全国销售热线:

13395113888

2138acom太阳城

您所在的位置:2138太阳城登录 > 2138acom太阳城 >

材料科学基础复习题 1

发布时间:2019-12-31 20:09    点击次数:54次   

  利用观察位错有一定的局限性,它只能观察在表面露头的位错,而在晶体内部 的位错则无法显示。 图中晶面上有—位错环,其柏氏矢量b垂直于滑移面,该位错环在切应力作用下的运动 特征为_____。 如图所示垂直于纸面的位错,位错正向朝纸面外,在图示切应力作用下向左运动。其柏氏矢量方向朝 10.由派-纳力的公式可知,_____。 滑移阻力随滑移面的面间距呈指数上升一名词解释 致密度:表示晶胞中原子所占体积与晶胞体积的比值,是衡量原子排列紧密程度的参数,致密度越大,晶体中原子排列越紧密,晶体结构越致密。 相:合金中具有同一聚集状态、同一晶体结构、成分基本相同、并有明确界面与其他部分相分开的均匀组成部分。 固溶体:指以合金某一组元为溶剂,在其晶格中溶入其他组元原子(溶质)后所形成的一种合金相,其特征是仍保持溶剂晶格类型,结点上或间隙中含有其他组元原子。 离异共晶:成分点靠近共晶转变线两端的亚共晶和过共晶合金,结晶后组织中初晶量多,共晶体数量少,而且共晶体中与初晶相同的一相与初晶结合在一起,将共晶体中另一相 推至晶界,造成的共晶体两相分离的非平衡组织。 平衡分配系数:固溶体合金在结晶过程中具有选分结晶的特点。因此在一定温度下平衡时,固相成分与液相成分之比称为平衡分配系数。该参数反映了溶质在固液两相中的分 配系数及溶质对合金熔点的影响程度。 反应扩散:在固态扩散的过程中,如果渗入元素在金属中溶解度有限,随着扩散原子增多,当渗入原子的浓度超过饱和溶解度时则形成不同于原相的固液体或中间相,从而使 金属表层分为出现新相和不出现新相的两层,这种通过扩散而形成新相的过程称为反应 扩散。 固溶强化:当形成固溶体后,溶剂晶格中因溶有溶质原子而产生晶格畸变,溶质原子的应力场会与位错产生交互作用而阻碍位错运动,增大了位错运动的阻力,使得临界分切 应力远比纯金属打,滑移系开动比纯金属困难,使材料的塑性变形抗力提高,硬度、强 度上升,而塑性、韧性下降的现象称为固溶强化。 退火:将金属及其合金加热至相变温度以上,保温一段时间,然后以较为缓慢的速度冷却,以获得近于平衡组织的热处理工艺称为退火。 淬透性:是钢在淬火时能获得马氏体组织的倾向(即钢被淬透的能力)10、 柏氏矢量:用来描述位错引起晶格畸变的物理量。该矢量的模是位错的强度,表示 晶格总畸变的大小,其方向表示晶格点畸变的方向。一般情况下,该矢量越大,晶体畸 变的程度越大。 11、 成分过冷:固溶体合金凝固时,由于液相中溶质的分布发生变化,合金熔点也发生 变化,即使实际温度分布不变,固液界面前沿的过冷度也会发生变化。所以固溶体合金 的过冷度是由变化着的合金的熔点与实际温度分布两个方面的因素共同决定的。这种因 液相成分变化而形成的过冷称为成分过冷。 12、 配位数:是反映原子排列紧密程度的物理量之一,指晶格中任一原子周围与其最近 邻且等距离的原子数目。一般配位数越大,晶体排列结构越致密。 13、 临界分切应力:晶体中的某个滑移系是否发生滑移,决定于力在滑移面内沿滑移方 向上的分切应力,它是使滑移系开动的最小分切应力。材料的临界分切应力取决于材料 的本身性质,但和温度以及材料的纯度等也有关系。 14、 中间相:指合金组元间相互作用,当超过固溶体的固溶极限时可形成晶格结构和特 性完全不同于任一组元的具有金属特性的新相。由于在相图中往往处于中间部位,因此 又称为中间相。 15、 枝晶偏析:是材料的一种微观偏析,即固溶体在非平衡冷却条件下,匀晶转变后新 得的固溶体晶粒内部的成分是不均匀的,先结晶的内核含较多的高熔点的组元原子,后 结晶的外缘含较多的低熔点的组元原子,而通常固溶体晶体以树枝晶方式长大,这样, 枝干含高熔点组元较多,枝间含低熔点组元原子多,造成同一晶粒内部成分的不均匀现 16、动态再结晶:在金属塑性变形过程中发生的再结晶,即形变硬化与再结晶软化同时 进行的过程。