北京科技大學(xué) - 話題

二00二年試題：
一.名詞解釋（20分，每個(gè)2.5分）
（1）點(diǎn)陣畸變 （2）柏氏矢量 （3）相圖 （4）過(guò)冷度
（5）形變織構(gòu)   （6）二次再結(jié)晶 （7）滑移系 （8）孿生

二.畫(huà)出立方晶系中（111）面、（435）面。寫出立方晶系空間點(diǎn)陣特征。 （10分）

三.鑄錠的一般組織可分為哪幾個(gè)區(qū)域？寫出其名稱。并簡(jiǎn)述影響鑄錠結(jié)晶組織的因素。（10分）

四.畫(huà)圖并簡(jiǎn)述形變過(guò)程中位錯(cuò)增殖的機(jī)制。（10分）

五.寫出菲克第一定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式，并說(shuō)明其意義。簡(jiǎn)述影響擴(kuò)散的因素。（10分）

六.簡(jiǎn)述形變金屬在退火過(guò)程中顯微組織、存儲(chǔ)能及其力學(xué)性能和物理性能的變化。（10分）

七.簡(jiǎn)述固態(tài)相變與液態(tài)相變的相同點(diǎn)與不同點(diǎn)。（10分）

八.畫(huà)出鐵碳相圖，標(biāo)明相圖中各特征點(diǎn)的溫度與成分，寫出相圖中包晶反應(yīng)、共晶反應(yīng)與共析反應(yīng)的表達(dá)式。（10分）

