形核率的因素是_。A 很大的过冷度 B 凹曲面的固体杂质 C 很大的过热度 D 变质处理 4.不利于细化晶粒的工艺是_。A 提高过冷度 B 变质处理 C 振动搅拌 D 减小过冷度 5.金属凝固时，_。A 一定为晶体 B 一定为非晶体 C 任何冷速下都可以得到晶体和非晶体 D 只有在快速凝固时才能得到非晶体 6.金属凝固时，临界晶核半径大小
22、_。A 与晶核表面能、过冷度成反比 B 与晶核表面能成正比，与过冷度成反比 C 与晶核表面能、过冷度成正比 D 与晶核表面能成反比，与过冷度成正比 7.有形状、尺寸相同的 4 个 Cu-Ni 合金铸件，铸造以后自然冷却，偏析较严重的是含_%Ni 的铸件。A 10 B 50 C 90 D 95 8.假设过冷液体中出现一个立方体晶胚，形核功_。A 等于表面能 B 等于表面能的 1/2 C 等于表面能的 1/3 D 等于表面能的 2/3 9.假设过冷液体中出现一个球形晶胚，形核功_。A 等于体积自由能 B 等于体积自由能的 1/2 C 等于体积自由能的 1/3 D 等于体积自由能的 2/3 10.假
23、设过冷液体中出现一个球形体晶胚，体积自由能_。A 等于表面能 B 等于表面能的 1/2 C 等于表面能的 1/3 D 等于表面能的 2/3 答案：1.B 2.D 3.C 4.D 5.D 6.B 7.B 8.C 9.D 10.D 三、判断题。1.过冷度越大，则形核率越大，长大速率越小，所以晶粒细化。（）2.所谓临界晶核，就是体系自由能的减少完全补偿表面自由能增加时的晶胚大小。（）3.无论温度分布如何，常用纯金属都是以树枝状方式生长。（）4.纯铝铸锭铸造时采用铁模比采用砂模可以得到更多的柱状晶区。（）5.金属在熔化温度以上剧烈的过热并使液体的浇铸温度增高有利于柱状晶区生长。（）6.不管是纯金属还是
24、固溶体合金结晶时所结晶出的固相成分与液相的成分都完全一样。（）7.当过热度很大时，将使固态杂质质点全部熔化，使非均匀形核转变为均匀形核，形核率大大降低。（）8.典型的金属结晶时，固相表面多是光滑界面。（）9.晶体缺陷在粗糙界面的生长过程中不起明显作用。它的长大速度很快。（）10.在型壁的微小裂缝或小孔、凹坑处，最不易结晶。（）11.变质处理有利于铸锭中心等轴晶区的发展。（）12.变质处理中的活性质点降低与晶核的接触角，降低表面能，使形核功降低，形核率增大，因此使晶粒细化。（）13.理论结晶温度的物理意义，就是液态和固态自由能相等时所对应的温度。（）14.液态金属的冷却速度越快，过冷度就越小。（
25、）15.对于纯金属，熔点是固定的。负的温度梯度意味着由晶体表面向液体内的过冷度逐渐降低。（）16.很纯的金属凝固后，不易看到枝晶，只能看到各个晶粒的边界。（）17.对于光滑度大的晶体来说，即使在负的温度梯度下，仍有可能长成规则形状的晶体。（）18.在相同条件下，体积小、表面积较大的铸件冷却速度更慢。（）19.凝固速度越快，二次枝晶臂间距越大。（）20.对于某些金属材料，采用 106/s 以上的冷却速度的快速凝固工艺可以抑制晶核形成，得到金属玻璃。（）21.实际金属的结晶主要按均匀形核方式进行。（）22.纯金属形核既需要结构起伏，也需要能量起伏。（）23.在正的温度梯度下长大时，光滑界面的一些小
