1、第六章有序介質(zhì)中的點(diǎn)缺陷和線缺陷點(diǎn)缺陷空位和間隙原子平衡濃度離子晶體中的點(diǎn)缺陷Kroger-Vink符號 稟性點(diǎn)缺陷和非稟性點(diǎn)缺陷 線缺陷位錯(cuò)幾何特征位錯(cuò)類型：刃(正負(fù))、螺(左右)、混合位錯(cuò)應(yīng)力場直螺位錯(cuò)、直刃位錯(cuò)位錯(cuò)能量刃位錯(cuò)、螺位錯(cuò)、混合位錯(cuò)位錯(cuò)受力保守運(yùn)動和非保守運(yùn)動，滑移和攀移位錯(cuò)運(yùn)動交互作用彎結(jié)、割階、科垂?fàn)枤鈭F(tuán)、史諾克氣團(tuán)位錯(cuò)產(chǎn)生和增殖F-R源實(shí)際晶體中的位錯(cuò)全位錯(cuò)、部分位錯(cuò)、擴(kuò)展位錯(cuò)第七章面缺陷和體缺陷表面張力、能量、形貌、弛豫和重構(gòu)、吸(脫)附和偏析晶界小角晶界傾轉(zhuǎn)晶界、扭轉(zhuǎn)晶界大角晶界幾何結(jié)構(gòu)模型(CSL、DSC、O) 奇異晶界、鄰位晶界小角晶界和大角晶界：能量、偏析、遷移

2、 取向差相界共格、半共格、非共格體缺陷第八章固體中原子的擴(kuò)散擴(kuò)散機(jī)制間隙、空位、換位擴(kuò)散系數(shù)微觀意義、影響因素?cái)U(kuò)散激活能擴(kuò)散方程的解誤差函數(shù)解、高斯解、三角函數(shù)解、數(shù)值解、平方根關(guān)系Matano平面 高擴(kuò)散率通道晶界、位錯(cuò)、表面等 反應(yīng)擴(kuò)散 影響擴(kuò)散系數(shù)的因素 離子晶體、玻璃和聚合物中的擴(kuò)散RTQDDexp0Dtxerfcccctxc222,1212Dtxerfccccsxs20mHQfmHHQ第八章固體中原子的擴(kuò)散相關(guān)公式第九章材料的形變滑移和孿生滑移要素和滑移系單系滑移、交滑移、多系滑移臨界分切應(yīng)力定律孿生要素、機(jī)制滑移和孿生比較應(yīng)力-應(yīng)變曲線 加工硬化理論宏(微)觀應(yīng)變協(xié)調(diào)和宏(微)觀組

3、織變化CB、DDW、MB、GNB、IDB、SB、LB形變織構(gòu)類型表征第九章材料的形變相關(guān)公式222222212121212121coslkhlkhl lkkhhmAF0coscossGblGb210dkyy第十章相變的基本原理相變分類按：熱力學(xué)參數(shù)，方式，原子遷移特征相變驅(qū)動力相變形核均勻、非均勻；形核功、形核半徑；形核率固態(tài)轉(zhuǎn)變時(shí)晶核長大界面過程控制、長程擴(kuò)散控制轉(zhuǎn)變動力學(xué)JMAK方程Ostwald熟化第十一章凝固純金屬的結(jié)晶液態(tài)金屬結(jié)構(gòu)結(jié)晶一般過程 結(jié)晶條件 結(jié)晶驅(qū)動力 形核(均勻、非均勻) 臨界晶核半徑、臨界形核功、形核率 晶核長大 液固界面結(jié)構(gòu)(光滑、粗糙) 晶核長大方式固溶體的結(jié)晶平

