《材料科学基础》考研简答题常考题型汇总.docx
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《材料科学基础》考研简答题常考题型汇总
材料科学基础简答题考研常考题型汇总
1•原子间的结合键共有几种?
各自的特点如何?
【11年真题】
答:
(1)金属键:
基本特点是电子的共有化,无饱和性、无方向性,因而每个原子有可能同更多的原子结合,并趋于形成低能量的密堆结构。
当金属受力变形而改变原子之间的相互位置时不至于破坏金属键,这就使得金属具有良好的延展性,乂山于自由电子的存在,金属一般都具有良好的导电性和导热性能。
(2)离子键:
正负离子相互吸引,结合牢固,无方向性、无饱和性。
因此,七熔点和硬度均较高。
离子晶体中很难产生自山运动的电子,因此他们都是良好的电绝缘体。
(3)共价键:
有方向性和饱和性。
共价键的结合极为牢固,故共价键晶体具有结构稳定、熔点高、质硬脆等特点。
共价结合的材料一般是绝缘体,其导电能力较差。
(4)范德瓦尔斯力:
范德瓦尔斯力是借助微弱的、瞬时的电偶极矩的感应作用,将原来稳定的原子结构的原子或分子结合为一体的键合。
它没有方向性和饱和性,其结合不如化学键牢固。
(5)氢键:
氢键是一种极性分子键,氢键具有方向性和饱和性,其键能介于化学键和范德瓦耳斯力之间。
2.说明间隙固溶体与间隙化合物有什么异同。
答:
相同点:
二者一般都是由过渡族金属与原子半径较小的C、N、H、O、B等非金属元素所组成。
不同点:
(1)晶体结构不同。
间隙固溶体属于固溶体相,保持溶剂的晶格类型;间隙化合物属于金属化合物相,形成不同于其组元的新点阵。
(2)间隙固溶体用0、0、丫表示;间隙化合物用化学分子式MX、M2X等表示。
间隙固溶体的强度、硬度较低,塑性、韧性好;间隙化合物的强度、熔点较高,塑性、韧性差。
3.为什么只有置换固溶体的两个组元之间才能无限互溶,而间隙固溶体则不能?
答:
因为形成固溶体时,溶质原子的溶入会使溶剂结构产生点阵畸变,从而使体系能量升高。
溶质与溶剂原子尺寸相差较大,点阵畸变的程度也越大,则畸变能越高,结构的稳定性越低,溶解度越小。
一般来说,间隙固溶体中溶质原子引起的点阵畸变较大,故不能无限互溶,只能有限熔解。
4.试述硅酸盐的结构和特点?
答:
(1)硅酸盐结构的基本单元是[SiO4]四面体。
Si原子位于O原子的四面体间隙内,Si、O之间的结合不仅有离子键还有共价键
(2)每一个氧最多被两个[SiO]四面体共有
(3)[Si]四面体可以孤立存在,也可以共顶点互相连接。
(4)Si-O-Si形成一折线。
分类:
含有有限硅氧团的硅酸盐、岛状、链状、层状、骨架状硅酸盐。
5.为什么外界温度的急剧变化可以使许多陶瓷件开裂破碎?
答:
由于大多数陶瓷山晶相和玻璃相构成,这两种相的热膨胀系数相差很大,高温很快冷却时,每种相的收缩程度不同,多造成的内应力足以使陶瓷器件开裂或破碎。
6.陶瓷材料中主要结合键是什么?
从结合键的角度解释陶瓷材料所具有的特殊性能。
答:
陶瓷材料中主要的结合键是离子键和共价键。
由于离子键和共价键很强,故陶瓷的抗压强度很高、硬度很高。
因为原子以离子键和共价键结合时,外层电子处于稳定的结构状态,不能自山运动,故陶瓷材料的熔点很高,抗氧化性好、耐高温、化学稳定性高。
7.为什么密排六方结构不能称为一种空间点阵?