26、晶面互成一定角度，呈锯齿状；（）10 24.在正的温度梯度下长大时，粗糙界面的形态为平行于等温面的平直界面呈平面长大方式。（）25.在负的温度梯度下长大时，一般金属和亚金属的界面都呈树枝状。（）26金属铸锭的宏观组织，任何条件下都存在急冷区、柱状晶区和等轴晶区三个晶区。（）第 4 章 1.略 2.)/(10597.2)273477(314.810136exp(103.2)exp(26250477smRTQDD)/(10748.2)273497(314.810136exp(103.2)exp(26250497smRTQDD 第 2 问略，不要求。3.)/(1061.1)273927(314.81
27、0140exp(102)exp(211350927smRTQDD)/(108.0211870smD 根据 )2(10Dtxcc （4.7）可知，要达到相同效果，D870t870=D927t927，t870=D920/D870t920=20(h)47.略（不要求）第四章 固态扩散 一、单项选择题。1._扩散属于体扩散。A 表面 B 晶界 C 位错 D 晶格 2.下列四种扩散途径，_扩散系数最低。A 表面 B 晶界 C 位错 D 晶格 3.在置换固溶体中，原子最不可能通过_扩散方式进行。A 空位 B 间隙 C 环形换位 D 直接换位 4.通过扩散使固溶体的溶质组元浓度超过固溶度极限而形成新相的过程
28、称为_。A 反应扩散 B自扩散 C 相变扩散 D 互扩散 5.不伴随有浓度变化，与浓度梯度无关的扩散称为_。A 反应扩散 B 自扩散 C 原子扩散 D 上坡扩散 6.伴随有浓度变化，与浓度梯度有关的扩散称为_。A 反应扩散 B 自扩散 C 体扩散 D 互扩散 11 7.如果添加元素溶入到溶剂金属中而使熔点下降，那么，在任一温度下，互扩散系数均_。A 降低 B 增大 C 不受影响 D 先增大后降低 8.晶体的致密度越高，则_。A 扩散激活能越小，扩散系数减小 B 扩散激活能越大，扩散系数减小 C 扩散激活能越小，扩散系数增大 D 扩散激活能越大，扩散系数增大 9.菲克第一定律表达式为_。A J=
29、-D(dc/dx)B J=D(dc/dx)C J=-D(dx/dc)D J=D(dx/dc)10.菲克第二定律表达式为_。A J/x=c/t B -J/x=t/c C -J/x=c/t D-J/t=c/x 11.对于典型的原子扩散过程，扩散系数 D 符合 Arrhenius 公式：A D=D0exp(-QT/R)B D=D0exp(-Q/RT)C D=D0exp(Q/RT)D D=D0exp(-T/RQ)答案：1.D 2.D 3.D 4.A 5.B 6.D 7.B 8.B 9.A 10.C 11.B 二、判断题。1.原子沿晶界扩散比晶内扩散要慢得多。（）2.间隙原子的扩散激活能比置换原子的大，
30、所以扩散速度比较大。（）3.过饱和固溶体的分解过程属于下坡扩散，结果使合金趋向于分解为复相组织。（）4.铸锭的均匀化退火属于下坡扩散。（）5.指定区域浓度不随时间而变化的扩散，称为稳定扩散。扩散第二定律适用于稳定扩散。（）6.浓度随时间而变化的扩散称为不稳定扩散。扩散第二定律适用于不稳定扩散。（）7.由菲克第一定律可知，浓度梯度一定时，扩散仅取决于扩散系数。（）8.温度低时，晶界扩散起重要作用；随温度升高，晶粒内空位的密度逐渐增大，扩散速度加快，晶界扩散所占比例减小。（）9.原子沿位错线扩散的激活能高于晶内扩散的扩散激活能。（）10.钢的氧化、渗氮、渗硼均与反应扩散有关。（）11.扩散系数 D
