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一、名词解释

1． 金属键

【答案】金属键是金属正离子与自由电子之间的相互作用所构成的金属原子间的结合力。

2． 科垂尔气团（CottrellAtmosphere ）

【答案】科垂尔气团是溶质原子在刃型位错周围的聚集的现象，这种气团可以阻碍位错运动，产生固溶强化效应等结果。

二、简答题

3． 在立方晶胞内画出【答案】如图所示。

晶面，以及

晶向。

图

4． 扩散第一定律的应用条件是什么？对于浓度梯度随时间变化的情况，能否应用用扩散第一定律？

【答案】扩散第一定律应用条件为稳态扩散，即质量浓度不随时间而变化。非稳态扩散情况下通常也可应用扩散第一定律，但必须进行修正使之大致符合直线的情况下才可使用。

5． 什么是织构（或择优取向）？形成加工织构（或形变织构）的基本原因是什么？

【答案】金属在冷加工以后，各晶粒的位向间就有一定的关系，这样的一种位向分布就称为择优取向，即织构。形成加工织构的根本原因是在加工过程中每个晶粒都沿一定的滑移面滑移，并按一定的规律转动，使滑移方向趋向于主应变方向或使滑移面趋向于压缩面。因此当形变量足够大时，大量晶粒的滑移方向或滑移面都将与拉伸方向或压缩面平行，从而形成形变织构。

6． 简述形变金属在退火过程中显微组织、储存能及其力学性能和物理性能的变化。

【答案】随退火温度的升高或时间延长，出现亚晶合并长大，再结晶形核及长大，无位错的等轴再结晶晶粒取代长条状高位错密度的形变晶粒，然后是晶粒正常长大。储存能逐渐被释放；硬度及强度下降，伸长率上升；电阻降低，密度提高。再结晶时各种性能变化都比回复时强烈得多。

7． 简单立方晶体中，若位错线方向为[001]，

试说明该位错属于什么类型的位错？

【答案】因位错线方向与柏氏矢量方向垂直，因此该位错为刃位错。

8． 简述铸锭常见凝固技术及用途。

【答案】（1）控制晶粒大小：细化晶粒，提if]材料的强前性。

（2）制取单晶体：可以获取具有特殊性能的单晶材料，尤其是具有特殊物理性能的半导体材料。（3）制取非晶态合金：制备具有特殊力学和物理性能的材料。 （4）定向凝固：制取叶片等在某一方向要求具有良好性能的工艺。 （5）区域熔炼：利用固溶体凝固原理来提纯材料的一种工艺。

三、计算题

9． 已知

中的析出反应受扩散所控制，

铜在铝中的扩散激活能

如果为了达到最高硬度，在150°C 进行时效需要10h ，问在100°C 下进行时

效需要多长时间？已知R=8.31J/（mol •K ）。 【答案】根据公式

可知，铜在150°C 、100°C 时的扩散系数之比为

扩散距离为又

所以

10．在共析温度Fe-C 合金中碳在铁素体的最大固溶度为素体各一半。试求： （1）该合金中含碳量；

（2）将该合金重新加热到730°C 将得到什么平衡相？ （3）将该合金重新加热到950°C 又将得到什么平衡相？ 【答案】（1）根据杠杆定理以及题目所给浓度点，可列式：

由此可得： C=0.395%

合金共析点含碳量为

现有某Fe-C 合金平衡冷却，在共析转变刚结束时，观察到其显微组织中含有珠光体和铁

（2）根据铁碳相图可知，加热到730°C 将得到即铁素体和奥氏体的平衡相。

（3）根据铁碳相图可知，加热到950°C 将得到即奥氏体的平衡相。

11．（1）写出少量MgO 掺杂到中和少量掺杂到中的缺陷方程。 （2）判断方程的合理性。 （3）写出每一方程对应的固溶式。 【答案】⑴

（2）书写缺陷方程首先考虑电价平衡，如方程式①和式④。在不等价置换时

，

+。这样即可写出一组缺陷方程。其次考虑不等价离子等量置换，如方

程式②和式③

这样又可写出一组缺陷方程。在这两组方程中，从结晶

化学的晶体稳定性考虑，在离子晶体中除氟石型晶体结构可以产生间隙型固溶体以外，由于离子晶体中负离子紧密堆积，间隙负离子或正离子都会破坏晶体的稳定性。因而间隙型缺陷在离子晶体中（除氟石型外）较少见。上述四个方程以式②和式④较合理。当然正确的判断必须用固溶体密度测定法来决定。 （3）式①对应的固溶式为式②对应的固溶式为式③对应的固溶式为

式④对应的固溶式为

12．分别用矢量代数法和解析几何法推导单晶试棒在拉伸时的长度变化公式。

图

【答案】（1）用矢量代数法

设试棒原来的方向矢量为1，拉伸后变为L , n 和b 方向如图所示，则由此知，