【11年真题】
答:
空间点阵中每个阵点应该具有完全相同的周圉环境。
密排六方晶体结构位于晶胞内的原子具有不同的周用环境。
如将晶胞角上的一个原子与相应的晶胞之内的一个原子共同组成一个阵点,这样得出的密排六方结构应属于简单六方点阵。
8.空间点阵和晶体点阵有何区别?
答:
空间点阵是晶体中质点排列的儿何学抽象,用以描述和分析晶体结构的周期性和对称性,山于各阵点的周围环境相同,它只能有14种类型;晶体点阵乂称晶体结构,是指晶体中实际质点的具体排列情况,它们能组成各种类型的排列,因此,实际存在的晶体结构是无限的。
9•简述菲克第一定律和第二定律的含义,写出其表达式,并标明其字母的含义。
[08年真题】
答:
菲克定律描述了固体中存在浓度梯度时发生的扩散,即化学扩散。
菲克第一定律:
扩散中原子的通量与质量浓度梯度成正比,即J=-D业。
dx
式中,J为扩散通量,表示单位时间内通过垂直于扩散方向X的单位面积的扩散物质质量,其单位是kg/(m2*s);D为扩散系数,其单位为m%;p是扩散物质的质量浓度,其单位为kg/m\式中的负号表示物质的扩散方向与质量浓度梯度艺方向相反,即表示物质从高的质量浓度区向低的质量浓度区方向迁移。
该定律描述了一种稳态扩散,即质量浓度不随时间而变化。
菲克第二定律:
大多数扩散过程是非稳态扩散过程,某一点浓度随时间而变化,这类扩散过程可以山菲克第一定律结合质量守恒定律推导出的菲克笫二定律来处理。
即孚二—(D^)o
6toxdx
10.试从扩散系数公式D=W*exp(-¥)说明影响扩散的因素。
【模拟题二】kT
答:
从公式表达式可以看出,扩散系数与扩散激活能Q和温度T有关。
扩散激活能越低,扩散系数越大,因此扩散激活能低的扩散方式的扩散系数较大,如晶界和位错处的扩散系数较大。
不同类型的固溶体,原子的扩散机制是不同的,间隙固溶体的扩散激活能一般均较小。
温度是影响扩散速率的最主要因素。
温度越高,原子热激活能量越大,越易发生迁移,扩散系数越大。
11•为什么钢铁零件渗碳温度一般要选择Y相区中进行?
若不在Y相区进行会有什么结果?
答:
因为a-Fe中最大的碳溶解度只有0.0218%,对于含碳质量分数大于0.0218%的钢铁,在渗碳时零件中的碳浓度梯度为零,渗碳无法进行,即使是纯铁,在a相区渗碳时铁中的浓度梯度很小,在表面也不能获得高的含碳层。
另外,111于温度低,扩散系数也很小,渗碳过程极慢,没有实际意义。
Y-Fe中的碳溶解度高,渗碳时在表层可获得较高的碳浓度梯度使渗碳顺利进行。
12•三元系发生扩散时,扩散层内能否出现两相共存区域,三相共存区?
为什么?
答:
三元系扩散层内不可能存在三相共存区,但可以存在两相共存区。
原因是三元系中如果出现三相平衡共存,其三相中成分一定且不同相中同一组分的化学位相等,化学位梯度为零,扩散不可能发生。
三元系在两相共存时,由于自由度数为2,在温度一定时,其组成相的成分可以发生变化,使两相中相同组元的原子化学位平衡受到破坏,引起扩散。
13•试述李晶与滑移的异同,比较它们在塑性变形过程中的作用。
【07年真题】
答:
相同点:
都是切应力下的剪切变形,都是塑性变形的一种基本方式,都不改变晶体结构,都是位错运动的结果。
不同点:
(1)滑移不改变晶体位向;李生改变晶体位向,形成镜面对称关系。
(2)滑移是全位错运动的结果,李生是不全位错运动的结果。
(3)滑移是不均匀切变过程,李生是均匀切变过程。
(4)滑移比较平缓,应力应变曲线较光滑、连续,李生则呈锯齿状
(5)一般先发生滑移,滑移困难时发生李生。
(6)滑移产生的切变较大,而李生产生的切变较小。
作用:
塑性变形主要通过滑移实现,孳生对塑性变形的直接贡献不大,但李生改变了晶体的位向,使原处于不利取向的滑移系转到新有利于发生滑移的取向,从而可以激发进一步的滑移和晶体变形。
14.若单晶体铜的表面恰好为{100}晶面,假设晶体可以在各个滑移系上进行滑移。
试讨论表面上可能见到的滑移线形貌(滑移线的方位和它们之间的夹角)。
若单晶体表面为{111}面呢?