31、 强烈地依赖于温度，它与温度 T 的关系遵循直线关系。（）12.溶剂和溶质的原子半径越接近,则溶质的扩散系数越大。（）13.金属的熔点越高，原子间的结合力越强，则原子越不容易离开其平衡位置，因而自扩散激活能越大。（）14.原子扩散的驱动力总是与化学位下降的方向一致，扩散朝着浓度减小的方向进行。（）15.温度较低时，短路扩散起主导作用。（）16.温度较高时，晶格扩散起主要作用。（）17.温度升高则位错密度增大，有利于扩散。（）18.空位扩散机制适合于纯金属的自扩散和置换固溶体中原子的扩散。（）19.间隙扩散机制适合于间隙固溶体中间隙原子的扩散。（）20.在溶剂金属中固溶度较小的元素，其扩散系数常
32、常较大。形成连续固溶体的合金元素的扩散系数则较小。（）第 6 章 2*金属在冷变形过程中晶粒被拉长，形成纤维组织，强度提高，塑性和韧性降低。金属在回复过程中组织不发生变化，强度也基本不变（略有降低）。金属在再结晶过程中，重新形核和长大，无畸变的等轴晶粒代替拉长的晶粒，强度显著降低，而塑性和韧性显著提高。3*（1）由派-纳力计算公式：)exp(bkdc可知，滑移面的面间距越大或柏氏矢量的模越小，则晶格阻力越小。所以，滑移面是原子密度最大的晶面（面间距最大），滑移方向是原子密度最大的方向（柏氏矢量的模越小）。（2）位错不能直接通过晶界，在晶界处造成塞积，因此其阻力大于晶内。（3）Zn 属于密排六方
33、，Cu 属于面心立方，Cr 属于体心立方，三者晶体结构类型不同，面心立方的塑性最好，密排六方的塑性最差。4*金属在冷塑性变形过程中，随塑性变形量的增大，位错密度和空位密度提高，它们运动的驱动力是外加的切应力。金属在回复过程中，空位和位错密度减小，它们运动的驱动力是体系的自由能减小。12 金属在再结晶阶段，空位和位错密度进一步减小，它们运动的驱动力是体系的自由能减小。5mTT）（再4.035.0 )(14611278)2733380()4.035.0(KTw)(724633)2731538()4.035.0(KTFe)(542475)2731083()4.035.0(KTCu 6金属铸件不能通过
34、再结晶退火来细化晶粒，因为没有足够的晶体缺陷，不能发生再结晶。7*位错运动时不能穿过晶界，晶界是位错运动的障碍，晶粒越细小，单位体积内晶界数量越多，位错运动的障碍越多，越不容易运动，即强度提高（细晶强化）：2/10kds。在多晶体中，各晶粒的塑性变形需要相互协调，晶粒越小，越容易协调，所以，塑性和韧性提高。8固态下无相变的金属及合金可以通过冷塑性变形，然后进行再结晶退火的方法细化晶粒。9略 10再结晶退火温度太高导致晶粒长大，应降低再结晶退火温度。11一是不在两相区变形，二是减少夹杂物，三是通过扩散退火提高成分均匀性。12对用作架空导线的采用回复（去应力）退好，使其保持高强度；对要求软的导线，
35、采用再结晶退火，降低强度，提高塑性和韧性。13略。一、单项选择题。1.（b）是晶体的一部分沿着一定的晶面和晶向相对于另一部分作相对的滑动，是晶体发生塑性的主要方式。（a）攀移 （b）滑移 （c）位错 （d）剪切 2.当作用在滑移系上的（d）达到某一临界值时，滑移才能开始。(a)拉应力 （b）切应力 （c）正应力 （d）分切应力 3.单晶体塑性变形的基本方式有(b)。（a）滑移和孪晶（b）滑移和孪生（c）滑动和孪生 （d）错动和孪生 4.多晶体的塑性变形具有（b）。（a）不变性、同时性和协调性 （b）不同时性、不均匀性和相互协调性 （c）在一个晶粒内的变形是均匀的特性 （d）各个晶粒的变形相等的
