2 试根据凝固理论，分析通常铸锭组织的特点。
3 简述液态金属结晶时，过冷度与临界晶核半径，形核功及形核率的关系。
－
4 铜的熔点Tm=1356K，熔化热?Hm=1628J/cm2，?=177×107J/cm，点阵常数a=0.3615nm。求铜?T=100? 时均匀形核的临界核心半径。
5何谓过冷，过冷度，动态过冷度，它们对结晶过程有何影响？
6 根据冷却速度对金属凝固后组织的影响，现要获得微晶，非晶，亚稳相，请指出其凝固时如何控制。 7、简述纯金属凝固时润湿角θ、杂质颗粒的晶体结构和表面形态对异质形核的影响 。
第四章 二元合金相图与合金凝固
一、填空
1. 固溶体合金凝固时，除了需要结构起伏和能量起伏外，还要有 起伏。 2. 按液固界面微观结构，界面可分为 和 。
3. 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 。
4 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。 5 液态金属凝固时，若温度梯度dT/dX>0（正温度梯度下），其固、液界面呈 状，dT/dX<0时（负温度梯度下），则固、液界面为 状。
6. 靠近共晶点的亚共晶或过共晶合金，快冷时可能得到全部共晶组织，这称为 。
7 固溶体合金凝固时，溶质分布的有效分配系数ke= ，当凝固速率很大时ke趋于 。
8. 在二元相图中，L1→?+L2叫 反应，?→L+?称为 转变，而反应?１—?２＋?称为 反应，?+???称为 反应。
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，铁素体是 ，其晶体结构是 ，合金平衡结晶时，奥氏体的最大含量是 ；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
是 ；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 ，变态莱氏体的相组成物是 ，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 ，A共析反应后的生成物称为 。 10 如图4-3为Mg-Y相图
1） 填相区组成，写出相图上等温反应及Y=5%wt时的合金K在室温时的平衡组织。 2） 已知Mg为hcp结构，试计算Mg晶胞的致密度； 3） 指出提高合金K强度的可能方法
4） 简述图中Y=10%wt之合金可能的强化方法。 11 试说明纯Al和铝－铜单相固溶体结晶的异同。 12 根据4-4的铁碳亚稳平衡相图回答下列问题：
1） 写出下列Fe3CII含量最多的合金；珠光体含量最多的合金；莱氏体含量最多的合金。 2） 指出此二元系中比较适合做变形合金和铸造合金的成分范围。 3） 如何提高压力加工合金的强度。
4） 标注平衡反应的成分及温度，写出平衡反应式。
5） 分析Fe-1%C合金的平衡凝固过程，并计算室温下其中相组成物和组织组成物的百分含量， 6） 分析Fe-1%C合金在亚稳冷却转变和淬火冷却转变后组织的差异。
7） 根据Fe-Fe3C状态图确定下列三种钢在给定温度下的显微组织（填入表中） 含碳量 0.4 0.77 1.0 温度 680℃ 700℃ 显微组织 P P+Fe3CⅡ 温度 900℃ 刚达到770℃ 刚达到770℃ 显微组织 A+F A A+Fe3C 770℃停留一段时间 P+F 8) 画出1200℃时各相的自由能---成分曲线示意图。
第六章 空位与位错
一、 名词解释
空位平衡浓度，位错，柏氏回路，P-N力，扩展位错，堆垛层错，弗兰克-瑞德位错源， 奥罗万机制，科垂耳气团，面角位错，铃木气团，多边形化 二、 问答
1 fcc晶体中，层错能的高低对层错的形成、扩展位错的宽度和扩展位错运动有何影响？层错能对金属材料冷、热加工行为的影响如何？
4 平衡空位浓度与温度有何关系？高温淬火对低温扩散速度有何影响？
5 已知Al的空位形成能为0.76eV，问从27? 升温到627? 时空位浓度增加多少倍（取系数A=1） 7、位错对金属材料有何影响？
第七章 金属塑性变形
一 名词解释
固溶强化，应变时效，孪生，临界分切应力，变形织构 二 问答
1 单相合金的冷塑性变形与纯金属的室温塑性变形相比，有何特点。 2 金属晶体塑性变形时，滑移和孪生有何主要区别？
