《材料成型金屬學(xué)》考試

1.（12分）在滑移面上有一位錯(cuò)環(huán)，所受切應(yīng)力如圖所示。

（1）說明A、B、C和D處位錯(cuò)的性質(zhì)；

（2）說明位錯(cuò)環(huán)運(yùn)動的方向；

（3）畫出位錯(cuò)環(huán)運(yùn)動后晶體產(chǎn)生的滑移。

答：（1）A.B：月型位錯(cuò)；C、D：螺型位錯(cuò);滑移面

（2）位錯(cuò)環(huán)向外運(yùn)動。

（3）

2.（18分）回答下列問題：

（1）（4分）在用連續(xù)介質(zhì)模型考慮位錯(cuò)的應(yīng)力場時(shí),

刃型位錯(cuò)應(yīng)力場中的那些分量為零？

（2）（8分）從以下幾方面比較滑移和攀移：

①位錯(cuò)類型；②溫度條件；③保守運(yùn)動；④塑性變形。

位錯(cuò)類型溫度條件保守運(yùn)動塑性變形

滑移刃型位錯(cuò)室溫是主要機(jī)制

螺型位錯(cuò)高溫

攀移刃型位錯(cuò)高溫非協(xié)調(diào)機(jī)制

（3）（6分）解釋某些材料在拉伸時(shí)為何出現(xiàn)圖示現(xiàn)象。

答：位錯(cuò)與溶質(zhì)原子的交互作用會引起溶質(zhì)原子向位錯(cuò)聚集,

形成了溶質(zhì)原子氣團(tuán)。溶質(zhì)原子氣團(tuán)有釘扎位錯(cuò)的作用，在

變形時(shí)位錯(cuò)要克服這種釘扎作用，因此會出現(xiàn)屈服點(diǎn)延伸。

Slirtin

3.（10分）正誤判斷。如不正確，請改正。

（1）位錯(cuò)的應(yīng)變能與位錯(cuò)線長度無關(guān)。F

（2）刃型位錯(cuò)和螺型位錯(cuò)都能發(fā)生交滑移；F

（3）位錯(cuò)交割形成的殂折可在位錯(cuò)運(yùn)動的過程中消失；T

（4）材料的層錯(cuò)能越高，越容易形成層錯(cuò)；F

（5）位錯(cuò)發(fā)生反應(yīng)需滿足能量條件。T

4.（10分）試從晶格缺陷的角度分析材料強(qiáng)度提高的原因。

開放題。

強(qiáng)化機(jī)制：位錯(cuò)與界面交互作用-晶界強(qiáng)化；位錯(cuò)之間交互作用-應(yīng)變硬化；溶質(zhì)

原子與位錯(cuò)交互作用■固溶強(qiáng)化；第二相粒子與位錯(cuò)交互作用-分散強(qiáng)化。

其他：增加空位（輻照）-空位強(qiáng)化。

5.（5分）圖（a）為單晶體未變形點(diǎn)陣，說明（b）、（C）、（d）中哪個(gè)為滑移、

哪個(gè)為李生變形，并比較兩種變形的異同點(diǎn)。

(a)(b)(d)

答：?滑移，（d）攣生

滑移學(xué)生

在切應(yīng)力下進(jìn)行；

相同點(diǎn)沿特定晶面、晶向進(jìn)行；

不改變晶體結(jié)構(gòu)。

切變均勻性不均勻（僅滑移面上）均勻（整個(gè)變形區(qū)）

面兩邊晶體位向不變，拋光浸蝕后不改變，成鏡像對稱，拋

重現(xiàn)光浸蝕后仍可重現(xiàn)（使晶體

不同

表面產(chǎn)生浮凸）

點(diǎn)

切變量滑移方向上原子間距的小于李生方向上的原子間

整數(shù)倍，較大距，較小

位錯(cuò)機(jī)制全位錯(cuò)運(yùn)動的結(jié)果半位錯(cuò)運(yùn)動的結(jié)果

密排面的堆垛順序不變改變

臨界切應(yīng)力小大

變形速度慢快

6.（5分）圖（a）為未變形區(qū)的堆垛層錯(cuò)順序，請?jiān)趫D（b）中標(biāo)出發(fā)生李生后

的堆垛層錯(cuò)順序。

T

▽

u▽李晶區(qū)

iV

V

-

一A_李晶界

-A

-二△

c

(b

答：CABC

7.（5分）以李生與扭折的聯(lián)合機(jī)制為例說明二者在塑性變形過程中的作用,

FF

1I

<b)

答：李生的作用使試樣端部趨于產(chǎn)生相對位移（調(diào)整位向）；扭折帶的形成容許試

樣適應(yīng)試驗(yàn)條件的約束（協(xié)調(diào)變形）。

8.（5分）簡述鋼的晶粒大小與變形抗力及塑性的關(guān)系。

答：鋼的晶粒越細(xì)，其變形抗力及塑性越好。因?yàn)榫ЯＴ郊?xì)，晶界總面積越

大，位錯(cuò)障礙越多；需要協(xié)調(diào)的具有不同位向的晶粒越多，使金屬塑性變形的抗

力越高。Hall-Petch關(guān)系式。

晶粒越細(xì)，單位體積內(nèi)晶粒數(shù)目越多，參與變形的晶粒數(shù)目也越多，變形越

均勻而分散，減少應(yīng)力集中，使在斷裂前發(fā)生較大的塑性變形。強(qiáng)度和塑性同時(shí)

增加。

9.（5分）模鍛與平錘頭間鍛造相比，采用那種加工方法時(shí)金屬的變形抗力較大？

為什么？

答：模鍛時(shí)金屬的變形抗力較大。

壓應(yīng)力狀態(tài)越強(qiáng)，變形抗力越大。模鍛與平錘頭間鍛造相比，壓應(yīng)力狀態(tài)更

強(qiáng)，因此變形抗力較大。

10.（5分）如圖所示，平輯軋制中間厚邊部薄的軋件時(shí)，易產(chǎn)生那種裂紋缺陷?

為什么？

答：邊部周期性裂紋。

發(fā)生不均勻變形，產(chǎn)生附加應(yīng)力。邊部變形小，受到附加拉應(yīng)力，當(dāng)達(dá)到斷

裂極限時(shí)，產(chǎn)生裂紋。

11.（10分）碳鋼的塑性與溫度的關(guān)系如圖所示，試分析圖中的兩個(gè)低塑性區(qū)的

成因？

宗

建pot

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遠(yuǎn)