36、特性 5.滑移的本质是(b)。（a）晶格错动 （b）位错运动 （c）晶格转动 （d）孪生 6.由于固溶体中存在着溶质原子，便使其塑性变形抗力增加，强度、硬度提高，而塑性、韧性有所下降，这种现象称为（d ）。（a）形变强化 （b）加工硬化 （c）相变强化 （d）固溶强化 7.变形量很大时，各晶粒会被拉长成细长条和纤维状，这种组织被称为（a）。（a）纤维组织 （b）拉长晶粒 （c）变形组织 （d）长条状组织 8.-Fe 晶体在受力时发生滑移，其滑移面和滑移方向分别为(a)。（a）110111（b）110111（c）111110 （d）110110 9.经过大量塑性变形后，由于位错密度增大和发生交互
37、作用，位错分布不均，并使晶粒分化成许多位向略有差异的亚晶块，称为（b）。（a）小晶粒 （b）亚晶粒 （c）晶粒 （d）位错晶粒 10.在塑性变形量很大时，伴随着晶粒的转动，各个晶粒的滑移面和滑移方向都会逐渐与形变方向趋于一致，从而使多晶体中原来取向互不相同的各个晶粒在空间位向上呈现定程度的一致性，这种现象称为择优取向，这种组织称为（c）。（a）择优组织 （b）变形组织 （c）形变织构 （d）拉长组织 11.金属的晶粒越细，则其(c )。（a）强度越低、塑性越低 （b）强度越高、塑性越低 13（c）强度越高、塑性越高 （d）强度越低、塑性越高 12.铜晶体在受力时发生滑移，其滑移面和滑移方向分别
38、为(b)。（a）110110 （b）110111（c）111110 （d）110101 13.四块冷轧碳钢板的变形量分别是 4、8、20和 40，该钢的熔点为 1520，临界变形度为 8，变形量为（d）的钢板的再结晶温度最低。（a）4 （b）8 （c）20 （d）40 14.四块冷轧碳钢板的变形量分别是 4、8、20和 40，该钢的熔点为 1520，临界变形度为 8，加热至同一温度进行再结晶退火后，变形量为(b )的钢板的晶粒最粗大。（a）4 （b）8 （c）20 （d）40 15.四块冷轧碳钢板的变形量分别是 4、8、20和 40，该钢的熔点为 1520，临界变形度为 8，该钢的理论再结晶温
39、度为(a )。（a）444 （b）608 （c）717 （d）723 16.在抛光的晶体表面，单滑移产生的滑移线痕迹表现为（d）。（a）交叉的平行线条 （b）折线 （c）波纹线 （d）单向的平行线条 17.加工硬化使金属(a )。（a）强度升高、塑性降低 （b）强度降低、塑性降低 （c）强度升高、塑性升高 （d）强度降低、塑性升高 18.变形后的金属加热发生再结晶，再结晶后的晶粒与再结晶前的晶粒(d )。（a）形状相同 （b）晶体结构相同 （c）晶体结构不同 （d）形状不同 19.变形后的金属进行加热发生再结晶，再结晶后的金属(d )。（a）强度、硬度升高，塑性、韧性降低 （b）强度、硬度降低
40、，塑性、韧性降低 （c）强度、硬度升高，塑性、韧性升高 （d）强度、硬度降低，塑性、韧性升高 20.在抛光的晶体表面，多滑移产生的滑移线痕迹表现为（a）。（a）交叉的平行线条 （b）折线 （c）波纹线 （d）单向的平行线条 21.（b）模型可以用来说明形变强化。（a）柯氏气团 （b）位错缠结 （c）位错切过 （d）位错绕过 二、判断题。1.滑移与孪生均改变了变形晶体的位向。（）2.二次再结晶会导致材料晶粒粗大，降低材料的强度、塑性和韧性。（）3.冷变形黄铜部件采用回复退火可避免应力腐蚀开裂。（）4.间隙固溶体的固溶强化效果大于置换固溶体的固溶强化。（）5.变形金属回复后的力学性能变化不大，只有