答:
铜晶体为面心立方点阵,其滑移系为{111}〈110〉。
若铜单晶体的表面为<110>晶面,当塑性变形时,晶体表面出现的滑移线应是{111}与{100}的交线〈110〉。
即在晶体表面上见到的滑移线是相互平行的,或者互相成90°夹角。
当铜晶体的在表面为{111}晶面族时,表面出现的滑移线为<110>,它们要么相互平行,要么相互夹角为60S
15、沿密排六方单晶体的[0001]方向分别加拉伸力和压缩力。
说明在这两种情况下,形变的可能性及形变所釆取的主要方式。
答:
密排六方金属的滑移面为(0001),而[000叮方向的力在滑移面上的分切应力为零,故单晶体不能滑移。
拉伸时,单晶体可能产生的形变是弹性形变或随后的脆断;压缩时,在弹性变形后,可能有李生。
16、给出位错运动的点阵阻力与晶体结构的关系式。
说明为什么晶体滑移通常发生在原子的最密排晶面和晶向。
答:
滑移发生在最密排面和密排方向的原因是密排面的面间距最大,点阵阻力小,因而容易沿着这些面发生滑移。
而密排方向的原子间距最小,即b最小,点阵阻力小,也即位错b最小。
17.什么是单滑移、多滑移、交滑移?
三者的滑移线的形貌各有何特征?
答:
单滑移指晶体中只有一个滑移系进行滑移。
滑移线呈一系列彼此平行的直线。
这是因为单滑移仅有一组滑移系,该滑移系中所有的滑移面都互相平行,且滑移方向都相同所致。
多滑移是指晶体中有两组或以上的不同滑移系同时或交替地进行滑移。
它们的滑移线或者平行,或者相交成一定角度。
这是因为这些滑移系的滑移面之间及滑移方向之间都有一定角度。
交滑移是指螺型位错在原滑移面运动受阻时,转到与之相交的另一滑移面继续滑移的过程。
即一般山两个或以上的滑移面沿共同的滑移方向同时或交替的滑移。
它们的滑移线通常为折线或波纹状。
这是螺型位错在不同的滑移面上反复进行“扩展”的结果。
18.用金相分析如何区分“滑移带”、“机械李晶”、“退火李晶”。
答:
滑移带一般不穿越晶界。
一般以平行直线和波纹线出现。
可以通过抛光去除。
机械李晶也在晶粒内,一般挛晶区域不大,李晶与基体位向不同。
不能通过抛光去除。
退火李晶通常以大条块形态分布于晶内,学晶界面平直。
一般在金相磨面上分布比较均匀。
不能通过抛光去除。
19.为什么陶瓷实际的抗拉强度低于理论强度,而陶瓷的压缩强度总是高于抗拉强度?
答:
这是山于陶瓷粉末烧结时存在难以避免的显微空隙,在冷却或热循环时曲热应力产生了显微裂纹。
在裂纹尖端,会产生严重的应力集中,故其一般在低于理论强度的应力下就会发生断裂。
压缩强度高于抗拉强度是因为,在拉伸时,当裂纹一达到临界尺寸就失稳扩展而导致断裂,而压缩时,裂纹或者闭合或者呈稳态地慢慢扩展,并转向平行于压缩轴。
20.试比较去应力退火过程与动态回复过程位错运动有何不同?
