《材料科学基础习题库-第3章-凝固-2014-03-13》由会员分享,可在线阅读,更多相关《材料科学基础习题库-第3章-凝固-2014-03-13(7页珍藏版)》请在金锄头文库上搜索。
1、第三章 纯金属的凝固( (一一) ) 填空题填空题 1金属结晶两个密切联系的基本过程是 和 2 在金属学中,通常把金属从液态向固态的转变称为 ,通常把金属从一 种结构的固态向另一种结构的固态的转变称为 。 3当对金属液体进行变质处理时,变质剂的作用是 4铸锭和铸件的区别是 。 5液态金属结晶时,获得细晶粒组织的主要方法是 6金属冷却时的结晶过程是一个 热过程。 7液态金属的结构特点为 。 8如果其他条件相同,则金属模浇注的铸件晶粒比砂模浇注的 ,高温浇 注的铸件晶粒比低温浇注的 ,采用振动浇注的铸件晶粒比不采用振动的 , 薄铸件的晶粒比厚铸件 。 9过冷度是 。一般金属结晶时,过冷度越大,则晶
2、粒越 。 ( (二二) ) 判断题判断题 1 凡是由液态金属冷却结晶的过程都可分为两个阶段。即先形核,形核停止以 后,便发生长大,使晶粒充满整个容积。 2凡是由液体凝固成固体的过程都是结晶过程。 3近代研究表明:液态金属的结构与固态金属比较接近,而与气态相差较远。( ) 4金属由液态转变成固态的过程,是由近程有序排列向远程有序排列转变的过 程。( ) 5当纯金属结晶时,形核率随过冷度的增加而不断增加。 ( ) 6在结晶过程中,当晶核成长时,晶核的长大速度随过冷度的增大而增大,但 当过冷度很大时,晶核的长大速度则很快减小。 ( ) 7金属结晶时,冷却速度愈大,则其结晶后的晶粒愈细。( ) 8所有
3、相变的基本过程都是形核和核长大的过程。( ) 9在其它条件相同时,金属模浇注的铸件晶粒比砂模浇注的铸件晶粒更细( ) 10在其它条件相同时,高温浇注的铸件晶粒比低温浇注的铸件晶粒更细。 ( ) 11在其它条件相同时,铸成薄件的晶粒比铸成厚件的晶粒更细。( ) 12. 金属的理论结晶温度总是高于实际结晶温度。 ( ) 13.在实际生产条件下,金属凝固时的过冷度都很小(20),其主要原因是由 于非均匀形核的结果。 ( ) 14.过冷是结晶的必要条件,无论过冷度大小,均能保证结晶过程得以进行。( ) 15.在实际生产中,评定晶粒度方法是在放大 100 倍条件下,与标准晶粒度级别 图作比较,级数越高,
4、晶粒越细。 ( ) 16.在任何温度下,液态金属中出现的相起伏都是晶胚。 ( ) 17.在过冷的液态金属中,凡是出现大于或等于临界晶核的晶胚都是晶核。 ( ) 18.不论晶胚大小,凡是体积自由能的减少不能补偿表面自由能的增高,就是有 足够高的形核功提供,也不能形核。 ( )19.所谓临界晶核,就是形成晶胚时体积自由能的减少正好补偿三分之二表面自 由能增加时的晶胚大小。 ( ) 20.纯金属均匀形核时,形核率随过冷度的增加而增加。 ( ) 21.实际金属凝固时,过冷度很小,这主要是由于非均匀形核的原因。 ( ) 22.临界晶核半径主要取决于过冷度,过冷度越大,临界晶核半径越小。 ( ) 23.非
5、均匀形核功大小主要取决于过冷度,过冷度越大,临界形核功越小。 ( ) 24.纯金属凝固时,要得到枝晶组织,界面前沿液体中的温度梯度必须是正的温 度梯度.( ) 25.在实际生产中,纯金属凝固后形成具有三个晶区的铸锭组织。 ( ) 26.实际金属凝固时过冷度越大,形核率越大。 ( ) 27液态金属结构与固态金属结构比较接近,而与气态金属相差较远。 28过冷是结晶的必要条件,无论过冷度大、小,都能保证结晶过程得以进行。29当纯金属结晶时,形核率总是随着过冷度的增大而增加。 ( ) 30金属面心立方晶格的致密度比体心立方晶格的致密度高。 ( ) 31金属晶体各向异性的产生,与不同晶面和晶向上原子排列
