【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 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)也明顯高于晶內(nèi)擴(kuò)散系數(shù)。21. 間隙固溶體中溶質(zhì)濃度越高，則溶質(zhì)所占據(jù)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。事實(shí)上這種情況不可能出現(xiàn)。間隙固溶體的溶質(zhì)原子固溶度十分有限，即使是達(dá)到過飽和狀態(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(jí)，因此，在間隙原子周圍的間隙位置可看成都是空的。即對(duì)于給定晶體結(jié)構(gòu)，z為一個(gè)常數(shù)。22. 體心立方比面心立方晶體的配位數(shù)要小，故由D=1/6fzPa2關(guān)系式可見，αFe中原子擴(kuò)散系數(shù)要小于γFe中的擴(kuò)散系數(shù)。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)的面心立方的晶體相比較，f值相差不大（）之間，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。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，αFe有更高的自擴(kuò)散系數(shù)，而且溶質(zhì)原子在αFe中的擴(kuò)散系數(shù)要比γFe高。四、名詞解釋1. 間隙固溶體和有序固溶體溶質(zhì)原子不是占據(jù)溶劑晶格的正常結(jié)點(diǎn)位置，而是填入溶劑原子間的一些間隙中，這樣得到的固溶體稱為間隙固溶體。當(dāng)溶質(zhì)原子按適當(dāng)比例并按一定的順序和一定方向，圍繞著溶劑原子分布時(shí)，這種固溶體就叫有序固溶體。2. 光滑界面和粗糙界面光滑界面：從原子尺度看，液固界面是光滑平整的，液、固兩相被截然分開；在光學(xué)顯微鏡下，光滑界面有曲折的若干小平面組成，所以又稱為小平面界面。粗糙界面：從原子尺度看，液固界面高低不平，并存在這幾個(gè)原子間距厚度的過渡層，在過渡層中液、固兩相原子犬牙交錯(cuò)地分布著。由于過渡層很薄，在光學(xué)顯微鏡下，這類界面是平直的，又稱為非小平面界面。3. 變質(zhì)處理和晶粒度變質(zhì)處理：在液態(tài)金屬結(jié)晶前，特意加入某些難熔固態(tài)顆粒，造成大量可以成為非自發(fā)晶核的固態(tài)質(zhì)點(diǎn)，使結(jié)晶時(shí)的晶核數(shù)目大大增加，從而提高了形核率，細(xì)化晶粒。這種方法稱為變質(zhì)處理。晶粒度：晶粒的大小稱為晶粒度，通常用晶粒的平均面積或平均直徑來表示。4. 包析轉(zhuǎn)變，熔晶轉(zhuǎn)變，偏晶轉(zhuǎn)變，合晶轉(zhuǎn)變包析轉(zhuǎn)變：是由兩個(gè)固相共同作用形成一個(gè)固相的恒溫轉(zhuǎn)變。熔晶轉(zhuǎn)變：是由一個(gè)固相恒溫分解為一個(gè)液相和另一個(gè)固相的恒溫轉(zhuǎn)變。偏晶轉(zhuǎn)變：是由一個(gè)液相L1分解為一個(gè)固相和另一成分的液相L2的恒溫轉(zhuǎn)變。合晶轉(zhuǎn)變：是由兩個(gè)成分不同的液相L1和 L2相互作用形成一個(gè)固相的恒溫轉(zhuǎn)變。5. 