4、衡凝固、非平衡凝固 平衡分配系數(shù)、Scheil方程、成分過冷共晶凝固和包晶凝固第十一章凝固相關(guān)公式100kLLfCC10001kSSfCkCvGkkDCmLLL0001第十二章固態(tài)轉(zhuǎn)變合金脫溶脫溶貫序時(shí)效共析轉(zhuǎn)變、塊狀轉(zhuǎn)變連續(xù)型轉(zhuǎn)變調(diào)幅分解、無序有序轉(zhuǎn)變無擴(kuò)散型相變回復(fù)和再結(jié)晶組織、性能變化、驅(qū)動力再結(jié)晶基本規(guī)律、動力學(xué)及影響因素再結(jié)晶形核晶粒長大動態(tài)回復(fù)和動態(tài)再結(jié)晶再結(jié)晶織構(gòu)北京科技大學(xué)北京科技大學(xué)20052006學(xué)年第學(xué)年第2學(xué)期材料科學(xué)基礎(chǔ)試題學(xué)期材料科學(xué)基礎(chǔ)試題 (本題本題10分分)位錯(cuò)有哪些類型？判別位錯(cuò)類型的依據(jù)是什么？位錯(cuò)有哪些類型？判別位錯(cuò)類型的依據(jù)是什么？面心立方晶體中柏氏矢

5、量為面心立方晶體中柏氏矢量為110的全位錯(cuò)可以在哪些的全位錯(cuò)可以在哪些111面上存在，并寫出該全位錯(cuò)在這些面上分解為兩個(gè)面上存在，并寫出該全位錯(cuò)在這些面上分解為兩個(gè)分分位錯(cuò)的反應(yīng)式。位錯(cuò)的反應(yīng)式。 刃位錯(cuò)、螺位錯(cuò)及混合位錯(cuò)；刃位錯(cuò)、螺位錯(cuò)及混合位錯(cuò)； 按照按照柏氏矢量與位錯(cuò)線的夾角劃分，平行時(shí)是螺位錯(cuò)，垂直柏氏矢量與位錯(cuò)線的夾角劃分，平行時(shí)是螺位錯(cuò)，垂直時(shí)是刃位錯(cuò)，其它情況是混合位錯(cuò)；時(shí)是刃位錯(cuò)，其它情況是混合位錯(cuò)； 可以在（可以在（ 111）和（）和（1 11）面上存在；）面上存在； 兩個(gè)分解式為：兩個(gè)分解式為：a/2110a/6121+a/621 1 a/2110a/6211+a/612

6、1 (本題本題10分分) 什么是位錯(cuò)的非保守運(yùn)動？其最本質(zhì)的過程是什么是位錯(cuò)的非保守運(yùn)動？其最本質(zhì)的過程是什么？控制這種運(yùn)動速度的過程是什么？最粗略地估計(jì)兩個(gè)什么？控制這種運(yùn)動速度的過程是什么？最粗略地估計(jì)兩個(gè)不同溫度下的非保守運(yùn)動速度的比值應(yīng)該查閱什么參數(shù)？為不同溫度下的非保守運(yùn)動速度的比值應(yīng)該查閱什么參數(shù)？為什么？什么？ 位錯(cuò)運(yùn)動引起晶體體積變化，稱非保守運(yùn)動；位錯(cuò)運(yùn)動引起晶體體積變化，稱非保守運(yùn)動； 本質(zhì)是原子或空位的擴(kuò)散過程及形成割階的能力；本質(zhì)是原子或空位的擴(kuò)散過程及形成割階的能力； 控制非保守運(yùn)動速度的過程是原子擴(kuò)散能力，而溫度及是否控制非保守運(yùn)動速度的過程是原子擴(kuò)散能力，而溫度及

7、是否有外界正應(yīng)力有明顯影響；有外界正應(yīng)力有明顯影響； 高溫及正應(yīng)力促進(jìn)非保守運(yùn)動。應(yīng)查兩溫度下的原子自擴(kuò)散高溫及正應(yīng)力促進(jìn)非保守運(yùn)動。應(yīng)查兩溫度下的原子自擴(kuò)散系數(shù)或空位擴(kuò)散系數(shù)。系數(shù)或空位擴(kuò)散系數(shù)。 (本題本題15分分) 什么是重合位置點(diǎn)陣？如何用重合位置點(diǎn)陣描述什么是重合位置點(diǎn)陣？如何用重合位置點(diǎn)陣描述晶界結(jié)構(gòu)晶界結(jié)構(gòu)？比較面心立方金屬中小角晶界、普通大角晶界和？比較面心立方金屬中小角晶界、普通大角晶界和3孿晶界的能量、雜質(zhì)偏析和遷移率的相對高低。孿晶界的能量、雜質(zhì)偏析和遷移率的相對高低。兩點(diǎn)陣相互穿插，由兩點(diǎn)陣中重合陣點(diǎn)組成的周期點(diǎn)陣稱為重合位置點(diǎn)兩點(diǎn)陣相互穿插，由兩點(diǎn)陣中重合陣點(diǎn)組成的周

