【正文】 近，而與氣態(tài)相差較遠(yuǎn)。即先形核，形核停止以后，便發(fā)生長(zhǎng)大，使晶粒充滿整個(gè)容積。1鑄錠的宏觀組織包括 外表面細(xì)晶區(qū)、中間等軸晶區(qū)和心部等軸晶區(qū) 。金屬結(jié)晶的熱力學(xué)條件為 金屬液必須過(guò)冷 。一般金屬結(jié)晶時(shí)，過(guò)冷度越大，則晶粒越 細(xì)小 。7．如果其他條件相同，則金屬模澆注的鑄件晶粒比砂模澆注的細(xì)小 ，高溫澆注的鑄件晶粒比低溫澆注的粗大，采用振動(dòng)澆注的鑄件晶粒比不采用振動(dòng)的細(xì)小，薄鑄件的晶粒比厚鑄件 細(xì)小。3．當(dāng)對(duì)金屬液體進(jìn)行變質(zhì)處理時(shí)，變質(zhì)劑的作用是 增加非均質(zhì)形核的形核率來(lái)細(xì)化晶粒 4．液態(tài)金屬結(jié)晶時(shí)，獲得細(xì)晶粒組織的主要方法是 控制過(guò)冷度、加入結(jié)構(gòu)類(lèi)型相同的形核劑、振動(dòng)、攪動(dòng)5．金屬冷卻時(shí)的結(jié)晶過(guò)程是一個(gè) 放 熱過(guò)程。第二章 純金屬的結(jié)晶 (一) 填空題1．金屬結(jié)晶兩個(gè)密切聯(lián)系的基本過(guò)程是形核和長(zhǎng)大。這與實(shí)際晶體中的刃位錯(cuò)造成的情景相同，稱(chēng)刃型位錯(cuò)模型。刃型位錯(cuò)和螺型位錯(cuò)模型:將晶體上半部切開(kāi)，插入半個(gè)晶面，再粘合起來(lái)；這樣，在相當(dāng)于刃端部位為中心線的附近一定范圍，原子發(fā)生有規(guī)則的錯(cuò)動(dòng)。點(diǎn)陣畸變：在局部范圍，原子偏離其正常的點(diǎn)陣平衡位置，使點(diǎn)陣產(chǎn)生彈性畸變，稱(chēng)為點(diǎn)陣畸變。名詞解釋?zhuān)航饘冁I：自由電子與原子核之間靜電作用產(chǎn)生的鍵合力。位錯(cuò)線運(yùn)動(dòng)的方向垂直于位錯(cuò)線。④刃型位錯(cuò)的柏氏矢量與其位錯(cuò)線相垂直。答：刃型位錯(cuò)的重要特征：①刃型位錯(cuò)有一額外半原子面②位錯(cuò)線是一個(gè)具有一定寬度的細(xì)長(zhǎng)晶格畸變管道，其中有正應(yīng)力也有切應(yīng)變，對(duì)于正刃型位錯(cuò)，滑移面之上晶格受到壓應(yīng)力，滑移面上受到拉應(yīng)力，負(fù)刃型位錯(cuò)正好相反③位錯(cuò)線與晶體的滑移方向相垂直。 晶界是同種晶粒之間的交界面；相界是結(jié)構(gòu)、成分不同的相間的交界面；表面是晶體與大氣或外界接觸的界面；孿晶界是發(fā)生孿生后產(chǎn)生的新界面，是特殊的大角晶界，可是共格的或半共格的；低能層錯(cuò)是單相晶體內(nèi)因堆垛順序反常變化后出現(xiàn)的新界面，也是低能界面，與孿晶界能量相近。敘述常見(jiàn)的金屬晶體中的內(nèi)外界面。答、兩者之間的關(guān)系可用“空間點(diǎn)陣+基元=晶體結(jié)構(gòu)”來(lái)描述。小角度晶界的結(jié)構(gòu)模型是位錯(cuò)模型，比如對(duì)稱(chēng)傾轉(zhuǎn)晶界用一組平行的刃位錯(cuò)來(lái)描述。的稱(chēng)小角度晶界，10176。