第二章纯金属的结晶

第二章 纯金属的结晶一名词解释结晶、过冷度、临界过冷度、结晶潜热、结构起伏、能量起伏、晶胚、晶核、枝晶、晶粒度、均匀形核、非均匀形核、形核功、形核率、光滑界面、粗糙界面、正温度梯度、负温度梯度、变质处理二填空题1在金属学中，通常把金属从液态向固态的转变称为 ，而把金属从一种结构的固态向另一种结构的固态的转变称为 。2金属实际结晶温度与理论结晶温度之差称为 。3金属冷却时的结晶过程是一个 热过程。4过冷是金属结晶的 条件。5过冷度是 。一般金属结晶时，过冷度越大，则晶粒越 。6液态金属结晶时，结晶过程的推动力是 ，阻力是 。7金属结晶两个密切联系的基本过程是 和 。8纯金属结晶必须满足的热力学条件为_ _ 。9液态金属结晶时，获得细晶粒组织的主要方法是 和 。液态金属的结构特点为 。10当对金属液体进行变质处理时，变质剂的作用是 。11如果其它条件相同，则金属模浇注铸件的晶粒比砂模浇注的_，高温浇注铸件的晶粒比低温浇注的_，采用振动浇注铸件的晶粒比不采用振动的 ，薄铸件的晶粒比厚铸件 。12影响非晶体凝固的主要因素是 和 。三选择题1液态金属结晶的基本过程是_。A、边形核边长大B、先形核后长大C、自发形核和非自发形核D、突发相变2金属结晶时，冷却速度越快，其实际结晶温度将_。A、比理论结晶温度越低B、比理论结晶温度越高C、越接近理论结晶温度D、同理论结晶温度相等3液态金属结晶时，_越大，结晶后金属的晶粒越细小。A、形核率NB、长大率GC、比值N/GD、比值G/N4纯金属结晶过程中，过冷度越大，则_。A、形核率增大、长大率减少，所以晶粒细小B、形核率增大、长大率增大，所以晶粒细小C、形核率增大、长大率增大，所以晶粒粗大D、形核率减少、长大率减少，所以晶粒细小5若纯金属结晶过程处在液固相平衡共存状态下，此时的温度同理论结晶温度相比_。A、相等B、更高C、更低D、难以确定6纯金属结晶的冷却曲线中，由于结晶潜热而出现结晶平台现象。这个结晶平台对应的横坐标和纵坐标表示_。A、自由能和温度B、温度和自由能C、理论结晶温度和时间D、时间和理论结晶温度四判断题1. 金属由液态转变为固态的过程称为凝固，是一相变过程。（ ）2. 金属的纯度越高，则过冷度越大，实际结晶温度越高。（ ）3. 液态纯金属的温度以极慢的冷却速度连续降低到其理论结晶温度时，该金属即开始结晶。（ ）4. 金属的理论结晶温度总是高于实际结晶温度。（ ）5. 过冷度的大小取决于冷却速度和金属的本性。（ ）6. 近代研究表明液态金属的结构与固态金属接近，而与气态相差较远。（ ）7. 金属的熔化潜热与结晶潜热均属于相变潜热。（ ）8. 液态金属冷却结晶过程分为两个阶段：先形核，形核停止以后，便发生长大，使晶粒充满整个容积。（ ）9. 金属由液态转变成固态的过程，是由近程有序排列向远程有序排列转变的过程。（ ）10. 同液态金属的结晶类似，金属相变的基本过程均为形核和核长大过程。（ ）11. 纯金属结晶时，形核率随过冷度的增加而不断增加。（ ）12. 液态金属结晶过程中，冷却速度愈大，结晶后的晶粒愈细。（ ）13. 纯金属结晶过程中，晶核的长大速度随过冷度的增大而增大（ ）。14. 过冷是液态金属结晶的必要条件，无论过冷度大小，均能保证结晶过程得以进行。（ ）15. 过冷度较大时，纯金属晶体主要以平面状方式长大。（ ）16. 形成树枝状晶体时，枝晶的各次晶轴将具有不同的位向，最后形成的枝晶是一个多晶体。( )17. 从宏观上观察，若液固界面是平直的，称为光滑界面结构；若是呈金属锯齿形的，称为粗糙界面结构。（ ）18. 纯金属结晶若呈垂直方式生长，其界面时而光滑，时而粗糙，交替生长。（ ）19. 纯金属结晶或以树枝状形态生长，或以平面状形态生长，与该金属的熔化熵无关。（ ）20. 金属结晶时，晶体长大所需要的动态过冷度有时还比形核所需要的临界过冷度大。（ ）21. 液态纯金属中加人形核剂，其生长形态总是呈树枝状。（ ）22. 在实际生产条件下，金属凝固时的过冷度都很小（20），其主要原因在于非均匀形核的结果。（ ）五简答题1. 什么是过冷度，过冷度大小与什么因素有关？2. 结晶的普遍规律是什么？绘图说明金属结晶的微观过程。3. 试画出纯金属的冷却曲线，简要说明曲线中出现“平台”的原因。4. 结晶时必需要过冷，固态金属溶化时是否一定要过热？为什么？5. 金属结晶时形核方式有哪几种？通常金属结晶是通过哪种方式形核？ 6. 何谓结构起伏？它与过冷度有何关系？ 7. 分别简述纯金属均匀形核的条件。8. 液态金属形核后，晶核长大需要满足哪些条件？9. 画图解释纯金属凝固过程中固液界面前沿液体中的正、负温度梯度。10. 简述纯金属生长形态与温度梯度的关系?11. 什么是形核率？什么是长大速度？它们与晶粒大小有何关系？12. 晶核的形成率和成长速度受到哪些因素的影响?13. 为什么实际生产条件下，纯金属晶体常以树枝状方式进行长大?14. 当对液态金属进行变质处理时，变质剂的作用是什么？15. 纯金属结晶过程中，可采用哪些措施控制晶粒大小？六. 综合论述题1. 为什么金属结晶时必须过冷？试从过冷度对金属结晶时基本过程的影响，分析细化晶粒、提高金属材料常温机械性能的措施。2. 试述结晶相变的热力学条件、动力学条件、能量及结构条件。3. 试述纯金属结晶过程的一般规律。4. 分析金属均匀形核时的能量变化规律，绘出相应曲线图，并推导临界形半经gK及临界形核功GK的公式。5. 试比较均匀形核与非均匀形核的异同点。金属结晶时通常以哪一种方式形核？叙述非均匀形核的必要条件。6. 纯金属结晶过程中，晶核长大的条件是什么？长大机制有几种？过冷度对长大方式和长大速度有什么影响？7. 为获得非金属晶态金属，经常将金属液滴到高速旋转的铜盘上，而玻璃则不需要采取这