这样可以不断形成位错密度很低的新晶粒,得到的组织细小,综合力学性 二填空1、典型金属的晶体结构有(fcc)(bcc)和(hcp),其配位数相应为(12)(8)和(12)。 2、置换固溶体的溶解度与原子尺寸因素、(电负性)、电子浓度因素和(晶体结构)有关。 3、当过冷液体中出现一个晶胚时,总的自由能变化G 可写为( 当dG/dr=0时,所得的r 值称为(临界晶核半径)其大小决定于(过冷度)和(比表面能), r*变小意味着形核数目(增多)。 4、根据相律三元系最大平衡相数为(4)此时自由度为(零)在相图上表现为(平面) 5、位错在滑移面上的运动称为(滑移),作垂直滑移面的运动称为(攀移)螺旋位错不能进 6、面心立方金属的滑移面是({111}),滑移方向是(<110>)可组成(12)个滑移系。7、扩散第一定律适用于稳态扩散,其数学表达式可写成(J=-Ddc/dx)。扩散通量的单位是 (1/cm s),符号为(负号)表示扩散由高浓度向低浓度方向进行。8、溶质原子半径与溶剂原子半径相近的可形成(置换)固溶体,两者半径相差较大时是(间 隙)固溶体,铁素体是一种(间隙)固溶体。 9、奥氏体形核时不仅需要(结构)起伏、(能量)起伏,此外还需要(成分)起伏。 10、晶体固液界面分为光滑界面和粗糙界面,按照长大速度由慢到快其长大方式依次为(二 维晶核长大)(晶体缺陷长大)和(垂直长大) 11、马氏体是碳在(a-Fe)中的过饱和固溶体,淬火钢中马氏体的金相形态有两种,它们是 (板条马氏体)和(针状马氏体)。 向与柏氏矢量的关系为(垂直)。13、马氏体型不锈钢的典型钢号是(1Cr13),奥氏体不锈钢的典型钢号是(1Cr18Ni9Ti), 铁素体不锈钢是(1Cr17)。 14、上坡扩散室指扩散原子从(低浓度)向(高浓度)的扩散,产生上坡扩散的原因是合金 系中存在着(化学为梯度)。 15、在均匀形核时,设晶核的形状为边长是a 的立方体,则临界晶核边长为( Gv)16、多晶体塑性变形的特点是(不等时)性、(协调)性和(不均匀)性。 17、多晶体中的晶界有大角与小角晶界之分,通常大角与小角晶界的鉴定角度是(10),其 角度的含义是(相邻晶粒的位向差)。对于小晶界按其特征又划分为(扭转)(倾侧)和(重 合)等多种类型。 18、根据相律,三元系最大平衡相数为(4),此时自由度(0),在相图上表现为(水平面)。 19、扩散第一定律只适合于(稳态)条件,第一定律所表达的基本含义是:在( dtdc 的条件下,制药浓度梯度存在就会有扩散发生,而且扩散通量与浓度梯度成(正比)变化。扩散流动方向是由(高)浓度向(低)浓度。 20、固溶体合金结晶过程中遵循形核和核长大规律,但它不同于纯金属的是形核时还额外需 要(成分)起伏,它也是在(变温)过程中进行的,同时在结晶过程中海始终伴随着(异质 原子/溶质原子)的扩散。 21、晶体长大方式与(界面结构)有关,而晶体长大形态与(界面结构)有关,同时也与界 面前沿的(温度梯度)分布有关。 22、单晶体在发生塑性变形时,常见的方式有(滑移)、(孪生)和(扭折)。 23、动态回复与动态再结晶是指在高温下进行形变,即变形过程中(形变硬化与软化)同时 进行。 24、冷变形后,再结晶后晶粒度大小的控制与(冷变形度)、原始晶粒尺寸、(再结晶温度) 和杂质等有关。 25、晶体在外力作用下内部运动着的位错会产生交截现象,即产生割阶与就这,其长度与相 交截位错的(柏氏矢量的模)相同,而如果割阶的滑移与主位错线的滑移不一致,主位错线 会拖拽割阶产生攀移运动,从而产生(割阶硬化)。 26、(11)金属塑性变形过程中发生孪生后,孪晶面两边的晶体位向呈现(对称关系),并且 晶体是(均匀)切变的。 