从显微组织上如何区分动、静态回复和动、静态再结晶?
答:
去应力退火过程中,位错通过攀移和滑移重新排列,从高能态转变为低能态;动态回复过程中,则是通过螺型位错的交滑移和刃型位错的攀移,使异号位错相互抵消,保持位错增值率与位错消失率之间的动态平衡。
从显微组织上观察,静态回复时可见到清晰的亚晶界,静态再结晶时会形成等轴晶粒;而动态回复时形成胞状亚结构,动态再结晶时等轴晶中乂形成位错缠结胞,比静态再结晶晶粒更细。
21.某低碳钢零件要求各向同性,但在热加工后形成比较明显的带状组织。
请提出几种具体方法来减轻或消除在热加工中形成的带状组织的因素。
答:
一是不在两相区变形;二是减少夹杂元素的含量;三是釆用高温扩散退火,消除元素偏析。
对于已经出现带状组织的材料,在单相区加热、正火处理,则可以予以消除和改善。
22.为何金属材料经热加工后机械性能较铸造状态为佳?
答:
金属材料在热加工过程中经历了动态变形和动态回复及再结晶过程,柱状晶区和粗等轴晶区消失了,代之以较细小的等轴晶粒;原铸锭中许多分散缩孔、微裂纹等山于机械焊合作用而消失,显微偏析也山于压缩和扩散得到一定程度的减弱,故使材料的致密性和力学性能提高。
23.陶瓷晶体塑性变形有何特点?
答:
陶瓷一般是多晶陶瓷,且是比较脆的,其化学键主要是离子键和共价键。
在共价键键合的陶瓷中,原子之间的键合具有方向性,位错想要运动必须破坏这种特殊的原子键合,而共价键的结合力是很强的,位错运动有很高的点阵阻力。
使得陶瓷有很大的脆性。
但是离子键键合的单晶陶瓷具有一定的塑性。
如图,当位错运动一个原子间距时,同号离子的巨大斥力,使得位错难以运动。
但位错如果沿45。
方向运动,则在滑移过程中相邻晶面始终山库仑引力保持相吸,因而具有很好的塑性。
24.图表示再结晶终了的晶粒尺寸和再结晶前的冷加工量之间的关系。
图中曲线表明,三种不同的退火温度对晶粒大小影响不大。
这一现象与通常所说的“退火温度越高,退火后晶粒越大”是否矛盾?
答:
不矛盾。
再结晶终了的晶粒尺寸是指再结晶刚好完成但未发生长大时的晶粒尺寸。
但晶粒大小是退火温度的弱函数,故图中曲线再结晶终了的晶粒尺寸与退火温度关系不大。
再结晶完成以后,若继续保温,会发生晶粒长大的过程。
对这一过程而言,退火温度越高,退火后晶粒越大。
因为温度越高,晶界移动的激活能就越低晶界的平均迁移率就越高,晶粒长大速率就越快,退火后晶粒越粗大。
25、灯泡中的鸽丝在非常高的温度下工作,故会发生显著的晶粒长大。
当形成横跨灯丝的大晶粒时,灯丝在某些情况下就变得很脆,并会在因加热与冷却时的热膨胀所造成的应力下发生破断。
试找出一种能延长铸丝寿命的方法。
可以在钩丝中形成弥散、颗粒状的第二相(如ThO2)以限制晶粒长大。
因为若ThO?
