《材料科学基础》复习提纲

1、文档材料科学基础复习提纲一、（共20分）名词解释（每个名词2分）简单正交点阵、晶向族、无限固溶体、配位数、交滑移、大角度晶界、上坡（顺）扩散、 形核功、回复、滑移系底心正交点阵、晶面族、有限固溶体、致密度、攀移、小角度晶界、下坡（逆）扩散、形核率、再结晶、挛生二、（共30分）简要回答下列问1、计算面心立方晶体的八面体间隙尺寸。2、简述固溶体与中间相的区别。3、已知两个不平行的晶面（人A厶）和（厶k2厶），求出其所属的晶带轴。4、计算面心立方晶体111晶面的面密度。5、简述刃型位错线方向、柏氏矢量方向、位错运动方向及晶体运动方向之间的关系。6、简述刃型位错攀移的实质。7、简述在外力的作用下，螺型

2、位错的可能运动方式。8、当碳原子和铁原子在相同温度的厂Fe中进行扩散时，为何碳原子的扩散系数大于铁 原子的扩散系数？9、简述单组元晶体材料凝固的一般过程。10、 如图，已知A、B、C三组元固态完全不互溶，成分为80%A、10%B、10%C的0 合金在冷却过程中将进行二相共晶反应和三相共晶反应，在二元共晶反应开始时，该合金液 相成分6点）为60%A、20%B、20%C,而三元共晶反应开始时的液相成分（E点）为50% A、 10%B> 40%C,写出图中I和P合金的室温平衡组织。1、计算体心立方晶体的八面体间隙尺寸。2、简述决定组元形成固溶体与中间相的因素。3、已知二晶向厲冬血I和厲昭,求出

3、山此二晶向所决定的晶面指数。4、计算体心立方晶体110晶面的面密度。5、简述螺型位错线方向、柏氏矢量方向、位错运动方向及晶体运动方向之间的关系。6、简述刃型位错滑移的实质。7、简述在外力的作用下，刃型位错的可能运动方式。8、当碳原子和铁原子在相同温度的a-Fe中进行扩散时，为何碳原子的扩散系数大于铁 原子的扩散系数？9、简述纯金属凝固的基本条件。10、如图，已知A、B、C三组元固态完全不互溶，成分为80%A、10%B、10%C的0合 金在冷却过程中将进行二相共晶反应和三相共晶反应，在二元共晶反应开始时，该合金 液相成分（a点）为60%A、20%B、20%C,而三元共晶反应开始时的液相成分（E点

4、）为 50% A、10%B. 40%C,试计算 A 初、（A+B）%和（A+B+C）%的相对量。文档三、（8分）川-方二元相图回答下列问丿cBMg-Ni 系的一个共晶反应为：507°C L（23. 5Wt. %Ni）<=>a（纯镁）+Mg2Ni（54. 6Wt. %Ni）设C,为亚共晶合金，G为过共晶合金，这两种合金中的先共晶相的重量分数相等，但G合 金中的。总量为G合金中的a总量的2.5倍，试计算C】和G的成分。根据下列条件画出一个二元系相图，A和B的熔点分别是1000°C和700°C,含wB=0. 25的 合金正好在500°C完全凝固，它

5、的平衡组织由73.3%的先共晶。和26. 7%的（a+B）啲组成。 而wB=0. 50的合金在500°C时的组织由40%的先共晶a和60%的（a + B ）啲组成，并且此合金 的a总量为50%。四、铁碳相图（共16分）1、Fe-Fe3C相图中三相恒温转变的类型？并写出相应的反应式。（6分）2、分析含0. 65%C的Fe-C合金的平衡凝固过程。（6分）3、计算其室温平衡组织中相组成物和组织组成物的相对量。（4分）1、画出Fe-Fe3C相图，并标出其室温下的平衡组织。（6分）2、分析含0. 9%C的Fe-C合金的平衡凝固过程。（6分）3、计算其室温平衡组织中相组成物和组织组成物的相对量。

6、（4分）五、扩散问题（8分）指出影响晶体中原子扩散的主要因素，并分析这些因素对晶体中原子扩散的影响规律。 简述扩散的驱动力？为什么二元系反应扩散后的扩散层组织中不存在两相混合区？六、强化理论（8分）金属材料经冷加工变形后，其强度、硬度显著提高，而塑性、韧性则急剧下降，为什么？ 与单晶体相比较，多晶体的塑性变形行为表现出何种特点？为什么？文档第一章材料的晶体结构概念：简单三斜点阵、简单单斜点阵、底心单斜点阵、简单正交点阵、底心正交点阵、体心正交点阵、面心 正交点阵、六方点阵、菱方点阵、简单正方点阵、体心正方点阵空间点阵、晶体结构、晶胞、多晶型性（同素异构性）、晶带、晶带轴、晶带定律、配位数、致密

