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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． 非稳态扩散

【答案】非稳态扩散是指在扩散过程中任何一点的浓度都随时间不同而变化的扩散。

3． 再结晶

【答案】再结晶是指形变金属在一定的加热条件下，通过新的可移动大角度晶界的形成及随后移动，从而形成无应变新晶粒组织的过程。

4． 成分过冷

【答案】成分过冷是指合金溶液在凝固时，理论凝固温度不变，过冷度完全取决于溶质成分的分布的现象。

5． 相图中的自由度

【答案】相图中的自由度是指在相平衡系统中，在一定范围内可以任意改变而不引起旧相消失或新相产生的独立变量。

二、简答题

6． 分别叙述下列组图中的图1（b ）、（c ）、（d ）中三条曲线的物理意义，并在此基础上说明形成成分过冷的条件。

图1

【答案】图1（b ）中，曲线表示边界层附近的温度分布；图1（c ）中，曲线表示边界层中的浓度分布；图1（d ）中，曲线表示边界层中的熔点随距离变化的曲线。如果图1（b ）、（d ）中的曲线相交时则会有成分过冷，即当边界层中温度梯度与边液相实际温度即界层浓度分布曲线相切时，是成分过冷的临界条件。如图2阴影部分区域可以发生成分过冷，当温度分布曲线斜率小于切线斜率时则有成分过冷。

图2

7． 何为成分过冷？它对固溶体合金凝固时的生长形貌有何影响？

【答案】（1）成分过冷：在合金的凝固过程中，由于液相中溶质分布发生变化而改变了凝固温度，这可由相图中的液相线来确定，因此，将界面前沿液体中的实际温度分布低于由于溶质分布所决定的凝固温度时产生的过冷，称为成分过冷。

（2）对形貌的影响：

①当在液-固界面前沿有较小的成分过冷区时，平面生长就会被破坏；

②界面某些凸起的地方，在它们进入过冷区之后，由于过冷度稍有増加，促进了它们进一步凸向液体，但因成分过冷区较小，凸起部分不可能有较大的伸展，使界面形成了胞状组织；

③如果界面前沿的成分过冷区较大，则凸出部分就能继续伸向过冷液相中生长，同时在侧面产生分枝，形成二次轴，在二次轴上再长出三次轴等，这样就形成树枝状组织。

综上述，由于成分过冷，可是合金在正的温度梯度下凝固得到树枝状组织。

8． 在FCC 晶体的滑移面上画出螺型Shockley 分位错附近的原子组态。

【答案】如图所示

。

图 晶体中螺型Shockley 分位错附近的原子组态

9． 画出一个六方晶胞，并标注出坐标原点和基矢

面。

【答案】如图所示。

然后在晶胞中画出（1212）晶

图

10．分析层错能对金属热塑性变形的影响。

【答案】（1）高层错能金属热塑性变形主要通过回复软化；

（2）低层错能金属热塑性变形主要通过再结晶软化，其应力-应变曲线有不同特点。

11．举例说明材料的基本强化形式有哪几种，并说明其中三种的强化机制。

【答案】通过合金化、塑性变形和热处理等手段提高金属材料强度的方法，称为材料的强化。其强化基本形式有：固溶强化、形变强化、沉淀强化和弥散强化、细化晶粒强化等。

这些强化方式总的来说是向晶体内引入大量晶体缺陷，如位错、点缺陷、异类原子、晶界、高度弥散的质点或不均匀性（如偏聚）等，这些缺陷阻碍位错运动，也会明显地提高材料强度。 （1）固溶强化：无论是代位原子或是填隙原子，在条件合适的情况下，都可能发生原子偏聚而形成气团。对代位点阵来说，当溶质原子比溶剂原子的直径大时，溶质原子有富集在刃型位错受胀区的趋向；反之，富集于受压区。填隙原子则总是向受胀区富集。这种靠扩散在位错附近富集的现象，称为柯氏气团（Cottrellatmosphere ）。柯氏气团对位错有钉扎作用，从而使强度提高。 （2）沉淀强化和弥散强化：过饱和固溶体随温度下降或在长时间保温过程中（时效）发生脱溶分

，解。时效过程往往是很复杂的，如铝合金在时效过程中先产生GP 区，继而析出过渡相（0”及e' ）