單相金屬或合金各晶粒間的界面一般稱(chēng)之為晶界，通常晶界又分為小角度晶界和大角度晶界兩大類(lèi)，試問(wèn)：劃分為兩類(lèi)晶界的依據(jù)是什么?并討論構(gòu)成小角度晶界的結(jié)構(gòu)模型。 體缺陷：在三個(gè)方向上的尺寸都較大，但不是很大，如第二相粒子，顯微空洞。 線缺陷：沿兩個(gè)方向的尺寸很小，第三個(gè)方向上的尺寸很大，甚至可貫穿整個(gè)晶體，指位錯(cuò)。根據(jù)缺陷相對(duì)于晶體尺寸和其影響范圍的大小，缺陷可以分為哪幾類(lèi)?簡(jiǎn)述這幾類(lèi)缺陷的特征。面心立方結(jié)構(gòu)和密排六方結(jié)構(gòu)金屬中的原子堆垛方式和致密度是否有差異?請(qǐng)加以說(shuō)明。因?qū)ΨQ(chēng)關(guān)系，這些面往往不止一種。立方晶系的點(diǎn)陣參數(shù)特征是a=b=c，α=β=γ=90176。什么是點(diǎn)陣參數(shù)?正方晶系和立方晶系的空間點(diǎn)陣特征是什么? 答:點(diǎn)陣參數(shù)是描述點(diǎn)陣單胞幾何形狀的基本參數(shù)，由六個(gè)參數(shù)組成，即三個(gè)邊長(zhǎng)a、b、c和它們之間的三個(gè)夾角α、β、γ。七、問(wèn)答題簡(jiǎn)述金屬晶體中缺陷的類(lèi)型答：按尺寸可分為：點(diǎn)缺陷，如溶質(zhì)、雜質(zhì)原子、空位；線缺陷，如位錯(cuò)；面缺陷，如各種晶界、相界、表面等；體缺陷，如孔洞、氣泡等。答： a = = = (nm) 1mm3中的原子數(shù)為： 1/a3 4 = 4/(106)3 = 1019 (個(gè)) 四、1g鐵有多少個(gè)原子? 計(jì)算1g鐵在室溫和1000℃時(shí)各有多少個(gè)晶胞?答： 原子數(shù)：1023247。也可用具有哪類(lèi)對(duì)稱(chēng)元素表示，若有四個(gè)三次轉(zhuǎn)軸，則對(duì)應(yīng)立方點(diǎn)陣。立方晶系中(111)面、(435)面如右圖所示。畫(huà)出立方晶系中(111)面、(435)面。截距分別為： 1/2，1，1，倒數(shù)后，得晶面指數(shù)為：（2 ī 1）OO′A′ABB′CC′D′Dxyz 1/2［102］標(biāo)出晶向的指數(shù)：B′D、BB′、OD′B′D：1/2, 0， 1 → ［102］BB′：0，0，1→ ［001］OD′：1/2, 1， 1→ ［122］二、在立方晶胞中畫(huà)出以下晶面或晶向：（231）（102）（110）［013］［111］XYZ(110)［111］XYZ1/2(231)1/31/2(102)［013］在體心立方晶胞中畫(huà)出一個(gè)最密排方向并標(biāo)明晶向指數(shù)；再畫(huà)出過(guò)該方向的兩個(gè)不同的低指數(shù)(簡(jiǎn)單)晶面，寫(xiě)出對(duì)應(yīng)的晶面指數(shù)。截距分別為：∞，1， ∞， 倒數(shù)后得晶面指數(shù)：（0 1 0）OO′A′ABB′CC′D′DxyzEE′1/2 1/21/2OO′B′B的晶面指數(shù)，求DD′E′E即可。標(biāo)出OO′A′A 、OO′B′B 、ODC′的晶面指數(shù)和標(biāo)出給定晶向的指數(shù)：B′D、BB′、OD′。 (錯(cuò))選擇題1)金屬原子的結(jié)合方式是（ C ） A．