材料學復習題 - 圖文 - 下載本文

1. 名詞解釋(15分) 2. 判斷題(20) 3. 單項選擇題(20) 4. 簡答題(19)

5. 綜合分析題(畫圖與相圖分析)(26)

空間點陣:陣點在空間呈周期性規則排列,并具有等同的周圍環境的模型

晶胞:在空間點陣中,能代表空間點陣結構特點的小平行六面體。

置換固溶體:溶質原子占據溶劑晶格中的結點位置而形成的固溶體

間隙固溶體: 溶質原子占據溶劑晶格中的間隙位置而形成的固溶體。

晶體缺陷:晶體缺陷就是指實際晶體中與理想的點陣結構發生偏差的區域。

肖特基缺陷:由于晶體表面附近的原子熱運動到表面,在原來的原子位置留出空位,

弗侖克爾缺陷 :指晶體結構中由于原先占據一個格點的原子(或離子)離開格點位置,成為間隙原子(或離子),并在其原先占據的格點處留下一個空位

空位形成能 :在晶體內取出一個原子放在晶體表面上(但不改變晶體的表面能和表面積)所需要的能量。

伯氏矢量 :反映位錯周圍點陣畸變總積累的重要物理量 刃型位錯:在金屬晶體中,由于某種原因,晶體的一部分相對于另一部分出現一個多余的半原子面。這個多余的半原子面又如切入晶體的刀片,刀片的刃口線即為位錯線 螺型位錯“一個晶體的某一部分相對于其余部分發生滑移,原子平面沿著一根軸線盤旋上升,每繞軸線一周,原子面上升一個晶面間距。在中央軸線處即為一螺型位錯。 滑移:是指在切應力的作用下,晶體的一部分沿一定晶面和晶向,相對于另一部分發生相對移動的一種運動狀態。

攀移:刃型位錯在垂直與滑移面的方向上運動

穩態擴散:是指在擴散系統中,任一體積元在任一時刻,流入的物質量與流出的物質量相等,即任一點的濃度不隨時間變化。

非穩態擴散:即任一點的濃度隨時間的變化而變化 ??擴散激活能:指雜質原子或者母體原子在固體(包括半導體)中擴散的激活能。

上坡擴散:是指物質從低濃度區向高濃度區擴散,擴散的結果提高了濃度梯度。

彈性形變 :外力撤消后,物體能恢復原狀的形變 塑性形變 :如果外力較大,當它的作用停止時,所引起的形變并不完全消失,而有剩余形變的形變

軟取向:晶體中有些滑移系與外力的取向接近45o角,處于易滑移的位向,具有較小的σs值

硬取向 :晶體中有些滑移系與外力取向偏離45o很遠,需

要較大的σs值才能滑移

臨界分切應力:把滑移系開動所需要的最小分切應力 滑移系 :一個滑移面和此面上的一個滑移方向組成 回復 :冷變形金屬在退火時發生組織性能變化的早起階段,在此階段內物理或力學性能的回復程度是隨溫度和時間而變化的。

再結晶 :冷變形后的金屬加熱到一定溫度后,在原來的變形組織中產生無畸變的新晶粒,而且性能恢復到變形以前的完全軟化狀態的過程

多邊化 : 沿垂直于滑移面方向排列并具有一定取向差的位錯墻,以及由此所產生的亞晶的過程。

相圖 :反映物質狀態隨溫度、壓力變化而變化的關系圖。 相律 :熱力學平衡條件下,系統的組分數、相數和自由度數之間的關系:

過冷度:理論凝固溫度與實際開始凝固溫度之差,即Tm-Tn。 臨界半徑 :臨界晶核的半徑

正溫度梯度 ;液相中,離固液界面的距離越遠,溫度越高。 負溫度梯度:液相中,離固液界面的距離越遠,溫度越低。 判斷題:

1. 非平衡凝固是因為固溶體凝固過程中擴散不充分形成的。 (√)

2. 再結晶雖包含形核和長大過程,但它不是一個相變過程。 (√ ) 3. 面心立方的四面體間隙大于八面體間隙。 ( × ) 4. 一種材料中只能存在一種結合鍵。 ( × ) 5. 物質的擴散方向總是與濃度梯度的方向相反。 (× )

6. 固溶體中由于溶質原子的溶入,固溶體的強度和硬度降低。 (×)

7. 由于晶界能量較高而且原子活動能力較大,所以新相易于在晶界處優先形核。 (√) 8. 工程上把室溫及低于室溫下的加工稱為冷加工。 (×)

9. 只有置換固溶體的兩個組元之間才能無限互溶,間隙固溶體則不能。(√ ) 10. 螺型位錯的伯氏矢量與位錯線平行。 (√)

11. 金屬結晶時,原子從液相無序排列到固相有序排列,使體系熵值減小,因此是一個自發過程。 (×)

12.