的体积分数为",半径为r时,晶粒的极限尺寸R二,若选择合适的“和r,使R尽可能小,即晶粒不再长大,使灯丝的脆性大大降低而不易破断,从而有效地延长了灯丝的寿命。
26•说明金属在冷变形、回复、再结晶和晶粒长大四个阶段的行为与表现,并说明各阶段促使这些晶体缺陷运动的驱动力是什么。
【07真题】
答:
(1)冷变形加工时:
主要的形变方式是滑移,由于滑移,晶体中空位和位错密度增加,位错分布不均匀。
缺陷运动驱动力为切应力作用。
(2)回复过程:
空位扩散、聚集或消失;位错密度降低,位错相互作用,重新分布(多样化)。
缺陷运动驱动力为弹性畸变能。
(3)再结晶过程:
毗邻低位错密度区晶界向高位错密度区的晶粒扩张。
位错密度减少,能量降低,成为低畸变或无畸变区。
缺陷运动驱动力为形变储存能。
(4)晶粒长大阶段:
弯曲界面向其曲率中心移动,微量杂质原子偏聚在晶界区域,对晶界移动起到拖曳作用,这与杂质吸附在位错中组成柯氏气团阻碍位错运动相似,影响了晶界的活动性。
缺陷运动驱动力为晶粒长大前后总的界面能差,而界面移动的驱动力是界面曲率。
27.试用位错理论解释低碳钢的屈服现象。
距离说明吕德斯带对工业生产的影响及解决办法。
【08、09真题】
答:
山于低碳钢是以铁素体为基的合金,铁素体中的碳原子与位错交互作用,形成柯氏气团对位错起“钉扎”作用,致使屈服强度升高。
而位错一旦挣脱气团的钉扎,便可在较小的应力下继续运动,这时拉伸曲线上乂会出现下屈服点。
已经屈服的试样,卸载后立即重新加载拉伸时,山于位错已脱出气团的钉扎,故不出现屈服点。
但若卸载后,放置较长时间或稍加热后,再进行拉伸时,由于溶质原子已通过扩散乂重新聚集到位错线周围形成气团,故屈服现象乂会重新出现。
吕德斯带会使低碳钢薄板在冲压成型时使匸件表面粗糙不平。
解决办法:
可根据应变时效原理,将钢板在冲压之前先进行一道微量冷轧(如1%~2%压下量)工序,使屈服点消除,随后进行冲压成型,也可向钢中加入少量Ti、Al及C、N等形成化合物,以消除屈服点。
28.奥氏体不锈钢能否通过热处理来强化?
为什么?
生产中用什么方法使其强化?
【09真题】
答:
热处理强化机制主要是通过热处理过程中相变而得到强化,而奥氏体不锈钢在热处理时不发生相变,达不到预想的强化效果,因而不能通过热处理来强化。
生产中主要借冷加工实现强化的。
金属材料经加工变形后,强度(硬度)显著提高,而塑性则很快下降,即产生了加工硬化现象。
加工硕化是金属材料的一项重要特性,可被用作强化金属的途径,特别是那些不能通过热处理强化的材料。
29•简要说明提高一种陶瓷材料韧性的方法及原理。
答:
相比于金属而言,脆、难以变形是陶瓷的一大特点,为了改善陶瓷的脆性、提高其韧性,LI前釆取降低晶粒尺寸,使其亚微米或纳米化来提高塑性和韧性,采取氧化铠增韧、相变增韧、纤维增韧或颗粒原位生长增强等有效途径来改善之。
纤维增韧原理:
利用一些纤维的高强度和高模量,使之均匀分布于陶瓷材料的机体中,生成一种陶瓷基复合材料。
当材料受到外载荷时,纤维可以承担部分的负荷,减轻了陶瓷本身的负担,同时纤维可以组织或抑制裂纹扩展,从而改善了陶瓷材料的脆性,起到增韧效果。
30.指出材料拉伸应力一应变曲线图中庆、os、ob的含义。
并解释为什么在6附近,应力会发生多次微小的波动?
【10年真题】
答:
*为弹性极限,当应力小于®时试样发生弹性形变,当应力超过"时试样发生塑性形变。
穴为屈服强度,当应力达到穴时试样开始屈服。
也为抗拉强度,当应力达到也时,试样发生断裂。
在"附近,应力的多次微小的波动时屈服伸长现象。
这是因为当拉伸试样开始屈服时,应力随即突然下降,并在应力基本恒定的情况下继续发生屈服伸长,所以拉伸曲线出现应力平台区。
在发生屈服延伸阶段,试样的应变是不均匀的。
这种变形带沿试样长度方向不断形成与扩展,从而产生拉伸曲线平台的屈服伸长。
其中,应力的每一次微小波动,即对应一个新变形带的形成。
当屈服扩展到整个试样标距范围时,屈服延伸阶段就告结束。
31.六方晶系的滑移系通常是什么?
