【正文】 J/cm3，比表面能σ＝105 J/cm3。 試計(jì)算Cu在853℃均勻形核時(shí)的臨界晶核半徑。鑄件組織有何特點(diǎn)？，那么固態(tài)金屬熔化時(shí)是否會(huì)出現(xiàn)過(guò)熱，為什么？7. 已知完全結(jié)晶的聚乙烯（PE）,低密度乙烯（LDPE） g/cm3，而高密度乙烯（HDPE） g/cm3，試計(jì)算在LDPE及HDPE中“資自由空間”的大小。？它的物理意義及與過(guò)冷度的定量關(guān)系如何？。所謂過(guò)冷度，是指結(jié)晶時(shí)，在冷卻曲線(xiàn)上出現(xiàn)平臺(tái)的溫度與熔點(diǎn)之差；而動(dòng)態(tài)過(guò)冷度是指結(jié)晶過(guò)程中，實(shí)際液相的溫度與熔點(diǎn)之差。(5)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。(9)若在過(guò)冷液體中，外加10 000顆形核劑，則結(jié)晶后就可以形成10 000顆晶粒。(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。(17) 人們是無(wú)法觀(guān)察到極純金屬的樹(shù)枝狀生長(zhǎng)過(guò)程，所以關(guān)于樹(shù)枝狀的生長(zhǎng)形態(tài)僅僅是一種推理。(21) 純金屬結(jié)晶時(shí)以樹(shù)枝狀形態(tài)生長(zhǎng)，或以平面狀形態(tài)生長(zhǎng)，與該金屬的熔化熵?zé)o關(guān)。即只有過(guò)冷，才能使?G0。因此，結(jié)構(gòu)起伏是結(jié)晶過(guò)程必須具備的結(jié)構(gòu)條件。 (1)rk＝ m；為此，作如下假定：(1)內(nèi)能的變化為式中ξ與晶體結(jié)構(gòu)有關(guān)，稱(chēng)為晶體學(xué)因子。（2）中間為柱狀晶區(qū)。其形成是由于模壁溫度進(jìn)一步升高，液體過(guò)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。如熔化時(shí)，液相若與汽相接觸，當(dāng)有少量液體金屬在固相表面形成時(shí)，就會(huì)很快復(fù)蓋在整個(gè)表面(因?yàn)橐后w金屬總是潤(rùn)濕同一種固體金屬)，而實(shí)驗(yàn)指出，說(shuō)明在熔化時(shí)，自由能的變化aG(表面)o，即不存在表面能障礙，也就不必過(guò)熱。LDPE的自由空間為；HDPE的自由空間為8．金屬玻璃是通過(guò)超快速冷卻的方法，抑制液—固結(jié)晶過(guò)程，獲得性能異常的非晶態(tài)結(jié)構(gòu)。由于液態(tài)金屬的黏度低，冷到液相線(xiàn)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)。這類(lèi)金屬玻璃可以在10’一10‘℃／s的冷速下獲得。顯然，當(dāng)實(shí)際過(guò)冷度?T?T*時(shí)，過(guò)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。界面形貌取決于界面前沿液體中的溫度分布。此時(shí)，界面上任何偶然的、小的凸起伸入液體時(shí)，都會(huì)使其過(guò)冷度減小，長(zhǎng)大速率降低或停止長(zhǎng)大，而被周?chē)糠众s上，因而能保持平直界面的推移。同樣，還會(huì)產(chǎn)生多次分枝。因此，半徑為“的晶胚稱(chēng)為臨界晶核。具有光滑界面的晶體長(zhǎng)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(tái)階，單個(gè)原子可以在臺(tái)階上填充，使二維晶核側(cè)向長(zhǎng)大，在該層填滿(mǎn)后，則在新的界面上形成新的二維晶核，繼續(xù)填滿(mǎn)，如此反復(fù)進(jìn)行。(2)……使體系自由能減小……(3)在過(guò)冷液體中，液態(tài)金屬中出現(xiàn)的……(4)在一定過(guò)冷度(厶了’)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。(11)……則只要在工藝上采取對(duì)厚處加快冷卻(如加冷鐵)就可以滿(mǎn)足。(19)……其界面是粗糙型的。第四章，xMg=，計(jì)算該合金中Mg的質(zhì)量分?jǐn)?shù)(wMg)(，)。說(shuō)明：液體中熔質(zhì)分布曲線(xiàn)可表示為：4．MgNi系的一個(gè)共晶反應(yīng)為：設(shè)w1Ni＝C1為亞共晶合金，w2Ni=C2為過(guò)共晶合金，這兩種合金中的先共晶相的質(zhì)量分?jǐn)?shù)相等，試計(jì)算C1和C2的成分。而wB＝℃時(shí)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%。分析含wZn=。14．550℃時(shí)有一鋁銅合金的固熔體，其成分為xC＝。15．如果有某CuAg合金(WCu＝，WAg＝) 1000g，請(qǐng)?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(假設(shè)液相線(xiàn)和固相線(xiàn)均為直線(xiàn))。 