九.分析再過(guò)程中行核和張大與凝固過(guò)程中的行核和張大有何不同點(diǎn)。（10分）

十.分析含碳量0.12%的鐵碳合金的結(jié)晶過(guò)程。（10分） （單考生做）

十一.簡(jiǎn)述鑄錠的宏觀偏析。（10分）（單考生做）

十二.簡(jiǎn)述金屬晶體中缺陷的類型。（10分）（單考生做）
答案：
一，1，點(diǎn)陣畸變：在局部范圍，原子偏離其正常的點(diǎn)陣位置，造成點(diǎn)陣畸變。
2，柏氏矢量：描述位錯(cuò)特征的一個(gè)重要矢量，它集中反映了位錯(cuò)區(qū)域內(nèi)畸變總量的大小和方向，也是位錯(cuò)掃過(guò)后晶體相對(duì)滑動(dòng)的量。
3，相圖：描述各相平衡存在條件或共存關(guān)系的圖解，也可稱為平衡時(shí)熱力學(xué)參量的幾何軌跡。
4，過(guò)冷度：相變過(guò)程中冷卻到相變點(diǎn)以下某個(gè)溫度后發(fā)生轉(zhuǎn)變，平衡相變溫度與該實(shí)際轉(zhuǎn)變溫度之差稱過(guò)冷度。
5，形變織構(gòu)：多晶形變過(guò)程中出現(xiàn)的晶體學(xué)取向擇優(yōu)的現(xiàn)象。
6，二次再結(jié)晶：再結(jié)晶結(jié)束后正常長(zhǎng)大被抑制而發(fā)生的少數(shù)晶粒異常長(zhǎng)大的現(xiàn)象。
7，滑移第：晶體中一個(gè)滑移面及該面上的一個(gè)滑移方向的組合稱一個(gè)滑移系。
8，孿生：晶體受力后，以產(chǎn)生孿晶的方式進(jìn)行的切變過(guò)程。
二，立方晶系中（111）面、（435）面圖略。立方晶系空間點(diǎn)陣特征是點(diǎn)陣參數(shù)有如下關(guān)系：a=b=c, α=β=γ=90°。也可用具有哪類對(duì)稱元素表示，若有四個(gè)三次轉(zhuǎn)軸，則對(duì)應(yīng)立方點(diǎn)陣。
三，分為三晶區(qū)：激冷區(qū)、柱狀晶區(qū)、中心等軸晶區(qū)。
影響鑄錠結(jié)晶組織的因素：1，液體過(guò)冷度，越小越好。2，凝固溫度范圍，越大越好，有利于枝晶的破碎。3，溫度梯度，越小越有利于等軸晶。4，合金熔點(diǎn)低，溫度梯度小。5，攪拌或加孕育劑。
四，frank-read源機(jī)制，圖略見(jiàn)課本�；�移面上一個(gè)在A，B兩點(diǎn)被釘扎的位錯(cuò)AB，在應(yīng)力 作用下弓出（狀態(tài)2），弓出到3狀態(tài)時(shí)，下方相鄰部分反號(hào)相吸，并局部合并，完成一次增殖過(guò)程放出一位錯(cuò)環(huán)（狀態(tài)4）。在應(yīng)力 作用下，繼續(xù)重復(fù)前面1-4過(guò)程。
五，一維下，J=-D  ；J：擴(kuò)散流量，單位時(shí)間通過(guò)單位面積擴(kuò)散的物質(zhì)量， D：擴(kuò)散系數(shù)， ：濃度梯度， ：其意義為物質(zhì)擴(kuò)散量與該物質(zhì)的濃度梯度成正比，方向相反。
影響擴(kuò)散的因素：1，溫度，滿足D=D0e   的關(guān)系，T升高，D增加。2，界面表面及位錯(cuò)，是擴(kuò)散的快速通道。3，第三組元，可對(duì)二元擴(kuò)散有不同影響 ，如Mo、W降低C在r-Fe中的擴(kuò)散系數(shù)，Co、Si加速C擴(kuò)散，Mn影響不大。4，晶體結(jié)構(gòu)，低對(duì)稱性的晶體結(jié)構(gòu)中，存在擴(kuò)散的各向異性，如六方結(jié)構(gòu)晶體，平等與垂直于基面的擴(kuò)散系數(shù)不同。5，熔點(diǎn)，同一合金系中，同一溫度下熔點(diǎn)高的合金中擴(kuò)散慢，熔點(diǎn)低的擴(kuò)散快。
六，隨退火溫度的升高或時(shí)間延長(zhǎng)，出現(xiàn)亞晶合并長(zhǎng)大，再結(jié)晶武術(shù)及長(zhǎng)大，無(wú)位錯(cuò)的等軸再結(jié)晶晶粒取代長(zhǎng)條狀高位錯(cuò)密度的形變晶粒，然后是晶粒正常長(zhǎng)大。儲(chǔ)存能逐漸被釋放，硬度及強(qiáng)度下降，伸長(zhǎng)率上升，電阻降低，密度提高。再結(jié)晶時(shí)各種性能變化都比回復(fù)時(shí)強(qiáng)烈得多。
七，相同點(diǎn)：都是相變，由形核、長(zhǎng)大組成。臨界半徑，臨界形核功形式相同。轉(zhuǎn)變動(dòng)力學(xué)也相同。
不同之處：形核阻力中多了應(yīng)變能一項(xiàng)，千萬(wàn)固態(tài)相變的臨界半徑及形核功增大，新相可以亞穩(wěn)方式出現(xiàn)，存在共格，半共格界面，特定的取向關(guān)系，非均勻形核。
八，鐵碳相圖。略
包晶反應(yīng)：L（0.53%C）+δ-Fe(0.09%C)→γ-Fe(0.17%C)
共晶反應(yīng)：L(4.3%C)→γ-Fe(2.11%C)+Fe3(6.69%C)
共析反應(yīng)：γ-Fe(0.77%C)→α-Fe(0.02%C)+Fe3C(6.69%C)
九，凝固時(shí)形核的驅(qū)動(dòng)力，是新、舊化學(xué)位差，再結(jié)晶驅(qū)動(dòng)力只是形變儲(chǔ)存能。
凝固常是均勻形核，再結(jié)晶形核在現(xiàn)有的形變不均勻區(qū)，如晶界附近、切變帶、形變帶、第二相粒子周圍。凝固長(zhǎng)大時(shí)與母相不會(huì)有取向關(guān)系，再結(jié)晶長(zhǎng)大時(shí)可有特定取向關(guān)系。
十，含碳0.12%的鋼，由液相冷卻時(shí)，先形成鐵素體，到1495℃包晶溫度，部分進(jìn)行包晶反應(yīng)；新相奧氏體在已生成的鐵素體上形核并向鐵素體和液相中生長(zhǎng)。反應(yīng)后是兩相組織鐵素體+奧氏體，圖略。鐵素體相對(duì)量為：(0.17-0.12)/(0.17-0.09)=62.5%。繼續(xù)冷卻得到單相奧氏體。
十一，宏觀偏析：正常偏析和比重偏析。
正常偏析：指按合金的分配系數(shù)先析出的含溶質(zhì)低，后凝固的含溶質(zhì)多。因鑄錠尺寸大，由表面到中心成分不均勻，偏析出現(xiàn)在宏觀尺度上，稱宏觀偏析。
反常偏析：仍遵守分配系數(shù)關(guān)系，只是形成大量枝晶后，富集溶質(zhì)的液相會(huì)沿枝晶間的通道逆向反流到先凝固的鑄錠表面附近，千萬(wàn)由表面到中心成分分布的反常。
比重偏析：是凝固時(shí)，固相與液相比重不同，而沉積或漂浮，從而造成鑄錠下端與上端成分的不均勻，也是宏觀尺度。
十二，按尺寸分為：點(diǎn)缺陷，如溶質(zhì)、雜質(zhì)原子、空位；線缺陷，如位錯(cuò)；面缺陷，如各種晶界、相界、表面等；體缺陷，如孔洞、氣泡等。體缺陷對(duì)材料性能是絕對(duì)有害的。