8、期點(diǎn)陣稱為重合位置點(diǎn)陣。陣。晶界兩側(cè)點(diǎn)陣取向不同，就有不同程度的重合度，用重合點(diǎn)陣密度晶界兩側(cè)點(diǎn)陣取向不同，就有不同程度的重合度，用重合點(diǎn)陣密度表表示。當(dāng)晶界穿過重合位置點(diǎn)陣晶面，特別是密排面時(shí)，晶界兩側(cè)原子鍵示。當(dāng)晶界穿過重合位置點(diǎn)陣晶面，特別是密排面時(shí)，晶界兩側(cè)原子鍵破壞的比例相對普通大角晶界要少一些，即原子匹配的比例高一些。如破壞的比例相對普通大角晶界要少一些，即原子匹配的比例高一些。如3、5、7、9等晶界。他們表示兩相互穿插的點(diǎn)陣中每等晶界。他們表示兩相互穿插的點(diǎn)陣中每3/5/7/9個(gè)原個(gè)原子中就重合一次。這種晶界的能量、遷移率及雜質(zhì)偏析量與一般大角晶子中就重合一次。這種晶界的能量、遷

9、移率及雜質(zhì)偏析量與一般大角晶界不同。界不同。小角晶界能量低，雜質(zhì)偏析少，遷移率低；大角晶界能量高，雜質(zhì)偏析小角晶界能量低，雜質(zhì)偏析少，遷移率低；大角晶界能量高，雜質(zhì)偏析多，遷移率高；多，遷移率高；3孿晶界是共格的，很穩(wěn)定，能量很低，甚至低于小角孿晶界是共格的，很穩(wěn)定，能量很低，甚至低于小角晶界；雜質(zhì)偏析少，遷移率很低。晶界；雜質(zhì)偏析少，遷移率很低。 (本題本題10分分) 什么是臨界分切應(yīng)力定律？在面心立方晶體中的什么是臨界分切應(yīng)力定律？在面心立方晶體中的位錯(cuò)，柏氏矢量位錯(cuò)，柏氏矢量ba/2 110，位錯(cuò)線，位錯(cuò)線ta/6 1 12，臨界，臨界分切應(yīng)力分切應(yīng)力 0.5MPa。(1)確定這個(gè)位錯(cuò)的

10、滑移面；確定這個(gè)位錯(cuò)的滑移面；(2)分別計(jì)分別計(jì)算在算在010方向和方向和001方向施加多大的正應(yīng)力才能使這個(gè)位方向施加多大的正應(yīng)力才能使這個(gè)位錯(cuò)滑動。錯(cuò)滑動。使晶體發(fā)生滑移所需的，作用在滑移面滑移方向上的分切應(yīng)力是一個(gè)定使晶體發(fā)生滑移所需的，作用在滑移面滑移方向上的分切應(yīng)力是一個(gè)定值，而不隨外力作用方向而變的規(guī)律稱臨界分切應(yīng)力定律；值，而不隨外力作用方向而變的規(guī)律稱臨界分切應(yīng)力定律；滑移面由該刃位錯(cuò)的柏氏矢量與位錯(cuò)線矢量叉乘得到，為滑移面由該刃位錯(cuò)的柏氏矢量與位錯(cuò)線矢量叉乘得到，為(111)面；面；按按Schmid定律定律 = cos cos ?，F(xiàn)求兩個(gè)力軸對應(yīng)的取向因子?；泼妗，F(xiàn)求兩個(gè)力

