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第一章 金属及合金的晶体结构一、名词解释:1 晶体:原子(分子、离子或原子集团)在三维空间做有规则的周期性重复排列的物质。2 非晶体:指原子呈不规则排列的固态物质。3 晶格:一个能反映原子排列规律的空间格架。 4 晶胞:构成晶格的最基本单元。5 单晶体:只有一个晶粒组成的晶体。6 多晶体:由许多取向不同,形状和大小甚至成分不同的单晶体(晶粒)通过晶界结合在一起的聚合体。7 晶界:晶粒和晶粒之间的界面。8 合金:是以一种金属为基础,加入其他金属或非金属,经过熔合而获得的具有金属特性的材料。9 组元:组成合金最基本的、独立的物质称为组元。10 相:金属中具有同一化学成分、同一晶格形式并以界面分开的各个均匀组成部分称为相。11 组织:用肉眼观察到或借助于放大镜、显微镜观察到的相的形态及分布的图象统称为组织。12 固溶体:合金组元通过溶解形成成分和性能均匀的、结构上与组元之一相同的固相。二、填空题:1 晶体与非晶体的根本区别在于原子(分子、离子或原子集团)是否在三维空间做有规则的周期性重复排列。2 常见金属的晶体结构有体心立方晶格、面心立方晶格、密排六方晶格三种。3 实际金属的晶体缺陷有点缺陷、线缺陷、面缺陷、体缺陷。4 根据溶质原子在溶剂晶格中占据的位置不同,固溶体可分为置换固溶体和间隙固溶体两种。5 置换固溶体按照溶解度不同,又分为无限固溶体和有限固溶体。6 合金相的种类繁多,根据相的晶体结构特点可将其分为固溶体和金属化合物两种。7 同非金属相比,金属的主要特征是良好的导电性、导热性,良好的塑性,不透明,有光泽,正的电阻温度系数。8 金属晶体中最主要的面缺陷是晶界和亚晶界。9 位错两种基本类型是刃型位错和螺型位错,多余半原子面是刃型位错所特有的。10 在立方晶系中,120晶面族包括(120)、(120)、(102)、(102)、(210)、 (210)、 (201)、 (201)、(012)、(012)、(021)、(021)、等晶面。11 点缺陷有空位、间隙原子和置换原子等三种;属于面缺陷的小角度晶界可以用亚晶界来描述。三、判断题:1 固溶体具有与溶剂金属相同的晶体结构。()2 因为单晶体是各向异性的,所以实际应用的金属材料在各个方向上的性能也是不相同的。()3 金属多晶体是由许多位向相同的单晶体组成的。()4 因为面心立方晶格的配位数大于体心立方晶格的配位数,所以面心立方晶格比体心立方晶格更致密。()5 在立方晶系中,原子密度最大的晶面间的距离也最大。()6 金属理想晶体的强度比实际晶体的强度稍强一些。()7 晶体缺陷的共同之处是它们都能引起晶格畸变。()四、选择题:1 组成合金中最基本的,能够独立存在的物质称为:(b)a相;b组元;c合金。2 正的电阻温度系数的含义是:(b) a随温度升高导电性增大;b随温度降低电阻降低;c随温度增高电阻减小。3 晶体中的位错属于:(c) a体缺陷;b面缺陷;c线缺陷;d点缺陷。4 亚晶界是由:(b) a点缺陷堆积而成;b位错垂直排列成位错墙而构成;c晶界间的相互作用构成。5 在面心立方晶格中,原子密度最大的晶向是:(b) a;b;c。6 在体心立方晶格中,原子密度最大的晶面是:(b) a100;b110;c111。7 -Fe和-Fe分别属于什么晶格类型:(b) a面心立方和体心立方; b体心立方和面心立方;c均为面心立方; d均为体心立方8 固溶体的晶体结构与 相同。(a)a溶剂; b溶质; c其它晶型。9 间隙相的性能特点是:(c)a熔点高,硬度低; b硬度高,熔点低;c硬度高,熔点高五、问答题:1 常见的金属晶格类型有哪几种?回答要点:1)体心立方晶格;其晶胞是一个立方体,在立方体的八个顶角和中心各有一个原子。2)面心立方晶格;其晶胞是一个立方体,在立方体的八个顶角和六个面的中心各有一个原子。3)密排六方晶格;其晶胞是一个立方六柱体,在六方柱体的各个角上和上下底面中心各排列着一个原子,在顶面和底面间还有三个原子。2 金属化合物具有什么样的性能特点?回答要点:熔点高、硬度高、脆性大。3 指出下面四个晶面和四个晶向的指数填写在对应的括号内。(110) (112) (111) (100) A: 100 B: 110 C: 201 D: 111 BxFDAyCz4 标出图2-1中给定的晶面指数与晶向指数:晶面OOAA、OOBB、OOCC、OABC、AACC、AADD;晶向OA、OB、OC、OD、OC、OD。答:晶面OOAA:(010);晶面OOBB:(110);晶面OOCC:(100);晶面OABC:(001);晶面AACC:(110);晶面AADD:(210)。晶向OA:100;晶向OB:110;晶向OC:010;晶向OD:120;晶向OC:011;晶向OD:122。5 在立方晶胞中标出以下晶面和晶向:晶面DEE D:(210);晶面DBC:(111)or (1 1 1)晶向D E:120;晶向C D:011。