【正文】 過(guò)程中，位錯(cuò)通過(guò)攀移和滑移重新排列，從高能態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榈湍軕B(tài)；動(dòng)態(tài)回復(fù)過(guò)程中，則是通過(guò)螺位錯(cuò)的交滑移和刃位錯(cuò)的攀移，使異號(hào)位錯(cuò)相互抵消，保持位錯(cuò)增殖率與位錯(cuò)消失率之間的動(dòng)態(tài)平衡。實(shí)驗(yàn)方法：由實(shí)驗(yàn)值確定 lnD與1/T的關(guān)系，如果兩者呈線性關(guān)系，則lnD1/T圖中的直線斜率為Q/R值，代入R值即可求得擴(kuò)散激活能Q。85影響原子擴(kuò)散的因素有哪些？答：（1）溫度。例如鐵在912℃時(shí)發(fā)生gFe171。不同金屬的自擴(kuò)散激活能與其點(diǎn)陣的原子間結(jié)合力有關(guān)，因而與表征原子間結(jié)合力的宏觀參量，如熔點(diǎn)、熔化潛熱、體積膨脹或壓縮系數(shù)相關(guān)，熔點(diǎn)高的金屬的自擴(kuò)散激活能必然大。 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？答：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)。811氫在金屬中擴(kuò)散較快，因此用金屬容器存儲(chǔ)氫氣會(huì)存在泄露。解：因放射性同位素強(qiáng)度α和濃度C成正比，C=Bα，B為比例常數(shù)。查表可得：，t≈104(s)答案:由得：對(duì)于溫度從298K提高到873K，1028倍，顯示出溫度對(duì)擴(kuò)散速率的重要影響。常見(jiàn)的二級(jí)相變有磁性轉(zhuǎn)變、有序－無(wú)序轉(zhuǎn)變、超導(dǎo)轉(zhuǎn)變等，大多伴隨有材料某種物理性能的變化。通常用錯(cuò)配度來(lái)表述：當(dāng)時(shí)，相界面為共格界面；當(dāng)時(shí)，相界面為半共格界面；當(dāng)時(shí)就，相界面為非共格界面。晶界形核：由于現(xiàn)成界面的存在可以減少形核界面能，對(duì)形核起促進(jìn)作用，新相和母相的界面只需部分重建且界面上原子擴(kuò)散速率比晶內(nèi)快，所以新相晶核往往優(yōu)先在晶界處形成。96 對(duì)比金屬結(jié)晶，固態(tài)相變均勻形核時(shí)包括哪幾方面的能量變化？與金屬結(jié)晶相比，固態(tài)相變的均勻形核增加了彈性應(yīng)變能一項(xiàng)，使形核的阻力增大。表面能為1%體積自由能，形核直徑是3103nm。這種轉(zhuǎn)變伴隨有成分變化所以是一種擴(kuò)散型轉(zhuǎn)變，包括調(diào)幅分解和脫溶轉(zhuǎn)變。③新相往往先形成一系列過(guò)渡相，即形成脫溶序列，在一定條件下逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)樽杂赡茏畹偷姆€(wěn)定相。①靠形核方式分解，其形核要滿足一定的成分條件，并且有形核功。當(dāng)轉(zhuǎn)變溫度較高時(shí)，過(guò)冷度小，形核孕育期長(zhǎng)，轉(zhuǎn)變速度慢，完成轉(zhuǎn)變所需時(shí)間長(zhǎng)；隨溫度下降，過(guò)冷度增大，孕育期縮短，轉(zhuǎn)變速度加快，至某一溫度，形核驅(qū)動(dòng)力和擴(kuò)散因素的共同作用達(dá)一極值，孕育期最短，轉(zhuǎn)變速度最快；之后，溫度再降低，過(guò)冷度進(jìn)一步增大，對(duì)原子擴(kuò)散的制約成為主要相變阻力，孕育期逐漸加長(zhǎng)，轉(zhuǎn)變速度速度變慢，完成轉(zhuǎn)變所需時(shí)間逐漸變長(zhǎng)；當(dāng)溫度降到很低時(shí)，擴(kuò)散型轉(zhuǎn)變被抑制。