第一章 原子排列与晶体结构
1. fcc结构的密排方向是 ,密排面是 ,密排面的堆垛顺序是 ,致密度
为 ,配位数是 ,晶胞中原子数为 ,把原子视为刚性球时,原子的半径r与点阵常数a的关系是 ;bcc结构的密排方向是 ,密排面是 ,致密度为 ,配位数是 ,晶胞中原子数为 ,原子的半径r与点阵常数a的关系是 ;hcp结构的密排方向是 ,密排面是 ,密排面的堆垛顺序是 ,致密度为 ,配位数是 ,,晶胞中原子数为 ,原子的半径r与点阵常数a的关系是 。
2. Al的点阵常数为0.4049nm,其结构原子体积是 ,每个晶胞中八面体间隙数
为 ,四面体间隙数为 。
3. 纯铁冷却时在912? 发生同素异晶转变是从 结构转变为 结构,配位数 ,
致密度降低 ,晶体体积 ,原子半径发生 。
(112)4. 在面心立方晶胞中画出晶面和[112]晶向,指出﹤110﹥中位于(111)平面上的
(1210)方向。在hcp晶胞的(0001)面上标出晶面和[1210]晶向。
5. 求[111]和[201]两晶向所决定的晶面。
6 在铅的(100)平面上,1mm2有多少原子?已知铅为fcc面心立方结构,其原子半径R=0.175×10-6mm。
第二章 合金相结构
一、 填空
1) 随着溶质浓度的增大,单相固溶体合金的强度 ,塑性 ,导电性 ,形成间隙固溶体时,固溶体的点阵常数 。
2) 影响置换固溶体溶解度大小的主要因素是(1) ;(2) ;(3) ;(4) 和环境因素。
3) 置换式固溶体的不均匀性主要表现为 和 。
4) 按照溶质原子进入溶剂点阵的位置区分,固溶体可分为 和 。 5) 无序固溶体转变为有序固溶体时,合金性能变化的一般规律是强度和硬度 ,塑性 ,导电性 。
6)间隙固溶体是 ,间隙化合物是 。
二、 问答
1、 分析氢,氮,碳,硼在?-Fe 和?-Fe 中形成固溶体的类型,进入点阵中的位置和固溶度大小。已知元素的原子半径如下:氢:0.046nm,氮:0.071nm,碳:0.077nm,硼:0.091nm,?-Fe:0.124nm,?-Fe :0.126nm。 2、简述形成有序固溶体的必要条件。
第三章 纯金属的凝固
1. 填空
1. 在液态纯金属中进行均质形核时,需要 起伏和 起伏。 2 液态金属均质形核时,体系自由能的变化包括两部分,其中 自由能是形核的阻力, 是形核的动力;临界晶核半径rK与过冷度?T关系为 ,临界形核功?GK等于 。
3 动态过冷度是指 。
4 在工厂生产条件下,过冷度增大,则临界晶核半径 ,金属结晶冷却速度越快,N/G比值 ,晶粒越 。 5. 获得非晶合金的基本方法是 。
二、 问答
1 根据凝固理论,试述细化晶粒的基本途径。
2 试根据凝固理论,分析通常铸锭组织的特点。
3 简述液态金属结晶时,过冷度与临界晶核半径,形核功及形核率的关系。
-
4 铜的熔点Tm=1356K,熔化热?Hm=1628J/cm2,?=177×107J/cm,点阵常数a=0.3615nm。求铜?T=100? 时均匀形核的临界核心半径。
5:何谓过冷,过冷度,动态过冷度,它们对结晶过程有何影响?