說(shuō)明：
1，答案應(yīng)該都是正確的，但打字的過(guò)程中難免出現(xiàn)錯(cuò)誤。
2，用word中的公式編輯器編碼緝的公式可能顯示不正常，有的公式干脆就略了。
3，題目中的圖片都沒(méi)有給出。以后可能會(huì)補(bǔ)上。
二00三年


二00三年試題：[20080304]
1.名詞解釋（30分）：
（1）刃型位錯(cuò)和螺型位錯(cuò)模型  （2）晶界與界面能
（3）同分凝固與異分凝固   （4）形變織構(gòu)
（5）二次再結(jié)晶   （6）淬透性與淬硬性

2.簡(jiǎn)述二元系中共晶反應(yīng)、包晶反應(yīng)和共析反應(yīng)的特點(diǎn)；并計(jì)算其各相平衡時(shí)的自由度。（12）
3.什么是點(diǎn)陣參數(shù)？正方晶系和立方晶系的空間點(diǎn)陣特征是什么？畫(huà)出立方晶系中（1 2 -3）的晶面。（12）
4.凝固過(guò)程中形核和長(zhǎng)大與再結(jié)晶過(guò)程中形核和長(zhǎng)大主要區(qū)別是什么？簡(jiǎn)述再結(jié)晶過(guò)程中核心的產(chǎn)生方式。（12）
5.簡(jiǎn)述菲克第一定律和菲克第二定律的含義，寫出其表達(dá)式，并標(biāo)明其字母的物理含義。（12）
6.簡(jiǎn)述晶界和晶粒大小對(duì)多晶體范性變形的作用與影響。（12）
7.什么是一次帶狀組織和二次帶狀組織？分析一次帶狀組織和二次帶狀組織形成的原因。（12）
8.畫(huà)出Fe-C相圖，標(biāo)明Fe-C相圖中各點(diǎn)的溫度和含碳量。（12）
9.簡(jiǎn)述固態(tài)相變的一般特點(diǎn)。（12）（統(tǒng)考生做，單考生不做）
10.簡(jiǎn)述凝固過(guò)程的宏觀特征，敘述凝固過(guò)程中晶體成長(zhǎng)的機(jī)理。（12） （統(tǒng)考生做，單考生不做）
11.什么是固溶體？影響固溶體的原因有哪些？固溶體與其純?nèi)軇┙M元相比，其結(jié)構(gòu)、力學(xué)性能和物理性能發(fā)生了哪些變化？（12）（統(tǒng)考生做，單考生不做）
12. 列舉三種增加凝固過(guò)程中核心數(shù)的方法，簡(jiǎn)要分析其增加核心數(shù)的原因。（12）（統(tǒng)考生做，單考生不做）
13.簡(jiǎn)述含碳量為0.25%的鋼的結(jié)晶過(guò)程和固態(tài)組織轉(zhuǎn)變過(guò)程。（12）（統(tǒng)考生做，單考生不做）
14.簡(jiǎn)述連續(xù)脫溶和不連續(xù)脫溶的含義。（12）（統(tǒng)考生做，單考生不做）
15.根據(jù)缺陷相對(duì)與晶體尺寸和其影響范圍的大小，缺陷可以分為哪幾類？簡(jiǎn)述這幾類缺陷的特征。（12）（統(tǒng)考生做，單考生不做）



