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一、名词解释

1． 偏析

【答案】偏析是指合金中各组成元素在结晶时分布不均匀的现象。

2． 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。

3． 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。

4． 共价健

【答案】共价健是指由两个或多个电负性相差不大的原子间通过共用电子对而形成的化学键，具有饱和性和方向性。

5． 置换固溶体

【答案】溶质原子占据溶剂晶格中的结点位置而形成的固溶体称置换固溶体。当溶剂和溶质原子直径相差不大，一般在15%以内时，易于形成置换固溶体。铜镍二元合金即形成置换固溶体，镍原子可在铜晶格的任意位置替代铜原子。

二、简答题

6． 画出立方晶系的[100]、[101]晶向的（111）、晶面。

【答案】如图所示。 晶面及六方晶系的晶向、（0001）

图

7． 写出图所示六方晶胞中EFGHIJE 晶面、EF 晶向、FG 晶向、GH 晶向、JE 晶向的密勒-布拉菲指数。

图

【答案】EFGHIJE 晶面：

8． 均匀形核与非均匀形核具有相同的临界晶核半径，非均匀形核的临界形核功也等于三分之一表面能，为什么非均匀形核比均匀形核容易？

【答案】因为非均匀形核时，用杂质或型腔充当了一部分晶核。也就是说，需要调动的原子数少。

9． 根据单相固溶体凝固的一维模型回答下列问题（可以用图解说明）：

（1）为什么在凝固过程中会出现边界层？

（2）分别叙述平衡分配系数和有效分配系数的物理意义；

（3）什么情况下出现正常凝固？什么情况下凝固后的铸锭内成分最均匀？什么情况下最不均匀？ （4）用图解说明出现成分过冷的临界条件，并解释如果是正常凝固会不会出现成分过冷。

【答案】（1）合金凝固时，液态合金因具有低黏度和高密度而存在自然对流，其倾向使液体浓度

均匀化；然而正是液体流动时的一个基本特性却部分地妨碍对流作用。当液体以低速流过一根水管时，液体中的每一点都平行于管壁流动，这称为层流。流速在管中心最大，并按抛物线规律向管壁降低，制止管壁处的液体流速为零为止。因此在管壁处总是存在着一个很薄的层流液体的边界层。

（2）如图1（a ）中虚线所示，在边界层以外，通过对流可使液体质量浓度快速均匀化，由于在界面上达到局部平衡可知溶质聚集使

比不存在溶质聚集时快。

平衡分配系数是指随着溶质不断聚集，边界层的浓度梯度也随之增大，于是通过扩散方式穿越边界层的传输速度增大，直至界面处固体中排入边界层中溶质的量与从边界层扩散到对流体中溶质的量相等，聚集才停止。

于是用在平衡凝固时固相与液相中溶质浓度之比表示平衡分配系数如图6-5（b ）所示，

即

有效分配系数是指在平衡凝固时，当边界层建立后, 边界固相侧溶质浓度和边界层

以外的液相区中溶质浓度之比，即图中

迅速上升，必使也迅速上升，因此固体浓度上升要

图1

（3）若时，贝U 出现正常凝固，此时没有边界层，液相内成分完全均匀；当

时，则正常凝固时成分最不均匀。 时，铸锭内成分最均匀；当

（4）如图2虚线所示，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。当温度分布曲线斜率小于切线斜率时则有成分过冷，反之则没有成分过冷。由于正常凝固要求液固面为平直界面，所以要很慢的凝固速度和溶质质量分数，不在发生成分过冷区的阴影中，故正常凝固不会发生成分过冷。