鮑魏濤材料科學基礎考試試卷參考(帶答案)-資料下載頁
2025-08-05 18:28本頁面
【正文】 為［u1v1w1］和［u2v2w2］，求晶帶面（hkl） h= v1 w2—v2 w1 k= w1 u2—w2 u1 l= u1 v2—u2 v1 在切應力的作用下，刃型位錯滑移運動的方向與柏氏矢量、切應力及位錯線的位向關系 如何？ 在正應力的作用下，螺型位錯滑移運動的方向與柏氏矢量、切應力及位錯線的位向 關系如何？ 答：刃型位錯滑移運動方向與切應力和柏氏矢量平行，與位錯線垂直； 螺型位錯的滑移運動的方向與切應力、柏氏矢量以及位錯線均垂直。 綜述金屬結晶的熱力學條件、能量條件、結構條件以及動力學條件。 答：熱力學條件：過冷是結晶的必要熱力學條件； 能量條件：由熱力學第二定律知，只有伴隨著自由能降低的過程才能自發(fā)進行； 結構條件：相起伏是出現(xiàn)結晶的必要結構條件； 動力學條件：兩相的自由能差值是兩相間發(fā)生轉變的驅動力。 為什么說過冷是結晶的熱力學條件？ 答：因為凝固過程一定要在低于熔點的溫度時才能進行。過冷度越大，液態(tài)和固態(tài)的自由 能差值也就越大，即相變驅動力越大 ，所以凝固速度越快。這就從本質上說明了為什么液 態(tài)金屬結晶時一定需要過冷的原因。 試說明在正溫度梯度下，為什么固溶體合金凝固時一定呈樹枝狀方式長大，而純金屬卻 得不到樹枝狀晶體？ 答：因為固溶體合金凝固時，粗糙界面，在正溫度梯度下凝固，由于前沿液相溶質分布變 化，從而引起凝固溫度變化而產生成分過冷使dT／dX＜0，因此呈樹枝狀長大并長成樹枝 晶。而純金屬凝固時，粗糙界面，也是在正溫度梯度下進行，但是凝固時沒有成分的變化， 只受正溫度梯度的控制，因此為平面長大，長成平面狀，而得不到樹枝晶。 分析亞共晶合金和過共晶合金白口鐵無完全凝固時，初晶A呈樹枝狀的原因和一次滲碳 體（Fe3C1）呈白條狀的原因。 答：A初晶時為固溶體，各向異性生長不明顯，粗糙界面，dT／dX＜0，成分過冷，所以 呈樹枝狀生長；Fe3C1初晶時為間隙化合物，光滑界面，受各向異性的影響，長成有規(guī)則 外形的組織。 冷變形金屬回復與再結晶的驅動力是什么？晶粒長大階段的驅動力是什么？ 答：回復的驅動力是彈性畸變能的降低； 再結晶的驅動力主要是相鄰晶粒間的畸變能差； 晶粒長大階段的驅動力是晶粒長大后總的界面能的下降。 空位擴散比間隙擴散更難進行，為什么？（答案不確定） 答：因為與間隙擴散相比，空位擴散一般擁有更高的擴散激活能和更低的擴散系數(shù)。 1根據凝固理論，試敘述工業(yè)中細化晶粒的基本措施及其機理。 答：（1）提高冷卻速度——冷速增加，過冷度加大，形核率升高； （2）變質處理——在液體中人為地加入形核劑來增加非自發(fā)形核數(shù)目的處理方法，變質處 理可以達到顯著細化晶粒的效果； （3）使液體振動——機械振動、電磁攪拌、超聲波振動等，可以使枝晶破碎。 1試說明晶體生長形態(tài)與固相界面形貌、前沿液相溫度梯度的關系。 答：固相界面形貌是影響晶體生長的內因，界面前沿液相的溫度分布是影響晶體生長的外因。 在正溫度梯度時，結晶潛熱只能通過固相散出，相界面的推移速度受固相傳熱速度所控制； 在負溫度梯度時，相界面上產生的結晶潛熱可通過固、液兩相的兩個方向散熱，相界面的 推移不再為固相的傳熱速度所控制。 1判斷位錯能否反應的依據是什么？ 答：（1）幾何條件——即反應前各位錯的柏氏矢量之和應該等于反應后的柏氏矢量之和； （2）能量條件——即反應后各位錯的總能量小于反應前各位錯的總能量。 1適用位錯理論解釋固溶強化。 答：固溶體的硬度、強度往往高于組成它的各組元，而塑性則較低，這種現(xiàn)象叫做固溶強化。 固溶強化的實質是溶質原子與位錯的彈性交互作用、電交互作用和化學交互作用。其中最 主要的是溶質原子與位錯的彈性交互作用阻礙了位錯的運動。 1對于純金屬的結晶能否說“過冷度越大，形核率越高”？ 答：不能。 因為形核率受兩個因素的影響，即形核功（△G*）因素和原子擴散因素。 ①當△T較大時，△G*很小，但原子不易擴散，從而形核率較小； ②當△T較小時，原子擴散容易，但△G*很大，形核率也?。? ③當△T適中時，形核率才較大，因此，金屬的結晶、過冷度與形核率呈“山”形的關系。 （其中△G*代表形核功，△T代表過冷度。） 1%的鐵碳合金試樣，室溫組織中觀察到少量萊氏體，試分析其原因， 答：共晶反應時，非平衡結晶，冷卻速度快，固相線沿低于JE的線變化，液相線沿低于 BC的線變化，在液相沒完全消失前，會產生少量萊氏體。 1綜述鑄錠組織三晶區(qū)的形成、組織特點及特性。 答：（1）細晶粒區(qū) ①形成過程：澆鑄時，由于激冷，使△T↑，模壁促進非自發(fā)形核，在極端時間內形成大量 晶核，晶核向各個方向長大，且相互阻礙，形成等軸細晶粒區(qū)。 ②組織特點：組織致密，但很薄。 ③性能特點：細晶粒區(qū)成分均勻、強度高。 （2）柱狀晶區(qū) ①形成過程：隨著細晶粒區(qū)的形成，使△T↓，N↑，且散熱出現(xiàn)了方向性，垂直于模壁方 向的散熱快并擇優(yōu)長大。激冷區(qū)形成后，散熱減慢，且使△T↓，重新形核困難，只有已結 晶故鄉(xiāng)的長大；純金屬常含有雜質，因此形成柱狀晶區(qū)。 ②組織特點：晶粒相互平行，組織致密，缺陷少，柱晶交界處含有雜質。 ③性能特點：出現(xiàn)了方向性，在柱狀晶交界處產生了脆弱面，裂紋易于擴散，但壓力加工 可以焊接。 （3）中心粗等軸區(qū) ①形成過程：形成理論包括成分過冷理論、籽晶卷入理論和枝狀脫熔漂移理論。 ②組織特點： ③性能特點：
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