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材科练习题

第1章固体结构

1填空题

1按照原子（或分子）排列的规律性又可将固态物质分为两大类，__________和_________。

晶体中的原子在空间呈有规则的____________________排列；而非晶体的原子则是_____________排列的。

2将实际晶体结构看成完整无缺的理想晶体并简化，将其中每个质点抽象为规则排列于空间的几何点，称之为___________。

这些点在空间呈周期性规则排列并具有完全相同的周围环境，这种由它们在三维空间规则排列的阵列称为_________________。

具有代表性的基本单元（最小平行六面体）作为规则阵列的组成单元，称为___________。

3所谓_______________是指晶体结构中任一原子周围最近邻且___________的原子数；而_______________是指晶体结构中原子体积占总体积的百分比。

面心立方和密排六方结构的致密度均为____________，是纯金属中最密集的结构。

4有些固态金属在不同的温度和压力下具有不同的晶体结构即具有________________，转变的产物称为__________________。

当金属由一种晶体结构变为另一种晶体结构时，将伴随有质量体积的跃变即体积的突变。

5组成合金的基本的___________的物质称为组元。

组元可以是金属和非金属元素，也可以是化合物。

固态下所形成的合金相基本上可分为_________和__________两大类。

6固溶体是以某一组元为溶剂，在其晶体点阵中溶入其他组元原子（溶质原子）所形成的均匀混合的________________，它保持着_____________的晶体结构类型。

7影响固体溶解度的因素很多，主要取决于四个因素：

a._____________，b.__________，c._________________，d.___________________

8fcc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，若晶体点阵常数为a，原子的半径是____________；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___________，若晶体点阵常数为a，原子的半径是____________；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___________，若晶体点阵常数为a和c，原子的半径是____________。

9铝晶体属于_____________点阵。

Al的晶体结构是__________________，α-Fe的晶体结构是____________。

Cu的晶体结构是_______________

2选择题

1致密度最高的晶体结构是：

A.面心立方B.体心立方C.简单六方

2布拉菲点阵有几种？

A.14B.18C.24

3与低指数的面间距相比，而高指数的晶面间距

A.较大B.不一定C.较小

4有些固态金属在不同的温度和压力下具有不同的晶体结构即具有多晶型性，转变的产物称为：

A.同素异构体B.几何异构体C.多晶型性

5下列哪些晶面属于同一个晶面族？

A.晶面间距和晶面上原子的分布完全相同的不同晶面

B.只有对称性和空间位向相同的晶面

C.只有相互平行的晶面

6含碳0.2%的Fe属于：

A.间隙固溶体B.置换固溶体C.金属间化合物

3是非题

1α-Fe致密度比γ-Fe小，所以α-Fe溶解碳比γ-Fe多。

（）

2立方晶系中具有相同指数的晶面与晶向必定相互垂直。

（）

3立方晶系的（100），（010）和（001）面属于同一个晶带。

（）

4由γ-Fe转变为α-Fe时，原子半径增大，发生体积膨胀（）。

5fcc和bcc结构中的八面体间隙均为正八面体。

（）

6空间点阵中每个阵点周围具有等同的环境。

（）

第2章晶体结构

1填空题

1晶体点缺陷包括_______、____________、杂质或溶质原子，以及由它们组成的复杂点缺陷。

2对可滑移的位错，柏氏矢量总是__________滑移方向，故可根据柏氏矢量与位错线的关系，确定位错的类型。

当柏氏矢量垂直于位错线时，是_________位错；当柏氏矢量平行于位错线时，是_________位错；当柏氏矢量与位错线成任意角度时，是_________位错。

3刃型位错的运动方向始终垂直____________而平行____________。

刃型位错的滑移面就是由位错线与柏氏矢量所构成的平面，因此刃型位错的滑移限于_________的滑移面上。

4螺型位错运动时，螺型位错的移动方向与___________垂直，也与___________垂直。

对于螺型位错，由于位错线与柏氏矢量平行，故它的滑移不限于__________的滑移面上。

5通常把柏氏矢量等于单位点阵矢量的位错称为________________；把柏氏矢量等于点阵矢量的位错称为______________，故全位错滑移后晶体原子排列不变；把柏氏矢量不等于点阵矢量的位错称为__________________，或称为"部分位错"，部分位错滑移后原子排列规律发生变化。