41、内应力和电阻率明显降低。（）6.变形后的金属再结晶退火温度越高,退火后得到的晶粒越粗大。()7.滑移变形不会引起金属晶体结构的变化。（）8.金属铸件可以通过再结晶退火来细化晶粒。（）9.再结晶过程是有晶格类型变化的结晶过程。（）10.固溶强化可以用柯氏气团模型来说明。（）11.位错缠结模型可以用来说明弥散强化。（）12.金属的热加工必须是在再结晶温度以下的变形加工。（）13.金属变形时产生的织构引起材料的各向异性，对材料的性能总是不利的。（）14.晶体的滑移是在正应力的作用下发生的。（）15.孪生是一种不均匀切变，而滑移是一种均匀切变。（）16.晶粒越细小，面缺陷越多，因而其力学性能越差。（）
42、17.刃型位错能够发生交滑移。（）18.塑性变形时由于大量位错滑出晶体表面使得晶体中的位错数目越来越少。（）19.铝中的滑移系为111110。（）20.晶体滑移的临界分切应力与外力有关。（）21.弥散分布的细小粒子的存在可增加材料的强度。（）14 22.变形金属再结晶后的强度、硬度变化不大。（）第七章 2*从位错与溶质原子的交互作用分析固溶强化，从位错与位错的交割、缠结方面分析加工硬化现象，从位错与弥散型第二相的交互作用分析弥散型强化原理。主要内容在第 6 章。溶质原子使晶格发生畸变，形成应力场，这种应力场与位错发生交互作用，阻碍位错运动，产生强化作用，即固溶强化。金属在冷塑性变形过程中，随塑
43、性变形量的增大，位错密度提高，位错与位错的交割增加，从而增加了位错运动阻力，产生加工硬化现象。位错绕过粒子形成位错环或结果粒子增加新的界面，都需要增加新的能量，从而产生强化效应，即弥散强化。3*纯金属无成分过冷而固溶体合金存在成分过冷。在正温度梯度下，成分过冷是金属凝固时呈树枝状生长的必要条件。4*平衡相图是反映材料在平衡状态下相状态和成分及温度关系的图形。相图不能给出任一条件下合金的显微组织。5*.答：50%合金的偏析严重。因为液相与固相的成分差越大，偏析越严重，50%合金的液相与固相的成分差大，所以偏析严重。扩散退火可以减小或消除成分偏析。6由于成分分布不同，导致实际熔点与实际温度之差随离
44、固-液界面向液体的距离增大而增大的现象叫成分过冷。成分过冷大容易出现树枝晶，成分过冷小容易出现平面晶。7共晶线是一条水平线，即共晶转变的温度；共晶点是一个点，即温度是共晶转变温度，成分是共晶成分。共晶组织是两相机械混合物，有层片状、针状、螺旋状等。结晶时两相同时从液相结晶出两种成分和结构各不相同的两种固相。8共晶成分和接近于共晶成分的合金熔点低，流动性好，不易产生缩孔、疏松等铸造缺陷，所以，这些合金常用于铸造合金。用于压力加工的合金常用单相固溶体，尽量少含第二相，因为组织为两相混合组织时，由于各相的强度不同，容易产生不均匀变形而形成裂纹，造成零件开裂。9因为“在液态和固态时均能无限互溶”所以
45、Bi-Sb 相图属于匀晶相图。题中条件给的不够，不能画出相图。10 （1）%5075957585%50%501)(（2）成分=15+（75-15）50%=45%Sb 11*.(1)图略。组织：、（+）共晶 （2）组织：%1.38191.69501.69w%9.611ww 相：%5.60195.97505.97w%5.391ww (3)略 选择题。1.固溶体的晶体结构（a)。15 75 95 15（a）与溶剂相同 （b）与溶质相同 （c）与溶质、溶剂都不相同 （d）与溶剂相同，也可能不同。2.（c）属于间隙相。（a）铁素体 （b）渗碳体 （c）TiC （d）Cr23C6 3.间隙固溶体一定是（c