此合金中含碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)為多少?(2) 若加熱到850℃，又將得到什么組織?18．利用相律判斷圖434所示相圖中錯(cuò)誤之處。盡管固熔體合金的結(jié)晶速度很快，但是在凝固的某一個(gè)瞬間，A、B組元在液相與固相內(nèi)的化學(xué)位都是相等的。而共晶線(xiàn)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)。將固熔體合金棒反復(fù)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。(10)具有包晶轉(zhuǎn)變的合金，室溫時(shí)的相組成物為。(13) (13)727℃是鐵素體與奧氏體的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變溫度。(17)含碳wC＝，白色基體為Fe3C，其中包括Fe3CI、Fe3CII、Fe3CIII、Fe3C共析和Fe3C共晶等。厚薄不均勻的鑄件，往往厚處易白口化。20．讀出圖435濃度三角形中，C，D，E，F(xiàn)，G，H各合金點(diǎn)的成分。(1)高溫區(qū)水平線(xiàn)為包晶線(xiàn)，包晶反應(yīng)：Lj+δk→αn中溫區(qū)水平線(xiàn)為共晶線(xiàn)，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)。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(wú)變化。5～6，發(fā)生脫溶轉(zhuǎn)變?chǔ)痢翴I。α初+（α+β）共+βII能否說(shuō)擴(kuò)散定律實(shí)際上只要一個(gè)，而不是兩個(gè)？℃下使通過(guò)α－Fe箔的氫氣通氣量為2108mol/(m2 所需濃度梯度；（2）℃下滲碳，欲獲得與927℃下滲碳10h相同的滲層厚度需多少時(shí)間（忽略927℃和870℃下碳的溶解度差異）？若兩個(gè)溫度下都滲10h，滲層厚度相差多少？，試分析其濃度分布曲線(xiàn)隨時(shí)間的變化規(guī)律。11.三元系發(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？15.（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(wú)法擴(kuò)散。該原子具有的能量必須高于某一臨界值?Gf，即原子跳動(dòng)激活能，以克服阻礙跳動(dòng)的阻力；(3)該原子相鄰平衡位置上存在空位。γFe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。13．轉(zhuǎn)折點(diǎn)向低溫方向移動(dòng)。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。 原子每次跳動(dòng)方向是隨機(jī)的。原子在熱力學(xué)勢(shì)減少的方向上的跳動(dòng)幾率將大于在熱力學(xué)勢(shì)增大方向上的跳動(dòng)幾率。晶界上原子排列混亂，與非晶體相類(lèi)似，其原子堆積密集程度遠(yuǎn)不及晶粒內(nèi)部，因而對(duì)原子的約束能力較弱，晶界原子的能量及振動(dòng)頻率ν明顯高于晶內(nèi)原子。即對(duì)于給定晶體結(jié)構(gòu)，z為一個(gè)常數(shù)。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()，但原子間距大，原子因約束力小而振動(dòng)頻率ν高，其作用遠(yuǎn)大于配位數(shù)的影響。試回答下列問(wèn)題：(1))83625λ/( 176。求(111)面上柏氏矢量b=的螺型位錯(cuò)線(xiàn)上所受的力(aCu＝)。這種結(jié)論是否正確?請(qǐng)說(shuō)明原因及此結(jié)論適用的條件。 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(shí)。11． 纖維組織及織構(gòu)是怎樣形成的?它們有何不同?對(duì)金屬的性能有什么影響?13．試分析氣泡阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的機(jī)制和確定切應(yīng)力的增值?r。19．為什么高聚物在冷拉過(guò)程中細(xì)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(shí)，冷拉中產(chǎn)生的形變是否能回復(fù)?20．銀紋與裂紋有什么區(qū)別?答案1．(1)。滑移線(xiàn)呈一系列彼此平行的直線(xiàn)。它們的滑移線(xiàn)通常為折線(xiàn)或波紋狀。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(dòng)后，又可使晶體滑移。19(c)所示，且不能通過(guò)拋光去除。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)。12．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。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)。