6在晶体表面上，原子排列情况与晶内不同，表面原子会偏离其正常的平衡位置，并影响到邻近的几层原子，造成表层的____________，使它们的能量比内部原子高，这几层高能量的原子层称为表面。

表面能与晶体表面原子排列致密程度有关，原子密排的表面具有________________的表面能。

所以自由晶体暴露在外的表面通常是低表面能的_____________________。

7按结构特点，相界面可分为__________相界、____________相界和___________相界三种类型。

2选择题

1空位属于哪种缺陷？

A.热力学平衡缺陷B.热力学不平衡缺陷

C.可以是热力学平衡缺陷也可以是热力学不平衡缺陷

2位错属于哪种缺陷？

A.热力学平衡缺陷B.热力学不平衡缺陷

C.可以是热力学平衡缺陷也可以是热力学不平衡缺陷

3位错线与伯氏矢量垂直的位错是：

A.刃型位错B.螺型位错C.混合位错

4位错线与伯氏矢量平行的位错是：

A.刃型位错B.螺型位错C.混合位错

5晶体中点缺陷的存在，使电阻________。

A.增大B.减小C.不变

6冷加工金属中的位错（）

A.大量消失B.增殖C.重排

7冷加工回复时位错（）

A.增殖B.大量消失C.重排

8第二相硬度不高、粒子不大时，位错主要通过（）

A.绕过机制B.切割机制C.热激活机制

3是非题

1位错是热力学上不稳定的晶体缺陷。

2晶体中的点缺陷在一定的温度下有一定的平衡浓度。

3柏氏矢量等于点阵矢量的位错称为"全位错"。

4具有不同结构的两相之间的分界面称为"晶界"。

第3章金属的凝固

1填空题

（1）从一种相到另一种相的转变称为___________，由液相至固相的转变称为凝固，如果凝固后的固体是晶体，则又可称之为___________。

某种元素从一种晶体结构转变为另一种晶体结构的固态相变称为___________________转变。

（2）晶核的___________r*的物理意义是，半径小于r*的晶胚是不稳定的，不能_______长大，最终熔化而消失，而半径等于或大于r*的晶胚可以自发长大成为___________。

（3）结晶条件需要___________、________________（出现半径大于r*的晶胚）和能量起伏。

（4）决定晶体长大方式和长大速度的主要因素是_____________和_____________。

这两者的结合，就决定了晶体长大后的形态。

晶体长大过程中固液界面的微观结构分为_____________和_____________两类。

晶体长大的机制有___________、_____________和_____________三种。

晶体长大后的形态主要有_____________和_____________两种。

（5）细化铸锭晶粒的基本方法是：

（1）_______________________，

（2）____________________，（3）___________________________。

（6）形成临界晶核时体积自由能的减小只能补偿新增表面能的________。

（7）液态金属均质形核时，体系自由能的变化包括两部分，其中_____________是形核的阻力，______________是形核的动力；临界晶核半径rK与过冷度ΔT呈_________关系，临界形核功ΔGK等于___________________。

