《金属学及热处理》复习习题及答案.docx
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《金属学及热处理》复习习题及答案
第一章金属及合金的晶体结构复习题
一、名词解释
1.晶体:
原子(分子、离子或原子集团)在三维空间做有规则的周期性重复排列的物质。
2.非晶体:
指原子呈不规则排列的固态物质。
3.空间点阵:
描述晶体中原子(离子、分子或原子集团)规律排列的空间格架称为空间点阵。
4.晶格:
一个能反映原子排列规律的空间格架。
5.晶胞:
构成晶格的最基本单元。
6.晶界:
晶粒和晶粒之间的界面。
7.单晶体:
只有一个晶粒组成的晶体。
8.多晶体:
由许多取向不同,形状和大小甚至成分不同的单晶体(晶粒)通过晶界结合在一起的聚合体。
9.晶粒:
组成多晶体的各个小单晶体的外形一般为不规则的颗粒状,故通常称之为晶粒。
10.合金:
是以一种金属为基础,加入其他金属或非金属,经过熔合而获得的具有金属特性的材料。
11.组元:
组成合金最基本的、独立的物质称为组元。
12.相:
金属中具有同一化学成分、同一晶格形式并以界面分开的各个均匀组成部分称为相。
13.组织:
用肉眼观察到或借助于放大镜、显微镜观察到的相的形态及分布的图象统称为组织。
14.固熔体:
合金组元通过溶解形成成分和性能均匀的、结构上与组元之一相同的固相。
二、填空题
1.晶体与非晶体的根本区别在于原子的排列是否规则。
2.常见金属的晶体结构有体心立方晶格、面心立方晶格、密排六方晶格三种。
3.实际金属的晶体缺陷有点缺陷、线缺陷、面缺陷、体缺陷。
4.根据溶质原子在溶剂晶格中占据的位置不同,固溶体可分为置换固溶体和间隙固溶体两种。
5.置换固溶体按照溶解度不同,又分为无限固溶体和有限固溶体。
6.合金相的种类繁多,根据相的晶体结构特点可将其分为固溶体和金属化合物两种。
7.同非金属相比,金属的主要特征是良好的导电性、导热性,良好的塑性,不透明,有光泽,正的电阻温度系数。
8.晶体与非晶体最根本的区别是原子(分子、离子或原子集团)在三维空间做有规则的周期性重复排列的物质,而非晶体则不是。
9.金属晶体中最主要的面缺陷是晶界和亚晶界。
10.位错两种基本类型是刃型位错和螺型位错,多余半原子面是刃型位错所特有的。
11.
在立方晶系中,{120}晶面族包括(120)、(120)、(120)、(120)等晶面。
12.点缺陷有空位、间隙原子和置换原子等三种;属于面缺陷的小角度晶界可以用位错来描述。
三、判断题
1.固溶体具有与溶剂金属相同的晶体结构。
(√)
2.因为单晶体是各乡异性的,所以实际应用的金属材料在各个方向上的性能也是不相同的。
(×)
3.金属多晶体是由许多位向相同的单晶体组成的。
(×)
4.因为面心立方晶格的配位数大于体心立方晶格的配位数,所以面心立方晶格比体心立方晶格更致密。
(√)
5.在立方晶系中,原子密度最大的晶面间的距离也最大。
(√)
6.在金属晶体中,当存在原子浓度梯度时,原子向各个方向都具有相同的跃迁几率。
(×)
7.因为固态金属的扩散系数比液态金属的扩散系数小得多,所以固态下的扩散比液态下的慢得多。
(√)
8.金属理想晶体的强度比实际晶体的强度稍强一些。
(×)
9.晶体缺陷的共同之处是它们都能引起晶格畸变。
(√)
四、选择题
1.组成合金中最基本的,能够独立存在的物质称为:
(b)
a.相;b.组元;c.合金。
2.正的电阻温度系数的含义是:
(b)
3.a.随温度升高导电性增大;b.随温度降低电阻降低;c.随温度增高电阻减小。
4.晶体中的位错属于:
(c)
5.a.体缺陷;b.面缺陷;c.线缺陷;d.点缺陷。
6.亚晶界是由:
(b)
7.a.点缺陷堆积而成;b.位错垂直排列成位错墙而构成;c.晶界间的相互作用构成。
8.在面心立方晶格中,原子密度最大的晶向是:
(b)
9.a.<100>;b.<110>;c.<111>。
10.在体心立方晶格中,原子密度最大的晶面是:
(b)
11.a.{100};b.{110};c.{111}。
12.α-Fe和γ-Fe分别属于什么晶格类型:
(b)
13.a.面心立方和体心立方;b.体心立方和面心立方;
c.均为面心立方;d.均为体心立方
14.固溶体的晶体结构与相同。
(a)
a.溶剂;b.溶质;c.其它晶型。
15.间隙相的性能特点是:
(c)
a.熔点高,硬度低;b.硬度高,熔点低;c.硬度高,熔点高
五、问答题
1.常见的金属晶格类型有哪几种?