離子鍵 B 共價(jià)鍵 C 金屬鍵 D 分子鍵2)晶態(tài)金屬的結(jié)構(gòu)特征是（ B ） A 近程有序排列 B 遠(yuǎn)程有序排列 C 完全無(wú)序排列 D 部分有序排列3)正的電阻溫度系數(shù)是指 （ B） A 隨溫度增高導(dǎo)電性增大的現(xiàn)象 B 隨溫度降低電阻下降的現(xiàn)象 C 隨溫度升高電阻減少的現(xiàn)象 D 隨溫度降低電阻升高的現(xiàn)象4)金屬鍵的一個(gè)基本特征是（A ） A． 沒(méi)有方向性 B．具有飽和性 C. 具有擇優(yōu)取向性 D. 沒(méi)有傳導(dǎo)性。 ( 錯(cuò) )9)晶胞是從晶格中任意截取的一個(gè)小單元。 ()6)體心立方晶格中最密原子面是｛110｝，原子排列最密的方向也是111 .（對(duì)）7)面心立方晶格中最密的原子面是｛111}，原子排列最密的方向是110。(√ )4) 在室溫下,金屬的晶粒越細(xì),則其強(qiáng)度愈高和塑性愈低。（ √ ）2)金屬具有美麗的金屬光澤，而非金屬則無(wú)此光澤，這是金屬與非金屬的根本區(qū)別。9) αFe、γFe、Al、Cu、Ni、Cr、V、Mg、Zn中屬于體心立方晶格的有（ αFe 、 Cr、V ） ，屬于面心立方晶格的有（ γFe、Al、Cu、Ni ） ，屬于密排六方晶格的有 （ Mg、Zn ） 。6)在立方晶系中，某晶面在x軸上的截距為2，在y軸上的截距為1/2；與z軸平行，則該晶面指數(shù)為 （ （ 140 ） ） .7)在立方晶格中，各點(diǎn)坐標(biāo)為：A (1，0，1)，B (0，1，1)，C (1，1，1/2)，D(1/2，1，1/2)，那么AB晶向指數(shù)為 （110） ，OC晶向指數(shù)為 （221） ，OD晶向指數(shù)為 （121） 。4)大部分陶瓷材料的結(jié)合鍵為 共價(jià)鍵 。2)金屬具有良好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、塑性和金屬光澤主要是因?yàn)榻饘僭泳哂?金屬鍵 的結(jié)合方式。(5)金屬光澤：自由電子易吸收可見(jiàn)光能量，被激發(fā)到較高能量級(jí)，當(dāng)跳回到原位時(shí)輻射所吸收能量，從而使金屬不透明具有金屬光澤。(3)導(dǎo)熱性：自由電子的運(yùn)動(dòng)和正離子的振動(dòng)可以傳遞熱能。試用金屬鍵的結(jié)合方式，解釋金屬具有良好的導(dǎo)電性、正的電阻溫度系數(shù)、導(dǎo)熱性、塑性和金屬光澤等基本特性. 答：(1)導(dǎo)電性：在外電場(chǎng)的作用下，自由電子沿電場(chǎng)方向作定向運(yùn)動(dòng)。.. . . . ..第一章 金屬的晶體結(jié)構(gòu)馬氏體沉淀硬化不銹鋼,它是美國(guó) ARMCO 鋼公司在1949年發(fā)表的,其特點(diǎn)是強(qiáng)度高,耐蝕性好,易焊接,熱處理工藝簡(jiǎn)單,缺點(diǎn)是延韌性和切削性能差,這種馬氏體不銹鋼與靠間隙元素碳強(qiáng)化的馬氏體鋼不同,它除靠馬氏體相變外并在它的基體上通過(guò)時(shí)效處理析出金屬間化合物來(lái)強(qiáng)化。正因?yàn)槿绱硕@得了強(qiáng)度高的優(yōu)點(diǎn),但延韌性卻差。 (2)正的電阻溫度系數(shù)：隨著溫度升高，正離子振動(dòng)的振幅要加大，對(duì)自由電子通過(guò)的阻礙作用也加大，即金屬的電阻是隨溫度的升高而增加的。