答案：

一，1，刃型位錯(cuò)和螺型位錯(cuò)模型：將晶體上半部切開(kāi)，插入半個(gè)晶面，再粘合起來(lái)；這樣，在相當(dāng)于刃端部為中心線的附近一定范圍，原子發(fā)生有規(guī)則的錯(cuò)動(dòng)。其特點(diǎn)是上半部受壓，下半部受拉。這與實(shí)際晶體中的刃型位錯(cuò)造成的情景相同，稱刃型位錯(cuò)模型。同樣，將晶體的前半部切開(kāi)，以刃端為界使左右兩部分沿上下發(fā)生一個(gè)原子間距的相對(duì)切變，再粘合起來(lái)，這時(shí)在已切動(dòng)和未切動(dòng)交界線附近，原子錯(cuò)動(dòng)情況與真實(shí)的螺位錯(cuò)相似，稱螺型位錯(cuò)模型。
2，晶界與界面能：晶界是成分結(jié)構(gòu)相同的同種晶粒間的界面。界面上的原子處在斷鍵狀態(tài)，具有超額能量。平均在界面單位面積上的超額能量叫界面能。
3，同分凝固與異分凝固：凝固時(shí)不發(fā)生成分變化的稱同分凝固；反之，凝固時(shí)伴隨成分變化，稱異分凝固。
4，形變織構(gòu)：多晶形變過(guò)程中出現(xiàn)的晶體學(xué)取向擇優(yōu)現(xiàn)象。
二次再結(jié)晶：再結(jié)晶結(jié)束后正常長(zhǎng)大過(guò)程被抑制而發(fā)生少數(shù)晶粒異常長(zhǎng)大的現(xiàn)象。
6，淬透性與淬硬性：淬透性指合金淬成馬氏體的能力，主要與臨界冷卻有關(guān)，大小用淬透層深度表示。而淬硬性指淬火后能達(dá)到的最高硬度。主要與鋼中的碳含量有關(guān)。
二，共晶反應(yīng)是：液相同時(shí)凝固出兩個(gè)不同成分的固相相互配合生長(zhǎng)，一般長(zhǎng)成片層狀。
共析與共晶相似，只是母相是固相，即一個(gè)固相同時(shí)生成另兩個(gè)不同成分的固相。
包晶反應(yīng)是：液相與一個(gè)固相反應(yīng)生成另一個(gè)固相，新生成的固相包住原有的固相，反應(yīng)需要固相中的擴(kuò)散，速度較慢。
這三種反應(yīng)出現(xiàn)時(shí)，自由度都是0，即三相成分固定，溫度也固定。
三，點(diǎn)陣參數(shù)是描述點(diǎn)陣單胞幾何開(kāi)關(guān)的基本參數(shù)，由六個(gè)參數(shù)組成，即三個(gè)邊長(zhǎng)a、b、c和它們之間的三個(gè)夾角α、β、γ。
正文晶系的點(diǎn)陣參數(shù)特征是a≠b≠c，α=β=γ=90°。
立方晶系的點(diǎn)陣參數(shù)特征是a=b=c，α=β=γ=90°
立方晶系中(123)的晶面特征圖略。
四、凝固時(shí)形核和長(zhǎng)大的驅(qū)動(dòng)力是新、舊相化們差，再結(jié)晶器形核和長(zhǎng)大的驅(qū)動(dòng)力只是形變儲(chǔ)存能。
凝固時(shí)的形核常為均勻形核；再結(jié)晶形核常在現(xiàn)有的形變不均勻區(qū)中，如晶界附近、切變帶、形變帶、第二相粒子周圍；凝固長(zhǎng)大時(shí)與母相不會(huì)有取向關(guān)系，再結(jié)晶長(zhǎng)大時(shí)可能有一定的取向關(guān)系。
再結(jié)晶核心產(chǎn)生方式：1，原有晶界推移成核，也稱應(yīng)變誘導(dǎo)晶界遷移式形核；2，亞晶成核，即通過(guò)亞晶合并或長(zhǎng)大形成新晶粒。
五、菲克第一定律第二定律，見(jiàn)課本。
六，多晶中，每個(gè)晶粒與周圍相鄰晶粒取向不同，滑移開(kāi)始的早晚不同，滑移系數(shù)目也不同；晶粒間的協(xié)調(diào)是靠有足夠的獨(dú)立滑移系的開(kāi)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，即某一晶粒在一特定力軸作用下，取向因子大的滑移系先開(kāi)動(dòng)，當(dāng)相鄰晶粒相接觸的區(qū)域受到周圍晶粒的影響而不能自己主滑移系開(kāi)動(dòng)進(jìn)行形變時(shí)，可開(kāi)動(dòng)次生的、新的滑移系，以協(xié)調(diào)各種復(fù)雜的形變方式；FCC/BCC結(jié)構(gòu)都有5個(gè)獨(dú)立滑移系，可實(shí)現(xiàn)任一種方式的形變。晶界兩側(cè)滑移面不平等，晶界一方面是位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的障礙，造成位錯(cuò)塞積和強(qiáng)化；同時(shí)要求晶界附近多系滑移的出現(xiàn)，以協(xié)調(diào)晶界兩側(cè)的形變。晶粒大小對(duì)形變的影響是：晶粒細(xì)小，整個(gè)晶�？奢^形變均勻，不同的滑移系組合少；晶粒粗大時(shí)，形變過(guò)程中晶內(nèi)不同區(qū)域不能相互協(xié)調(diào)，要求不同的滑移系組合并開(kāi)動(dòng)，常常出現(xiàn)晶�！八榛�”，即一個(gè)大晶粒，隨形變的進(jìn)行“碎化”成幾部分，不同部分內(nèi)有不同的滑移系開(kāi)動(dòng)。