（8）动态过冷度是_______________________________________________。

（9）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____________。

（10）铸锭典型的三层组织是______________，__________________，___________________。

（11）液态金属凝固时，异质形核需要的过冷度比均质形核小，这是因为_______________。

（12）按液固界面微观结构，界面可分为__________________和____________________。

（13）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_____________________。

2.是非题

（1）临界半径rK大小仅与过冷度有关。

（）

（2）液态金属凝固时，临界晶核半径与过冷度成反比。

（）

（3）在液态金属中形成临界晶核时，体系自由能的变化为零。

（）

（4）任何温度下液态金属中出现最大结构起伏是晶胚。

（）

（5）湿润角θ=180时，异质形核最容易进行。

（）

（6）为了细化晶粒，工艺上采用增大过冷度的方法，这只对小件或薄件有效，而对较大厚壁铸件并不适用。

（）

（7）从非均匀形核计算公式：

A非均匀=A均匀（2－3cosθ＋cos3θ）/4看出当θ=0时固相杂质相当于现成的大晶核。

（）

（8）液态金属结晶时，其临界晶粒半径rK是不变的恒定值。

（）

（9）液态金属结晶时，其理论结晶温度与固/液界面处温度之差称为临界过冷度。

（）

第4章相图及其合金的凝固

1填空题

（1）二元相图中最基本的相图是_________相图，__________相图，__________相图和溶混间隙相图。

（2）_____________过程是指凝固过程的每个阶段都达到平衡，即在相变过程中有充分时间进行组元间的___________，以达每个温度下平衡相的成分。

实际凝固速度较快，使凝固过程偏离平衡条件，称为_______________。

（3）在非平衡凝固条件下，某些亚共晶或过共晶成分的合金也能得到100%的共晶组织，这种共晶组织称为____________。

在非平衡凝固中，某些单相固溶体成分的合金也会出现少量的非平衡共晶组织，同时这种非平衡共晶组织失去共晶组织中两相交替排列的特征，故称为___________。

（4）铸锭（件）的宏观组织分为三个晶区：

表面细晶区，_____________和_____________。

（5）铸锭（件）的偏析有宏观偏析和显微偏析之分。

宏观偏析又可分为___________偏析、反偏析和__________偏析；而显微偏析分为胞状偏析、________偏析和_________偏析。

（6）在二元相图中，由液相结晶出单相固溶体的过程称为_________转变，液相同时结晶出两个固相称为__________凝固，已结晶的固相与剩余液相反应形成另一固相的恒温转变称为__________转变。

（7）所谓稳定化合物是指有确定的_________，可熔化成与固态__________成分液体的那类化合物；而不稳定化合物不能熔化成与固态相同成分的液体，当加热到一定温度时会发生________________，转变为两个相。

（8）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。

（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，铁素体的晶体结构是___________。

（10）合金平衡结晶时，奥氏体的最大碳含量是__________；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______________；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____________________。

（11）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_______________________。

2选择题

（1）要得到细小的层片状共晶组织，必须_______。

A.增大过冷度B.降低凝固速度C.增大两相间的界面能

（2）有枝晶偏析的铜镍合金，___________

A.枝干富Cu，枝间富NiB.枝干富Ni，枝间富Cu

C.枝干和枝间都富Cu

（3）室温下含0.3%C的钢平衡条件下，组织组成物为____________。

A.F+PB.F+Fe3CC.（Fe3C）II+P

（4）铁碳合金中的Fe3CII是从_______中析出来的。

A.液相B.奥氏体C.铁素体

3是非题

（1）固溶体合金形核比纯金属形核难。

（）

（2）晶粒之间化学成分不均匀的现象，称为枝晶偏析。

（）

（3）晶内偏析可通过均匀化退火消除。

（）

（4）存在晶内偏析的固溶体相由于其晶粒内各处成分不同，所以不能看成一个相。

（）

（5）成分过冷愈大，树枝组织愈发达。

（）

（6）合金的不平衡结晶总是先结晶的固溶体晶粒含高熔点组元多，而后结晶的固溶体枝晶含低熔点组元多。

（）

（7）在过冷度相同的条件下，共晶反应的速度比包晶反应快。

（）

（8）二元合金中的稳定化合物有一定熔点。

（）

（9）二元相图中三相平衡时温度恒定，而平衡三相成分可变。

（）

（10）宏观上观察，若固/液界面是平直的称为光滑界面结构；若是金属界面呈锯齿形称为粗糙界面结构。

（）

（11）无论平衡或非平衡凝固，只要初晶的量很多，共晶的量很少，就可能出现离异共晶。

（）

（12）在二元合金中，铸造性能最好的是共晶合金。

（）

（13）固溶体合金凝固时，在正温度梯度下晶体也可能以树枝晶长大。

（）

（14）无论何种成分碳钢组织中铁素体相对量随C%增加而减少，珠光体相对量则增加。

（）

（15）莱氏体和变态莱氏体存在的温度范围不同，除此之外，二者无其他差别（）。

（16）铸铁平衡结晶过程只有共晶转变而没有共析转变。

（）

（17）铁素体与奥氏体的根本区别在于溶碳量不同，铁素体少而奥氏体多。

（）