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第 14 页 共 14 页第一章 材料的结构一、解释以下基本概念 空间点阵、晶格、晶胞、配位数、致密度、共价键、离子键、金属键、组元、合金、相、固溶体、中间相、间隙固溶体、置换固溶体、固溶强化、第二相强化。二、填空题1、材料的键合方式有四类,分别是( ),( ),( ),( )。2、金属原子的特点是最外层电子数( ),且与原子核引力( ),因此这些电子极容易脱离原子核的束缚而变成( )。3、我们把原子在物质内部呈( )排列的固体物质称为晶体,晶体物质具有以下三个特点,分别是( ),( ),( )。4、三种常见的金属晶格分别为( ),( )和( )。5、体心立方晶格中,晶胞原子数为( ),原子半径与晶格常数的关系为( ),配位数是( ),致密度是( ),密排晶向为( ),密排晶面为( ),晶胞中八面体间隙个数为( ),四面体间隙个数为( ),具有体心立方晶格的常见金属有( )。6、面心立方晶格中,晶胞原子数为( ),原子半径与晶格常数的关系为( ),配位数是( ),致密度是( ),密排晶向为( ),密排晶面为( ),晶胞中八面体间隙个数为( ),四面体间隙个数为( ),具有面心立方晶格的常见金属有( )。7、密排六方晶格中,晶胞原子数为( ),原子半径与晶格常数的关系为( ),配位数是( ),致密度是( ),密排晶向为( ),密排晶面为( ),具有密排六方晶格的常见金属有( )。8、合金的相结构分为两大类,分别是( )和( )。9、固溶体按照溶质原子在晶格中所占的位置分为( )和( ),按照固溶度分为( )和( ),按照溶质原子与溶剂原子相对分布分为( )和( )。10、影响固溶体结构形式和溶解度的因素主要有( )、( )、( )、( )。11、金属化合物(中间相)分为以下四类,分别是( ),( ),( ),( )。12、金属化合物(中间相)的性能特点是:熔点( )、硬度( )、脆性( ),因此在合金中不作为( )相,而是少量存在起到第二相( )作用。13、CuZn、Cu5Zn8、Cu3Sn的电子浓度分别为( ),( ),( )。14、如果用M表示金属,用X表示非金属,间隙相的分子式可以写成如下四种形式,分别是( ),( ),( ),( )。15、Fe3C的铁、碳原子比为( ),碳的重量百分数为( ),它是( )的主要强化相。三、作图表示出立方晶系(123)、(0)、(421)等晶面和02、11、346等晶向。四、 立方晶系的111晶面构成一个八面体,试作图画出该八面体,并注明各晶面的晶面指数。 五、某晶体的原子位于正方晶格的结点上,其晶格常数a=b,。今有一晶面在X、Y、Z坐 标轴上的截距分别为5个原子间距、2个原子间距和3个原子 间距,求该晶面的晶面指数。六、体心立方晶格的晶格常数为a,试求出(100)、(110)、(111)晶面的面间距大小,并指出 面间距最大的晶面。七、已知面心立方晶格的晶格常数为a,试求出(100)、(110)、(111)晶面的面间距大小,并指出面间距最大的晶面。 八、试从面心立方晶格中绘出体心正方晶胞,并求出它的晶格常数。 九、证明理想密排六方晶胞中的轴比c/a=1.633.。 十、试证明面心立方晶格的八面体间隙半径r=0.414R,四面体间隙半径r=0.225R;体心立方晶格的八面体间隙半径;晶向的r=0.154R,晶向的r=0.633R;四面体间隙半径r=0.291R, (R为原子半径)。 十一、 a)设有一钢球模型,球的直径不变,当由面心立方晶格转变为体心立方晶格时,试计算其体积膨胀。 b)经x射线测定,在912时,-Fe的晶格常数为0.3633nm, -Fe的晶格常数为0.2892nm,当由 -Fe转变为-Fe时,试求其体积膨胀,并与a)相比较,说明其差别的原因.。 十二、已知铁和铜在室温下的晶格常数分别为0.286nm和0.3607nm,分别求1cm3中铁和铜的原子数. 十三、试计算体心立方晶格100、110、111等晶面的原子密度和100、110、111等晶向的原子密度,并指出其最密排晶面和最密排晶向。(提示:晶面的原子密度为单位面积上的原子数,晶向的原子密度为单位长度上的原子数。) 十四、试计算面心立方晶格100、110、111等晶面的原子密度和100、110、111等晶向的原子密度,并指出其最密晶面和最密晶向。十五、求金刚石结构中通过(0,0,0)和(3/4,3/4,1/3)两碳原子的晶向,及与该晶向垂直的晶面。十六、求(121)与(100)决定的晶带轴与(001)和(111)所决定的晶带轴所构成的晶面的晶面指数。十七、计算立方系321与120及(111)与之间的夹角。十八、为什么g-Fe的溶碳能力远大于a-Fe的溶碳能力?