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一、名词解释

1． 热塑性和热固性高分子材料

【答案】高分子材料是由相对分子质量较高的化合物构成的材料，包括橡胶、塑料、纤维、涂料、胶黏剂和高分子基复合材料等。高分子材料按其性能可分为热塑性和热固性高分子材料，其中，热塑性高分子材料可溶、可熔；热固性高分子材料不溶、不熔。利用加热和溶解的方法可将热固性和热塑性材料分辨出来，常用的识别高分子材料的简便方法有经验法、燃烧法、溶解法、仪器分析法等。

2． 再结晶退火

【答案】再结晶退火是指经过塑性变形的金属，在重新加热过程中，当温度高于再结晶温度后，形成低缺陷密度的新晶粒，使其强度等性能恢复到变形前的水平，但其相结构不变的过程。

二、简答题

3． 画出Fe-C 相图，标明Fe-C 相图中各点的温度和含碳量。 【答案】Fe-C 相图如图1。

图1

4． 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。

5． 解释名词扩散系数。

【答案】根据菲克第一定律，在单位时间内通过垂直于扩散方向的单位截面积的扩散物质流量（称为扩散通量，用J 表示）与该截面处的浓度梯度成正比，也就是说，浓度梯度越大，扩散通量越大，相应的数学表达式为：

式中，D 为扩散系数，为扩散通量

，

为扩散物质（组元）的体积浓度，原子数

为浓

度梯度；“-”号表示扩散方向为浓度梯度的反方向，即扩散组元由高浓度区向低浓度区扩散；J

，扩散系数是描述扩散速度的重要物理量，它相当于浓度梯度为1时的扩

D 值越大则扩散越快。D 值都是很小的，1000°C 时碳在散通量，对于固态金属中的扩散，例如，中的扩散系数D 仅为数量级。

6． 请说明什么是全位错和不全位错，并请写出FCC 、BCC 和HCP 晶体中的最短单位位错的柏氏矢量。

【答案】全位错是指柏氏矢量等于点阵矢量的整数倍。 不全位错是指柏氏矢量不等于点阵矢量的整数倍。

7． HCP 晶体，发生孪生时[0001]方向是伸长还是缩短？ 【答案】如图所示，

图 HCP 晶体孪生时[0001]方向的变化

由此得：^

方向位于锐角区，发生孪生时该方向缩短。

方向位于钝角区，发生孪生时该方向伸长。

所以，[0001]方向在孪生后是伸长还是缩短，关键是看c/a的大小。

8． 纯金属中主要的点缺陷有哪些，简述其可能的产生原因。

【答案】纯金属晶体中，点缺陷的主要类型是空位、间隙原子、空位对及空位与间隙原子对。它们产生的途径有以下几个方面：

（1）依靠热振动使原子脱离正常点阵位置而产生。空位、间隙原子或空位与间隙原子对都可由热 激活而形成。这种缺陷受热的控制，它的浓度依赖于温度，随温度升高，其平衡态的浓度亦增高。（2）冷加工时由于位错间有交互作用，在适当条件下，位错交互作用的结果能产生点缺陷，如带割阶的位错运动会放出空位。

（3）辐照。高能粒子（中子、a 粒子、高速电子等）轰击金属晶体时，点阵中的原子由于粒子轰击而离开原来位置，产生空位或间隙原子。

三、计算题

9． 有一面心立方单晶体，在（111）面滑移的柏氏矢量为_上滑移的柏氏矢量为错。

（1）说明新生成的全位错属哪类位错，该位错是否滑移，为什么？

（2）沿[010]晶向施加大小为17.2MPa 的拉应力，试计算该新生全位错单位长度的受力大小，并说明方向（设点阵常数为a=0.2nm）。

【答案】（1）由于位错线为两滑移面交线，故位错线为

式中，

分别为两滑移面法矢量。

的右螺型位错，与在

面

的另一右螺型位错相遇于此两滑移面交线，并形成一个新的全位

可见，位错线与柏氏矢量既不平行，也不垂直，该新生位错为混合型位错。

已知该新生位错的位错线及柏氏矢量，可由它们叉乘得到新生位错滑移面的法向量，即

该位错的滑移面为I （2）

根据Schmid 定律，作用在新生位错滑移面的滑移方向上的分切应力为

所以，作用在单位长度位错线上的力为

。因该滑移面为面心立方密排面，故该位错可以滑移。