對(duì)性能的影響到遵循h(huán)all-petch關(guān)系σs=σ0+Kd-1/2       即晶粒越細(xì)，晶界越多晶界對(duì)運(yùn)動(dòng)位錯(cuò)阻礙越顯著，提高強(qiáng)度幅度越大。
七，一次帶狀組織是凝固時(shí)形成枝晶，熱軋后成帶狀而產(chǎn)生的；在CuCl浸蝕下，黑色條帶是枝晶干（含溶質(zhì)不），白色條帶常是富集雜質(zhì)的枝晶間，也稱原始帶狀。二次帶狀是固態(tài)轉(zhuǎn)變的產(chǎn)物，在硝酸酒精浸蝕下，白色帶狀是先共析鐵素體，黑色帶狀是珠光體，也稱顯微帶關(guān)組織。只有在一次帶狀的基礎(chǔ)上才會(huì)產(chǎn)生二次帶狀。這些帶狀都與元素的偏析和夾雜物的特殊分布有關(guān)。
八，略。
九，1，相變阻力中多了應(yīng)變能一項(xiàng)。
2，形核方面：非均勻形核，存在特定的取向關(guān)系，常為共格或半共格界面。
3，生長(zhǎng)方面：出現(xiàn)慣習(xí)現(xiàn)象，即有脫溶貫序；特殊/規(guī)則的組織形態(tài)，如片狀、針關(guān)。
4，有亞穩(wěn)相出現(xiàn)以減少相變阻力。
十，凝固時(shí)宏觀特征是：要有一定的過(guò)冷度，會(huì)放出明顯的結(jié)晶潛熱。
成長(zhǎng)機(jī)理有三種：連續(xù)式成長(zhǎng)、二維形核及借助臺(tái)階側(cè)向生長(zhǎng)、借螺旋位錯(cuò)生長(zhǎng)。
十一，溶質(zhì)原子原子態(tài)溶入溶劑點(diǎn)陣中組成的單一均勻固體；溶劑的點(diǎn)陣類型被保留。
影響固溶度的因素有：
1，原子尺寸因素。當(dāng)溶劑、溶質(zhì)原子直徑尺寸相對(duì)差小于±15%時(shí)，有大的代位溶解度。
2，負(fù)電性因素。溶劑、溶質(zhì)的負(fù)電性差越小溶解度越大，一般小于0.4~0.5%會(huì)有較大溶解度。
電子濃度因素。有兩方面的含義：一是原子價(jià)效應(yīng)，即同一溶劑金屬，溶質(zhì)的原子價(jià)越高，溶解度越小；二是相對(duì)價(jià)效應(yīng)，即高價(jià)溶質(zhì)溶入低價(jià)溶劑時(shí)的溶解度高于相反的情況。
特點(diǎn)是：固溶體中有點(diǎn)陣畸變（強(qiáng)度、硬度會(huì)提高）而造成點(diǎn)陣常數(shù)變化；出現(xiàn)原子偏聚或有序化，甚至形成有序固溶體。
固溶體的結(jié)構(gòu)變化：點(diǎn)陣畸變，點(diǎn)陣常數(shù)變化，偏聚及短程有序，甚至形成有序固溶體。力學(xué)性能變化：硬度、強(qiáng)度提高，塑性下降，物理性能變化：電阻加大，導(dǎo)電率下降。
十二，1，提高冷卻速度從而加大了過(guò)冷度。相變驅(qū)動(dòng)力加大，提高了形核率。
2。加孕育劑。提供大量的非均勻形核地點(diǎn)，提高了形核率，降低了形核位壘。
3，機(jī)械或電磁攪拌。將枝晶振碎增加核數(shù)目或加強(qiáng)熱滿打滿算能量落，提高了，形核率。
十三，如圖所示。由液相先凝固出鐵素體，在1495℃進(jìn)行包晶反應(yīng)，生成奧氏體；繼續(xù)冷卻，由生產(chǎn)剩余的液相再次析出奧氏體，然后變成單相奧氏體。冷至約800℃，從奧氏體中析出先共析鐵素體，在727℃進(jìn)行共析反應(yīng)，形成珠光體，最后得到鐵素體加珠光體組織。
十四，連續(xù)脫溶：隨新相生成，母相成分連續(xù)的由過(guò)飽和態(tài)轉(zhuǎn)變到飽和態(tài)。
不連續(xù)脫溶：也稱胞狀脫溶，此時(shí)在母相和新生成的a相間存在一個(gè)界面，跨過(guò)界面母相由過(guò)飽和不連續(xù)地突變到飽和狀態(tài)狀態(tài)，點(diǎn)陣常數(shù)也不連續(xù)。
十五，有四類：
點(diǎn)缺陷：沿三個(gè)方向的尺寸很小，溶質(zhì)原子、間隙原子、空位。
線缺陷：沿兩個(gè)方向的尺寸很小，第三個(gè)方向睥尺寸很大，甚至可貫穿整個(gè)晶體，指位錯(cuò)。
面缺陷：沿一個(gè)方向上的尺寸很小，另兩個(gè)方向上的尺寸很大，如晶界，相界。
體缺陷：在三個(gè)方向上的尺寸較大，但不是很大，如第二相粒子，顯微空洞
二00四年試題

