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一、简答题

1． 为什么纯金属的平衡结晶是在恒温下进行，而二元合金是在变温下进行？

【答案】根据相率/=c-p+l，/为系统的自由度数，最小值为零。c 为组元数，p 为相数。对于纯金属c=l，

结晶时p=2，/=0，所以温度不能变。而对于二元合金c=2，结晶时p=2，f=1，自由度数为1，说明成分一定时，温度可以改变。

2． 杂质掺杂从哪几个方面影响扩散系数？

【答案】（1）杂质原子的掺杂会使其化学成分发生变化，杂质原子的引入使系统热力学稳定性降低从而降低扩散活化能。

（2）生成空位和填隙。晶体中存在着空位，这些空位的存在使原子迁移更容易。在间隙扩散机制中，原子从一个晶格中间隙位置迁移到另一个间隙位置达到扩散的目的。所以杂质原子既生成空位提高扩散系数，又填隙降低了扩散系数，是一个动态平衡。

3． 在铁的晶体中固溶有碳原子和镍原子，问在同一温度下，碳原子和镍原子各以什么机制进行扩散，为什么？其中哪一种原子具有更大的扩散系数，为什么？

【答案】碳原子以间隙扩散机制进行扩散，因为Fe-C 合金为间隙固溶体，碳原子半径比较小，间隙扩散不会引起较大的点阵畸变。

镍原子以空位扩散机制进行扩散，因为Fe-Ni 合金为置换固溶体，镍原子比较大，难以通过间隙机制从一个间隙位置迁移到邻近的间隙位置，因为这种迁移将导致很大的点阵畸变。

碳原子具有更大的扩散系数。因为空位扩散激活能除了需要原子跳跃所需的内能外，还比间隙扩

散増加一项空位形成能。根据

散系数。

4． 如何区分金属的热变形和冷变形？

【答案】根据变形温度与再结晶温度的高低关系来区分。高于再结晶温度的为热变形，反之为冷变形。

5． 某刊物发表的论文中有这样的论述：“正方点阵

【答案】

方（四方）点阵中，所以碳原子具有更大的扩（410）晶面和（411）晶面的衍射峰突出，因此晶体生长沿<410>和<411>晶向生长较快”。指出其错误所在。 的关系，只有立方点阵中才成立，不能推广到其他点阵。在题目所给的正只是特例，不垂直于（411）才是一般情况。即使对于立方晶系来说. （410）晶面和（411）晶面的衍射峰突出，只能说明多晶体中发生（410）晶面和（411）

晶面的择优取向。按Wullf 定理，这与晶体生长沿<410>和<411>晶向生长较快并无因果关系。

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． 在立方晶胞内画出

【答案】如图所示。 晶面，以及晶向。

图

8． 如图所示，一刃型位错环位于断面为正方形的棱柱滑移面上，正方形的两边分别沿x 和y 轴，

柏氏矢量沿z 轴。如果位错环只能滑移，示意画出在以下两种应力分布情况下位错环的平衡形状：

a ）位错环及所受应力状况；b ）位错环的平衡形状

图

【答案】位错环的平衡形状如图（b ）所示。

9． 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。