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材料科学与工程基础习题

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  • 卖家[上传人]:豆浆
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  • 上传时间:2017-05-21
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    • 1、1第一章 原子排列与晶体结构1. fcc 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,原子的半径 r 与点阵常数 a 的关系是 ;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 ,原子的半径 r 与点阵常数 a 的关系是 ;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 ,原子的半径 r 与点阵常数 a 的关系是 。2. Al 的点阵常数为 0.4049nm,其结构原子体积是 ,每个晶胞中八面体间隙数为 ,四面体间隙数为 。3. 纯铁冷却时在 912 发生同素异晶转变是从 结构转变为 结构,配位数 ,致密度 ,晶体体积 ,原子半径发生 。4. 在面心立方晶胞中画出 )( 21晶面和 1晶向,指出110中位于(111)平面上的方向。在 hcp 晶胞的(0001)面上标出 )( 02晶面和 012晶向。5. 求 1和 20两晶向所决定的晶面。6 在铅的(100)平面上,1mm 2 有多少原子?已知铅为 fcc 面心立方结构,其原子半

      2、径R=0.17510-6mm。第二章 合金相结构一、 填空1) 随着溶质浓度的增大,单相固溶体合金的强度 ,塑性 ,导电性 ,形成间隙固溶体时,固溶体的点阵常数 。2) 影响置换固溶体溶解度大小的主要因素是(1) ;(2) ;(3) ;(4) 和环境因素。3) 置换式固溶体的不均匀性主要表现为 和 。4) 按照溶质原子进入溶剂点阵的位置区分,固溶体可分为 和 。5) 无序固溶体转变为有序固溶体时,合金性能变化的一般规律是强度和硬度 ,塑性 ,导电性 。6)间隙固溶体是 ,间隙化合物是 。二、问答1、 分析氢,氮,碳,硼在 -Fe 和 -Fe 中形成固溶体的类型,进入点阵中的位置和固溶度大小。已知元素的原子半径如下:氢:0.046nm ,氮:0.071nm ,碳:0.077nm,硼:0.091nm,-Fe:0.124nm,-Fe :0.126nm。2、简述形成有序固溶体的必要条件。第三章 纯金属的凝固1. 填空1. 在液态纯金属中进行均质形核时,需要 起伏和 起伏。2 液态金属均质形核时,体系自由能的变化包括两部分,其中 自由能是形核的阻力, 是形核的动力;临界晶核半径 rK 与过冷度

      3、T 关系为 ,临界形核功 G K 等于 。3 动态过冷度是指 。4 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 。5. 获得非晶合金的基本方法是 。二、 问答21 根据凝固理论,试述细化晶粒的基本途径。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,=17710 7 J/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 、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

      4、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/dX0(正温度梯度下) ,其固、液界面呈 状,dT/dX0 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,L 1+L 2 叫 反应,L+ 称为 转变,而反应 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 ,Fe 3CI 是从 中析出的,Fe 3CII 是从 中析出的,Fe 3CIII 是从 中析出的,它们的含碳

      5、量为 ,Fe 3C 主要性能特点是 ,A 共析反应后的生成物称为 。2 问答1 如图 4-1 所示为 Ni-Al 相图1) 填出相图中各相区的平衡相;2) 指出图中的稳定化合物和不稳定化合物;3) 写出图中存在的恒温反应,指明反应类型;4) 指出含 Ni 30%(重量)的合金在平衡冷却时的相变过程,计算室温下的相组成与组织组成,并计算出其中组织组成物的百分数。5) 试说明含 Ni89%(重量)的 Ni-Al 合金其平衡凝固与非平衡凝固后的显微组织的不同。6) 设 X 合金平衡凝固完毕时的组织为 (Al)初晶+(+)共晶,其中 初晶占 80%,3则此合金中 Ni 组元的含量是多少?7) 绘出 1500 时 Al-Ni 合金系的自由能成分曲线示意图。图 4-1 图 4-2 2 根据 Cu-Sn 相图(图 4-2) ,Cu 为 fcc 结构。回答下列问题:1) 相为何种晶体结构?2)计算 212时 Cu-90%Sn 合金在 TE 温度时(共晶反应前)的平衡分配系数。3)Cu-13.47%Sn 合金在正常条件下凝固后, 相的晶界上出现少量 相,其原因何在?如何消除 相?4)分析 Cu-70%S

      6、n 合金平衡凝固过程,并计算共晶反应刚完毕时相组成物和组织组成物的相对含量。5)画出 Cu-Sn 系合金在 450时各相自由能-成分曲线示意图。图 4-3 图 4-43 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。4 试说明纯 Al 和铝铜单相固溶体结晶的异同。45 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

      7、度下的显微组织(填入表中)含碳量 温度 显微组织 温度 显微组织0.4 770停留一段时间 P+F 900 A+F 0.77 680 P 刚达到 770 A 1.0 700 P+Fe3C 刚达到 770 A+Fe3C 8) 画出 1200时各相的自由能-成分曲线示意图。图 4-5 图 4-66:A 为金属元素,B 为非金属元素,形成二元相图如图 4-5:1)画出合金平衡冷却曲线以及平衡结晶后组织示意图,计算其室温下相组成物及组织组成物相对含量。2)试分析不同冷却速度对下图中合金凝固后显微组织的影响。3)合金在工业条件冷凝后如对合金进行扩散退火,应如何确定退火温度。7:简述典型金属凝固时,固/液界面的微观结构,长大机制,晶体在正温度梯度下、负温度梯度下成长时固/液界面的形态。8:根据 Pb-Bi 相图(图 46)回答下列问题:1) 把空相区填上相的名称。2) 设 X 合金平衡凝固完毕时的相组成物为 和(Bi),其中 相占 80%,则 X 合金中 Bi 组元的含量是多少?3) 设 Y 合金平衡凝固完毕时的组织为 (Bi)初晶+ (Bi)共晶,且初晶与共晶的百分含量相等,则此合金中 Pb 组元的含量是多少?4) Pb-30%Bi 合金非平衡凝固后室温下组织与平衡凝固组织有何不同。第五章 三元合金相图1 根据 FeCSi 的 3.5%Si 变温截面图(51) ,写出含 0.8%C 的 Fe-C-Si 三元合金图 85在平衡冷却时的相变过程和 1100时的平衡组织。图 512 图 52 为 Cu-Zn-Al 合金室温下的等温截面和 2%Al 的垂直截面图,回答下列问题:1) 在图中标出 X 合金(Cu-30%Zn-10%Al)的成分点。2) 计算 Cu-20%Zn-8%Al 和 Cu-25%Zn-6%Al 合金中室温下各相的百分含量,其中 相成分点为 Cu-22.5%Zn-3.45%Al, 相成分点为 Cu-18%Zn-11.5%Al。3) 分析图中 Y 合金的凝固过程。图 52Y63 如图 53 是 A-B-C 三元系合金凝固时各相区,界面的投影图,A、B、C 分别形成固溶体 、。1) 写出 Pp, E1和 2单变量线的三相平衡反应式。2) 写出图中的四相平衡反应式。3) 说明 O 合金凝

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