46、)。（a）有序固溶体 （b）无限固溶体 （c）有限固溶体 （d）置换固溶体 4.不利于无限置换固溶体形成的因素是_d_。（a）原子尺寸相近 （b）负电性相差小 （c）晶体结构相同 （d）原子尺寸相差大 5.间隙相的性能特点是（b）。（a）熔点低、硬度低 （b）熔点高、硬度高 （c）熔点低、硬度高 （d）熔点高、硬度低 6.固溶体出现枝晶偏析后可用（c)加以消除。（a）再结晶 （b）淬火 （c）扩散退火 （d）回火 7.一个合金的室温组织为+二次+(+)，它由（b)。（a）三相组成 （b）两相组成 （c）四相组成 （d）三种组织组成物组成 8.一种合金冷却时只发生 L 转变，则该合金（b）。（a
47、）冷却速度越慢越容易腐蚀（b）冷却速度越快越容易腐蚀 （c）属于共晶合金 （d）属于包晶合金 9.一种合金冷却时发生 L+转变，（b）。（a）这种合金称为共析合金（b）这种合金称为共晶合金 （c）这种合金称为包晶合金（d）这种合金称为包析合金 10.一种合金冷却时发生 L+转变，（c）。（a）这种合金称为共析合金（b）这种合金称为共晶合金 （c）这种合金称为包晶合金（d）这种合金称为包析合金 11.一种合金冷却时发生+转变，（b）。（a）该转变得到的组织称为共晶组织 （b）该转变得到的组织称为共析组织 （c）这种合金称为包晶合金 （d）这种合金称为包析合金 12.在发生 L+共晶反应时，三相的
48、成分（a)。（a）确定 （b）相同 （c）不确定 （d）只有 L 相确定 13.A、B 两组元在固态时能形成无限固溶体，则（c）。（a）固溶体的熔点比 A、B 组元的熔点低（b）固溶体的导电性比 A、B 组元的高 （c）A、B 组元的晶体结构相同 （d）A、B 组元的原子半径相差比较大 14.A、B两组元在固态时能形成无限固溶体，其中A组元的质量分数为50%的合金在600时液相的质量分数为40%，液相中 A 组元的质量分数为 60%，可以知道（a）。（a）A 组元的熔点比 B 组元的熔点低（b）AB 组元的熔点低于 600 （c）A 组元的熔点高于 600 （d）固相中 A 组元比 B 组元的
49、质量分数大 15.含 50的合金平衡结晶到二相区内时（b )。（a）液相含量比固相多 （b）固相含量比液相多 （c）固相与液相的含 Ni 量都为 40%（d）液相含 Ni 量大于 50%。16.两组元在液态和固态均无限互溶时的二元合金相图称为（b）。（a）共晶相图 （b）匀晶相图 （c）包晶相图 （d）二元相图 17.Pb-Sn 合金的组织为+二次+(+)，其组织组成物为（d)。（a）、（b）二次、（c）、(+)（d）、二次、(+)18.从液相结晶出单相固溶体的结晶过程称为（a）。（a）匀晶转变 （b）共晶转变 （c）包晶转变 （d）共析转变 19.合金从液态无限缓慢冷却、原子扩散非常充分，冷
50、却过程中每一时刻都能达到相平衡条件的结晶称为（b）。（a）匀晶结晶 （b）平衡结晶 （c）非平衡结晶 （d）凝固 16 20.在非平衡结晶情况下，在一个晶粒内部出现化学成分不均匀的现象称为（a）。（a）晶内偏析 （b）不均匀结晶 （c）成分不均匀 （d）晶间偏析 21.由液相同时结晶出两种固相的结晶过程称为（c）。（a）匀晶转变 （b）匀晶反应 （c）共晶转变 （d）包晶转变 22.共晶转变所得产物称为（b）。（a）固溶体 （b）共晶组织 （c）包晶组织 （d）共析组织 23.包晶转变所得产物称为（c）。（a）固溶体 （b）共晶组织 （c）包晶组织 （d）共析组织 24.含 60的-B 合金（