FCC晶体的滑移系是什么?
从晶体滑移角度上分析,为什么FCC晶系的多晶体塑性变形能力通常比六方晶系的多晶体的变形能力大。
【11年真题】
答:
滑移系是由一个滑移面和此面上的一个滑移方向合起来的,滑移面和滑移方向通常是金属晶体中原子排列最密的晶面和晶向。
因为原子密度最大的晶面其面间距最大,点阵阻力最小,因而容易沿着这些面发生滑移:
滑移方向为原子密度最大的方向是山于最密排方向上的原子间距最短,及位错b最小。
所以六方晶系的滑移系通常是:
滑移面为{0001}、滑移方向<11-20>;FCC晶体的滑移系通常为:
滑移面{111}、滑移方向<110>o
每一个滑移系表示晶体在进行滑移时可能釆取的一个空间取向。
在其他条件相同时,晶体中的滑移系越多,滑移过程可能釆取的空间取向便越多,滑移容易进行,它的塑性便越好。
据此,面心立方的滑移系共有{111)4<110>3=12个,而密排六方晶体的滑移系仅W{0001)k11-20>3=3个.山于FCC滑移系数比六方晶系的多,所以FCC晶系的多晶体塑性变形能力通常比六方晶系的多晶体的变形能力大。
32.在室温(20・C)下对铅板进行轧制,请问这个加工过程是冷加工还是热加工,为什么?
(铅的熔点是327.50-C)[11年真题】
答:
热加工是指在再结晶温度以上的加工过程,在再结晶温度以下的加工过程为冷加工。
铅的再结晶温度低于室温,因此在室温下对铅板进行加工属于热加工。
33.某工厂用冷拉钢丝绳将一大型钢件调入热处理炉内,由于一时疏忽,未将钢丝绳取出,而是随同工件一起加热至8609(该温度高于钢丝绳的再结晶温度),保温时间到了,打开炉门,要吊出工件时,钢丝绳发生断裂,试分析原因。
【12年真题】
答:
冷拉钢丝绳是经大变形量的冷拔钢丝绞合而成,加工过程的冷加工硬化是钢丝的强度、硬度大大提高,从而能承载很重的钢件。
但是当其加热至860°C时,其温度已远远超过钢丝绳的再结晶温度,以致产生回复再结晶现象,加工硬化效果完全消失,强度、硬度大大降低。
再把它用来起重时,一旦负载超过其承载能力,必然导致钢丝绳断裂事故。
34.请对比分析加工硬化、细晶强化、弥散强化、和固溶强化的特点和机理有何异同。
答:
(1)加工硬化:
随冷塑性变形量增加,金属的强度、硬度提高的现象称加工硕化。
原因:
随变形量增加,位错密度增加,位错之间的相互堆积、缠结,使得位错难以继续运动,从而使变形抗力增加。
(2)细晶强化:
通过细化晶粒来同时提高金属的强度、硬度、塑性和韧性的方法称细晶强化。
原因:
因为晶粒越细,单位体积内晶粒数忖越多,参与变形的晶粒数LI也越多,变形越均匀,使在断裂前发生较大的塑性变形。
强度和塑性同时增加。
(3)弥散强化:
当在晶内呈颗粒状弥散分布时,第二相颗粒越细,分布越均匀,合金的强度、硬度越高,塑性、韧性略有下降,这种强化方法称弥散强化。
原因:
山于位错绕过、切过第二相粒子需要增加额外的能量,因而会使位错的运动变得困难,提高了变形抗力。
(4)固溶强化:
随溶质含量增加,固溶体的强度、硬度提高,称固溶强化。
原因:
山于溶质原子与位错相互作用的产生柯氏气团,阻碍位错运动,提高了抗变形能力。
35.纤维组织和织构是怎样形成的?
