金属学练习题及部分答案Word文档下载推荐.docx

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4，形变织构：

多晶形变过程中出现的晶体学取向择优现象。

二次再结晶：

再结晶完毕后正常长大过程被抑制而发生少数晶粒异常长大的现象。

6，淬透性与淬硬性：

淬透性指合金淬成马氏体的才能，主要与临界冷却有关，大小用淬透层深度表示。

而淬硬性指淬火后能到达的最高硬度。

主要与钢中的碳含量有关。

二，共晶反响是：

液一样时凝固出两个不同成分的固互相相配合生长，一般长成片层状。

共析与共晶相似，只是母相是固相，即一个固一样时生成另两个不同成分的固相。

包晶反响是：

液相与一个固相反响生成另一个固相，新生成的固相包住原有的固相，反响需要固相中的扩散，速度较慢。

这三种反响出现时，自由度都是0，即三相成分固定，温度也固定。

三，点阵参数是描绘点阵单胞几何开关的根本参数，由六个参数组成，即三个边长a、b、c和它们之间的三个夹角α、β、γ。

正文晶系的点阵参数特征是a≠b≠c，α=β=γ=90°

。

立方晶系的点阵参数特征是a=b=c，α=β=γ=90°

立方晶系中（123）的晶面特征图略。

四、凝固时形核和长大的驱动力是新、旧相化们差，再结晶器形核和长大的驱动力只是形变储存能。

凝固时的形核常为均匀形核；

再结晶形核常在现有的形变不均匀区中，如晶界附近、切变带、形变带、第二相粒子周围；

凝固长大时与母相不会有取向关系，再结晶长大时可能有一定的取向关系。

再结晶核心产生方式：

1，原有晶界推移成核，也称应变诱导晶界迁移式形核；

2，亚晶成核，即通过亚晶合并或长大形成新晶粒。

五、菲克第一定律第二定律，见课本。

六，多晶中，每个晶粒与周围相邻晶粒取向不同，滑移开始的早晚不同，滑移系数目也不同；

晶粒间的协调是靠有足够的独立滑移系的开动来实现的，即某一晶粒在一特定力轴作用下，取向因子大的滑移系先开动，当相邻晶粒相接触的区域受到周围晶粒的影响而不能自己主滑移系开动进展形变时，可开动次生的、新的滑移系，以协调各种复杂的形变方式；

FCC/BCC构造都有5个独立滑移系，可实现任一种方式的形变。

晶界两侧滑移面不平等，晶界一方面是位错运动的障碍，造成位错塞积和强化；

同时要求晶界附近多系滑移的出现，以协调晶界两侧的形变。

晶粒大小对形变的影响是：

晶粒细小，整个晶粒可较形变均匀，不同的滑移系组合少；

晶粒粗大时，形变过程中晶内不同区域不能互相协调，要求不同的滑移系组合并开动，常常出现晶粒“碎化〞，即一个大晶粒，随形变的进展“碎化〞成几局部，不同局部内有不同的滑移系开动。