27、(13)冷塑变金属低温回复时,主要是(点缺陷的消失),高温回复时,主要是发生(多 28、(15)动态回复与动态再结晶是指在变形过程中(软化与形变硬化)同时进行三判断 包晶转变是指液相与一个固相相互作用,包覆原有固相形成的另一个新固相的转变。非平衡结晶时指在实际冷却条件下,合金以较大速度冷却,偏离平衡条件的结晶,在非平 衡条件下匀晶转变后新得的固溶体内部的成分是不均匀的。 金属凝固时通过固相形核和核长大两个过程进行的,在晶核长大过程中一般纯金属(如Fe、Ni、Cu、Au 等)的固液界面均保持光滑状态。 含碳量低于Fe-C 相图中 点成分的钢,无论在何种成分及何种条件下均不可能获得完全的珠光体组织。 晶体由于在不同方向上原子规则排列的紧密程度不同,导致原子间距和原子间的结合力不同,因而在不同方向上具有不同的性能。所以大多数金属及合金亦都表现出具有各向 异性的特征。 四选择 钢种的奥氏体:可表示为溶有碳原子的γ-固溶体。可表示为溶有碳原子a-固溶体。 无论在室温还是高温下均具有良好的可塑性。又有铁磁性。具有顺磁性。135 铁碳合金平衡相图:含有包晶转变。含有共晶转变。含有匀晶转变。含有包共晶转变。含有固溶体的脱溶析出转变。1235 金属断裂的断口特征:脆性断裂的一种断口形式是穿晶解理。解理断口主要表现为河流状花样。依河流的走向可判断微区裂纹的扩展方向,即河流的汇集方向为裂纹的 扩展方向。有的材料齐韧性断裂的断口则呈现为舌形花样。韧性断裂主要表现为沿 晶韧窝断口形式。235 固态扩散:钢种铁原子的扩散属于异扩散,在不存在化学梯度时,则与浓度梯度有关。钢种合金元素的扩散属于异扩散,在不存在化学梯度时,则与浓度梯度有关。扩散 第一定律只适合于稳态扩散条件,因此用其不能处理钢在渗碳过程中碳的扩散系数的准 确测定。上坡扩散仅与扩散元素的化学梯度相关,而与浓度梯度无关。位错的增值 是通过原子扩散运动实现的。145 五简答 结晶、重结晶和再结晶三者在概念上有何区别?解答:结晶—金属由液态转变为固态的过程称为凝固,由于固态金属是晶体故又把凝固称为 结晶。 重结晶—指在固态状态下,物质由一种结构转变成另一种结构,这是一种固态相变过 再结晶—将冷压力加工以后的金属加热到一定温度后,在变形的组织中重新产生新的无畸变的等轴晶粒、性能恢复到冷压力加工前的软化状态的过程。在此过程中,仍然属于固 态过程。 三者的区别于联系:结晶、重结晶发生相变过程,再结晶没有;结晶、重结晶和再结 晶都是形核与长大的过程。发生结晶与重结晶的驱动力为反应相与生成相的自由能差,再结 晶为储存能。再结晶后强度、硬度下降而塑韧性提高,而重结晶则属于同素异构转变。 何谓成分过冷?成分过冷对晶体生长形态有何影响?解答:固溶体合金凝固时,由于液相中溶质的分布发生变化,合金熔点也发生变化,即使实 际温度分布不变,固液界面前沿的过冷度也会发生变化。所以固溶体合金的过冷度是由变化 着的合金熔点与实际温度分布两方面的因素共同决定的。这种因液相成分变化而形成的过冷 称为成分过冷。 固溶体结晶时,由于出现成分过冷对晶体生长的形态有很大影响,即使在正温度梯度下 也会生成出胞状组织甚至出现树枝晶。即无成分过冷时,界面呈平直状向前推移;较小成分 过冷时,界面呈胞状;较大成分过冷时,界面呈树枝状。 试说明多晶体金属塑性变形时,晶粒越小强度越高、塑性越好的原因。解答:多晶体金属塑性变形时,晶粒越小强度越高,塑性越好的原因是:由于晶粒细小,各 晶粒中可供塞积位错的滑移面较短,塞积位错的数量n 也少,由位错塞积引起的应力集中小 而数目很多,在相同外力作用下,处于滑移有利方位的晶粒数量也会增多,使众多的晶粒参 加滑移,滑移量分散在各个晶粒中,应力集中小,这样在金属变形时引起开裂的机会小,直 至断裂之前,能获得较大的塑性变形量。 简述固溶体合金与纯金属在结晶过程中的区别。解答:纯金属在结晶时其界面是粗糙的,在正温度梯度下进行长大。由于晶体长大时通过固 相模壁散热,固液界面是等温的,若取得动态过冷度界面就向前移动。