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？