1. 簡(jiǎn)述題：（4分/小題，共40分）
  （1）滑移臨界分切應(yīng)力（2）金屬鍵（3）中間相（4）布喇菲點(diǎn)陣（5）再結(jié)晶溫度（6）滑移系（7）位錯(cuò)（8）二次再結(jié)晶（9）偏析（10）

馬氏體相變
2.單相金屬或合金各晶粒間的界面一般稱之為晶界，通常晶界又分為小角度晶界和大角度晶界兩大類，試問(wèn)：劃分為兩類晶界的依據(jù)是什么？

并討論構(gòu)成小角度晶界的結(jié)構(gòu)模型。（10分）
3.分別畫(huà)出立方晶系晶胞內(nèi)的（110）、（112）晶面和[110]、[111]晶向。（10分）
4.討論晶體結(jié)構(gòu)和空間點(diǎn)陣之間的關(guān)系（10分）
5.什么是固溶體？討論影響固溶體溶解度的主要因素。（10分）
6.分析和討論冷加工金屬或合金變形后回復(fù)再結(jié)晶過(guò)程中組織和性能的變化特征。（10分）
7.畫(huà)出Fe-Fe3C相圖，分析含碳量為1.1wt%（重量百分比）的鐵碳合金從液相平衡凝固到室溫時(shí)的轉(zhuǎn)變過(guò)程，畫(huà)出組織轉(zhuǎn)變示意圖，并計(jì)算出室

溫撕各組織的相對(duì)含量。（20分）
8.分析和討論影響金屬或合金中原子擴(kuò)散的主要因素。（10分）
9.以Al-4.5%Cu合金為例，分析過(guò)飽和固溶體的脫溶分解過(guò)程（脫溶貫序），并討論脫溶溫度對(duì)脫溶貫序的影響。（10分）
10.金屬的固態(tài)相變與金屬的結(jié)晶過(guò)程基本一樣，大多也包括形核和生長(zhǎng)兩個(gè)基本階段，但在固態(tài)相變過(guò)程中新、舊兩相的比容不同，使系統(tǒng)額

外增加了應(yīng)變能以及由相界面上的原子不匹配而引起的彈性應(yīng)變能，因此固態(tài)相變?cè)谠S多方面與結(jié)晶過(guò)程有著顯著的差別。試分析固態(tài)相變的

