材料科學(xué)基礎(chǔ)期末考試匯總(編輯修改稿)
2024-08-30 04:55 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 移和孿生完成塑性變形，開(kāi)動(dòng)滑移系需要臨界切應(yīng)力，晶體中還會(huì)發(fā)生扭轉(zhuǎn)；單相合金的基本變形過(guò)程與純金屬的基本過(guò)程是一樣的，但會(huì)出現(xiàn)固溶強(qiáng)化，開(kāi)動(dòng)滑移系需要臨界切應(yīng)力較大，還有屈服和應(yīng)變時(shí)效現(xiàn)象。2AB二元系中，A晶體結(jié)構(gòu)是bcc，形成α固溶體，B晶體結(jié)構(gòu)是fcc，形成β固溶體，A與B形成h相，其晶體結(jié)構(gòu)是hcp：1） 指出a，b，h三個(gè)相的常見(jiàn)滑移系；2） 繪出它們單晶變形時(shí)應(yīng)力應(yīng)變曲線示意圖，試解釋典型低層錯(cuò)能面心立方單晶體的加工硬化曲線，并比較與多晶體加工硬化曲線的差別。答：1）α的滑移系為{110}111，b相的常見(jiàn)滑移系為{111}110，h相的常見(jiàn)滑移系為（0001）110。2）它們單晶變形時(shí)應(yīng)力應(yīng)變曲線示意圖如圖。典型的面心立方單晶體的加工硬化曲線可以分為三個(gè)階段。當(dāng)切應(yīng)力達(dá)到晶體的臨界分切應(yīng)力時(shí)，其應(yīng)力應(yīng)變曲線近似為直線，稱為易滑移階段，此時(shí)加工硬化率很小，滑移線細(xì)長(zhǎng)，分布均勻；隨后加工硬化率顯著增加，稱為線性硬化階段，滑移系在幾組相交的滑移系上發(fā)生，位錯(cuò)彼此交截，滑移線較短；第三階段稱為拋物線硬化階段，加工硬化隨應(yīng)變?cè)黾佣鴾p少，出現(xiàn)許多碎斷滑移帶，滑移帶端部出現(xiàn)交滑移痕跡。多晶體加工硬化曲線一般不出現(xiàn)易滑移的第一階段，而加工硬化率明顯高于單晶體。23．簡(jiǎn)述冷加工纖維組織、帶狀組織和變形織構(gòu)的成因及對(duì)金屬材料性能的影響。簡(jiǎn)答：冷加工纖維組織是純金屬和單相合金在冷塑性變形時(shí)和變形度很大的條件下，各晶粒伸長(zhǎng)成纖維狀；帶狀組織是復(fù)相合金在冷塑性變形和變形度大的條件下第二相被破碎或伸長(zhǎng)，沿變形方向成帶狀分布而形成的；變形織構(gòu)是金屬和合金在在冷塑性變形時(shí)晶粒發(fā)生擇優(yōu)取向而形成的。上述冷加工纖維組織、帶狀組織和變形織構(gòu)都使材料的性能具有方向性，即在各個(gè)方向上的性能不均，對(duì)使用性能有不良影響，但少數(shù)金屬材料，如用作變壓器的硅鋼片，各向異性能更好滿足使用要求。2為什么金屬材料經(jīng)熱加工后機(jī)械性能較鑄造態(tài)好。簡(jiǎn)答：金屬材料經(jīng)熱加工后機(jī)械性能較鑄造態(tài)好的主要原因是熱加工時(shí)的高溫、大變形量使氣泡、疏松和微裂紋得到機(jī)械焊合，提高了材料的致密性，消除了鑄造缺陷，同時(shí)改善夾雜物和脆性相的形態(tài)、大小和分布，使枝晶偏析 程度減弱，合金成分均勻性提高，熱加工中形成合理的加工流線，熱加工還可使金屬顯微組織細(xì)化，這些都可以提高金屬材料的性能。25 、何為加工硬化？列出產(chǎn)生加工硬化的各種可能機(jī)制。（不必說(shuō)明），加工硬化現(xiàn)象在工業(yè)上有哪些作用？簡(jiǎn)答：金屬材料經(jīng)冷加工后，強(qiáng)度增加，硬度增加，塑性降低的現(xiàn)象稱為加工硬化。產(chǎn)生加工硬化的各種可能機(jī)制有滑移面上平行位錯(cuò)間的交互作用的平行位錯(cuò)硬化理論，以及滑移面上位錯(cuò)與別的滑移面上位錯(cuò)林切割產(chǎn)生割階的林位錯(cuò)強(qiáng)化理論。