第二章 金属及合金的相图一、名词解释:1 枝晶偏析:固溶体合金结晶时,如果冷却较快,原子扩散不能充分进行,则形成成分不均匀的固溶体。先结晶的树枝晶晶枝含高熔点组元较多,后结晶的树枝晶晶枝含低熔点组元较多。结果造成在一个晶粒内化学成分分布不均,这种现象称为枝晶偏析或晶内偏析。2 中间相:金属化合物也叫中间相,是不同组元间发生相互作用,形成了不同于任一组元的具有独特原子排列和性质的新相,这种新相可以用分子式来大致表示其组成,但这种分子式不一定符合传统化学价的概念。3 固溶强化:通过形成固溶体使金属强度和硬度提高的现象。4 脱溶反应: +,式中是亚稳定的过饱和固溶体,是稳定的或亚稳定的脱溶物,是一个更稳定的固溶体,晶体结构和一样,但其成分更接近平衡状态。5 包晶偏析:包晶转变的产物相包围着初生相,使液相与相隔开,液相和相中原子之间的相互扩散必须通过相,这就导致了包晶转变的速度往往是极缓慢的。实际生产中的冷速较快,包晶反应所依赖的固体中的原子扩散往往不能充分进行,导致生成的固溶体中发生较大的偏析,称之为包晶偏析。二、填空题:1 固溶体的强度和硬度比溶剂的强度和硬度 高 。2 Cu-Ni合金进行塑性变形时,其滑移面为 111 。3 固溶体出现枝晶偏析后,可用扩散退火加以消除。4 以电子浓度因素起主导作用而生成的化合物称电子化合物。5 共晶反应式为Ldc+e,共晶反应的特点是发生共晶反应时三相共存,它们各自的成分是确定的,反应在恒温下平衡的进行。三、判断题:1 间隙固溶体一定是无限固溶体。()2 间隙相不是一种固溶体,而是一种金属间化合物。()3 平衡结晶获得的20%Ni的Cu-Ni合金比40%的Cu-Ni合金的硬度和强度要高。()4 在共晶相图中,从L中结晶出来的晶粒与从中析出的晶粒具有相同的晶体结构。()5 一个合金的室温组织为+(+),它由三相组成。()四、选择题:1 在发生L+共晶反应时,三相的成分:(b) a相同; b确定; c不定。2 共析成分的合金在共析反应+刚结束时,其组成相为:(d) a+; b+; c+; d+3 一个合金的组织为+ +(+),其组织组成物为:(b) a 、; b、 、(+); c 、 。4 具有匀晶型相图的单相固溶体合金:(b)a铸造性能好; b锻压性能好;c热处理性能好; d切削性能好5 二元合金中,共晶成分的合金:(a)a铸造性能好; b锻造性能好;c焊接性能好; d热处理性能好五、问答题:1 熟悉Pb-Sn二元合金相图,1)分析几类成分的合金的平衡结晶过程;画出室温平衡组织式意图;标上各组织组成物。 2)熟悉杠杠定律在合金组织组成物的相对量计算中的运用。2 (略)第三章 金属与合金的结晶一、名词解释:1 结晶:纯金属或合金由液体转变为固态的过程。2 重结晶:也叫二次结晶,是金属从一种固体晶态转变为另一种固体晶态的过程,改变了晶体结构。3 过冷度:理论结晶温度(T0)和实际结晶温度(T1)之间存在的温度差。4 变质处理:在浇注前向金属液中加入少量变质剂促进形核的处里工艺。二、填空题:1 金属结晶时,冷却速度越快,实际结晶温度就越低,过冷度越大。2 纯金属的结晶过程是依靠两个密切联系的基本过程来实现的,这两个过程是形核和长大。3 当对金属液体进行变质处理时,变质剂的作用是促进形核,细化晶粒。4 液态金属结晶时,结晶过程的推动力是自由能差(F)降低,阻力是自由能增加。5 能起非自发生核作用的杂质,必须符合结构相似、尺寸相当的原则。6 过冷度是指理论结晶温度与实际结晶温度之差,其表示符号为T。7 过冷是结晶的必要条件。8 细化晶粒可以通过增加过冷度、添加变质剂和附加振动等途径实现。9 典型铸锭结构的三个晶区分别为:表面细晶区、柱状晶区和中心等轴晶区。三、判断题:1 纯金属的结晶过程是一个恒温过程。()2 液态金属只有在过冷条件下才能够结晶。()3 凡是由液体凝固成固体的过程都是结晶过程。()4 室温下,金属晶粒越细,则强度越高,塑性越低。()5 金属由液态转变成固态的结晶过程,就是由短程有序状态向长程有序状态转变的过程。()6 纯金属结晶时,生核率随冷度的增加而不断增加。()7 当晶核长大时,随过冷度增大,晶核的长大速度增大。但当过冷度很大时,晶核长大的速度很快减小。()8 当过冷度较大时,纯金属晶体主要以平面状方式长大。()9 当形成树枝状晶体时,枝晶的各次晶轴将具有不同的位向,故结晶后形成的枝晶是一个多面体。()10 在工程上评定晶粒度的方法是在放大100倍的条件,与标准晶粒度图作比较,级数越高,晶粒越细。()11 过冷度的大小取决于冷却速度和金属的本性。()四、选择题:1 金属结晶时,冷却速度越快,其实际结晶温度将:(b) a越高;b越低;c越接近理论结晶温度。2 为细化晶粒,可采用:(b) a快速浇注;b加变质剂;c以砂型代金属型。3 实际金属结晶时,通过控制生核速率N和长大速度G的比值来控制晶粒大小,在下列情况下获得细小晶粒:(a) a N/G很大时
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