对性能的影响到遵循hall-petch关系σs=σ0+Kd-1/2 

即晶粒越细，晶界越多晶界对运动位错阻碍越显著，进步强度幅度越大。

七，一次带状组织是凝固时形成枝晶，热轧后成带状而产生的；

在CuCl浸蚀下，黑色条带是枝晶干〔含溶质不〕，白色条带常是富集杂质的枝晶间，也称原始带状。

二次带状是固态转变的产物，在硝酸酒精浸蚀下，白色带状是先共析铁素体，黑色带状是珠光体，也称显微带关组织。

只有在一次带状的根底上才会产生二次带状。

这些带状都与元素的偏析和夹杂物的特殊分布有关。

八，略。

九，1，相变阻力中多了应变能一项。

2，形核方面：

非均匀形核，存在特定的取向关系，常为共格或半共格界面。

3，生长方面：

出现惯习现象，即有脱溶贯序；

特殊/规那么的组织形态，如片状、针关。

4，有亚稳相出现以减少相变阻力。

十，凝固时宏观特征是：

要有一定的过冷度，会放出明显的结晶潜热。

成长机理有三种：

连续式成长、二维形核及借助台阶侧向生长、借螺旋位错生长。

十一，溶质原子原子态溶入溶剂点阵中组成的单一均匀固体；

溶剂的点阵类型被保存。

影响固溶度的因素有：

1，原子尺寸因素。

当溶剂、溶质原子直径尺寸相对差小于±

15%时，有大的代位溶解度。

2，负电性因素。

溶剂、溶质的负电性差越小溶解度越大，一般小于0.4~0.5%会有较大溶解度。

电子浓度因素。

有两方面的含义：

一是原子价效应，即同一溶剂金属，溶质的原子价越高，溶解度越小；

二是相对价效应，即高价溶质溶入低价溶剂时的溶解度高于相反的情况。

特点是：

固溶体中有点阵畸变〔强度、硬度会进步〕而造成点阵常数变化；

出现原子偏聚或有序化，甚至形成有序固溶体。

固溶体的构造变化：

点阵畸变，点阵常数变化，偏聚及短程有序，甚至形成有序固溶体。

力学性能变化：

硬度、强度进步，塑性下降，物理性能变化：

电阻加大，导电率下降。

十二，1，进步冷却速度从而加大了过冷度。

相变驱动力加大，进步了形核率。

2。

加孕育剂。

提供大量的非均匀形核地点，进步了形核率，降低了形核位垒。

3，机械或电磁搅拌。

将枝晶振碎增加核数目或加强热满打满算能量落，进步了，形核率。

十三，如下列图。

由液相先凝固出铁素体，在1495℃进展包晶反响，生成奥氏体；

继续冷却，由消费剩余的液相再次析出奥氏体，然后变成单相奥氏体。

冷至约800℃，从奥氏体中析出先共析铁素体，在727℃进展共析反响，形成珠光体，最后得到铁素体加珠光体组织。

十四，连续脱溶：

随新相生成，母相成分连续的由过饱和态转变到饱和态。

不连续脱溶：

也称胞状脱溶，此时在母相和新生成的a相间存在一个界面，跨过界面母相由过饱和不连续地突变到饱和状态状态，点阵常数也不连续。

十五，有四类：

点缺陷：

沿三个方向的尺寸很小，溶质原子、间隙原子、空位。

线缺陷：

沿两个方向的尺寸很小，第三个方向睥尺寸很大，甚至可贯穿整个晶体，指位错。

面缺陷：

沿一个方向上的尺寸很小，另两个方向上的尺寸很大，如晶界，相界。

体缺陷：

在三个方向上的尺寸较大，但不是很大，如第二相粒子，显微空洞

二00四年试题

3C相图，分析含碳量为1.1wt%〔重量百分比〕的铁碳合金从液相平衡凝固到室温时的转变过程，画出组织转变示意图，并计算出室

温撕各组织的相对含量。

〔20分〕

8.分析和讨论影响金属或合金中原子扩散的主要因素。

〔10分〕

9.以Al-4.5%Cu合金为例，分析过饱和固溶体的脱溶分解过程〔脱溶贯序〕，并讨论脱溶温度对脱溶贯序的影响。

10.金属的固态相变与金属的结晶过程根本一样，大多也包括形核和生长两个根本阶段，但在固态相变过程中新、旧两相的比容不同，使系统额

外增加了应变能以及由相界面上的原子不匹配而引起的弹性应变能，因此固态相变在许多方面与结晶过程有着显著的差异。

试分析固态相变的

一般特点。

11.写出所附Au－Ｈｆ体系相图〔图１〕中的三相反响，并划出虚线框内局部的相平衡关系局部扩大示意图。