平衡凝固，非平衡凝固，正常凝固平衡凝固：是指合金在極緩慢冷卻條件下進(jìn)行結(jié)晶的過程。 非平衡凝固：凝固過程中，液、固兩相的成分偏離液、固相線，使凝固過程進(jìn)行到一更低的溫度才能完成，并且凝固后固體的成分是不均勻的，這種偏離平衡凝固條件下的結(jié)晶過程稱為非平衡凝固。正常凝固：固溶體經(jīng)正常凝固后整個(gè)錠子的質(zhì)量濃度分布如下圖所示（k0＜1），這符合一般鑄錠中濃度的分布，因此稱為正常凝固。圖 正常凝固后溶質(zhì)濃度在鑄錠內(nèi)的分布6. 鐵素體，奧氏體，萊氏體，珠光體，滲碳體鐵素體：碳溶于αFe中形成的間隙固溶體，為體心立方結(jié)構(gòu)，常用符號(hào)F或α表示。奧氏體：碳溶于γFe中形成的間隙固溶體，為面心立方結(jié)構(gòu)，常用符號(hào)A或γ表示。萊氏體：奧氏體和滲碳體的共晶混合物稱為萊氏體。珠光體：鐵素體和滲碳體的機(jī)械混合物。滲碳體：鐵和碳相互作用形成的具有復(fù)雜晶格的間隙化合物。滲碳體具有很高的硬度，但塑性很差，延伸率接近于零。在鋼中以片狀存在或網(wǎng)絡(luò)狀存在于晶界。在萊氏體中為連續(xù)的基體，有時(shí)呈魚骨狀。7．滑移和孿生，滑移系和滑移帶滑移：晶體的塑性變形是晶體的一部分相對(duì)于另一部分沿某些晶面和晶向發(fā)生滑動(dòng)的結(jié)果，這種變形方式叫滑移。孿生：是晶體的一部分沿一定的晶面和一定的晶向相對(duì)于另一部分晶體做均勻地切變的過程稱為孿生?；葡担阂粋€(gè)滑移面和此面上的一個(gè)滑移方向組成一個(gè)滑移系。滑移帶：對(duì)單晶體試樣進(jìn)行拉伸時(shí)，當(dāng)試樣經(jīng)適量的塑性變形后，在金相顯微鏡下可以觀察到，在拋光的試樣表面上出現(xiàn)許多相互平行的滑移線，相互靠近的一組滑移線就構(gòu)成了一個(gè)滑移帶。8. 加工硬化加工硬化：金屬材料隨著冷塑變形程度的增大，強(qiáng)度和硬度逐漸升高，塑性和韌性逐漸降低的現(xiàn)象稱為加工硬化或冷作硬化。9. 交滑移和多滑移交滑移：是指兩個(gè)或多個(gè)滑移面共同沿著一個(gè)滑移方向的滑移。交滑移的實(shí)質(zhì)是螺位錯(cuò)在不改變滑移方向的情況下，從一個(gè)滑移面滑到交線處，轉(zhuǎn)到另一個(gè)滑移面的過程。多滑移：由于變形時(shí)晶體轉(zhuǎn)動(dòng)的結(jié)果，有兩組以上滑移面同時(shí)轉(zhuǎn)到有利位向，使滑移可能在兩個(gè)以上的滑移面上同時(shí)或交替地進(jìn)行，形成 “多滑移”。10. 臨界分切應(yīng)力和取向因子臨界分切應(yīng)力：晶體中使滑移系開動(dòng)的最小分切應(yīng)力，數(shù)值大小取決于金屬的晶體結(jié)構(gòu)、純度、加工狀態(tài)、試驗(yàn)溫度與加載速度，當(dāng)條件一定時(shí)，各種晶體的臨界分切應(yīng)力各有定值，而與外力的大小、方向及作用方式無關(guān)。取向因子：稱為取向因子，或稱施密特因子（Schmid），取向因子越大，則分切應(yīng)力越大。 11. 回復(fù)和再結(jié)晶回復(fù)：為了消除金屬的加工硬化現(xiàn)象，將變形金屬加熱到某一溫度，以使其組織和性能發(fā)生變化。在加熱溫度較低時(shí)，原子的活動(dòng)能力不大，這時(shí)金屬的晶粒大小和形狀沒有明顯的變化，只是在晶內(nèi)發(fā)生點(diǎn)缺陷的消失以及位錯(cuò)的遷移等變化，因此，這時(shí)金屬的強(qiáng)度、硬度和塑性等機(jī)械性能變化不大，而只是使內(nèi)應(yīng)力及電阻率等性能顯著降低。