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一、简答题

1． Fe-C-Mn 三元合金的液相面投影图如图所示。

图Fe-C-Mn 三元合金液相面投影图

（1）确定图中0合金的成分及熔点。

（2）写出图中a 、b 、c 、d 、e 和f 各点成分的液相参与的六个四相平衡反应的名称及反应式。

【答案】（1）0合金的成分为：

0合金的熔点为：〜1425°C 。

（2）a 点：包晶反应，

b 点：包共晶反应，

c 点：包晶反应，

d 点：包共晶反应，

e 点：包共晶反应，

f 点：包共晶反应，

2． 为什么单相金属的晶粒形状在显微镜下多为六边形？

【答案】在晶粒互相接触的二维图形中，晶界的交叉点应是由3根晶界相交，如果是4根以上晶界相交，从能量降低即交叉点处微元面积中晶界总长最短的原则出发，通过几何分析可以得出1个四叉晶界一定会自发分解为2个三叉晶界。在三叉交点处，3个晶界必然会自发调整位置以实

现界面张力的力学平衡，其数学表示式为：

为满足上式的晶界交叉点的力学平衡关系，晶界并不要求一定是直的，仅要求在结点处，3个晶界切线枝晶间的夹角满足上式。如果考虑单相合金，设定3个晶界能相等，则结点处的平衡条件

是所以单相金属的晶粒形状在显微镜下多为六边形。

3． 典型金属的晶体结构有哪些？其间隙分别包含哪些类型？

【答案】典型金属的晶体结构主要有体心立方、面心立方和密排六方，其间隙分别有四面体间隙和八面体间隙。

4． 本征半导体与掺杂半导体的导电机制有何不同？

【答案】本征半导体中参与导电的载流子是导带中的电子和等量的价带中的空穴，且费米能级位于禁带中央。而掺杂半导体中参与导电的载流子是导带中的电子和不等量的价带中的空穴，且费

，或向下方移动（如P 型半导体）米能级不位于禁带中央，或向上方移动（如n 型半导体）。

5． 液态金属在结晶时如何细化晶粒？

【答案】常用的方法有：

（1）增加过冷度。可以增加结晶的驱动力，

降低临界形核功

增加形核率；

（2）变质处理。烧注前加入形核剂，利用异质形核来细化晶粒；

（3）机械（或电磁）振动、搅拌。

总之，增加形核率，降低长大速度，就可以细化晶粒。

6． 高度冷轧的铝板在高温退火后会形成完善的{001}<100>织构（立方织构）。如果将这种铝板深冲成杯，会产生几个制耳？在何位置？

【答案】画出铝板的{001}正极图，如图1所示，其中极图边缘有4个阴影区，表示晶粒{001}分布较集中的区域。

在深冲时，铝板受力如图2所示。边缘受到同样大小的拉应力。

减小临界晶核半径

图1 退火铝板的{001}极图

图2 冲压时的受力图

平行于<100>方向拉伸时，分别有8个滑移系统同时启动，且其取向因子相同，皆有

方向出现四个制耳；同时，在

拉伸时，分别有4个滑移系统启动，且其取向因子相同，也有

7． 写出fcc 、bcc 和hep 晶胞中的四面体、八面体间隙数，致密度和原子配位数。

【答案】（1）间隙数。：foe 晶胞有4个八面体间隙，8个四面体间隙；bee 晶胞有6个八面体间隙，12个四面体间隙；hep 晶胞有6个八面体间隙，12个四面体间隙；

（2）配位数。Bee :最近邻8个，考虑次近邻为（8+6）个；fee :最近邻12个；hep :理想状态12个，非理想状态（6+6）个。

（3）致密度。fee :0.74；bee :0.68；hep :0.74。

8． 用位错理论分析纯金属与两相合金在冷形变加工时，在产生加工硬化机理上有何区别？

【答案】（1）对于纯金属单晶体，使其产生加工硬化的机理主表现在位错增殖、位错运动及位错的交互作用、以及位错反应三个方面：首先，对于位错増殖来说，位错源开动，位错增殖使位错密度增大；其次，位错运动时会受到点阵阻力，并且在位错之间发生交互作用的情况下，会形成割阶、缠结等，也会使其运动阻力增大；第三，位错之间还会发生位错反应，形成如洛玛位错、L-C 位错等的固定位错，从而造成位错塞积，使位错运动阻力进一步增大。综上三个方面使位错运动阻力增大从而产生加工硬化。

（2）对于纯金属多晶体而言，在纯金属单晶体加工硬化的机理的基础上多出了晶界造成的位错塞积作用，其位错运动阻力进一步增大。

（3）对于两相合金而言，首先，若基体相为固溶体，其加工硬化机理又比纯金属多晶体多出了固溶强化方面的作用，即一方面溶质原子会与位错发生弹性交互作用，形成柯垂尔气团，另一方面溶质原子会与位错发生化学交互作用形成铃木气团，这两个方面的原因使位错运动阻力进一步增大；其次，若第二相为硬的颗粒相，其加工硬化机理与固溶体合金相比，还存在分散强化机制，即奥罗万机制和位错切割第二相机制使位错运动阻力更进一步增大。

故在方向故可能产生4个小制耳。