回答要点:
1)体心立方晶格;其晶胞是一个立方体,在立方体的八个顶角和中心各有一个原子。
2)面心立方晶格;其晶胞是一个立方体,在立方体的八个顶角和六个面的中心各有一个原子。
3)密排六方晶格;其晶胞是一个立方六柱体,在六方柱体的各个角上和上下底面中心各排列着一个原子,在顶面和底面间还有三个原子。
2.金属化合物具有什么样的性能特点?
回答要点:
熔点高、硬度高、脆性大。
3.指出下面四个晶面和四个晶向的指数填写在对应的括号内。
(110)
(112)
(111)
(100)
A:
[100]
B:
[110]
C:
[201]
D:
[111]
4.标出图2-1中给定的晶面指数与晶向指数:
晶面OO′A′A、OO′B′B、OO′C′C、OABC、AA′C′C、AA′D′D;晶向OA、OB、OC、OD、OC′、OD′。
答:
晶面OO′A′A:
(010);晶面OO′B′B:
(110);
晶面OO′C′C:
(100);晶面OABC:
(001);
晶面AA′C′C:
(110);晶面AA′D′D:
(210)。
晶向OA:
[100];晶向OB:
[110];
晶向OC:
[010];晶向OD:
[120];
晶向OC′:
[010];晶向OD′:
[122]。
5.
在立方晶胞中标出以下晶面和晶向:
晶面DEE′D′:
(210);
晶面DBC′:
(111);
晶向D′E′:
[120];
晶向C′D:
[011]。
第二章合金的二元相图复习题
一、名词解释
1.组元:
组成合金最基本的、独立的物质称为组元。
2.枝晶偏析:
即晶内偏析。
固溶体合金结晶时,如果冷却较快,原子扩散不能充分进行,则形成成分不均匀的固溶体。
先结晶的树枝晶晶枝含高熔点组元较多,后结晶的树枝晶晶枝含低熔点组元较多。
结果造成在一个晶粒内化学成分分布不均,这种现象称为枝晶偏析。
二、填空题
1.固溶体的强度和硬度比溶剂的强度和硬度高。
2.Cu-Ni合金进行塑性变形时,其滑移面为{111}。
3.固溶体出现枝晶偏析后,可用扩散退火加以消除。
4.