11、軸對應(yīng)的取向因子。滑移面法線與力軸的交角法線與力軸的交角cos 1=1/ 3，cos 2=1/ 3?；品较蚺c力軸的交角。滑移方向與力軸的交角cos 1=-1/ 2，cos 2=0。所以，。所以，010方向所需正應(yīng)力為方向所需正應(yīng)力為 = cos 1cos 1，即即 -0.5 6=-1.225MPa。001方向所需應(yīng)力為無限大。方向所需應(yīng)力為無限大。 (本題本題10分分) 指出極圖和標(biāo)準(zhǔn)投影圖的區(qū)別是什么？示意畫出指出極圖和標(biāo)準(zhǔn)投影圖的區(qū)別是什么？示意畫出鋁的立方織構(gòu)的鋁的立方織構(gòu)的(111)極圖。極圖。極圖是晶體中各晶粒的某類極圖是晶體中各晶粒的某類hkl面相對于外界坐標(biāo)系面相對于外界坐標(biāo)系

12、(軋向軋向-側(cè)向側(cè)向-法向法向)分布的、以極射赤面投影表示的方法，極圖上只有分布的、以極射赤面投影表示的方法，極圖上只有hkl面的極點(diǎn)分布會面的極點(diǎn)分布會出現(xiàn)。而標(biāo)準(zhǔn)投影圖是以某一出現(xiàn)。而標(biāo)準(zhǔn)投影圖是以某一(hkl)面為赤道面或投影面的極射赤面投影面為赤道面或投影面的極射赤面投影圖，中心點(diǎn)是圖，中心點(diǎn)是(hkl)面，所有其它低指數(shù)晶面的投影點(diǎn)都會出現(xiàn)，不需表面，所有其它低指數(shù)晶面的投影點(diǎn)都會出現(xiàn)，不需表示外界坐標(biāo)系。示外界坐標(biāo)系。鋁的立方織構(gòu)的鋁的立方織構(gòu)的(111)極圖：極圖： RD TD (本題本題15分分) 指出回復(fù)、再結(jié)晶和晶粒長大各個(gè)階段的驅(qū)動力指出回復(fù)、再結(jié)晶和晶粒長大各個(gè)階段的驅(qū)

13、動力并簡要說明各個(gè)階段金屬的組織和性能變化。結(jié)合新教材圖并簡要說明各個(gè)階段金屬的組織和性能變化。結(jié)合新教材圖12-80簡單討論第二相粒子對再結(jié)晶過程的影響。簡單討論第二相粒子對再結(jié)晶過程的影響?；貜?fù)、再結(jié)晶驅(qū)動力為形變儲存能，晶粒長大驅(qū)動力為界面能降低傾向?；貜?fù)、再結(jié)晶驅(qū)動力為形變儲存能，晶粒長大驅(qū)動力為界面能降低傾向?；貜?fù)過程組織變化回復(fù)過程組織變化(除點(diǎn)缺陷和位錯(cuò)線的運(yùn)動外除點(diǎn)缺陷和位錯(cuò)線的運(yùn)動外)主要是亞晶形成主要是亞晶形成(多邊形多邊形化化)、亞晶合并及聚集長大，特點(diǎn)是不涉及大角度晶界遷移。再結(jié)晶過、亞晶合并及聚集長大，特點(diǎn)是不涉及大角度晶界遷移。再結(jié)晶過程是核心在形變不均勻區(qū)形成，長

14、大而吃掉形變晶粒；特點(diǎn)是大角晶界程是核心在形變不均勻區(qū)形成，長大而吃掉形變晶粒；特點(diǎn)是大角晶界遷移。晶粒長大是在界面能的驅(qū)動下，因局部線張力的不平衡或彎曲界遷移。晶粒長大是在界面能的驅(qū)動下，因局部線張力的不平衡或彎曲界面產(chǎn)生壓力導(dǎo)致晶界遷移。一般是少于面產(chǎn)生壓力導(dǎo)致晶界遷移。一般是少于(多于多于)六邊形的晶?？s小六邊形的晶?？s小(長大長大)?；貜?fù)時(shí)性能變化緩慢，再結(jié)晶時(shí)性能變化劇烈，晶粒長大時(shí)性能變化又回復(fù)時(shí)性能變化緩慢，再結(jié)晶時(shí)性能變化劇烈，晶粒長大時(shí)性能變化又緩慢。強(qiáng)度、硬度、電阻率下降，塑性、密度、晶粒尺寸增大。緩慢。強(qiáng)度、硬度、電阻率下降，塑性、密度、晶粒尺寸增大?？煞譃槿矫娴淖饔茫?/p>

