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一、名词解释

1． 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。

2． 相图

【答案】金属及其他工程材料的性能决定于其内部的组织、结构，金属等材料的组织又由基本的相所组成。由一个相所组成的组织叫单相组织，两个或两个以上的相组成的叫两相或多相组织。相图就是用来表示材料相的状态和温度及成分关系的综合图形，其所表示的相的状态是平衡状态。

二、简答题

3． 以低碳钢的拉伸曲线为例，运用位错理论说明屈服现象及加工硬化现象。

【答案】低碳钢的屈服是由于低碳钢中的碳是间隙原子，它与铁素体中的位错交互作用形成溶质原子气团，即所谓的柯氏气团。该气团对位错有钉扎作用，只有在较大的应力作用下，位错才能脱离溶质原子的钉扎，表现为应力-应变曲线上的上屈服点。而一旦位错脱钉，继续滑移，就不需要那么大应力了，表现为应力-应变曲线上的下屈服点和水平台阶。当继续变形时，由于位错数量的大大増加，导致应力又出现升高的现象，称为加工硬化现象。这是由于冷变形金属在塑性变形过程中形成大量位错，这些位错部分成为不可动位错，从而导致其对可动位错的阻力增大，引起材料继续变形困难，形成加工硬化或形变强化。

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． 画一个斜方晶胞.. 并标注出坐标原点和三个基矢（a 、b 、c ），然后在晶胞中画出（210）晶面和一个与（210）晶面等同（同一晶面族）的晶面，并标出它的晶面指数。

【答案】如图所示。

图

6． 简述固态相变的一般特点。

【答案】（1）相变阻力中多了应变能一项。

（2）形核方面：非均匀形核，存在特定的取向关系，共格或半共格界面。

（3）生长方面：出现惯习现象，即有脱溶贯序；特殊/规则的组织形态，如片状、针状。 （4）新相以亚稳方式出现以减少相变阻力。

7． 结晶、重结晶和再结晶三者在概念上有何区别？

【答案】结晶是指物质由液态变为晶体固态的相变过程。

重结晶是指在固态情况下，物质由一种结构转变成另一种结构，即同素异构反应。

再结晶是将冷压力加工以后的金属加热到一定温度后，在变形的组织中重新产生新的无畸变的等轴晶粒，性能恢复到冷加工前的软化状态的过程。

三者的区别与联系：结晶发生相变，重结晶发生固态相变过程，再结晶没有。但它们全部都有形核与核长大的过程。结晶发生的驱动力是液固两相的界面能差，重结晶的驱动力为新旧两相的自由能差，而再结晶为储存能。再结晶后强度硬度下降而塑性和韧性提高，重结晶后材料的强度、塑性、韧性都会改善。

8． 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。

三、计算题

9． 求质量为1g 的A1中所包含的价电子数。

【答案】A1的摩尔质量为

所以lg 的A1包含的原子数为

价电子数：3×原子数

10．A-B 二元合金相图如图1所示。将

金直棒。求：

（1）计算棒中单相固溶体段占棒长的分数。

的A-B 二元合金棒放置在内腔截面积均匀的水平瓷舟内加热熔化后，在固相不扩散、液相完全混合条件下从左至右定向凝固成长为L 的等截面合

（2）示意画出棒中的组织分布及B 原子浓度分布。

（3）计算棒中单相，固溶体段的平均B 原子浓度。

图1 A-B 二元合金相图

【答案】（1）设棒中单相d 固溶体段占棒长的分数为z/L。在正常凝固方程

中

，则

（2）棒中组织及含量分布如图2所示。棒的左端为单相固溶体，右端为

最左端处，即z=0处，

为而与之相平衡的液相含量为

不随棒长而变。

它结晶为平均成分为60%的共晶体。在棒的共晶体，且处，根据相图，固溶体含量

图2 棒中组织及溶质分布示意图

（3）设棒中单相固溶体段的平均B 原子浓度为

解法一（积分法）：

解法二（面积相等法）： 由于平衡分配系数液体结晶为固溶体时，其B 原子浓度下降，所排出的B 原子完全进入

得

可有如下四种解法。 液体中并分布均匀，因此，图2中阴影1区与阴影2区的面积相等，则