(4) 延展性：金屬鍵沒(méi)有飽和性和方向性，經(jīng)變形不斷裂。填空：1)金屬常見(jiàn)的晶格類(lèi)型是面心立方、體心立方、 密排六方 。 3)物質(zhì)的原子間結(jié)合鍵主要包括 金屬鍵 、 離子鍵和 共價(jià)鍵 三種。5)高分子材料的結(jié)合鍵是 范德瓦爾鍵 。8)銅是 （面心）結(jié)構(gòu)的金屬，它的最密排面是（111 ）。判斷1)正的電阻溫度系數(shù)就是指電阻隨溫度的升高而增大。（）3) 晶體中原子偏離平衡位置，就會(huì)使晶體的能量升高，因此能增加晶體的強(qiáng)度。()5) 實(shí)際金屬中存在著點(diǎn)、線和面缺陷，從而使得金屬的強(qiáng)度和硬度均下降。 ( 對(duì) )8)純鐵加熱到912℃時(shí)將發(fā)生αFe向γFe的轉(zhuǎn)變，體積會(huì)發(fā)生膨脹。(錯(cuò))10)純鐵只可能是體心立方結(jié)構(gòu)，而銅只可能是面心立方結(jié)構(gòu)。5）晶體中的位錯(cuò)屬于 ( D ) A．體缺陷 B 點(diǎn)缺陷 C 面缺陷 D．線缺陷6）亞晶界的結(jié)構(gòu)是( B ) A．由點(diǎn)缺陷堆集而成 B 由位錯(cuò)垂直排列成位錯(cuò)墻面構(gòu)成 C 由晶界間的相互作用構(gòu)成 D 由雜質(zhì)和空位混合組成7）多晶體具有( C ) A．各向同性 B 各向異性 C 偽各向同性 D 偽各向異性一、標(biāo)出下圖中給定晶面和晶向的指數(shù)。OO′A′ABB′CC′D′DxyzOO′A′ABB′CC′D′Dxyz答：OO′A′A晶面指數(shù)，求CC′B′B即可。截距分別為： 1/2，1/2，∞，倒數(shù)、求整后，得晶面指數(shù)為：（ī 1 0）OO′A′ABB′CC′D′Dxyz 1/2FP 1/2 1ODC′的晶面指數(shù)，求PFO′即可。分別畫(huà)出立方晶系晶胞內(nèi)的(110)、(112)晶面和（110）、（111)晶向。寫(xiě)出立方晶系空間點(diǎn)陣特征。立方晶系空間點(diǎn)陣特征是點(diǎn)陣參數(shù)有如下關(guān)系：a =b=c，α=β=γ=90176。三、試計(jì)算 1mm3銅中的原子數(shù)以及Cu的晶格常數(shù)。=1022 （個(gè)） 室溫時(shí)鐵為體心立方結(jié)構(gòu)，單位晶胞中有2個(gè)原子，1021個(gè)晶胞 1000℃時(shí)為面心立方結(jié)構(gòu)，單位晶胞中有4個(gè)原子，1021個(gè)晶胞五、Ni的晶體結(jié)構(gòu)為面心立方，其原子半徑為r = ，試求Ni的晶格常數(shù)和密度。體缺陷對(duì)材料性能是絕對(duì)有害的。正方晶系的點(diǎn)陣參數(shù)特征是a≠b≠c，α=β=γ=90176。什么是晶面族？｛111｝晶面族包含哪些晶面? (111)、(1ī1)、(11ī)、(īī1） 答：晶體中原子或分子排列相同的晶面的組合稱(chēng)為晶面族。立方系{111}晶面族包括 四個(gè)。答：FCC和HCP均按ABCABC方式堆垛；。答：點(diǎn)缺陷：沿三個(gè)方向的尺寸很小，溶質(zhì)原子、間隙原子、空位。 面缺陷：沿一個(gè)方向上的尺寸很小，另兩個(gè)方向上的尺寸很大，如晶界，相界。點(diǎn)缺陷(如間隙原子或代位原子)和線缺陷(如位錯(cuò))為何會(huì)發(fā)生交互作用?