15、粒子尺寸小、含量高時(shí)阻礙再結(jié)晶，主要靠釘扎可分為三方面的作用：粒子尺寸小、含量高時(shí)阻礙再結(jié)晶，主要靠釘扎晶界。粒子尺寸大時(shí)，促進(jìn)再結(jié)晶，主要靠粒子促進(jìn)形核，即硬粒子周晶界。粒子尺寸大時(shí)，促進(jìn)再結(jié)晶，主要靠粒子促進(jìn)形核，即硬粒子周圍的高應(yīng)變區(qū)加速再結(jié)晶。粒子含量很低且尺寸較小時(shí)，影響不大；含圍的高應(yīng)變區(qū)加速再結(jié)晶。粒子含量很低且尺寸較小時(shí)，影響不大；含量稍多時(shí)，主要靠提高形變儲存能的方式促進(jìn)再結(jié)晶。量稍多時(shí)，主要靠提高形變儲存能的方式促進(jìn)再結(jié)晶。 (本題本題10分分) 什么是再結(jié)晶溫度？鋁不具有固態(tài)異構(gòu)型轉(zhuǎn)變，什么是再結(jié)晶溫度？鋁不具有固態(tài)異構(gòu)型轉(zhuǎn)變，設(shè)計(jì)一個(gè)不需熔化制造一塊小單晶鋁的辦法。設(shè)計(jì)

16、一個(gè)不需熔化制造一塊小單晶鋁的辦法。 形變材料在一小時(shí)完成再結(jié)晶的最低溫度稱再結(jié)晶溫度。它形變材料在一小時(shí)完成再結(jié)晶的最低溫度稱再結(jié)晶溫度。它是個(gè)動力學(xué)概念。是個(gè)動力學(xué)概念。 在臨界形變量下高溫退火，形核率很低，又有高的長大能力，在臨界形變量下高溫退火，形核率很低，又有高的長大能力，晶?？砷L的很大，可制出單晶?；蛟诖笮巫兞肯赂邷赝嘶穑Я？砷L的很大，可制出單晶?；蛟诖笮巫兞肯赂邷赝嘶?，發(fā)生二次再結(jié)晶，晶粒長的很大，也可制備小單晶。發(fā)生二次再結(jié)晶，晶粒長的很大，也可制備小單晶。 (本題本題20分分) 用成分用成分-自由能曲線表述二元過飽和固溶體脫溶自由能曲線表述二元過飽和固溶體脫溶驅(qū)動力和形核驅(qū)

17、動力。說明脫溶可能的貫序，解釋產(chǎn)生這些驅(qū)動力和形核驅(qū)動力。說明脫溶可能的貫序，解釋產(chǎn)生這些貫序可能的原因。下圖為鋁銅合金不同過渡相的轉(zhuǎn)變曲線圖，貫序可能的原因。下圖為鋁銅合金不同過渡相的轉(zhuǎn)變曲線圖，回答以下問題：回答以下問題：合金經(jīng)固溶處理后，在室溫放置多少時(shí)間合金經(jīng)固溶處理后，在室溫放置多少時(shí)間才開始出現(xiàn)才開始出現(xiàn)G.P.區(qū)？區(qū)？在什么溫度在什么溫度G.P.區(qū)出現(xiàn)最快？需要多區(qū)出現(xiàn)最快？需要多少時(shí)間？少時(shí)間？G.P.區(qū)能出現(xiàn)的最高溫度是多少？區(qū)能出現(xiàn)的最高溫度是多少？ 相出現(xiàn)的相出現(xiàn)的最高溫度是多少？最高溫度是多少？在在130 C時(shí)效時(shí)效3小時(shí)后，哪個(gè)相是相應(yīng)小時(shí)后，哪個(gè)相是相應(yīng)的主要相？的主要相？T/oCT固 溶 度 限1sec30020010001year1day1hour1min400Ageing timeGP zonesAl2Cu如下圖