材料科學(xué)基礎(chǔ)-簡答-資料下載頁
2025-08-03 05:02本頁面
【正文】 平衡時(shí)，三個(gè)相的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。 三元相圖的垂直截面與二元相圖有何不同？為什么杠桿定律可以應(yīng)用于二元相圖而不能應(yīng)用于三元相圖的垂直截面圖？【09年真題】 答：盡管三元相圖的垂直截面圖與二元相圖的形狀很相似，但是它們之間存在著本質(zhì)的差別，二元相圖的液相線與固相線可以用來表示合金在平衡凝固過程中液相與固相濃度隨溫度變化的規(guī)律，而三元相圖的垂直截面就不能表示相濃度隨溫度而變化的關(guān)系，只能用于了解冷凝過程中額相變溫度，不能應(yīng)用直線法則來確定兩相的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，也不能用杠桿定律計(jì)算兩相的相對量。 三元?jiǎng)蚓鄨D中，如果是一個(gè)兩相區(qū)，根據(jù)相律，該相區(qū)的自由度是多少？如果一個(gè)合金成分位于該相區(qū)，如何知道兩相的成分和含量？【12年真題】 答：（1）有相律可知f=cp+1=2，即自由度為2. （2）可用直線法則、杠桿定律、重心定律計(jì)算兩相的成分和含量。 ①直線法則：在一定溫度下三組元材料兩相平衡時(shí)，材料的成分點(diǎn)和其兩個(gè)平衡相的成分點(diǎn)必然位于成分三角形內(nèi)的一條直線上。如下圖所示，設(shè)在一定溫度下成分點(diǎn)o的合金處于ɑ+β兩相平衡狀態(tài)，ɑ相及β相的成分點(diǎn)分別為a、b。由圖中可讀出三元合金o、ɑ、β相中B組元的含量分別為AoAaAb1；C組元的含量分別為AoAaAb2。由含量關(guān)系可推導(dǎo)出解析幾何中三點(diǎn)共線的關(guān)系式：。由此可證明o、a、b必在一條直線上。同樣在等邊成分三角形中，上述關(guān)系依然存在。②杠桿定律：由前面推導(dǎo)還可以得出③重心定律：成分為R的三元合金在某一溫度下,分解成α,β,γ三個(gè)相,則R的成分點(diǎn)必定位于△αβγ的重心位置上。如圖，合金成分o，三相α、β、γ成分分別為P、Q、S，則由杠桿定律可以得到各相的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：。O點(diǎn)正好位于成分三角形PQS的質(zhì)量重心。第8章 綜合一、概念辨析題（說明下列各組概念的異同。任選六題，每小題3分，共18分）1 晶體結(jié)構(gòu)與空間點(diǎn)陣 2 熱加工與冷加工 3 上坡擴(kuò)散與下坡擴(kuò)散4 間隙固溶體與間隙化合物 5 相與組織 6 交滑移與多滑移7 金屬鍵與共價(jià)鍵 8 全位錯(cuò)與不全位錯(cuò) 9 共晶轉(zhuǎn)變與共析轉(zhuǎn)變答：1 晶體結(jié)構(gòu)與空間點(diǎn)陣 異：點(diǎn)的屬性、數(shù)目、有無缺陷；同：描述晶體中的規(guī)律性。2 熱加工與冷加工 異：熱加工時(shí)發(fā)生回復(fù)、再結(jié)晶與加工硬化；冷加工只發(fā)生加工硬化； 同：發(fā)生塑性變形。 3 上坡擴(kuò)散與下坡擴(kuò)散 異：擴(kuò)散方向； 同：驅(qū)動(dòng)力－化學(xué)位梯度。4 間隙固溶體與間隙化合物 異：結(jié)構(gòu)與組成物的關(guān)系； 同：小原子位于間隙位置。 5 相與組織 異：組織具有特定的形態(tài)；同：都是材料的組成部分。 6 交滑移與多滑移 異：多個(gè)滑移系的滑移； 同：交滑移中滑移系具有相同的滑移方向。7 異：電子共用范圍不同, 金屬鍵中電子屬所有原子共用, 共價(jià)鍵中屬若干原子共用. 同：成鍵方式為電子共用.8 異：柏氏矢量與點(diǎn)陣常數(shù)的關(guān)系不同. 同：都是線缺陷,即位錯(cuò).9 異：共晶轉(zhuǎn)變?yōu)閺囊合噢D(zhuǎn)變,共析轉(zhuǎn)變?yōu)閺墓滔噢D(zhuǎn)變. 同：在恒溫下轉(zhuǎn)變產(chǎn)物為兩個(gè)固相.1. 請對比分析加工硬化、細(xì)晶強(qiáng)化、彌散強(qiáng)化、復(fù)相強(qiáng)化和固溶強(qiáng)化的特點(diǎn)和機(jī)理. 