12.分析固态相变和回复再结晶过程的驱动力。

13.表达钢锭中常见的宏观组织缺陷，消除或改善方法。

14.表达常见的金属晶体的内外界面。

一，1，滑移临界分切应力：

滑移系开动所需的最小分切应力；

它是一个定值，与材料本身的性质有关，与外力取向无关。

2，金属键：

自由电子与原子核之间静电作用产生的键合力。

3，中间相：

合金中组元之间形成的、与纯组元构造不现的相。

在相图的中间区域。

4，布喇菲点阵：

除考虑晶胞外形外，还考虑阵点位置所构成的点阵。

或：

除考虑旋转对称性外，还考虑平移对称性，经有心化后构成的全部阵点。

5，再结晶温度：

形变金属在一定时间内刚好完成再结晶的最低温度。

6，滑移系：

晶体中一个可滑移面及该面上一个滑移晶向合称一个滑移系。

7，位错：

是晶体内的一种线缺陷，其特点是沿一条线方向原子有规律地发生错排，这种缺陷用一线方向和一个柏氏矢量共同描绘。

8，二次再结晶：

不规那么结晶完毕后，正常长大过程被抑制而发生的少数晶粒反常长大的现象。

9，偏析：

合金中化学成分的不均匀性。

10，马氏体相变：

其过程遵循无扩散、切变方式的相转变。

二，根据是按界面两侧晶粒间的取向差，<

15的称小角度晶界，>

15的称大角度晶界。

小角度晶界的构造模型是位错模型，比方对称倾转晶界用一组平等的刃位错来描绘。

三，见图

四，两者之间的关系可用“空间点阵+基元=晶体构造〞来描绘。

空间点阵只有14种，基元可以是无穷多种，因面构成的详细的晶体构造也是无穷多种。

五，溶质原子以原子态溶入溶剂点阵中而组成的单一均匀固体；

当溶剂、溶质原子直径尺寸相对差小于15%时，有利于大的代位固溶体溶解度；

当两组元的直径相对差大于41%时，有利于高的间隙固溶体的溶解度。

溶剂、溶质的负电性差越小溶解度越大，一般小于0.4~0.5会有圈套溶解度。

3，电子浓度因素。

一是原子价效应，即同一溶剂金属中，溶质原子价越高，溶解度越小；

六，随退火温度的升高或时间延长，出现亚晶合并长大，再结晶形核及长大，无位错的等轴再结晶晶粒取代长条状高位错密度的形变晶粒，然后是晶粒正常长大。

储存能逐渐释放，特别是再结晶阶段释放的最显著；

硬度及强度下降，伸长率上升；

电阻降低，密度进步。

再结晶时各种性能变化都比回复时强烈得多。

七，铁碳相图略。

1.1%的钢由液相冷却时先进入L+γ奥氏本两相区，形成枝晶或等轴状γ奥氏相，然后进入奥氏体单相区；

继续冷却到~760℃剩余的奥氏体转变为珠光体，最后的组织是珠光体+网状二次渗碳体，如下列图

珠光体的相对含量：

（6.67-1.1）/（6.67-0.77）=94.4%

网状渗碳体相对含量：

（1.1-0.77）/（6.67-0.77）=5.6%

影响扩散的因素有：

1，温度；

2，界面、外表及位错：

3，第三组元：

4，晶体构造：

5，熔点：

同一合金系中，同一温度下熔点高的合金扩散慢，熔点低的扩散快。

九，Al-4.5%Cu合金固溶处理后，在最正确时效温度~150时效，会出现脱溶贯序：

过饱和固溶体→GP区→θ’’→θ’→θ

其中GP区是铜原子富集区：

θ’’、θ’是四方构造亚稳相，圆盘状，沿基体的{100}面析出，具有共格/半共格界面，与基体存在特定的取向关系；

θ是四方构造稳定相，不规那么形状。

进步时效温度，脱溶加快，但过饱和度减少，相变驱动力减少，可能导致辞直接析出平衡相，时效强化才能减弱；

时效温度过低那么情况相反，到达最正确性能的时间过长。

十，1，相变阻力中多了应变能一项。

非均匀形核为主：

具有特定的取向关系；

相界面常为共格或半共格的。

具有惯习现象，有特定的组织形态，如片状、针状。

4，有亚稳相。

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，固态相变的驱动力是新、旧两相间的自由能差，回复再结晶的驱动力是形变储存能。