第二章 晶体缺陷一、解释以下基本概念肖脱基空位、弗仑克尔空位、位错、刃型位错、螺型位错、柏氏矢量、位错密度、位错的滑移、位错的攀移、弗兰克-瑞德源、派-纳力、单位位错、不全位错、堆垛层错、位错反应、扩展位错、表面能、界面能、对称倾侧晶界、共格晶面、非共格晶面、内吸附.二、填空题1、按照几何尺寸分类,晶体中存在三种缺陷,分别是( ),( ),( )。2、晶体中点缺陷主要表现形式有( ),( )和( )。3、位错有两种基本类型,分别是( ),( )。4、刃型位错的柏氏矢量与位错线( ),螺型位错的柏氏矢量与位错线( )。5、柏氏矢量代表晶体滑移的( )和( ),也表示位错线周围( )总量的大小。6、位错的运动有两种,分别是( )和( ),刃型位错的柏氏矢量与其垂直的位错线所构成的平面称为( ),对于一条刃型位错而言,该面是唯一的,故不可能产生( )运动。7、体心立方晶格、面心立方晶格和密排六方晶格的单位位错的柏氏矢量分别可表示成( )、( )和( )。8、面心立方晶体中有两种重要的不全位错,柏氏矢量分别为( ),( )。9、晶体的面缺陷主要包括( ),( ),( ),( )。10、具有不同结构的两相之间的界面称为( ),该界面有三种,分别是( ),( )和( )。三.指出下图各段位错的性质,并说明刃型位错部分的多半原子面.四、如右图,某晶体的滑移面上有一柏氏矢量为 b的位错环,并受到一均匀切应力.(1)分析该位错环各段位错的结构类型.(2)求各段位错线所受的力的大小及方向. (3)在的作用下,该位错环将如何运动?(4)在的作用下,若使此位错环在晶体中稳定不动,其半径应为多少?五、面心立方晶体中,在(111)面上的单位位错b=a/210,在(111)面上分解为两个肖克莱不完全位错,请写出该位错反应,并证明所形成的扩展位错的宽度由下式给出:六、已知单位位错a/201能与肖克莱不完全位错a/612相结合形成弗兰克不全位错,试说明:(1)新生成的弗兰克不全位错的柏氏矢量。(2)判断此位错反应能否进行?(3)这个位错为什么称固定位错?七、判定下列位错反应能否进行?若能进行,试在晶胞上作出矢量图。第三章 纯金属的凝固一、 解释以下基本概念结晶、过冷、过冷度、结构起伏、能量起伏、均匀形核、非均匀形核、临界晶核半径、临界晶核形核功、形核率、变质处理、光滑界面、粗糙界面、树枝晶、柱状晶、等轴晶、单晶、非晶、微晶、准晶、多晶体。二、填空题1、金属结晶一般发生在理论结晶温度以下,这种现象称为( ),理论结晶温度与实际结晶温度的差值叫做( ),冷却速度越大,则( )越大。2、金属结晶过程是一个不断( )和( )的过程,直至液体耗尽为止。若由一个晶核长成的晶体叫做( ),多个晶核长成的晶体叫做( )。3、要获得结晶过程所必须的驱动力,一定要有( ),过冷度( ),液固两相自由能差值( ),驱动力( ),临界晶核半径( ),临界晶核形核功( ),形核率( ),结晶后( )越细小。4、在过冷液体中,会出现许多尺寸不同的原子小集团称为( ),只有当原子小集团的半径大于( )时,才可作为晶核而长大。5、在形核时,系统总自由能变化是( )降低和( )增加的代数和,前者是形核的( ),后者是形核的( )。6、均匀形核时,临界晶核形核功与过冷度的关系可表达成( ),它表明当形成临界尺寸晶核时,体积自由能补偿表面能的( ),尚有( )表面能没有得到补偿,需依靠( )。7、非均匀形核时,其形核功大小与润湿角q有关,当q=00时,G非=( ),当q=900时,G非=( ),当q=1800时,G非=( )。说明润湿角q越小,对形核越( )。8、晶核长大与液固界面结构有关,一般粗糙界面以( )方式长大,而光滑界面以( )方式长大。9、为获得细晶粒,在金属结晶时通常采用( ),( )和( )等方法。10、金属铸锭一般由三个晶区组成,表面为( ),中间为( ),心部为( )。11、非均匀形核时临界球冠半径与均匀形核临界晶核半径( ),但非均匀形核的晶核体积比均匀形核时( ),当过冷度相同时,形核率( ),结晶后晶粒( )。12、金属结晶时形核方式有( )和( ),在实际铸造生产中常已( )方式形核。三、 a)设为球形晶核,试证明均匀形核时,形成临界晶粒的GK与其体积VK之间的关系式为。 b)当非均匀形核形成球冠形晶核时,其GK与V之间的关系如何? 四、如果临界晶核是边长为aK的正方体,试求出其GK与aK的关系。为什么形成立方体晶核的GK比球形晶核要大? 五、为什么金属结晶时一定要有过冷度?影响过冷度的因素是什么?固态金属熔化时是否会出现过热?为什么?六、试比较均匀形核与非均匀形核的异同点,说明为什么非均匀形核往往比均匀形核更容易进行。 七、在其它条件相同时,试比较下列铸造条件下金属晶粒尺寸大小,并说明为什么?
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