如果界面局部有小的 凸起伸向过热的液相中,小凸起将被熔化,界面一直保持平直,晶体以平面状长大。 固溶体结晶时会出现成分过冷,在固液界面前出现成分过冷区,此时界面如有任一小的 凸起将它伸入成分过冷区而获得过冷就能继续生长下去。界面不能保持平直稳定,会出现树 分析回复与再结晶阶段空位与位错的变化及其对性能的影响。解答:在低温回复阶段,主要表现为空位的消失。冷变形后所产生的大量空位,通过空位迁 移至表面或晶界,空位与间隙原子重新重合,空位与位错发生交互作用,空位聚集成空位片 等方式,使得空位数量急剧减少。 在中温回复阶段,温度升高,使位错容易滑移,同一滑移面上的异号位错相遇会相互 吸引而抵消,不但使亚晶内部的位错数目减少,而且胞壁结位错的减少更为显著,重新调整 排列规则,胞壁变得明晰,形成回复亚晶。即该阶段主要表现为位错的滑移,导致位错重新 结合,异号位错的汇聚而抵消以及亚晶的长大。 在高温回复阶段,位错运动的动力学条件更为充分,滑移同时也发生攀移,使得多层 滑移面上的位错密度趋于相同,各位错之间的作用力使得同一滑移面上的位错分不均与,间 距大体相等,形成规则排列的垂直于滑移面的位错墙,即多边形化的过程。多边形化构成的 位错墙即是小角度晶界,它将原晶粒分隔成若干个亚晶粒。 6、何为加工硬化?如何解决加工硬化给后续加工带来的困难? 解答:金属材料在塑性变形过程中,随着变形量的增加,强度和硬度不断上升,而塑性而韧 性不断下降,这一现象称为“加工硬化”。该现象的原因是由于外力增加使得位错不断增值, 位错之间相截、反应使得位错的运动变得困难。可以用再结晶退火处理消除加工硬化给后续 加工带来的困难。 7、说明第一类和第二类回火脆性的异同点。 解答:在 205~400间回火时出现的脆性叫低温回火脆性,也称第一类回火脆性;在 450~650间回火时出现的脆性称高温回火脆性,也称第二类回火脆性。第一类回火脆性为 不可逆的回火脆性,第二类回火脆性为可逆的。第一类回火脆性是由于马氏体分解时沿马氏 体条或片的界面析出断续的薄壳状碳化物,降低了晶界的断裂强度,使之成为裂纹扩展的路 径,因而导致脆性断裂;第二类回火脆性产生的原因是 Sb、Sn、P、As 等杂质元素在回火 处理时向原奥氏体晶界偏聚,减弱了奥氏体晶界上原子间的结合力,降低晶界断裂强度时产 生第二类回火脆性的主要原因。 8、有如图36-1 所示的一个位错环。分析位错环各点上位错的属性,并综合论述刃型位错和 螺旋位错的异同点。 线垂直于柏氏矢量,螺型位错位错线平行于柏氏矢量;刃型位错柏氏矢量平行于滑移运动方向,螺型 位错柏氏矢量垂直于滑移运动方向;刃型位错可作 滑移也可作攀移运动且只有一个滑移面,螺型位错只 可作滑移运动但有无数个滑移面;两者都可用柏氏 矢量表示。 9、何谓平衡分配系数?其物理意义是什么? 解答:平衡分配系数:固溶体合金在结晶过程中具有选分结晶的特点。因此在一定温度下平 衡时,固相成分与液相成分之比称为平衡分配系数。该参数反映了溶质在固液两相中的分配 系数及溶质对合金熔点的影响程度。 10、为什么金属滑移在最密排面与最密排晶向上进行? 解答:金属晶体的滑移是在外力的作用下,于原子排列最紧密的晶面和晶向上进行的,这是 因为在密排面上原子间距最小,结合力最强,而相邻的两个密排晶面之间距离却最大、结合 力最弱。可知在原子排列最紧密的晶面之间进行滑移阻力最小,需要的外力也最小。于是原 子排列最紧的晶面和晶向就成了晶体进行滑移的滑移面和滑移方向。 11、为什么渗碳选择930附近的γ -Fe 解答:可形成较大的浓度梯度;γ-Fe 中含碳量增加则扩散系数增加;高温下随温度 升高,扩散系数增加,所以选择高温。但温度过高会使奥氏体晶粒显著长大。 12 分析材料发生塑性变形的机制及表现形式? 解答:材料发生塑性变形通常有三种方式,具体如下: 滑移。晶体在切应力的作用下,沿着滑移方向在滑移面上发生相对运动。其位错机制为:


热门推荐