十三，宏观缺陷有：

宏观偏析〔如正常偏析、反常偏析、毕生偏析〕和带状组织以及缩孔、疏松、气泡等。

严格来讲，也包括三晶区的组织不均匀性。

宏观缺陷〔化学不均匀性、物理不均匀性和组织不均匀性〕往往是互相联络的，一般希望尽可能多而细的中心等轴晶，可采用加孕育剂、加大冷速、这样，与柱状晶/枝状晶区相伴随的宏观偏析和缩孔、气泡也就明显改善了。

十四，它们包括晶界、相界、外表、孪晶界、层错。

晶界是同种晶粒之间的交界面；

相界是构造、成分不，同的相间的交界面；

外表是晶体与大气或外界接触的界面；

孪晶界是发生孪生后产生的新界面，是特殊的大角晶界，可是共格的或半共格的；

低能层错是单相晶体内因堆垛顺序反常变化后出现的新界面，也是低能界面，与孪晶界能量相近。

哈工大材料加工07年真题

金属学与热处理07年真题〔100分〕

题型与分值：

选择题，20个，20分。

4个选项，多项选择不止一个答案。

判断题，5个，10分。

简答题，3个，30分。

综合题，4个，40分。

简答题：

1． 

举例说明什么是组元，相，组织？

2． 

纯金属与固溶体合金平衡结晶有什么一样点和不同点？

〔10分〕

3． 

临界变形度对金属再结晶后的组织和性能有什么影响？

综合题：

画出Fe-C相图，标明多相区的相，一次渗碳体，二次渗碳体，三次渗碳体，共晶渗碳体，共析渗碳体形成条件，组织构造，晶体构造有什么一样点和不同点?