一般特點(diǎn)。（10分）
11.寫出所附Au－Ｈｆ體系相圖（圖１）中的三相反應(yīng)，并劃出虛線框內(nèi)部分的相平衡關(guān)系局部擴(kuò)大示意圖。（10分）
12.分析固態(tài)相變和回復(fù)再結(jié)晶過(guò)程的驅(qū)動(dòng)力。
13.敘述鋼錠中常見(jiàn)的宏觀組織缺陷，消除或改善方法。
14.敘述常見(jiàn)的金屬晶體的內(nèi)外界面。



答案：
一，1，滑移臨界分切應(yīng)力：滑移系開(kāi)動(dòng)所需的最小分切應(yīng)力；它是一個(gè)定值，與材料本身的性質(zhì)有關(guān)，與外力取向無(wú)關(guān)。
2，金屬鍵：自由電子與原子核之間靜電作用產(chǎn)生的鍵合力。
3，中間相：合金中組元之間形成的、與純組元結(jié)構(gòu)不現(xiàn)的相。在相圖的中間區(qū)域。
4，布喇菲點(diǎn)陣：除考慮晶胞外形外，還考慮陣點(diǎn)位置所構(gòu)成的點(diǎn)陣�；颍撼�考慮旋轉(zhuǎn)對(duì)稱性外，還考慮平移對(duì)稱性，經(jīng)有心化后構(gòu)成的全部陣點(diǎn)。
5，再結(jié)晶溫度：形變金屬在一定時(shí)間內(nèi)剛好完成再結(jié)晶的最低溫度。
6，滑移系：晶體中一個(gè)可滑移面及該面上一個(gè)滑移晶向合稱一個(gè)滑移系。
7，位錯(cuò)：是晶體內(nèi)的一種線缺陷，其特點(diǎn)是沿一條線方向原子有規(guī)律地發(fā)生錯(cuò)排，這種缺陷用一線方向和一個(gè)柏氏矢量共同描述。
8，二次再結(jié)晶：不規(guī)則結(jié)晶結(jié)束后，正常長(zhǎng)大過(guò)程被抑制而發(fā)生的少數(shù)晶粒反常長(zhǎng)大的現(xiàn)象。
9，偏析：合金中化學(xué)成分的不均勻性。
10，馬氏體相變：其過(guò)程遵循無(wú)擴(kuò)散、切變方式的相轉(zhuǎn)變。
二，依據(jù)是按界面兩側(cè)晶粒間的取向差，<15的稱小角度晶界，>15的稱大角度晶界。小角度晶界的結(jié)構(gòu)模型是位錯(cuò)模型，比如對(duì)稱傾轉(zhuǎn)晶界用一組平等的刃位錯(cuò)來(lái)描述。
三，見(jiàn)圖
四，兩者之間的關(guān)系可用“空間點(diǎn)陣+基元=晶體結(jié)構(gòu)”來(lái)描述。
空間點(diǎn)陣只有14種，基元可以是無(wú)窮多種，因面構(gòu)成的具體的晶體結(jié)構(gòu)也是無(wú)窮多種。
五，溶質(zhì)原子以原子態(tài)溶入溶劑點(diǎn)陣中而組成的單一均勻固體；溶劑的點(diǎn)陣類型被保留。
影響固溶度的因素有：
1，原子尺寸因素。當(dāng)溶劑、溶質(zhì)原子直徑尺寸相對(duì)差小于15%時(shí)，有利于大的代位固溶體溶解度；當(dāng)兩組元的直徑相對(duì)差大于41%時(shí)，有利于高的間隙固溶體的溶解度。
2，負(fù)電性因素。溶劑、溶質(zhì)的負(fù)電性差越小溶解度越大，一般小于0.4~0.5會(huì)有圈套溶解度。
3，電子濃度因素。有兩方面的含義：一是原子價(jià)效應(yīng)，即同一溶劑金屬中，溶質(zhì)原子價(jià)越高，溶解度越小；二是相對(duì)價(jià)效應(yīng)，即高價(jià)溶質(zhì)溶入低價(jià)溶劑時(shí)的溶解度高于相反的情況。
六，隨退火溫度的升高或時(shí)間延長(zhǎng)，出現(xiàn)亞晶合并長(zhǎng)大，再結(jié)晶形核及長(zhǎng)大，無(wú)位錯(cuò)的等軸再結(jié)晶晶粒取代長(zhǎng)條狀高位錯(cuò)密度的形變晶粒，然后是晶粒正常長(zhǎng)大。儲(chǔ)存能逐漸釋放，特別是再結(jié)晶階段釋放的最顯著；硬度及強(qiáng)度下降，伸長(zhǎng)率上升；電阻降低，密度提高。再結(jié)晶時(shí)各種性能變化都比回復(fù)時(shí)強(qiáng)烈得多。