無(wú)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。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(guò)，；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。設(shè)位錯(cuò)的柏氏矢量為b，氣泡半徑為r，則位錯(cuò)切割氣泡后增加的氣泡—金屬間界面面積為A＝2rb。在共價(jià)鍵鍵合的陶瓷中，原子之間的鍵合是特定的并具有方向性，(a)所示。具有離子鍵的單晶體，如氧化鐵和氯化鈉，在室溫受壓應(yīng)力作用時(shí)可以進(jìn)行相當(dāng)多的塑性變形，但是具有離子鍵的多晶陶瓷則是脆的，并在晶界形成裂紋。16這是由于陶瓷粉末燒結(jié)時(shí)存在難以避免的顯微空隙。陶瓷的壓縮強(qiáng)度一般為抗拉強(qiáng)度的15倍左右。18．玻璃態(tài)高聚物在Tb～Tg之間或部分結(jié)晶高聚物在Tg～Tm之間的典型拉伸應(yīng)力—應(yīng)變曲線(xiàn)表明，過(guò)了屈服點(diǎn)之后，材料開(kāi)始在局部地區(qū)(如應(yīng)力集中處)出現(xiàn)頸縮，再繼續(xù)變形時(shí)，其變形不是集中在原頸縮處，使得該處愈拉愈細(xì)，而是頸縮區(qū)擴(kuò)大，不斷沿著試樣長(zhǎng)度方向延伸，直到整個(gè)試樣的截面尺寸都均勻減小。由于鍵的方向性(主要是共價(jià)鍵)在產(chǎn)生定向排列之后，產(chǎn)生了應(yīng)變硬化。這是因?yàn)椴糠纸Y(jié)晶高聚物的冷拉中伴隨著晶片的排列與取向，而取向的晶片在Tm以下是熱力學(xué)穩(wěn)定的。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。(1) 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。(1) 說(shuō)明N0，G0，Qg，Q0的意義及其影響因素。從顯微組織上如何區(qū)分動(dòng)、靜態(tài)回復(fù)和動(dòng)、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。試找出一種能延長(zhǎng)鎢絲壽命的方法。(1)多邊化使分散分布的位錯(cuò)集中在一起形成位錯(cuò)墻，因位錯(cuò)應(yīng)力場(chǎng)的疊加，使點(diǎn)陣畸變?cè)龃蟆?20鋼的熔點(diǎn)比純鐵的低，故其再結(jié)晶溫度也比純鐵的低。(8)(12) 當(dāng)變形量較大、變形較均勻時(shí)，再結(jié)晶后晶粒易發(fā)生正常長(zhǎng)大，反之易發(fā)生反常長(zhǎng)大。再結(jié)晶退火的溫度較低，一般都在臨界點(diǎn)以下?？山?jīng)過(guò)冷變形而后進(jìn)行再結(jié)晶退火的方法。位錯(cuò)密度減少，能量降低，成為低畸變或無(wú)畸變區(qū)形變儲(chǔ)存能晶粒長(zhǎng)大彎曲界面向其曲率中心方向移動(dòng)。由于銅片寬度不同，退火后晶粒大小也不同。因此，在較低溫度退火，在較寬處先發(fā)生再結(jié)晶。再結(jié)晶完成以后，若繼續(xù)保溫，會(huì)發(fā)生晶粒長(zhǎng)大的過(guò)程。8.由于采用630℃退火1 h，故晶粒仍然粗大。從顯微組織上觀(guān)察，靜態(tài)回復(fù)時(shí)可見(jiàn)到清晰的亞晶界，靜態(tài)再結(jié)晶時(shí)形成等軸晶粒；而動(dòng)態(tài)回復(fù)時(shí)形成胞狀亞結(jié)構(gòu)，動(dòng)態(tài)再結(jié)晶時(shí)等軸晶中又形成位錯(cuò)纏結(jié)胞，比靜態(tài)再結(jié)晶晶粒要細(xì)。金屬材料在熱加工過(guò)程中經(jīng)歷了動(dòng)態(tài)變形和動(dòng)態(tài)回復(fù)及再結(jié)晶過(guò)程，柱狀晶區(qū)和粗等軸晶區(qū)消失了，代之以較細(xì)小的等軸晶粒；原鑄錠中許多分散縮孔、微裂紋等由于機(jī)械焊合作用而消失，顯微偏析也由于壓縮和擴(kuò)散得到一定程度的減弱，故使材料的致密性和力學(xué)性能(特別是塑性、韌性)提高。因?yàn)槿鬞hO2的體積分?jǐn)?shù)為φ，半徑為r時(shí)，晶粒的極限尺寸對(duì)于冷變形(較大變形量)后的金屬，才能通過(guò)適當(dāng)?shù)脑俳Y(jié)晶退火細(xì)化晶粒。有些金屬的再結(jié)晶溫度低于室溫，因此在室溫下的變形也是熱變形，也會(huì)發(fā)生動(dòng)態(tài)再結(jié)晶。(4) 不對(duì)。 不對(duì)。只有再結(jié)晶過(guò)程才是形核及核長(zhǎng)大過(guò)程，其驅(qū)動(dòng)力是儲(chǔ)存能。(9) 不對(duì)。再結(jié)晶織構(gòu)是冷變形金屬在再結(jié)晶(一次，二次)過(guò)程中形成的織構(gòu)。正常晶粒長(zhǎng)大是在再結(jié)晶完成后繼續(xù)加熱或保溫過(guò)程中，晶粒發(fā)生均勻長(zhǎng)大的過(guò)程，而反常晶粒長(zhǎng)大是在一定條件下(即再結(jié)晶后的晶粒穩(wěn)定、存在少數(shù)有利長(zhǎng)大的晶粒和高溫加熱)，繼晶粒正常長(zhǎng)大后發(fā)生的晶粒不均勻長(zhǎng)大過(guò)程。