合金中的二次渗碳体的最大含量多少？

〔15分〕

铝的密度是912℃〔其晶格常数为0.02464nm〕转变为〔其晶格常数为0.0486nm〕时的休积〔 

〕。

A膨胀；

B收缩；

C不变；

D不能确定

4.渗碳体是一种〔 

〕

A间隙相；

B金属化合物；

C间隙化合物D固溶体

5.六方晶系的[100]晶向指数，假设改用四坐标轴的密勒指数标定，可表示为〔 

A；

B；

C；

D＝1负210；

6.晶面〔110〕和〔1负11〕所在的晶带，其晶带轴的指数为〔 

A负112 

B1负12 

C02负1 

D0负12

7.对于平衡状态下的亚共析钢，随着含碳量的增加，其

A．硬度，强度均升高 

B。

硬度下降，塑性升高

C．塑性，韧性均下降 

D。

强度塑性均不变

8.固溶体合金与共晶合金相比，固溶体合金通常具有如下特性

A．铸造性好 

锻造性好 

C。

焊接性好 

机械加工性好

9．含碳量1％的碳钢平衡结晶到室温，那么在室温下该合金中

A相组成物为铁素体和渗碳体 

组织组成物是铁素体和二次渗碳体

C 

珠光体含量为96％ 

D铁素体总含量为85%

10为获得细小的晶粒的铝合金，可采用如下工艺

A 

固溶处理 

B 

变质处理 

调质处理 

D 

冷变形和中间退火

11.经冷变形的金属随后加热到一定温度将会发生回复再结晶，这是一个

低位错密度的晶粒取代高位错密度的晶粒的过程

也是一个形核和长大的过程

C是一个典型的固态相变的过程

D也是重结晶过程

12.下贝氏体是

A含碳量饱和的单相铁素体 

B呈现竹叶状

C呈现羽毛状 

含碳过饱和的片状铁素体和碳化物组成的复相组织

13铸铁和碳钢的主要区别在于组织中是否有

A渗碳体 

珠光体 

铁素体 

莱氏体

14调幅分解是固溶体分解的一种特殊形式

A一种多晶形转变

B形核和长大的过程

C无形核的直接长大过程

D一种固溶体分解位成分不同而构造一样的两种固溶体

15碳渗入γ-Fe中形成间隙固溶体，成为

A铁素体B奥氏体C 

马氏体 

D索氏体

16通常情况下，随回火温度的升高，淬火钢的

A强度下降B硬度下降C塑性进步D韧性根本不变

17影响固溶度的主要因素有

A溶质和溶剂原子的原子半径差

B溶质和溶剂原子的电复性差

C溶质元素的原子价

D电子浓度

18具有光滑界面的物质在负的温度梯度下长大时

A以二维晶核方式长大

B以螺旋方式长大 

C以垂直方式长大

D呈现树枝状结晶

19利用三元相图的变温界面图可以

A确定三元合金平衡相的成分

B定性分析三元合金的平衡结晶过程

C确定平衡相的含量

C应用杠杆定律和重心法那么

20马氏体具有高强度的原因

A固溶强化B相变强化C时效强化 

D细晶强化

07年哈尔滨工业大学材料学院考研真题

大学物理局部〔50分〕

一、简答题〔每题5分〕

①1个质点，它所受的力始终指向一点，那这个力的角动量是否守恒？

卫星在近地点和远地点的轨道半径分别是和，求在近地点和远地点的速率比？

②绝热气体自由膨胀过程中，气体的熵是否改变？

③铁磁质在匀强磁场中，场强的变化，说明极化强度和磁感应强度之间的关系？

④电子的磁偶极距与它的轨道角动量的关系？

二、综合题〔每题10分〕

①完全弹性强撞前，两个小球的速度分别为和，求它们在1维空间的相对速度？

②钢性双原子分子的定压热容和定体热容的比为1.4？

③求带电均匀的球体在球内和球外的场强分布？

东北大学2021材料学复试试题

金属材料学

一、合金元素在钢中的存在状态〔10分〕

二、间隙固溶体、间隙相、间隙化合物的异同〔10分〕

三、二次淬火、二次硬化异同〔20分〕

四、低温、高温回火脆性〔20分〕

五、α－不锈钢为什么韧性低、脆性大〔20分〕

六、马氏体具有高强度、高硬度的原因〔20分〕

七、钢淬火后回火过程中组织性能变化和铝合金固溶处理后时效过程中的组织性能变化有何异同，并说明原因〔20分〕。

特种陶瓷工艺学

一、

1、对于纤维补强陶瓷复合材料，要获得高强度、高韧性的复合材料，纤维需满足什么性能要求？

2、分别列举Al2O3，SiC制备方法，并简述工艺原理。

3、采用注浆成型和干压成型方法制备特种陶瓷坯体有何优缺点？

4、说明溶胶－凝胶法制备粉体的工艺过程。

5、简述制备氧化铝透明陶瓷的工艺。

二、阐述氧化锆增韧陶瓷的增韧机理。

三、Si3N4陶瓷是难烧结密化的材料，通常需要采用一些特殊的烧结方法，例如：

反映烧结、重〔再〕烧结等。

说明Si3N4陶瓷采用上述两种烧结工艺进展烧结的原理及所制备陶瓷的性能特点。

四、什么是烧结，阐述烧结过程中可能的物质传递机制。

东北大学01-06年材料科学根底试题

2001年

1.在晶格常数为a的面心立方晶胞中，画出{111}晶面族的全部晶面并标出各自的晶面指数，计算面间距。

〔12′〕

2.晶粒直径为50um，假设在晶界萌生位错所需要的应力约为G/30，晶粒中部有位错源，问要多大的外力才能使晶界萌生位错？

〔13′〕

3.含碳量为百分之3.5的铁－碳合金，在室温时由哪两个相组成？

各占的重量百分数是多少？

并计算室温时珠光体和莱氏体的百分含量。

4.再结晶后的晶粒大小如何计算?