4 简述冷加工纤维组织、带状组织和变形织构的成因及对金属材料性能的影响。 5 为什么金属材料经热加工后机械性能较铸造态好。 6 何为加工硬化？列出产生加工硬化的各种可能机制。（不必说明），加工硬化现象在工业上有哪些作用？ 7 简要说明第二相在冷塑性变形过程中的作用。 8 讨论织构的利弊及控制方法。
9 叙述金属和合金在冷塑性变形过程中发生的组织性能的变化。 10 图7－1所示低碳钢的三条拉伸曲线，1－塑性变形；2－去载后立即再行加载；3－去载后时效再加载。
试回答下列问题：
1） 解释图示曲线2无屈服现象和曲线3的屈服现象。
2） 屈服现象对金属变形制件表面质量有何影响，如何改善表面质量。 11 退火纯Fe，其晶粒尺寸d=1/4mm时，其屈服点?s=100MNm-2；d=1/64mm时?s=250MNm-2。d=1/16mm
时，根据霍尔—配奇公式求其?s为多少？
第八章 回复与再结晶
1 名词
变形织构与再结晶织构，再结晶全图，冷加工与热加工，带状组织，加工流线，动态再结晶，临界变形度，二次再结晶，退火孪晶 2 问答
1 再结晶与固态相变有何区别？
2 简述金属冷变形度的大小对再结晶形核机制和再结晶晶粒尺寸的影响。
3 灯泡中W丝在高温下工作，发生显著晶粒长大性能变脆，在热应力作用下破断，试找出两种延长钨丝寿命的方法？
4 纯铝经90%冷变形后，取三块试样分别加热到70? ，150? ，300? ，各保温一小时后空冷，纯铝的熔点为660?。
1） 分析所得组织，画出示意图；2） 说明它们强度、硬度的高低和塑性方面的区别并简要说明原因。 5 试说明晶粒大小对金属材料室温及高温力学性能的影响，在生产中如何控制材料的晶粒度。 6 如何提高固溶体合金的强度
7 试用位错理论解释固溶强化，弥散强化，以及加工硬化的原因。
第九章 表面与界面
1 名词
正吸附，晶界能，小角度晶界，晶界偏析 2 问答
1 试说明界面对复合材料结合强度的影响。 2 试述晶界的特性。 3 分析晶界能的变化。
4 分析影响晶界迁移的因素
第十章 原子扩散
1、 简要说明影响溶质原子在晶体中扩散的因素。
＋＋
2、Ni板与Ta板中有0.05mm厚MgO板作为阻挡层，1400℃时Ni通过MgO向Ta中扩散，此时Ni在
－－
MgO中的扩散系数为D=9×1012cm2/s，Ni的点阵常数为3.6×108cm。问每秒钟通过MgO阻挡层在2×
＋
2cm2的面积上扩散的Ni数目，并求出要扩散走1mm厚的Ni层需要的时间。
3、对含碳0.1％齿轮气体渗碳强化，渗碳气氛含碳1.2％，在齿轮表层下0.2cm处碳含量为0.45%时齿轮达到最佳性能。已知铁为FCC结构，C在Fe中的D0＝0.23，激活能Q＝32900cal/mol，误差函数如表10－1。 1）试设计最佳渗碳工艺；
2）在渗碳温度不变，在1000℃时渗碳，要将渗碳厚度增加1倍，即要求在其表面下0.4cm处渗碳后碳含量为0.45%所需渗碳时间。
xxerf(2Dt) 0.0000 0.1125 0.2227 0.3286 0.4284 0.5205 0.6039 xxerf(2Dt) 0.6778 0.7421 0.7969 0.8247 0.8802 0.9103 0.9340 表10－1 2Dt与erf(2Dt)的对应值 x2Dt 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 x2Dt 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2 1.3 x2Dt 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 2.0 xerf(2Dt) 0.9523 0.9661 0.9763 0.9838 0.9891 0.9928 0.9953 4 一块厚度10毫米，含碳量0.77%的钢在强脱碳气氛中加热到800℃，然后缓慢冷却，试指出试样从表面到心部的组织分布。
5 铜-锌基单相固溶体进行均匀化处理，试讨论如下问题：
1) 在有限时间内能否使枝晶偏析完全消失？
2) 将此合金均匀化退火前进行冷加工，对均匀化过程是加速还是无影响？说明理由。 6 原子扩散在材料中的应用
7 何谓上坡扩散，举两个实例说明金属中上坡扩散现象。 9简述固溶体合金的扩散机制
第一章 原子排列与晶体结构
6. [110]， (111)， ABCABC…， 0.74 ， 12 , 4 ，
r?2a4； [111]， (110) , 0.68 , 8 , 2 ，
r?7.