這種交互作用如何影響力學(xué)性能?答：點(diǎn)缺陷產(chǎn)生畸變，使局部能量提高，附近有彈性應(yīng)變場(chǎng)；位錯(cuò)也是如此，但位錯(cuò)周?chē)煌恢脩?yīng)力場(chǎng)狀態(tài)不同，有的為壓應(yīng)力，有的為拉應(yīng)力；點(diǎn)缺陷會(huì)聚集到位錯(cuò)上使應(yīng)變能降低，使系統(tǒng)的能量下降，吸附溶質(zhì)的位錯(cuò)是一種穩(wěn)定組態(tài)；此時(shí)位錯(cuò)被釘扎而難以運(yùn)動(dòng)，使強(qiáng)度提高，會(huì)產(chǎn)生上下屈服點(diǎn)效應(yīng)。答：依據(jù)是按界面兩側(cè)晶粒間的取向差，10176。的稱(chēng)大角度晶界。討論晶體結(jié)構(gòu)和空間點(diǎn)陣之間的關(guān)系?？臻g點(diǎn)陣只有14種，基元可以是無(wú)窮多種，因而構(gòu)成的具體的晶體結(jié)構(gòu)也是無(wú)窮多種。答、它們包括晶界、相界、表面、孿晶界、層錯(cuò)。簡(jiǎn)述刃型位錯(cuò)和螺型位錯(cuò)的重要特征。位錯(cuò)線運(yùn)動(dòng)的方向垂直于位錯(cuò)線。螺型位錯(cuò)的重要特征：①螺型位錯(cuò)沒(méi)有額外半原子面②位錯(cuò)線是一個(gè)具有一定寬度的細(xì)長(zhǎng)晶格畸變管道，其中只有切應(yīng)變，沒(méi)有正應(yīng)力③位錯(cuò)線與晶體的滑移方向相平行。④螺型位錯(cuò)的柏氏矢量與其位錯(cuò)線相平行。位錯(cuò)：是晶體內(nèi)的一種線缺陷，其特點(diǎn)是沿一條線方向原子有規(guī)律地發(fā)生錯(cuò)排；這種缺陷用一線方向和一個(gè)柏氏矢量共同描述。柏氏矢量：描述位錯(cuò)特征的一個(gè)重要矢量，它集中反映了位錯(cuò)區(qū)域內(nèi)畸變總量的大小和方向；也是位錯(cuò)掃過(guò)后晶體相對(duì)滑動(dòng)的量。其特點(diǎn)是上半部受壓，下半部受拉。同樣，將晶體的前半部切開(kāi)，以刃端為界使左右兩部分沿上下發(fā)生一個(gè)原子間距的相對(duì)切變，再粘合起來(lái)，這時(shí)在已切動(dòng)和未切動(dòng)交界線附近，原子錯(cuò)動(dòng)情況與真實(shí)的螺位錯(cuò)相似，稱(chēng)螺型位錯(cuò)模型。2 在金屬學(xué)中，通常把金屬?gòu)囊簯B(tài)向固態(tài)的轉(zhuǎn)變稱(chēng)為 結(jié)晶 ，通常把金屬?gòu)囊环N結(jié)構(gòu)的固態(tài)向另一種結(jié)構(gòu)的固態(tài)的轉(zhuǎn)變稱(chēng)為 相變 。6．液態(tài)金屬的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)為長(zhǎng)程無(wú)序，短程有序。8．過(guò)冷度是 金屬相變過(guò)程中冷卻到相變點(diǎn)以下某個(gè)溫度后發(fā)生轉(zhuǎn)變，即平衡相變溫度與該實(shí)際轉(zhuǎn)變溫度之差。固態(tài)相變的驅(qū)動(dòng)力是新、舊兩相間的自由能差。1金屬結(jié)晶的結(jié)構(gòu)條件為 在過(guò)冷金屬液中具有尺寸較大的相起伏，即晶坯 。