（若已知新相與母相單位體積自由能變化為，單位體積應(yīng)變能為，單位面積界面能為）解：根據(jù)題設(shè)條件，系統(tǒng)自由能變化可寫(xiě)成：則：對(duì)求導(dǎo)有：令求得：代入有：答：臨界晶核半徑，臨界形核功910 若在固溶體中形成第二相圓球狀顆粒時(shí)體積自由能變化為108J/m3，比表面能為1J/m2，應(yīng)變能忽略不計(jì)，試求臨界形核功。隨著相變溫度降低，過(guò)冷度增大，相變驅(qū)動(dòng)力增大，形核率增高，相變速度加快；但當(dāng)過(guò)冷度增大到一定程度，擴(kuò)散成為相變的決定性因素，進(jìn)一步增大過(guò)冷度，反而使得相變速度減小，甚至使原來(lái)的高溫相變被抑制，產(chǎn)生無(wú)擴(kuò)散相變。此外，晶體缺陷對(duì)原子遷移和新相生長(zhǎng)也具有促進(jìn)作用。相反，當(dāng)過(guò)冷度較小時(shí)，生成新相所需的臨界尺寸較大，使單位體積新相界面所占份額減小，這種情況下界面能不再是形核的主要阻力，而有利于非共格形核。如蒸發(fā)、升華、熔化以及大多數(shù)固態(tài)晶型轉(zhuǎn)變屬于此類。D870=exp(140000/1143)≈108(cm2/s)（c）(a) 計(jì)算滲碳時(shí)間；812 在純銅圓柱體一個(gè)頂端電鍍一層薄的放射性同位素銅。其中部的濃度②擴(kuò)散系數(shù)隨濃度增加而增加時(shí)，dC/dx應(yīng)隨濃度增加而減小，濃度分布曲線是上凸的曲線。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。 晶界、表面和位錯(cuò)等對(duì)擴(kuò)散起著快速通道的作用，這是由于晶體缺陷處點(diǎn)陣畸變較大，原子處于較高的能量狀態(tài)，易于跳躍，故各種缺陷處的擴(kuò)散激活能均比晶內(nèi)擴(kuò)散激活能小，加快了原子的擴(kuò)散。 （3）晶體結(jié)構(gòu)。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(dòng)的幾率為P也等于該瞬間發(fā)生跳動(dòng)原子所占的原子百分?jǐn)?shù)。答：此說(shuō)法不正確。第8章 習(xí)題解答81 解釋下列基本概念自擴(kuò)散，互擴(kuò)散，間隙擴(kuò)散，空位擴(kuò)散，下坡擴(kuò)散，上坡擴(kuò)散，穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散，非穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散，擴(kuò)散系數(shù)，柯肯達(dá)爾效應(yīng)，體擴(kuò)散，表面擴(kuò)散，晶界擴(kuò)散82 什么是擴(kuò)散激活能，簡(jiǎn)述擴(kuò)散激活能的實(shí)驗(yàn)測(cè)試方法。 綜上分析，在80%變形量的條件下，采用150℃退火1h，則可使晶粒細(xì)化。再結(jié)晶退火的溫度較低，一般都在臨界點(diǎn)以下。此時(shí)因溫度較低，原子活動(dòng)能力有限，一般局限于點(diǎn)缺陷的運(yùn)動(dòng)，通過(guò)空位遷移至晶界、位錯(cuò)或與間隙原子結(jié)合而消失，使冷變形過(guò)程中形成的過(guò)飽和空位濃度下降，即空位濃度力求趨于平衡以降低能量。