8. 9. 10.
3aar?4 ； [1120]， (0001) ， ABAB ， 0.74 ， 12 ， 6 ， 2。
0.01659nm3 ， 4 ， 8 。
FCC ， BCC ，减少 ，降低 ，膨胀 ，收缩 。 解答：见图1－1
解答：设所决定的晶面为（hkl），晶面指数与面上的直线[uvw]之间有hu+kv+lw=0，故有： h+k-l=0,2h-l=0。可以求得（hkl）＝（112）。
6 解答：Pb为fcc结构，原子半径R与点阵常数a的关系为（100）平面的面积S＝a2＝0.244926011×0-12mm2，每个（100）面上的原子个数为2。 所以1 mm2上的原子个数
r?2a4，故可求得a＝0.4949×10-6mm。则
n?1s＝4.08×1012。
第三章 合金相结构
一、 填空
1） 提高，降低，变差，变大。 2） （1）晶体结构；（2）元素之间电负性差；（3）电子浓度 ；（4）元素之间尺寸差别 3） 存在溶质原子偏聚 和短程有序 。 4） 置换固溶体 和间隙固溶体 。 5） 提高 ，降低 ，降低 。
6） 溶质原子溶入点阵原子溶入溶剂点阵间隙中形成的固溶体，非金属原子与金属原子半径的比值大于
0.59时形成的复杂结构的化合物。
二、 问答
1、 解答： ?-Fe 为bcc结构，致密度虽然较小，但是它的间隙数目多且分散，间隙半径很小，四面体间隙半径为0.291Ra，即R＝0.0361nm，八面体间隙半径为0.154Ra，即R＝0.0191nm。氢，氮，碳，硼由于与?-Fe的尺寸差别较大，在?-Fe中形成间隙固溶体，固溶度很小。?-Fe的八面体间隙的[110]方向R=0.633 Ra，间隙元素溶入时只引起一个方向上的点阵畸变，故多数处于?-Fe的八面体间隙中心。B原子较大，有时以置换方式溶入?-Fe。
由于?-Fe为fcc结构，间隙数目少，间隙半径大，四面体间隙半径为0.225 Ra，即R＝0.028nm，八面体间隙半径为0.414 Ra，即R＝0.0522nm。氢，氮，碳，硼在?-Fe 中也是形成间隙固溶体，其固溶度大于在?-Fe中的固溶度，氢，氮，碳，硼处于?-Fe的八面体间隙中心。
2、简答：异类原子之间的结合力大于同类原子之间结合力；合金成分符合一定化学式；低于临界温度（有序化温度）。
第三章 纯金属的凝固
2. 填空
1. 结构和能量。
?3Tm16??2?Tm?Gk??r?23??L?TL?Tmm2 表面，体积自由能 ,，。
3 晶核长大时固液界面的过冷度。
4 减少，越大，细小。 5. 快速冷却。
二、 问答
1 解答： 凝固的基本过程为形核和长大，形核需要能量和结构条件，形核和长大需要过冷度。细化晶粒的基本途径可以通过加大过冷度，加入形核剂，振动或搅拌。
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