加工硬化在實(shí)際生產(chǎn)中用來(lái)控制和改變金屬材料的性能，特別是對(duì)不能熱處理強(qiáng)化的合金和純金屬尤為重要，可以進(jìn)行熱處理強(qiáng)化的合金，加工硬化可以進(jìn)一步提高材料的強(qiáng)度；加工硬化是實(shí)現(xiàn)某些工件和半成品加工成型的主要因素；加工硬化也會(huì)帶來(lái)塑性降低，使變形困難的影響，還會(huì)使材料在使用過(guò)程中尺寸不穩(wěn)定，易變形，降低材料耐蝕性。2簡(jiǎn)要說(shuō)明第二相在冷塑性變形過(guò)程中的作用。答：第二相在冷塑性變形過(guò)程中的作用一般是提高合金強(qiáng)度，但還取決于第二相的種類數(shù)量顆粒大小形狀分布特點(diǎn)及與基體結(jié)合界面結(jié)構(gòu)等，對(duì)塑性變形影響復(fù)雜。第二相強(qiáng)度高于基體但有一定塑性，其尺寸、含量與基體基本接近，則合金塑性是兩相的變形能力平均值。第二相硬、脆，合金變形只在基體中進(jìn)行，第二相基本不變形；第二相均勻、彌散分布在固溶體基體上，可以對(duì)合金產(chǎn)生顯著強(qiáng)化作用。2討論織構(gòu)的利弊及控制方法。答：織構(gòu)由晶粒擇優(yōu)取向形成，變形織構(gòu)對(duì)再結(jié)晶織構(gòu)形成有主要影響，織構(gòu)造成材料性能各向異性。各向異性在不同情況需要避免或利用?？棙?gòu)控制可以通過(guò)控制合金元素的種類和含量、雜質(zhì)含量、變形工藝（如變向軋制）和退火工藝等多種因素的配合。2敘述金屬和合金在冷塑性變形過(guò)程中發(fā)生的組織性能的變化。 答：金屬和合金在冷塑性變形過(guò)程中發(fā)生的組織性能的變化主要有晶粒被拉長(zhǎng)，形成纖維組織，冷變形程度很高時(shí)，位錯(cuò)密度增高，形成位錯(cuò)纏結(jié)和胞狀組織，發(fā)生加工硬化，變形金屬中出現(xiàn)殘余應(yīng)力，金屬在單向塑性變形時(shí)出現(xiàn)變形織構(gòu)。2如圖所示，低碳鋼的三條拉伸曲線，1－塑性變形；2－去載后立即再行加載；3－去載后時(shí)效再加載。試回答下列問(wèn)題：1）解釋圖示曲線2無(wú)屈服現(xiàn)象和曲線3的屈服現(xiàn)象。2）屈服現(xiàn)象對(duì)金屬變形制件表面質(zhì)量有何影響，如何改善表面質(zhì)量。答：1）屈服現(xiàn)象是由溶質(zhì)原子與位錯(cuò)交互作用產(chǎn)生氣團(tuán)產(chǎn)生的，在外力作用下使位錯(cuò)掙脫溶質(zhì)原子的釘扎，材料出現(xiàn)屈服現(xiàn)象，曲線2在位錯(cuò)脫離釘扎后溶質(zhì)原子來(lái)不及重新聚集形成氣團(tuán)，故無(wú)屈服現(xiàn)象；曲線3在出現(xiàn)屈服后時(shí)效再加載，溶質(zhì)原子可以重新聚集形成氣團(tuán)，故又出現(xiàn)屈服現(xiàn)象；2）屈服現(xiàn)象使金屬材料在拉伸和深沖過(guò)程中變形不均勻，造成工件表面不平整。可以通過(guò)加入與溶質(zhì)原子形成穩(wěn)定化合物的其它元素，減少間隙溶質(zhì)原子含量，減少氣團(tuán)，消除或減輕屈服現(xiàn)象，或在深沖之前進(jìn)行比屈服伸長(zhǎng)范圍稍大的預(yù)變形，使位錯(cuò)掙脫氣團(tuán)的釘扎，然后盡快深沖。 試說(shuō)明晶粒大小對(duì)金屬材料室溫及高溫力學(xué)性能的影響，在生產(chǎn)中如何控制材料的晶粒度。答：晶粒大小對(duì)金屬材料的室溫力學(xué)性能可用Hall－Petch公式描述，晶粒越細(xì)小，材料強(qiáng)度越高；高溫下由于晶界產(chǎn)生粘滯性流動(dòng)，發(fā)生晶粒沿晶界的相對(duì)滑動(dòng)，并產(chǎn)生擴(kuò)散蠕變，晶粒太細(xì)小金屬材料的高溫強(qiáng)度反而降低。生產(chǎn)中可以通過(guò)選擇合適的合金成分獲得細(xì)小晶粒，利用變質(zhì)處理，振動(dòng)、攪拌，加大過(guò)冷度等措施細(xì)化鑄錠晶粒，利用加工變形細(xì)化晶粒，合理制訂再結(jié)晶工藝參
試題試卷相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號(hào)-1