此階段為回復(fù)階段。再結(jié)晶：被加熱到較高的溫度時(shí)，原子也具有較大的活動(dòng)能力，使晶粒的外形開始變化。從破碎拉長(zhǎng)的晶粒變成新的等軸晶粒。和變形前的晶粒形狀相似，晶格類型相同，把這一階段稱為“再結(jié)晶”。 12. 原子擴(kuò)散，反應(yīng)擴(kuò)散，上坡擴(kuò)散，下坡擴(kuò)散，自擴(kuò)散，互擴(kuò)散下坡擴(kuò)散：是指沿著濃度降低的方向進(jìn)行的擴(kuò)散，即由高濃度向方向低濃度擴(kuò)散，使?jié)舛融呌诰鶆蚧?。上坡擴(kuò)散：是指沿著濃度升高的方向進(jìn)行的擴(kuò)散，即由低濃度向高濃度方向擴(kuò)散，使?jié)舛劝l(fā)生兩級(jí)分化。反應(yīng)擴(kuò)散：通過擴(kuò)散使固溶體的溶質(zhì)組元濃度超過固溶體極限而形成新相的過程稱為反應(yīng)擴(kuò)散或相變擴(kuò)散。原子擴(kuò)散：在擴(kuò)散過程中基體晶格始終不變，沒有新相產(chǎn)生，這種擴(kuò)散稱為原子擴(kuò)散。自擴(kuò)散：自擴(kuò)散就是不伴有濃度變化的擴(kuò)散，它與濃度梯度無關(guān)。自擴(kuò)散只發(fā)生在純金屬和均勻固溶體中?；U(kuò)散：互擴(kuò)散是伴有濃度變化的擴(kuò)散，它與異類原子的濃度差有關(guān)。在擴(kuò)散過程中，異類原子相對(duì)擴(kuò)散，互相滲透，所以又稱為“異擴(kuò)散”或“化學(xué)擴(kuò)散”。 五、簡(jiǎn)答題1．作圖表示立方晶體的(123)、(421)、()晶面及[]、[346]。 2. 在立方系中繪出{110}、{111}晶面族所包括的晶面及(112),()晶面。3. 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？ 根據(jù)自由能與晶胚半徑的變化關(guān)系，可以知道半徑rrk的晶胚不能成核；rrk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(zhǎng)大。因此，半徑為rk的晶胚成為臨界晶核。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(zhǎng)大。臨界晶核半徑，其大小與過冷度有關(guān)4. 試述結(jié)晶相變的熱力學(xué)條件，動(dòng)力學(xué)條件，能量及結(jié)構(gòu)起伏。 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ΔG0；由單位體積自由能的變化，可知，只有T0，才有ΔGV0。即只有過冷，才能使ΔGV0。動(dòng)力學(xué)條件為液相的過冷度大于形核所需的臨界過冷度，即。由臨界晶核形核功ΔGK=1/3σA可知，當(dāng)形成一個(gè)臨界晶核時(shí)，還有1/3的表面能必須有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。5. 根據(jù)凝固理論，試述細(xì)化晶粒的基本途徑。 由凝固理論可知，結(jié)晶時(shí)單位體積中的晶粒數(shù)目z取決于形核率和晶體長(zhǎng)大速率G兩個(gè)因素，即?；就緩剑海?）增加過冷度ΔT。 ΔT增加，和G都隨之增加，但是的增長(zhǎng)率大于G的增長(zhǎng)率。因而，/G的值增加，即z增多。（2）加入形核劑，即變質(zhì)處理。加入形核劑后，可以促使過冷液體發(fā)生非均勻形核。它不但使非均勻形核所需要的