材料科学基础复习题与答案

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5. 在液态金属中，凡是涌现出小于临界晶核半径的晶胚都不能成核，但是只要有足够的能量起伏提供形核功，还是可以成核的。

在液态金属中，凡是涌现出小于临界晶核半径的晶胚都不能成核，即便有足够的能量起伏提供，还是不能成核。

6. 非均匀形核总是比均匀形核容易，因为前者是以外加质点为结晶核心，不像后者那样形成界面，而引起自由能的增加。

非均匀形核总是比均匀形核容易，因为前者是以外加质点为基底，形核功小，不像后者那样形成界面，而引起自由能的增加。 7. 无论温度分布如何，常用纯金属生长都是呈树枝状界面。 只有在负温度梯度条件下，常用纯金属生长都是呈树枝状界面。 8. 液态纯金属中加入形核剂，其生长形态总是呈树枝状。 液态纯金属中加入形核剂，其生长形态不会发生改变。

9. 从宏观上观察，如液/固界面是平直的，称为光滑界面结构；若是呈金属锯齿形的，称为粗糙界面结构。

从宏观上观察，如液/固界面是平直的，称为粗糙界面结构；若是呈金属锯齿形的，称为光滑界面结构。

10. 固溶体合金无论在平衡或非平衡结晶过程中，液/固界面上液相成分沿着液相平均成分线变化；固相成分沿着固相平均成分线变化。

固溶体合金无论在平衡或非平衡结晶过程中，液/固界面上液相成分沿着液相线变化；固相成分沿着固相线变化。

11. 在共晶线上利用杠杆定律可以计算出共晶体的相对量，而共晶线属于三相区，所以杠杆定律不仅适用于两相区，也适用于三相区。

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在共晶线上利用杠杆定律可以计算出共晶体的相对量，而共晶线属于三相区，但杠杆定律仅适用于两相区，所以共晶体的相对量实际上是在两相区中算出来的。

12. 将固溶体合金棒反复多次“熔化-凝固”，并采用定向快速凝固的方法，可以有效地提纯金属。

将固溶体合金棒反复多次进行区域熔炼，并采用定向缓慢凝固的方法，可以

有效地提纯金属。

13. 铁素体和奥氏体的根本区别在于固溶度不同，前者小而后者大。

铁素体和奥氏体的根本区别在于晶体结构不同，前者为bcc，而后者为fcc。 14. 在Fe-Fe3C系合金中，只有过共析钢的平衡结晶组织中才有二次渗碳体存在。

在Fe-Fe3C系合金中，只有当碳质量分数0.77%

15. 无论何种成分的碳钢，随着含碳量的增加，组织中铁素体相对量减少，而珠光体相对量增加。

对于亚共析成分的碳钢，随着含碳量的增加，组织中铁素体相对量减少，而珠光体相对量增加。

16. Wc=4.3%的共晶白口铁的显微组织中，白色基体为Fe3C，其中包括Fe3CⅠ，Fe3CⅡ，Fe3CⅢ，Fe3C共析，Fe3C共晶等。

Wc=4.3%的共晶白口铁的显微组织中，白色基体为Fe3C，其中包括Fe3CⅡ及Fe3C共晶。

17. 用Ni-Cu合金焊条焊接某合金板料时，发现焊条慢速移动时，焊缝易出现胞

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状组织，而快速移动时，则易于出现树枝状组织。

用Ni-Cu合金焊条焊接某合金板料时，发现焊条慢速移动时，焊缝易出现树枝状组织，而快速移动时，则易于出现胞状组织。 18. 如果固体中不存在扩散流，则说明原子没有扩散。

固体中即使不存在宏观扩散流，但由于原子热振动的迁移跳跃，扩散仍然存在。纯物质中的自扩散即是一个典型的例证。

19. 因固溶体原子每次跳动方向是随机的，所以在如何情况下扩散流为零。 原子每次跳动方向是随机的。只有当系统处于热平衡状态，原子在任一跳动方向上的跳动几率才是相等的。此时虽存在原子的迁移（即扩散），但没有宏观扩散流。如果系统处于非平衡状态，系统中必须存在热力学势的梯度（具体可表示为浓度梯度、化学位梯度、应变能梯度等）。原子在热力学势减少的方向上的跳动几率将大于在热力学势增大方向上的跳动几率。于是就出现了宏观扩散流。

20. 晶界上原子排列混乱，不存在空位，所以以空位机制扩散的原子在晶界处无法扩散。

晶界上原子排列混乱，与非晶体相类似，其原子堆积密集程度远不及晶粒内部，因而对原子的约束能力较弱，晶界原子的能量及振动频率ν明显高于晶内原子。所以晶界处原子具有更高的迁移能力。晶界扩散系数也明显高于晶内扩散系数。

21. 间隙固溶体中溶质浓度越高，则溶质所占据的间隙越多，供扩散的空余间隙越少，即z值越小，导致扩散系数下降。

事实上这种情况不可能出现。间隙固溶体的溶质原子固溶度十分有限，即使

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是达到过饱和状态，溶质原子数目要比晶体中的间隙总数要小几个数量级，因此，在间隙原子周围的间隙位置可看成都是空的。即对于给定晶体结构，z为一个常数。

22. 体心立方比面心立方晶体的配位数要小，故由D=1/6fzPa2关系式可见，α-Fe中原子扩散系数要小于γ-Fe中的扩散系数。

虽然体心立方晶体的配位数小，但其属于非密堆结构。与密堆结构的面心立方的晶体相比较，f值相差不大（0.72和0.78）之间，但原子间距大，原子因约束力小而振动频率ν高，其作用远大于配位数的影响。而且原子迁移所要克服的阻力也小，具体表现为扩散激活能低，扩散常数较大，实际情况是在同一温度，α-Fe有更高的自扩散系数，而且溶质原子在α-Fe中的扩散系数要比γ-Fe高。

四、名词解释

1. 间隙固溶体和有序固溶体

溶质原子不是占据溶剂晶格的正常结点位置，而是填入溶剂原子间的一些间隙中，这样得到的固溶体称为间隙固溶体。

当溶质原子按适当比例并按一定的顺序和一定方向，围绕着溶剂原子分布时，这种固溶体就叫有序固溶体。 2. 光滑界面和粗糙界面

光滑界面：从原子尺度看，液固界面是光滑平整的，液、固两相被截然分开；在光学显微镜下，光滑界面有曲折的若干小平面组成，所以又称为小平面界面。

粗糙界面：从原子尺度看，液固界面高低不平，并存在这几个原子间距厚度的

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