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1、5.作图表示立方品系c弟一早(102)(012)(421)晶面和彳02211346晶向(102)(012)(421)1022113469.在立方晶系中画出112的所有晶面解：112包括(112),(121),(211),(彳12),(112),(112),(121),(121),(121),(211),(211),(211);(112)(121)(211)(112)(112)(112)(121)(121)(121)(211)(211)(211)11.何谓多晶型转变？以Fe为例说明之；Fe加热至912c会发生多晶型转变，如果原子半径不变，试求出此时的体积变化。答：（1）当外部条件（如温度和压强）
2、改变时，金属内部由一种晶体结构向另一种晶体结构的转变称为多晶型转变；（2）Fe在912c以下为体心立方结构，称为a-Fe；在912-1394C时，具有面心立方，称为丫Fe；设Fe原子半径为r,面心立方中看成面对角线上原子直接接触，所以晶胞半径=2a=4r/r。体积为aA3=16-3,面心立方晶胞含有4个Fe原子;体心立方体对角线直接接触，所以晶胞半径b=4r/=2.31r。体积为bA3=12.3A3,而体心立方有2个Fe原子，所以4个原子占的体积是12.3M3a=24.6人3;面心/体心=16rA3/(24.6M3)=0.92综上，由体心变为面心结构，体积减小为原来的92%。15何谓固溶强化？
3、置换固溶体和间隙固溶体的强化效果哪个大？为什么？答：(1)固溶强化：在固溶体中，随着溶质浓度的增加，固溶体的强度硬度提高，而韧性，塑性有所下降的现象(2)间隙固溶体的强化效果高于置换固溶体。因为溶质原子与溶剂原子的尺寸差别越大，所引起的晶格畸变也越大，强化效果也就越好。由于间隙原子造成的晶格畸变比置换原子大得多，所以其强化效果好。16何谓间隙相？它与间隙固溶体及复杂品格间隙化合物有何区别？答：(1)当非金属原子半径与金属原子半径比值小于0.59时，形成具有简单晶格的间隙化合物，称为间隙相；(2)间隙相是一种化合物，它是与其组元完全不同的晶体结构，而间隙固溶体则保持着溶剂组元的晶格类型。非金属与
4、金属的原子半径比是大于0.59时，形成具有复杂结构的间隙化合物。间隙相与复杂间隙化合物相比具有比较简单的晶体结构，间隙相硬度更高，更稳17.碳可以溶入a-Fe和丫Fe间隙中，eFe的致密度k=0.68,-Fe的k=0.74,但丫Fe的溶碳能力却比o-Fe大，通过计算说明原因(o-Fe在727c时原子半径为0.1252nm,什在1184c时原子半径为0.1293nm)。答：”-Fe是体心立方晶体，Fe是面心立方晶体，体心立方晶格的最大间隙是四面体间隙，面心立方晶格的最大间隙是八面体间隙；a-Fe最大间隙是四面体间隙为0.126a,-Fe最大间隙是八面体间隙为0.146a,对于a-Fe,Ra=/4
5、.a=0.1252nmRB=0.126a=0.03643nm对于Fe,Ra=/4.a=0.1293nmRB=0.146a=0.05340nm”-Fe的致密度虽然比丫Fe的低，但因它的间隙数量少，间隙直径小，所以它的溶碳能力比丫Fe的低。弟早2.根据结晶的热力学条件解释为什么金属结晶时一定要有过冷度？冷却速度与过冷度有什么关系？答：由热力学第二定律知道，在等温等压条件下，一切自发过程都朝着使系统自由能降低的方向进行。液态金属要结晶，其结晶温度一定要低于理论结晶温度Tm,此时的固态金属自由能低于液态金属的自由能，两相自由能之差构成了金属结晶的驱动力。要获得结晶过程所必须的驱动力，一定要使实际结晶温
6、度低于理论结晶温度，这样才能满足结晶的热力学条件。过冷度越大，液、固两相自由能的差值越大，即相变驱动力越大，结晶速度越快，所以金属结晶必须有过冷度。冷却速度越大，过冷度越大；反之，冷却速度越小，则过冷度越小。5.综述金属的均匀形核过程：(1)证明临界晶核半径rk=2(T/AGv晶胚的体积为V,表面积为S,液固两相单位体积自由能之差为AGv,单位面积的表面能为b,系统自由能变为AG;AG=-VAGv+bS;=-4/3兀rA3AGv+4ttrA2.对式进行微分并令其等于零，可得：rk=2(T/AGv(2)证明rk=2o-Tm/LmATrk=2b/AGyAGv=Lm.AT/Tm；即rk=2o-Tm/
7、LmAT(3)证明临界形核功AG=&(t/3当r=rk时AG=AG；AG=-4/3nA3AGv+4H人2.;仆=2b/AGyAG=1/34口(2b/AGv)人2.=1/3Sk(r(4)均匀形核的条件是什么？答：要有结构起伏与能量起伏；液态金属要过冷，且过冷度必须大于临界过冷度；结晶必须在一定温度下进行(5)、过冷度对形核率N有何影响？答：开始时，形核率随过冷度的增加而增大，当超过极大值之后，形核率又随过冷度的增加而减小，当过冷度非常大时，形核率接近于零。6、何谓非均匀形核？叙述非均匀形核的必要条件答：非均匀形核：新相优先出现于液相中的某些区域的形核方式。必要条件：(1)液体必须过冷，提供形核的
8、热力学条件，G0;(2)有结构起伏;(3)有能量起伏GAG但所需的能量起伏小。10.设晶核为一立方体，推导临界晶核半径边长和临界形核功32答：设立方彳边长为a,体积为V(Va),表面积S(S6a)。GVGvSGV固-液单位体积自由能之差，单位面积表面能32,aGaGV6a令G0,得aK即立方体晶核的临界边长3 -2把aK带入G a GV 6a中，整理得Gv32Gv因此临界形核功Gk3212、常温下晶粒大小对金属性能有何影响？根据凝固理论，试述细化晶粒的方法有哪些?答：金属的晶粒越细小，强度和硬度则越高，同时塑性韧性也越好。细化晶粒的方法1)控制过冷度，在一般金属结晶时的过冷度范围内，过冷度越大，晶粒越细小；2)变质处理，在浇注前往液态金属中加入形核剂，促进形成大量的非均匀晶核来细化晶粒；3)振动、搅动，对即将凝固的金属进行振动或搅动，一方面是依靠从外面输入能量促使晶核提前形成，另一方面是使成长中的枝晶破碎，使晶核数目增加。