除了上述性能的變化以外，冷塑性金屬加熱時(shí)性能的轉(zhuǎn)變還包括以下幾種：（五）亞晶粒尺寸：在回復(fù)的前期，亞晶粒尺寸變化不大，但在后期，尤其在接近再結(jié)晶時(shí)，亞晶粒尺寸就顯著增大。第7章 習(xí)題解答71冷變形后金屬在加熱時(shí)，其組織哪幾種變化？答：冷變形后金屬在加熱時(shí)，其組織會(huì)發(fā)生變化，根據(jù)觀察可以將這個(gè)過(guò)程分為回復(fù)、再結(jié)晶和晶粒長(zhǎng)大三個(gè)階段：回復(fù)是指新的無(wú)畸變晶粒出現(xiàn)前所產(chǎn)生的亞結(jié)構(gòu)和性能變化的階段，在金相顯微鏡中無(wú)明顯變化；再結(jié)晶是指出現(xiàn)無(wú)畸變的等軸新晶粒逐步取代變形晶粒的過(guò)程；而晶粒長(zhǎng)大是指再結(jié)晶結(jié)束后晶粒的長(zhǎng)大過(guò)程。如冷軋黃銅的{110},112織構(gòu)。其結(jié)果導(dǎo)致電離程度不同的溶質(zhì)離子與位錯(cuò)區(qū)發(fā)生短程的靜電交互作用，溶質(zhì)離子或富集于拉伸區(qū)或富集在壓縮區(qū)均產(chǎn)生固溶強(qiáng)化。但若卸載后，放置較長(zhǎng)時(shí)間或稍經(jīng)加熱后，再進(jìn)行拉伸時(shí)，由于熔質(zhì)院子已通過(guò)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(huì)重新出現(xiàn)。密排六方金屬的滑移面是（0001），而[0001]方向的力在滑移面上的分切應(yīng)力為零，所以單晶體不能滑移。理論分析指出，多晶體塑性變形時(shí)要求每個(gè)晶粒至少能在5個(gè)獨(dú)立的滑移系上進(jìn)行滑移。的大小既與晶體的類型、純度及溫度等因素有關(guān)，還與該晶體加工和處理狀態(tài)、變形速度以及滑移系類型因素有關(guān)。脆性斷裂的特點(diǎn)是：材料的工作應(yīng)力低于其屈服強(qiáng)度；脆斷的裂紋源多從材料內(nèi)部的宏觀缺陷處開(kāi)始；溫度越低，脆斷的傾向越大；斷口平齊光亮，與正應(yīng)力垂直，斷口常呈人字紋或放射花樣。1．延性斷裂延性斷裂的特征是斷裂前產(chǎn)生了明顯的宏觀塑性變形，故容易引起人們的注意，其產(chǎn)生的破壞性影響小于脆性斷裂。隨著溫度的降低與應(yīng)變速率的增高，材料的屈服強(qiáng)度升高，尤其是體心立方金屬對(duì)溫度和應(yīng)變速率特別敏感，這導(dǎo)致了鋼的低溫脆化。繼續(xù)冷卻β相對(duì)組元C及γ相對(duì)組元B的溶解度逐漸降低，析出二次相，β→γⅡ、γ→βⅡ。所以這一反應(yīng)可以簡(jiǎn)化為Ｒ→Ｑ＋Ｕ＋Ｖ。511已知A、B、C三組元固態(tài)完全不互溶，成分為80％A、10％B、10％C的O合金在冷卻過(guò)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(kāi)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(kāi)始時(shí)的液相成分(E點(diǎn))為50％A、10％B、40％C。答：T1~T2 L→αT2~T3 L+ α →γT3~T4 α → γT4~T5 γT5~T6 γ→C3T6~T7 γ →（α+C3）共 T7 α→ C3Ⅲ室溫組織： （α+C3）共＋C359根據(jù)所示FeWC三元系的低碳部分的液相面的投影圖，試標(biāo)出所有四相反應(yīng)。