。 (√ )

13. 晶體的滑移面和滑移方向一般都是晶體的原子密排面和密排方向。(√ )

14. 晶體的滑移面和滑移方向一般都是晶體的原子密排面和密排方向。(√ )

15.冷變形的金屬, 由于位錯移出晶體表面導致總位錯密度降低。 ( × )

16. 在溫度和壓力這兩個條件變化下,單元系中最多只能有三相平衡。(√ ) ( × ) 13. 金屬的典型晶體結構有面心立方、體心立方和密排六方三種,它們的晶胞中原子數分別為__A___。

A. 4;2;6 B. 6;2;4 C. 4;4;6 D. 2;4;6 14. 晶界不包括___D__。

A. 大角度晶界 B. 小角度晶界 C. 孿晶界 D. 表面 15. 在置換型固溶體中,原子擴散的方式一般為____C_。 16. 下列缺陷形式不屬于點缺陷的是__D___。 17. 在多晶體的塑性變形過程中,其各晶粒的變形是獨立的。 A. 交換機制 B.間隙機制 C.空位機制 18. 菲克第一定律適用于穩態擴散過程。 A. 空位 B. 間隙原子 C.雜質原子 D. 位錯 (√ ) 19. 刃型位錯的伯氏矢量與位錯線平行。 ( × ) 20. 三元相圖垂直截面的兩相區內可用杠桿定律。 ( √ ) 三、選擇題

1. 下列對金屬鍵描述正確的是__A___:

A. 無方向性和飽和性 B. 有方向性和飽和性 C. 有方向性無飽和性 D. 無方向性有飽和性 2. 在常溫和低溫下,單晶體的塑性變形主要是通過___A__方式進行。

A.滑移 B.孿生 C.扭折

3. 在晶體中形成空位的同時又產生間隙原子,這樣的缺陷稱為___B__。

A.肖特基缺陷 B.弗侖克爾缺陷 C.線缺陷 4. 發生共晶反應時,因三相平衡,f=___A__ A. 0 B.1 C.2

5. 影響固體擴散的最主要因素是___A__。

A.溫度 B.固溶體類型 C.晶體結構 6. 在二元相圖中,已結晶的固相與剩余液相反應形成另一固相的恒溫轉變稱為__C___。

A.勻晶轉變 B.共晶轉變 C.包晶轉變 7. 在柯肯達爾效應中,標記漂移的主要原因是擴散偶中__C___。

A.兩組元的原子尺寸不同 B.僅一組元的擴散 C.兩組元的擴散速率不同 8. 原子擴散的驅動力是___B__。

A.組元的濃度梯度 B.組元的化學勢梯度 C.溫度梯度 9. 決定原子中電子能量以及與核的平均距離的是__A___。 A.主量子數n B.軌道角動量量子數l C.磁量子數m D.自旋角動量子數s

10. 晶體塑性變形時,不能通過刃型位錯進行___C__。 A. 單滑移 B. 多滑移 C. 交滑移 D. 晶體轉動 11. 下列對液-固粗糙界面描述正確的是___A__。 A.微觀粗糙,宏觀平整 B.微觀粗糙,宏觀粗糙 C.微觀平整,宏觀平整

12. 簡單立方點陣中(100)晶面間距___C__(320)晶面間距。 A.小于 B.等于 C.大于

17. 在晶體中不會出現下列哪種旋轉軸__D___。

A.2 次軸 B.3 次軸 C.4次軸 D.5次軸 18. 晶體由許多晶粒組成,屬于同一固相但位向不同的晶粒之 間的界面稱為 __B___。

A.表面 B.晶界 C.亞晶界 四、簡答題

1. 原子間鍵合可分為化學鍵和物理鍵兩大類,其中化學

鍵包括哪幾類?各自特點如何? 化學鍵 金屬鍵 1.電子公有化2.既無飽和性有無方向性 離子鍵 1.以離子而不是原子為結合單位2.無方向性和飽和性 共價鍵 1.有方向性和飽和性 物理鍵 范德瓦爾斯 力 氫鍵