6 根据冷却速度对金属凝固后组织的影响,现要获得微晶,非晶,亚稳相,请指出其凝固
时如何控制。
7、简述纯金属凝固时润湿角θ、杂质颗粒的晶体结构和表面形态对异质形核的影响。
第四章 二元合金相图与合金凝固
一、填空
1. 固溶体合金凝固时,除了需要结构起伏和能量起伏外,还要有 起伏。 2. 按液固界面微观结构,界面可分为 和 。
3. 液态金属凝固时,粗糙界面晶体的长大机制是 ,光滑界面晶体的长大机制是 和 。
4 在一般铸造条件下固溶体合金容易产生 偏析,用 热处理方法可以消除。 5 液态金属凝固时,若温度梯度dT/dX>0(正温度梯度下),其固、液界面呈 状,dT/dX<0时(负温度梯度下),则固、液界面为 状。
6. 靠近共晶点的亚共晶或过共晶合金,快冷时可能得到全部共晶组织,这称为 。 7 固溶体合金凝固时,溶质分布的有效分配系数ke= ,当凝固速率很大时ke趋于 。
8. 在二元相图中,L1→?+L2叫 反应,?→L+?称为 转变,而反应?1—?2+?称为 反应,?+???称为 反应。
9 Fe-Fe3C相图中含碳量小于 为钢,大于 为铸铁;铁碳合金室温平衡组织均由 和 两个基本相组成;根据溶质原子的位置,奥氏体其晶体结构是 ,是 固溶体,铁素体是 ,其晶体结构是 ,合金平衡结晶时,奥氏体的最大含量是 ;珠光体的含碳量是 ,它是由 和 组成的两相混合物;莱氏体的含碳量是 ;在常温下,亚共析钢的平衡组织是 ,过共析钢的平衡组织是 ,亚共晶白口铸铁的平衡组织是 ,莱氏体的相组成物是 ,变态莱氏体的相组成物是 ,Fe3CI是从 中析出的,Fe3CII是从 中析出的,Fe3CIII是从 中析出的,它们的含碳量为 ,Fe3C主要性能特点是 ,A共析反应后的生成物称为 。
2 问答
1 如图4-1所示为Ni-Al相图
1) 填出相图中各相区的平衡相;
2) 指出图中的稳定化合物和不稳定化合物; 3) 写出图中存在的恒温反应,指明反应类型;
4) 指出含Ni 30%(重量)的合金在平衡冷却时的相变过程,计算室温下的相组成与组织
组成,并计算出其中组织组成物的百分数。 5) 试说明含Ni89%(重量)的Ni-Al合金其平衡凝固与非平衡凝固后的显微组织的不同。 6) 设X合金平衡凝固完毕时的组织为?(Al)初晶+(?+?)共晶,其中?初晶占80%,则
此合金中Ni组元的含量是多少?
7) 绘出1500? 时Al-Ni合金系的自由能—成分曲线示意图。
图4-1 图4-2
2 根据Cu-Sn相图(图4-2),Cu为fcc结构。回答下列问题: 1)?相为何种晶体结构?
2)计算212℃时Cu-90%Sn合金在TE温度时(共晶反应前)的平衡分配系数。
3)Cu-13.47%Sn合金在正常条件下凝固后,?相的晶界上出现少量?相,其原因何在?如何消除?相?
4)分析Cu-70%Sn合金平衡凝固过程,并计算共晶反应刚完毕时相组成物和组织组成物的相对含量。
5)画出Cu-Sn系合金在450℃时各相自由能---成分曲线示意图。
图4-3 图4-4
3 如图4-3为Mg-Y相图
1) 填相区组成,写出相图上等温反应及Y=5%wt时的合金K在室温时的平衡组织。 2) 已知Mg为hcp结构,试计算Mg晶胞的致密度; 3) 指出提高合金K强度的可能方法
4) 简述图中Y=10%wt之合金可能的强化方法。
4 试说明纯Al和铝-铜单相固溶体结晶的异同。
5 根据4-4的铁碳亚稳平衡相图回答下列问题:
1) 写出下列Fe3CII含量最多的合金;珠光体含量最多的合金;莱氏体含量最多的合金。
材料科学基础试题及答案
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