7、度、 原子面密度、八而体间隙、四而体间隙、晶向族、晶面族晶体的对称要素、宏观对称要素、微观对成称要素置换固溶体、间隙固溶体、无限固溶体、有限固溶体、无序固溶体、有序固溶体、正常价化合物、电 子浓度化合物、间隙相、间隙化合物简答：简述晶体结构与空间点阵的区别。画岀而心立方晶体中（111）而上的11空晶向。已知两个不平行的晶而（人匕厶）和（厶k： 2:）,则求出英所属的晶带轴。已知二晶向4 % %和&内胎,求出由此二晶向所决泄的晶面指数。已知三个晶而（力：k：厶）、血民厶）和血ks厶），问此三个晶面是否在同一个晶带？已知三个晶轴u：珂肌、比VZ肥和4内昭,问此三个晶轴是否在同一个晶面上？判

8、断（Tio）. （T 32）和（311）晶面是否属于同一晶带。计算而心立方晶体的八而体间隙尺寸。计算体心立方晶体的八而体间隙尺寸。分别画出面心立方、体心立方、密排六方晶胞，并分别计算而心立方、体心立方、密排六方晶体的致 密度：分别计算而心立方晶体111晶而和体心立方晶体110晶而原子而密度。简述固溶体与中间相的区别。简述决定组元形成固溶体与中间相的因素。简述影响苣换固溶体溶解度的因素。简述影响间隙固溶体溶解度的因素。比较间隙相和间隙化合物这两种原子尺寸因素化合物的不同之处。Mg=Si. NiAl. CM、Fe,C、Fe*N、VC、Cud、CuZn3化合物中，哪些属于正常价化合物?电子浓度化 合

9、物？间隙相？第二章晶体缺陷概念:空位，间隙原子、肖脱基空位、弗兰克尔空位刃型位错、螺型位错、柏氏矢量、位错的滑移、交滑移、攀移、双交滑移、位错的交割、扭折、割阶晶界、大角度晶界、小角度晶界、对称倾侧小角度晶界、扭转小角度晶界简答：指岀刃型位错与螺型位错在结构方而的不同之处"一个环形位错能否各部分均为刃型位错或螺型位错？为什么？简述刃型位错线方向、柏氏矢量方向、位错运动方向及晶体运动方向之间的关系。简述螺型位错线方向、柏氏矢量方向、位错运动方向及晶体运动方向之间的关系。简述位错滑移的实质。文档简述位错攀移的实质。位错的滑移而与晶体滑移而的区别简述在外力的作用下，刃型位错的可能运动方式。

10、简述在外力的作用下，螺型位错的可能运动方式。而心立方晶体中(111)晶而上的b = iTio螺型位错在滑移过程中受阻时，将通过交滑移转移到哪 一个111晶面上继续滑移？为什么？2位错的交割，如柏氏矢量和位错线均相互垂直的刃型位错的交割。简述弗兰克-瑞徳(Frank-Read)位错增殖机制。第三章固体中的扩散概念：扩散通量、扩散系数、间隙扩散机制、空位扩散机制、上坡(顺)扩散、下坡(逆)扩散、空位扩散 激活能、间隙扩散激活能、稳态扩散、非稳态扩散过程简答：当碳原子和铁原子在相同温度的(a-Fe) y-Fe中进行扩散时，为何碳原子的扩散系数大于铁原子的扩 散系数？简要说明原子的间隙扩散机制。简要说

11、明空位扩散机制。针对实际渗碳问题，根据已知条件计算达到一泄渗层深度所需要的时间或计算经过一定渗碳时间后所 达到的渗层深度。在827°C和渗碳927°C下分别向含碳量为0. 2%的碳钢中渗碳，假定不同温度下钢表面的碳含量始终维 持在1. 2%,若规定渗碳层深度测量至含碳量为0. 35%处，且在不同温度下碳在丫-Fe中的溶解度差别忽略不 il，请计算927°C渗碳10小时后所达到的渗碳层深度应为827°C渗碳10小时后的渗碳层深度的多少倍？(已知 D。二 2 x 10'8 m7s, Q = 140 x 10s J/mol)在927%下向含破量为0.2