答：加工硬化：是隨變形使位錯(cuò)增殖而導(dǎo)致的硬化； 細(xì)晶強(qiáng)化：是由于晶粒減小，晶粒數(shù)量增多，尺寸減小，增大了位錯(cuò)連續(xù)滑移的阻力導(dǎo)致的強(qiáng)化；同時(shí)由于滑移分散，也使塑性增大。該強(qiáng)化機(jī)制是唯一的同時(shí)增大強(qiáng)度和塑性的機(jī)制。 彌散強(qiáng)化：又稱時(shí)效強(qiáng)化。是由于細(xì)小彌散的第二相阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的強(qiáng)化。包括切過機(jī)制和繞過機(jī)制。 復(fù)相強(qiáng)化：由于第二相的相對含量與基體處于同數(shù)量級是產(chǎn)生的強(qiáng)化機(jī)制。其強(qiáng)化程度取決于第二相的數(shù)量、尺寸、分布、形態(tài)等，且如果第二相強(qiáng)度低于基體則不一定能夠起到強(qiáng)化作用。 固溶強(qiáng)化：由于溶質(zhì)原子對位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生阻礙。2. 試論材料強(qiáng)化的主要方法及其原理. 固溶強(qiáng)化. 原理:晶格畸變、柯氏氣團(tuán)，阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)；方法：固溶處理、淬火等。 細(xì)晶強(qiáng)化：原理：晶界對位錯(cuò)滑移的阻礙作用。方法：變質(zhì)處理、退火等。 彌散強(qiáng)化：原理：第二相離子對位錯(cuò)的阻礙作用；方法：形成第二硬質(zhì)相如球化退火、變質(zhì)處理等。 相變強(qiáng)化：原理：新相為高強(qiáng)相或新相對位錯(cuò)的阻礙。方法：淬火等。 加工硬化；原理：形成高密度位錯(cuò)等。方法：冷變形等。 3. 請簡述二元合金結(jié)晶的基本條件有哪些。 答：熱力學(xué)條件 ΔG 0 結(jié)構(gòu)條件： r r* 能量條件： A ΔG max 成分條件 4. 同素異晶轉(zhuǎn)變和再結(jié)晶轉(zhuǎn)變都是以形核長大方式進(jìn)行的，請問兩者之間有何差別？ 答：同素異晶轉(zhuǎn)變是相變過程，該過程的某一熱力學(xué)量的倒數(shù)出現(xiàn)不連續(xù)；再結(jié)晶轉(zhuǎn)變只是晶粒的重新形成，不是相變過程。 5. 兩位錯(cuò)發(fā)生交割時(shí)產(chǎn)生的扭折和割階有何區(qū)別？ 答：位錯(cuò)的交割屬于位錯(cuò)與位錯(cuò)之間的交互作用，其結(jié)果是在對方位錯(cuò)線上產(chǎn)生一個(gè)大小和方向等于其柏氏矢量的彎折，此彎折即被稱為扭折或割階。扭折是指交割后產(chǎn)生的彎折在原滑移面上，對位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)不產(chǎn)生影響，容易消失；割階是不在原滑移面上的彎折，對位錯(cuò)的滑移有影響。 6. 請簡述擴(kuò)散的微觀機(jī)制有哪些？影響擴(kuò)散的因素又有哪些？ 答：置換機(jī)制：包括空位機(jī)制和直接換位與環(huán)形換位機(jī)制，其中空位機(jī)制是主要機(jī)制，直接換位與環(huán)形換位機(jī)制需要的激活能很高，只有在高溫時(shí)才能出現(xiàn)。 間隙機(jī)制：包括間隙機(jī)制和填隙機(jī)制，其中間隙機(jī)制是主要機(jī)制。 影響擴(kuò)散的主要因素有：溫度（溫度約高，擴(kuò)散速度約快）；晶體結(jié)構(gòu)與類型（包括致密度、固溶度、各向異性等）；晶體缺陷；化學(xué)成分（包括濃度、第三組元等） 7. 請簡述回復(fù)的機(jī)制及其驅(qū)動(dòng)力。 答：低溫機(jī)制：空位的消失 中溫機(jī)制：對應(yīng)位錯(cuò)的滑移（重排、消失） 高溫機(jī)制：對應(yīng)多邊化（位錯(cuò)的滑移＋攀移） 驅(qū)動(dòng)力：冷變形過程中的存儲(chǔ)能（主要是點(diǎn)陣畸變能）
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