七，鐵碳相圖略。
1.1%的鋼由液相冷卻時(shí)先進(jìn)入L+γ奧氏本兩相區(qū)，形成枝晶或等軸狀γ奧氏相，然后進(jìn)入奧氏體單相區(qū)；繼續(xù)冷卻到~760℃剩余的奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w，最后的組織是珠光體+網(wǎng)狀二次滲碳體，如圖所示
珠光體的相對(duì)含量：(6.67-1.1)/(6.67-0.77)=94.4%
網(wǎng)狀滲碳體相對(duì)含量：(1.1-0.77)/(6.67-0.77)=5.6%
影響擴(kuò)散的因素有：
1，溫度；2，界面、表面及位錯(cuò)：3，第三組元：4，晶體結(jié)構(gòu)：5，熔點(diǎn)：同一合金系中，同一溫度下熔點(diǎn)高的合金擴(kuò)散慢，熔點(diǎn)低的擴(kuò)散快。
九，Al-4.5%Cu合金固溶處理后，在最佳時(shí)效溫度~150時(shí)效，會(huì)出現(xiàn)脫溶貫序：
過(guò)飽和固溶體→GP區(qū)→θ’’→ θ’→ θ
其中GP區(qū)是銅原子富集區(qū)：θ’’、θ’是四方結(jié)構(gòu)亞穩(wěn)相，圓盤狀，沿基體的{100}面析出，具有共格/半共格界面，與基體存在特定的取向關(guān)系；θ是四方結(jié)構(gòu)穩(wěn)定相，不規(guī)則形狀。
提高時(shí)效溫度，脫溶加快，但過(guò)飽和度減少，相變驅(qū)動(dòng)力減少，可能導(dǎo)致辭直接析出平衡相，時(shí)效強(qiáng)化能力減弱；時(shí)效溫度過(guò)低則情況相反，達(dá)到最佳性能的時(shí)間過(guò)長(zhǎng)。
十，1，相變阻力中多了應(yīng)變能一項(xiàng)。
2，形核方面：非均勻形核為主：具有特定的取向關(guān)系；相界面常為共格或半共格的。
3，生長(zhǎng)方面：具有慣習(xí)現(xiàn)象，有特定的組織形態(tài)，如片狀、針狀。
4，有亞穩(wěn)相。
十一，L+Au5Hf→FCC(Au)
L+Au4Hf→Au5Hf
L+Au3Hf→Au4Hf
L+Au2Hf→Au3Hf
L→Au2Hf+β-AuHf
Au2Hf+β-AuHf→Au10Hf7
β-AuHf→Au10Hf7+α-AuHf
L→β-AuHf+AuHf2
β-AuHf+AuHf2→α-AuHf
L→AuHf2+BCC(Hf)
BCC(Hf) →AuHf2+HCP(Hf)
十二，固態(tài)相變的驅(qū)動(dòng)力是新、舊兩相間的自由能差，回復(fù)再結(jié)晶的驅(qū)動(dòng)力是形變儲(chǔ)存能。
十三，宏觀缺陷有：宏觀偏析（如正常偏析、反常偏析、畢生偏析）和帶狀組織以及縮孔、疏松、氣泡等。嚴(yán)格來(lái)講，也包括三晶區(qū)的組織不均勻性。
宏觀缺陷（化學(xué)不均勻性、物理不均勻性和組織不均勻性）往往是相互聯(lián)系的，一般希望盡可能多而細(xì)的中心等軸晶，可采用加孕育劑、加大冷速、這樣，與柱狀晶/枝狀晶區(qū)相伴隨的宏觀偏析和縮孔、氣泡也就明顯改善了。
十四，它們包括晶界、相界、表面、孿晶界、層錯(cuò)。
晶界是同種晶粒之間的交界面；相界是結(jié)構(gòu)、成分不，同的相間的交界面；表面是晶體與大氣或外界接觸的界面；孿晶界是發(fā)生孿生后產(chǎn)生的新界面，是特殊的大角晶界，可是共格的或半共格的；低能層錯(cuò)是單相晶體內(nèi)因堆垛順序反常變化后出現(xiàn)的新界面，也是低能界面，與孿晶界能量相近。zz

硬幣有幾面?（答案為數(shù)字）

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