金属学原理题库

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第一章 晶体结构

晶带轴

在晶胞图上画出下列晶面：密排六方点阵（-12-10），体心立方点阵（112），并计算这些晶面的面密度。

在立方晶胞图上画出具有下列指数的晶面和晶向：（001）和[210]，（1-10）和[111]；（321）和[-236]

一个密排六方（体心立方，面心立方）晶胞中有（）个原子，致密度为（），配位数为（），原子的最近距离为（）。（2分）

画出NaCl的晶胞（3章），指出它所属的晶系、晶体点阵、空间点阵。（2+3=5分）04年

答：立方晶系，体心立方晶体点阵，简单立方空间点阵。

-- -- -- --

在六方晶系的晶胞上画出下列晶面和晶向：（1012）、[1120]、[1101]，并列出{1012}晶面族中所有晶面的指数。（5分）

4、既不涉及电子转移，也不涉及电子共用的结合键包括（范德华键、氢键）；两种元素间电负性差大，有利于形成（离子）键。

第2章 纯金属结晶—

1、液态金属中的结构起伏（2），非均质形核（2） 简述题：

2、纯金属结晶粒大小的控制方法及机理

3、简述影响纯金属结晶后晶粒大小的因素和细化晶粒的方法。（10分）

4、在晶体生长过程中，平滑界面在宏观上呈（台阶状小平面）特征，微观上呈（晶体学界面或小平面界面）特征。

简述纯金属结晶时液固界面前沿液体中温度分布对生长形态的影响。

5．金属凝固时，形核的驱动力是(液－固两相的自有能差小于零)，形核的阻力是(表面能增高)。

6．综述金属结晶过程的热力学条件、动力学条件、能量条件和结构条件。 答：必须同时满足以下四个条件，结晶才能进行。 （1）热力学条件为?G<0。

只有过冷（热过冷）才能使?G<0。因为?Gv＝－Lm?T/Tm（?T为过冷度），即金属结晶时，实际开始结晶的温度必须低于理论结晶已度（即?T＞0）。 （2）动力学条件为存在动态过冷。

即液态金属结晶时，液—固界面要不断地向液相中移动，就必须在界面处有一定的过冷，这是在界面处实现从液体到固体的净原子输送所必须的条件。 （3）能量条件为具有能量起伏。

一个临界晶核形成时，五分之一的表面能要靠能量起伏来提供。

（4）结构条件为具有结构起伏。

液态金属中规则排列的原子集团时聚时散的现象。它是结晶核心形成的基础。

第3章 相结构

正常价化合物 (3) 反相畴界

无限固溶体可以是（置换固溶体、间隙固溶体、有序固溶体、无序固溶体）； 间隙固溶体可以是（有限固溶体、无限固溶体、有序固溶体、无序固溶体）； 无序固溶体可以是（置换固溶体、间隙固溶体、有限固溶体、无限固溶体）；(03年) 指出下列金属元素可能形成那些合金相？并说明所列每种合金相的形成条件和相的成分、结构、性能特点。 (每种合金相4分，至少列出5种，20分，多列不限，多列加分) Fe C Cu Al N Au Li Cr Mg Si(03年)

Cr为体心立方结构，其点阵常数与α-Fe相近，试问两者能形成何种固溶体？影响该固溶体溶解度的因素有哪些？并说明其影响规律。（6分）

答：置换固溶体；

影响溶解度的因素：1、原子尺寸----原子半径尺寸差大，溶解度小；2、电化学因素----组元间负电性差大，溶解度小；3、电子浓度----极限电子浓度约为1。4，溶质原子价越高，溶解度越低。4、晶体点阵----类型相同，溶解度高。

4—6章相图

一、填空题： （6）

Fe-Fe3C相图中包括（ ）个单相区，（ ）个双相区和（ ）个三相平衡水平线。其中:

1、含碳量在（ ）范围内的铁碳合金在（ ）温度发生包晶转变，形成单相（ ）；

2、含碳量在（ ）范围内的铁碳合金在（ ）温度发生共晶转变，形成（ ）和（ ）两相混合的共晶体，称为（ ）；

3、含碳量在（ ）范围内的铁碳合金在（ ）温度发生共析转变，形成（ ）和（ ）两相混合的共析体，称为（ ）。

二、判断题

1、对于任何相图，三相区均为一条等温线，且与三个单相区均为点接触(5)。

2、在共晶线上利用杠杆定律可以计算出共晶体的相对含量。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。（×）

3、过共析钢平衡结晶条件下的室温组织组成物为（二次渗碳体和珠光体），相组成为（铁素体和渗碳体）。 三、计算题：

1、已知两组元A（熔点1000℃）和B（熔点800℃）在液态无限互溶，固态时A不溶于B，而B在A中固态最大溶解度为40%，室温溶解度为10%。500℃时，含70%B的液态合金发生共晶反应。试绘出该A-B合金相图，并分析20%B，50%B和80%B合金的结晶过程，计算它们在室温下组织组成物和相组成物的相对含量（04研）。

2、绘出Fe-Fe3C相图，并计算含碳量分别为0。5%和1。5%碳钢室温平衡组织组成物的相对含量和相组成无的相对含量。（6）

3、今有一2.0%C的铁碳合金，在室温下组织观察到少量的室温莱氏体，试分析其原因；

又有一2.2%C的铁碳合金，室温下组织为珠光体与厚网状的游离渗碳体，没有莱氏体，分析其原因。（6） 计算

4、试画出Fe-C相图，并计算3.2%亚共晶白口铁在室温时的组织珠光体、二次渗碳体和室温莱氏体的相对含量，按相组成计算F和Fe3C室温时的相对含量。(6)

5、AB二元合金系含有如下转变：（20分）（上交大97年题，03年作业） 共晶转变：L50%B——?55%+?40%（1340℃）

共析转变：?35%——?28%B+?58%B（1180℃） 组元A：熔点1900℃，同素异形转变点1800℃， 组元B：熔点1500℃

?相在700℃时溶解度为8%B，?相在700℃时溶解度为65%B （1） 示意绘出AB二元合金相图（大于700℃），并注明各相区； （2） 绘出47%B合金的平衡冷却曲线；

（3） 计算47%B合金在700℃下相组成物的相对量和组织组成物的相对含量； （4） 试提出一种测定相固溶度曲线的方法。

6．组元A和B的熔点分别为700℃和500℃，在液态完全互溶，在固态部分互溶形成

α和β固溶体，其最大溶解度分别为为5％B和25％A（重量），在零度时溶解度则为2％B和5％A（重量）。两金属形成熔点为750℃的A2B化合物，A和B的原子量分别为30和50。在450℃和320℃分别发生液体成分为22％B和60％B（重量）的共晶转变。（1）试根据相律绘成平衡相图并标注各相区符号及特征点的温度和成分。（2）如果希望得到A2B化合物与β共晶组织加上5％的?初的合金，求该合金的成分。05硕士 答案：（1）相图，x为A原子重量百分比。

设合金的成分为x，由题意：Wβ初=(x-0.6)/(0.75-0.6)=5%

x=5%*15%+60%=0.75%+60%=60.75%

8．根据如图所示的二元共晶相图

（1）分析合金I，II的结晶过程，并画出冷却曲线；

（2）说明室温下合金I，II的相和组织是什么，并计算出相和组织组成物的相对含量？ （3）如果希望得到共晶组织加上5％的?初的合金，求该合金的成分。 （4）合金I，II在快冷不平衡状态下结晶，组织有何不同？

T/℃ I L II ? ? A 5 20

50

WB / %

80 90 B