6、的方式和密度相 关。 ( ) 32金属的结晶过程分为两个阶段,即先形核,形核停止之后,便发生长大, 使晶粒充满整个容积。( (三三) ) 选择题选择题 1 液态金属结晶的基本过程是 A边形核边长大 B先形核后长大C自发形核和非自发形核 D枝晶生长 2液态金属结晶时, 越大,结晶后金属的晶粒越细小。A形核率 N B长大率 G C比值 NG D比值 GN 3过冷度越大,则 AN 增大、G 减少,所以晶粒细小 BN 增大、G 增大,所以晶粒细小C N 增大、G 增大,所以晶粒粗大 DN 减少、G 减少,所以晶粒细小 4纯金属结晶时,冷却速度越快,则实际结晶温度将 。A越高 B 越低 C越接近理论结晶
7、温度 D没有变化 5若纯金属结晶过程处在液固两相平衡共存状态下,此时的温度将比理论结 晶温度 A更高 B更低 C;相等 D高低波动 6在实际金属结晶时,往往通过控制 NG 比值来控制晶粒度。在下列情况下 将获得粗大晶粒 。 ANG 很大 BNC 很小 CNG 居中 DNG1 7晶体中的晶界属于 。A点缺陷 且线缺陷 C 面缺陷 0体缺陷 8材料的刚度与 有关。A弹性模量 B屈服强度 C 抗拉强度 D延伸率 9纯金属结晶的冷却曲线中,由于结晶潜热而出现结晶平台现象。这个结晶平 台对应的横坐标和纵坐标表示 。A 理论结晶温度和时间 B 时间和理论结晶温度T3C 自由能和温度 D温度和自由能 10、
8、形成临界晶核时体积自由能的减少只能补偿表面能的 _。A、1/3 B、2/3 C、3/411、金属结晶过程中( ):a、临界晶核半径越大,形核越易;b、临界晶核形成功越大,形核越易;c、过冷度越大,形核越易; d、均质形核比非均质形核容易。12、在晶体中形成空位的同时又产生间隙原子,这样的缺陷称为 _。 A、肖脱基缺陷 B、弗兰克尔缺陷 C、线缺陷( (四四) ) 改错题改错题 1过冷度就实际结晶温度。 2变质处理就是浇注时改变材料成分和质量的处理。 3理论结晶温度低于金属的实际结晶温度。 4凝固和结晶都是物质从液态变成固态的过程,所以凝固过程就是结晶过程。 5冷却速度越大,理论结晶温度就越低。
9、 ( (五五) ) 问答题问答题 1试述结晶过程的一般规律,研究这些规律有何价值与实际意义? 2什么叫过冷度?为什么金属结晶时必须过冷? 3试从过冷度对金属结晶时基本过程的影响,分析细化晶粒,提高金属材料常 温机械性能的措施。 4为什么实际生产条件下,纯金属晶体常以树枝状方式进行长大? 5为获得非晶态金属,经常将金属液滴到高速旋转的铜盘上,而玻璃则不需要 采取这种措施,说明其原因。 6当对液态金属进行变质处理时,变质剂的作用是什么? 7 晶粒大小对金属性能有何影响?如何细化晶粒? 8在铸造生产中,采用哪些措施控制晶粒大小? 9综述金属结晶的热力学条件、能量条件、结构条件和动力学条件。 10 根
10、据凝固理论,试述工业中细化晶粒的基本措施及其机理。 11 简述纯金属枝晶的形成条件和长大过程。 12阐述液态金属结构特点并说明它为什么接近固态而与气态相差较远? 13如果其它条件相同,试比较下列铸造条件下铸件晶粒的大小,为什么? 金属模浇注与砂模浇注;高温浇注与低温浇注; 铸成薄件与铸成厚件;浇注时振动与不振动。( (四四) )作图题作图题 1分析纯金属生长形态与温度梯度的关系。 2细化铸件晶粒的途径有那些?为什么? 3液态金属结晶时需要过冷,那么固态金属熔化时是否会出现过热? 4.比较说明过冷度、临界过冷度、动态过冷度等概念的区别。 6. 什么叫临界晶核?它的物理意义及与过冷度的定量关系如何