它们有何不同?
对金属的性能有什么影响?
答:
材料经冷加工后,除使紊乱取向的多晶材料变成有择优取向的材料外,还使材料中的不熔杂质、第二相和各种缺陷发生变形。
由于晶粒、杂质。
第二相、缺陷等都沿着金属的主变形方向被拉长成纤维状,故称为纤维组织。
一般说来,纤维组织使金属纵向(纤维)方向强度高于横向方向。
金属在冷加工以后,各晶粒的位向就有一定的关系。
如某些晶面或晶向彼此平行,且都平行于零件的某一外部参考方向,这样一种位向分布就称为择优取向或简称为织构。
形成织构的原因并不限于冷加工,而这里主要是指形变织构。
由于织构引起金属各向异性,在很多情况下给金属加工带来不便,如冷轧镁板会产生(0001)<1120>织构,若进一步加工很容易开裂;深冲金属杯的制耳,金属的热循环生长等。
但有些情况下也有其有利的一面。
36.金属铸件能否通过再结晶退火来细化晶粒?
如果不能,那用什么方法?
【模拟题四】
答:
再结晶退火必须用于经冷变形加工的材料,其U的是改善冷变形后材料的组织和性能。
若对铸件采用再结晶退火,山于铸件没有经过塑性变形处理,其组织不会发生相变,也没有形成新晶核的驱动力(如冷变形储存能等),所以不会形成新晶粒,也就不能细化晶粒。
37.冷变形金属在加工时经过哪三个阶段,它们各自特点是什么?
答:
经过的三个阶段是回复、再结晶、晶粒长大。
(1)回复:
不发生大角度晶界迁移,晶粒的形状和大小与变形态相同。
(2)再结晶:
首先在畸变度答的区域产生新的无畸变晶粒核心,然后消耗周围的变形基体长大,直到完全变成无畸变的细等轴晶粒,但晶体结构并没有改变,性能发生明显变化并恢复到变形前的情况。
(3)晶粒长大:
在晶界表面能的驱动下,新晶粒互相呑食而长大,从而得到在该条件下较为稳定的尺寸。
38.讨论形成晶相和玻璃相的条件,指岀为什么大多数陶瓷材料可以结晶,形成玻璃相也是常见的,而金属很容易进行结晶,但很难形成玻璃相?
【08年真题】
答:
对于有可能进行结晶的材料,决定液体冷却时是否能结晶或者形成玻璃的外部条件是冷却速度,内部条件是黏度。
如果冷却速度足够高,任何液体原则上都可以转化为玻璃。
特别是对那些分子结构复杂、材料熔融态时黏度很大的液体,冷却时原子迁移扩散困难,则晶体的形成过程很难进行,容易形成过冷液体。
温度下降至Tg以下时,过冷液体固化成玻璃。
金属材料由于其晶体结构比较简单,且熔融时黏度小,冷却时很难阻止结晶过程的发生,故固态下的金属大多为晶体;但如果冷却很快时,能阻止某些合金的结晶过程,此时过冷液态的原子排列方式保留至固态,原子在三维空间则不呈周期性的规则排列。
陶瓷材料晶体一般比较复杂,特别是能形成三维网络的SiO?
等,尽管大多数陶瓷材料可进行结晶,但也有一些是非晶体,这主要是指玻璃和硅酸盐结构。
39.铸锭的一般组织可分为哪几个区域?
写出其名称,并简述影响铸锭结晶组织的因素。
【08年真题】
答:
在铸锭组织中,一般有三层晶区:
(1)表层细晶区。
其形成是山于模壁的温度较低,液体的过冷度较大,因此形核率较高所致。
(2)柱状晶区。
其形成是由于模壁的温度升高,晶核的成长速率大于晶核的形核率,且沿垂直于模壁方向的散热较为有利。
在细晶区中取向有利的晶
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