与哪些因素有关？

为何多数金属材料再结晶后晶粒尺寸随预定形变量的关系会在百分之10变形量附近出现一个峰值？

5.材料发生蠕变时通常符合 

的指数定律，对于同一种材料讨论说明式中的n会不会随试验温度变化？

试验测定n值的目的是什么？

在例如800摄氏度的试验温度下，金属材料和陶瓷材料的n值由什么不同？

6.什么是电子的分子轨道？

为什么有的同类原子会形成分子？

有的同类原子不形成分子？

是否原子间核外电子越多，形成的分子就轨道越多？

是否形成的分子轨道越多，形成的分子的结合键就越强？

答复以下问题并给予简单讨论。

〔12分〕

7.解释名词

〔1〕复合强化〔2〕晶界偏析〔3〕应变疲劳〔4〕扩散激活能 

〔20′〕

2002年

1.画出面心立方体的〔111〕和〔100〕面，计算面间距和面密度。

证实晶面的间距越大，原子面密度越高。

〔15′〕

2.假定一块钢进展热处理时，加热到850摄氏度后，快冷到室温，铁中空位的形成能是104Kj/mol,R=8332J/Kmol.。

试计算，从20摄氏度加热到850摄氏度以后，空位的数目应当增加多少倍？

扼要解释快速淬冷到室温后，这些“额外〞的空位会出现什么情况？

假设缓慢冷却呢？

3.三元相图中含有液相的四相区有哪几种形状？

请分别画出并标出四个相的位置和进入与分开四相区的液相成分随温度变化的投影线，写出对应的各四相反响的表达式。

讨论四相区零自由度的含意。

4.课本第153页习题第2题。

5.比较共价键,离子键，和金属键的不同点，解释产生这三种化学键各自的主要原因，另外讨论为什么通常共价键晶体的密度比其他两种键的晶体的密度低?

（13′）

6.〔1〕.假设不考虑畸变能，第二相粒子在晶内析出是何形态？

在晶界析出呢？

〔2〕假设不考虑界面能，析出物为何形态？

是否会在晶界优先析出呢？

〔1〕相变增韧〔2〕复合强化〔3〕断裂增韧（4）再结晶〔20′〕

2003年

1.当两个反号垂直相隔数个原子间隔〔B〕的刃位错互相滑移成为一列，写出计算滑移力随程度互相间隔x的表达式，试分析互相滑移作用力的变化过程？

另外，图示解释，当两位错成为垂直一列时，位错间将形成什么缺陷？

当B值很大时呢？

〔18分〕

2.金属铱是面心立方构造，原子量是/mol,密度是/mol,铁的密度是/cm3,NA=6.023*1023,K=8.62×

10-5ev/atom-K,请计算1立方米的铁在850°

C下的平衡空位数目。

5.〔15分〕在面心立方晶体中，在〔1-11〕面上，有柏氏矢量为a/2[-101]的刃位错运动，在〔11－1〕面上有柏氏矢量为a/2[1－10]的刃位错运动，当它们靠近时是否稳定？

有什么变化？

说明之。

6.〔15分〕

（1）用晶向和晶面指数的组合写出面心立方，体心立方及密排六方金属的全部滑移系。

〔2〕在面心立方晶体的单位晶胞中画出一个滑移系，并标出晶面晶向指数。

7〔15分〕为什么材料有时会在其屈服强度以下的应力载荷时失效？

如何防止？

如何进展容器只漏不断的设计？

8.〔15分〕根据如下给出的信息，绘制出A和B组元构成的600摄氏度到1000摄氏度之间的二元相图：

A组元的熔点是940摄氏度；

B组元在A组