12、%的钢中渗碳，假立渗碳期间钢表而的碳含量始终维持在1.2%,且渗碳层 厚度定义为从表面起测量至0. 4%C处止，若已知D。二2 x 10_s m7s, Q = 140 x 103 J/mol,请计算经过2 小时渗碳后的渗碳层厚度。(写明计算步骤即可，不必计算出结果)一块含0. 1EC的碳钢在9309渗碳，渗到0. 05cm的地方碳的浓度达到0.45%。在t>0的全部时间，渗 碳气氛保持表而成分为1%，假设D/=2. OX 10_!exp(-140000z/RT) (m7s), (a)计算渗碳时间；(b)若将渗 层加深一倍，则需多长时间？(c)若规泄0.3$ C作为渗碳层厚度的量度，则在9

13、30°C渗碳10小时的渗层 厚度为8704C渗碳10小时的多少倍？为什么同一种原子在体心立方晶体中的扩散系数大于其在面心立方晶体中的扩散系数？指岀影响晶体中原子扩散的主要因素，并分析这些因素对晶体中原子扩散的影响规律。为什么二元系反应扩散后的扩散层组织中不存在两相混合区？简述扩散的驱动力？第四章材料的凝固概念：过冷度、动态过冷度、晶核、晶胚、均匀形核、非均匀形核、临界晶核、形核功、结构起伏、能量起 伏、接触角、形核率、晶核长大线速度文档简答：简述单组元晶体材料凝固的一般过程。纯金属凝固的基本条件？纯组元在冷却至一左温度以下发生凝固时，除了需要有结构起伏外，为何还需要有能量尼伏？何谓均

14、匀形核和非均匀形核，二者之间的区别？指岀材料凝固过程中可以细化晶粒的主要途径及相应的作用机理。第五章相图概念：匀晶转变、共晶转变、包晶转变、伪共晶、离异共晶、晶内偏析、枝晶偏析、熔晶转变、 合晶转变、偏晶转变、共析转变、包析转变、组织组成物、相组成物、铁素体、奥氏体、渗碳体、莱氏体、 珠光体、一次渗碳体、二次渗碳体、直线法则、重心法则简答：指岀单相固溶体合金的凝固过程与纯金属（或纯组元）的凝固过程之间的主要区别。典型的固态互不溶解的三元共晶系合金的平衡凝固过程分析及室温组织组成物相对量的计算。已知A、B、C三组元固态完全不互溶，成分为80%A、10%B、10%C的0合金在冷却过程中将进行二 相

15、共晶反应和三相共晶反应，在二元共晶反应开始时，该合金液相成分（a点）为60%A、20%B、20% C,而三元共晶反应开始时的液相成分（E点）为50$ A、10%B. 40%C。（见下图5-3）（a）试计算A朋、（A+B）%和（A+B+C）%的相对量。（b）写岀图中I和P合金的室温平衡组织。为何三元系中的四相平衡共晶转变而为一平而？画岀Fe-Fe3C相图（标注各主要特性点的成分和温度，并按相组成物填注各相区）；说明铁素体、奥氏 体、渗碳体、莱氏体、珠光体的槪念及区别：三相恒温转变的类型及相应的反应式。指岀一次渗碳体、二次渗碳体、三次渗碳体、共晶渗破体和共析渗碳体之间的主要区别。指出七种铁碳合金的

16、类别及其相应的室温平衡组织。分析亚共析钢、过共析钢和亚共晶白口铸铁的平衡凝固过程，并分别讣算上述合金的室温平衡组织中 相组成物和组织组成物的相对量。根据下列已知条件画出一个A-B二元系相图。已知组元A和B的熔点分别为900°C和700弋：含B量 为30%的合金在500弋完全凝固后的平衡组织由80%的先共晶（或初晶）a相和20%的（a +卩）共晶体组 成，而含B量为55%的合金在500°C完全凝固后的平衡组织由50%的a相和50%的卩相两相组成：且含文档B量为70弔的合金在500°C平衡凝固后可得到100$的（a + 0）共晶体。第六章材料的塑性变形与再结晶概念：滑移，滑移方向、滑移而、滑移系、临界分切应力、李生、李晶、加工硬化、固溶强化、晶粒细化强 化、第二相强化、回复、再结晶简答：而心立方结构的晶体比具有体心立方和密排六方结构的晶体更易发生滑移，为什么？金属材料经冷加工变形后，英强度、硬度显著提髙，而塑性、韧性则急剧下降，为什么？用多晶体的塑性变形理论分析细化晶粒能够有效地提高材料强度的主要原因。与