但根據(jù)碳在gFe與aFe中的溶解度差別,當(dāng)時(shí),將有碳化物析出,即C1也是生成相,所以, a+g+C1三相區(qū)屬于共析轉(zhuǎn)變型三相平衡區(qū)。在所示的成分范圍內(nèi),共有4個(gè)液相單變量線的交叉點(diǎn),它們代表4個(gè)四相平衡反應(yīng)，分別寫(xiě)出反應(yīng)類型。答:(1) Ae1Ee3A、 Be2Ee1B、 Ce3Ee2C(2) e3E線：α與γ的共晶線， E點(diǎn)：三元（四相）共晶點(diǎn)。53三元合金的勻晶轉(zhuǎn)變和共晶轉(zhuǎn)變與二元合金的勻晶轉(zhuǎn)變和共晶轉(zhuǎn)變有何區(qū)別？答：由于多了一個(gè)組元，三元合金比二元合金多了一個(gè)自由度。 濃度三角形，直線法則，重心法則，共軛線，共曲面，共軛三角形，蝴蝶形變化規(guī)律，單變量線，液相面，固相面，溶解度曲面，四相平衡轉(zhuǎn)變溫度，投影圖，垂直截面圖和等溫截面圖。鑄錠缺陷是存在于晶體晶格之外的物體中的體積缺陷，包括縮孔、疏松、氣孔及夾雜物等。表層細(xì)晶粒區(qū)的形核數(shù)量與模壁的非均勻形核能力和模壁處所能達(dá)到的過(guò)冷度有關(guān)。每一個(gè)枝晶隨著結(jié)晶和液體的補(bǔ)充最終長(zhǎng)成一個(gè)晶粒，結(jié)晶完成后晶體一般不表現(xiàn)規(guī)則外形。臨界形核半徑相同，臨界形核功大小與接觸角有關(guān)，與質(zhì)點(diǎn)形貌相關(guān)。在一定的過(guò)冷度條件下，晶胚尺寸的晶胚，才能引起系統(tǒng)自由能變化降低，同時(shí)系統(tǒng)內(nèi)部能量起伏能夠補(bǔ)償表面能升高部分的晶胚才有可能轉(zhuǎn)變成晶核。對(duì)面心立方點(diǎn)陣，因{100}存在附加面，其晶面間距16 寫(xiě)出FCC、BCC、HCP、（c/a=）晶體的密排面、密排面間距、密排方向、密排方向最小單位長(zhǎng)度。類 型特 點(diǎn)離子鍵以離子為結(jié)合單位，無(wú)方向性和飽和性共價(jià)鍵共用電子對(duì)，有方向性鍵和飽和性金屬鍵電子的共有化，無(wú)方向性鍵和飽和性分子鍵借助瞬時(shí)電偶極矩的感應(yīng)作用，無(wú)方向性和飽和性氫 鍵依靠氫橋有方向性和飽和性 13 問(wèn)什么四方晶系中只有簡(jiǎn)單四方和體心四方兩種點(diǎn)陣類型？答：如下圖所示，底心四方點(diǎn)陣可取成更簡(jiǎn)單的簡(jiǎn)單四方點(diǎn)陣，面心四方點(diǎn)陣可取成更簡(jiǎn)單的體心四方點(diǎn)陣，故四方晶系中只有簡(jiǎn)單四方和體心四方兩種點(diǎn)陣類型。在轉(zhuǎn)變溫度下。解：根據(jù)式（28）有 對(duì)求導(dǎo)有令則代入有與球形晶核臨界形核功比較也就是說(shuō)球形晶核的臨界形核功僅為立方晶核的一半，球形晶核更容易存在。（1）在正溫度梯度條件下生長(zhǎng)的界面形態(tài)一般為平面狀界面對(duì)于光滑界面，界面向前推移時(shí)，以二維或缺陷長(zhǎng)大方式向液體中平行推進(jìn)，長(zhǎng)大臺(tái)階平面多為晶體學(xué)晶面，若無(wú)其它因素干擾，多成長(zhǎng)為以密排晶面為表面的具有規(guī)則外形的晶體。增加過(guò)冷度方法在實(shí)際應(yīng)用中主要是提高液態(tài)金屬的冷卻速度，可以通過(guò)改變鑄造條件來(lái)實(shí)現(xiàn)，如降低澆注溫度、提高鑄型的吸熱和散熱能力等，像在鑄件生產(chǎn)中采用金屬型或石墨型代替砂型、采用可水冷型、局部加冷鐵等，都可有效增加過(guò)冷度以細(xì)化晶粒。柱狀晶粒區(qū)形成的外因是