2. 試述位錯兩種運動形式的比較(滑移與攀移 ) 攀移與滑移不同,攀移時伴隨物質的遷移,需要空位的擴散,需要熱激話,比滑移需更大能量。低溫攀移較困難,高溫時易攀移。攀移通常會引起體積的變化,故屬非保守運動。

3. 定性說明晶體平衡時為什么存在一定的空位濃度。 點缺陷是熱力學平衡的缺陷-在一定溫度下,晶體中總是存在著一定數量的點缺陷(空位),這時體系的能量最低-具有平衡點缺陷的晶體比理想晶體在熱力學上更為穩定。

4. 彈性變形的特征。

(1) 理想的彈性形變是可逆變形,加載時變形,卸載

時變形消失并恢復原狀;

(2) 在彈性形變范圍內,其應力與應變之間都保持但

只線性函數關系;

(3) 材料的最大彈性變形量隨材料的不同而異。 5. 不同溫度階段的回復機制

一般認為是點缺陷和位錯在退火過程中發生運動,從而改變了它們的組態和分布。

1.低溫回復:回復的機制主要是過剩空位的消失,趨向于平衡空位濃度。

2.中溫回復:其主要機制是位錯滑移導致位錯重新組合;異號位錯會聚而互相抵消以及亞晶粒長大。

3.高溫回復:回復機制是包括攀移在內的位錯運動和多邊化,以及亞晶粒合并。

6. 簡述晶體長大方式有哪些?

(1) 彎曲的晶界總是趨向于平直化,即向曲率中心移動以

減少界面積,同時,大角度晶界的遷移率總是大于小角度晶界的遷移率。

(2)晶界總是向角度較銳的晶粒方向移動, 力圖使三個夾角都等于120度。

7. 說明伯氏矢量的確定方法,如何利用伯氏矢量和位錯

線來判斷位錯的類型?

(1) 首先選定位錯線的正方向;

(2) 在實際晶體中,從任一原子出發,圍繞位錯以一

定的步數作右旋閉合回路;

(3) 在完整晶體中按同樣方向和步數作相同的回路,

該回路并不封閉,由終點向起點引一矢量,使回路閉合,則該矢量就是實際晶體中位錯的伯氏矢量.

刃型位錯的伯氏矢量與位錯線垂直,螺型位錯的伯氏矢量

綜合分析題:

1. 作圖表示立方晶系的[111],[010]晶向和(100),(120)晶面

與位錯線平行,可用右手法則來確定。

8. 純金屬結晶過程中均勻形核必須具備的條件有哪

些? (1) 有過冷度

(2) 有結構起伏(相起伏) (3) 有能量起伏

9. 均勻形核率與非均勻形核率的比較

(1) 非均勻形核率小于均勻形核率,非均勻形核在約

為0.02Tm的過冷度時,形核率達到最大值

(2) 非均勻形核由低向高的過度較為平緩,達到最大

值后,結晶并未結束,形核率下降至凝固完畢;

(3) 非均勻形核的臨界晶核的原子數較均勻形核率

少。

10. 固溶體與純晶體凝固過程的異同點有哪些? 與純金屬相比,固溶體合金凝固過程有兩個特點: 1.固溶體合金凝固時析出的固相成分與原液相成份不同需成份起伏。α晶粒的形核位置是那些結構起伏、能量起伏和成分起伏都滿足要求的地方。

2. 固溶體合金凝固時依 賴于異類原子的互相擴散。

2.確定三元相圖中合金I、II的成分

3.

(1) 成分為30%B的合金開始凝固出來的固體成分為多少? (2) 若開始凝固出來的固體成分含80%B,合金的成分為多少? (3) 成分為70%B的合金最后凝固的液體成分為多少?

(4) 成分為50%的合金在t1溫度時,液相和固相的相對量各為多少?





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