5.以电子浓度因素起主导作用而生成的化合物称电子化合物。
6.共晶反应式为Ld←→αc+βe,共晶反应的特点是发生共晶反应时三相共存,它们各自的成分是确定的,反应在恒温下平衡的进行。
三、判断题
1.间隙固溶体一定是无限固溶体。
(×)
2.间隙相不是一种固溶体,而是一种金属间化合物。
(√)
3.平衡结晶获得的20%Ni的Cu-Ni合金比40%的Cu-Ni合金的硬度和强度要高。
(×)
4.在共晶相图中,从L中结晶出来的β晶粒与从α中析出的βⅡ晶粒具有相同的晶体结构。
(√)
5.一个合金的室温组织为α+βⅡ+(α+β),它由三相组成。
(×)
四、选择题
1.在发生L→α+β共晶反应时,三相的成分:
(b)
2.a.相同;b.确定;c.不定。
3.共析成分的合金在共析反应γ→α+β刚结束时,其组成相为:
(d)
4.a.γ+α+β;b.γ+α;c.γ+β;d.α+β
5.一个合金的组织为α+βⅡ+(α+β),其组织组成物为:
(b)
6.a. α、β;b.α、βⅡ、(α+β);c.α、β、βⅡ。
7.具有匀晶型相图的单相固溶体合金:
(b)
a.铸造性能好;b.锻压性能好;
c.热处理性能好;d.切削性能好
8.二元合金中,共晶成分的合金:
(a)
a.铸造性能好;b.锻造性能好;
c.焊接性能好;d.热处理性能好
五、问答题
1.熟悉Pb-Sn二元合金相图,
1)分析几类成分的合金的平衡结晶过程;画出室温平衡组织式意图;标上各组织组成物。
2)熟悉杠杠定律在合金组织组成物的相对量计算中的运用。
(略)
2.画出过共晶合金的结晶过程示意图,分析其结晶过程;写出室温组成物和室温组成相,分别计算他们的相对含量(提示:
注意两次运用杠杆定律)。
(略)
第三章金属与合金的结晶复习题
一、名词解释
1.结晶:
纯金属或合金由液体转变为固态的过程。
2.重结晶:
金属从一种固体晶态改变了晶体结构转变为另一种固体晶态的过程。
3.过冷度:
理论结晶温度(T0)和实际结晶温度(T1)之间存在的温度差。
4.变质处理:
在浇注前向金属液中加入少量其他物质(即变质剂)。
5.脱溶反应:
固溶体合金在结晶过程中,随着温度下降,由于溶质组元在固溶体中的溶解度随温度降低而减小,因此将从初生固溶体相中析出此生相,这一过程成为脱溶或沉淀。
6.组织组成物:
组织中,由一定的相构成的,具有一定形成机制、一定形态特征的组成部分。
二、填空题
1.金属结晶时,冷却速度越快,实际结晶温度就越低,过冷度越大。
2.纯金属的结晶过程是依靠两个密切联系的基本过程来实现的,这两个过程是形核和长大。
3.当对金属液体进行变质处理时,变质剂的作用是促进形核,细化晶粒。
4.液态金属结晶时,结晶过程的推动力是自由能差(△F)降低,阻力是自由能增加。
5.能起非自发生核作用的杂质,必须符合结构相似、尺寸相当的原则。
6.过冷度是指理论结晶温度与实际结晶温度之差,其表示符号为△T。
7.过冷是结晶的必要条件。
8.细化晶粒可以通过增加过冷度、添加变质剂和附加振动等途径实现。
9.典型铸锭结构的三个晶区分别为:
表面细晶区、柱状晶区和中心等轴晶区。
三、判断题
1.纯金属的结晶过程是一个恒温过程。
(√)
2.液态金属只有在过冷条件下才能够结晶。
(√)
3.凡是由液体凝固成固体的过程都是结晶过程。
(×)
4.室温下,金属晶粒越细,则强度越高,塑性越低。
(×)
5.金属由液态转变成固态的结晶过程,就是由短程有序状态向长程有序状态转变的过程。
(√)
6.纯金属结晶时,生核率随冷度的增加而不断增加。
(×)
7.当晶核长大时,随过冷度增大,晶核的长大速度增大。
但当过冷度很大时,晶核长大的速度很快减小。
(√)
8.当过冷度较大时,纯金属晶体主要以平面状方式长大。
(×)
9.当形成树枝状晶体时,枝晶的各次晶轴将具有不同的位向,故结晶后形成的枝晶是一个多面体。
(×)
10.在工程上评定晶粒度的方法是在放大100倍的条件,与标准晶粒度图作比较,级数越高、晶粒越细。
(√)
11.过冷度的大小取决于冷却速度和金属的本性。
(√)
四、选择题
1.金属结晶时,冷却速度越快,其实际结晶温度将:
(b)
2.a.越高;b.越低;c.越接近理论结晶温度。
3.为细化晶粒,可采用:
(b)
4.a.快速浇注;b.加变质剂;c.以砂型代金属型。
5.实际金属结晶时,通过控制生核速率N和长大速度G的比值来控制晶粒大小,在下列情况下获得细小晶粒:
(a)
6.a. N/G很大时;b.N/G很小时;c.N/G居中时。
7.纯金属结晶过程处在液-固两相平衡共存状态下,此时的温度将比理论结晶温度:
(b)
a.更高;b.更低;c;相等;d.高低波动
8.液态金属结晶时,(c)越大,结晶后金属的晶粒越细小。
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