11、? 7. 为什么在有过冷度下才能凝固? 8. 按经典形核理论,临界核心半径和临界核心形成功与过冷度有什么关系?为 什么一般凝固过程很难获得较大的过冷度? 9. 非均匀形核与均匀形核的临界核心半径哪个大?为什么?10. 固相/液相间的界面的结构是怎样影响晶体长大机制的? 11、为什么晶粒细化既能提高强度,也能改善塑性和韧性? 12. 为什么纯金属小液滴结晶时过冷度较大?为什么铸件厚处比薄处晶粒较粗 大? 13. 比较在相同结晶条件下均匀形核与非均匀形核的过冷度,指出出现这种差 异的原因。 14. 试比较过冷度、动态过冷度及临界过冷度的区别。 15. 什么叫临界晶核?它的物理意义及与过冷度的定量关
12、系如何? 16. 试分析单晶体形成的基本条件。17. 简述纯金属晶体长大的机制及其与固/液界面微观结构的关系。 18. 今欲获得全部为细等轴晶粒的铸件,有哪些方法?并请说出各种方法的基 本原理。五计算题五计算题 1. 已知铜的熔点为 1083,结晶潜热为 1.88109J/m3,液固界面的界面能 为 0.144 J/m2。试计算铜在 853凝固时(均匀形核)的临界晶核半径?并 计算临界晶核中有多少个铜原子?2. 如果纯镍凝固时的最大过冷度与其熔点(tm1453)的比值为0.18,试求 其凝固驱动力。(H-18075J/mol) 3 形成单晶体的基本条件是使液体金属结晶时只产生一个核心(或只有一
13、个核 心能够长大)并长大成单晶体。 六六 综合题综合题1若液态金属中形成一球形晶核,试证明临界晶核形成功Gc 与临界晶核体积 Vc 的关系为Gc=VcGV 21。2分析纯金属生长形态与温度梯度的关系。 3细化铸件晶粒的途径有那些?为什么? 4液态金属结晶时需要过冷,那么固态金属熔化时是否会出现过热 5简述铸锭三区的形成机理,采用什么方法可使柱状晶更发达?采用什么方法 可使中心等轴晶更发达?6. 解释下列基本概念及术语结晶与凝固,非晶态金属; 近程有序,远程有序,结构起伏,能量起伏; 过冷现象,过冷度,理论结晶温度,实际结晶清晰度; 均匀形核,非均匀形核;晶胚,晶核,临界晶核,临界形核功; 形核
14、率,生长速率;光滑界面,粗糙界面; 温度梯度,正温度梯度,负温度梯度; 平面状长大,树枝状长大; 活性质点,变质处理,晶粒度; 细晶区,柱状晶区,(粗)等轴晶区。7 什么叫临界晶核?它的物理意义及与过冷度的定量关系如何?8 比较说明过冷度,临界过冷度,动态过冷度等概念的区别。9 试述结晶相变的热力学条件,动力学条件,能量及结构条件。10 试证明:在同样过冷度下均匀形核时,球形晶核较立方晶核更易形成。11 分析纯金属生长形态与温度梯度的关系?12 在同样的负温度梯度下,为什么 Pb 结晶出树枝状晶,而 Si 的结晶界面却是 平整的13 液态金属凝固时都需要过冷,那么固态金属熔化是否会出现过热?为
15、什么?14 简述晶体长大的机制。15 试分析单晶体形成的基本条件。16 铸锭组织有何特点?17 根据凝固理论,试述细化晶粒的基本途径。18 欲获得金属玻璃,为什么一般是选用液相线很陡,从而有较低共晶温度的二 元系19 指出下列概念的错误之处,并更正。(1)所谓过冷度是指结晶时,在冷却曲线上出现平台的温度与熔点之差;而动态过冷度是指结晶过程中,实际液相的温度与熔点之差。(2)金属结晶时,原子从液相地序排列到固上有排列,使体系熵值减小,因此是一个自发过程。(3)在任何温度下,液态金属中出现的最大结构起伏都是晶胚。(4)在任何温度下,液相中出现的最大结构起伏都是晶核。(5)所谓临界晶核,就是体系自由能的减少完全补偿表面自由能的增加时的晶胚大小。(6)在液态金属中,凡是涌现出小于临界晶