材料科学简答题

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1、1 孪晶和滑移的特点:相同点: 宏观上,都是切应力作用下发生的剪切变形; 微观上,都是晶体塑性变形的基本形式,是晶体的 一部分沿一 定晶面和晶向相对另 一部分的移动过程; 两者都不会改变晶体结构; 从机制上看,都是位 错运动结果. 不同点: 滑移不改变晶体的位相,孪生改变了晶体位向; 滑移是全位错运动的结果,而孪生 是不全位错运动的结果; 滑移是不均匀切变过程,而孪生是均匀切变过程; 滑移比较平缓,应力应变曲线 较光滑,连续,孪生则呈锯齿状; 两者发生的条件不同,孪生所需临界分切应力值远大于滑移,因 此只有在 滑移受阻情 况下晶体才以孪生方式形变. 滑移产生的切变较大（取决于晶体的塑性） ,而

2、孪生切变较小, 取决于晶体结构.2 回复机制:1）低温回复（0.1-0.3Tm）点缺陷（空位和间隙原子）运动至晶界出或位错处消失，空位和间隙原子结合消 失,空 位结合成空位对. 结果导致点缺陷密度降低. 2）中温回复 （0.3-0.5Tm） 位错可以在滑移面上滑移或 交滑移,使异号位错相遇相消,位 错密度下降,位错缠结 内部重新排列组合,使变形亚晶规整化. 3）高温回 复（0.5Tm）位错除滑移外，还可获得足够的能量产生攀移，使滑移面上不规整的位错重新分布，形成亚晶 界和亚晶粒，使弹性畸变能降低.位错攀移（+滑移）T位错垂直排列（亚晶界）T多边化（亚晶粒）T弹性畸 变能降低. 4）位错反应形成

3、亚晶 肖脱基缺陷 离开平衡位置的原子迁移至晶体表面的正常格点位置 ,而 晶体内仅留有空位,晶体中形 成了肖特基缺陷3 滑移: 滑移:是指晶体的一部分沿一定的晶面和晶向相对于另一部分发生滑动位移的现象.4 固溶强化:是指由于溶质原子的固溶而引起的强化效应.5 扩散: 扩散:由于物质中原子（或者其他的微观粒子）的微观热运动所引起的强化效应. 影响扩散的因素1.温度升高，扩散原子获得能量超越势垒几率增大，且空位浓度增大，有利扩散.2.原子结合键越弱,Q越 小,D越大.3.在间隙固溶体中，扩散激活能较小，原子扩散较快;在置换固溶体中扩散激活能比间隙扩散 大得多. 4. 晶体的致密度越高,原子扩散时的路

4、径越窄,产生的晶格畸变越大,同时原子结合能也 越大,使 得扩散激活能越大,扩散系数减小. 5. 晶粒尺寸越小,金属的晶界面积越多,晶界扩散对扩散系数的贡献就 越大. 6. 晶体中的位错对扩散也有促进作用 7. 化学成分影响:若增加浓度能使原子的 Q 减小,而 D0 增加,则 D 增大.6 多晶体塑性变形的过程主要为变形的传递和协调 1,变形的传递 当多晶体中少数取向有利的晶粒开始滑移时, 当一个晶粒 位错在某滑移系上动作后, 位 错遇到晶粒便塞积起来, 位错的塞积便会产生很大的应力集中 , 应力集 中使临近晶粒的位错 源启动, 原来取向不利的经理开始变形, 相邻晶粒的变形时位错塞积产生的应力

5、集中得以松 弛,滑移传递. 2,变形的协调 假如多晶体在变形时各个晶粒的自身变形都像单晶体一样, 彼 此独立变形互相不约束, 那 么在晶界附近变形将是不连续的,会出现空隙或裂缝,为了适应变形的协调, 要求临近晶粒 的晶界附近区域有几个滑移系动作,就是已变形晶粒自身,除了变形的主滑移系外,在晶界 附件也要求有几个滑移系同时动作. 当有大量晶粒发生滑移后,金属便显示出明显的塑性变形.7 多晶体金属塑性变形的特点1.各晶粒变形的不同时性和不均匀性. 2.各晶粒变形的相互协调性,需要五个以上的独立滑移系同时动 作. 3.滑移的传递,必须激发相邻晶粒的位错源. 4.多晶体的变形抗力比单晶体大,变形更不均

6、匀. 5.塑性变 形时,导致一些物理,化学性能的变化. 6.时间性,多晶体金属塑性变形需要一个过程.8 晶粒大小对材料强度和塑性的影响材料晶粒越细,室温强度越高,塑性越好,称为细晶强化. 位错理论解释材料晶粒越细,强度越高,塑性越 好. 在外加切应力作用下,位错沿着某个滑移面运动,当位错运动至晶界受阻,便塞积起来,产 生了应力集 中.由于粗品粒晶界塞积的位锗数多,产生的应力集中较大,更容易使相邻晶粒 的位错源开动,即在较低的 外力下就开始塑性交形,因而粗品粒的屈服强度较低.9 回复再结晶的组织和化学性能的变化1. 组织的变化 回复阶段:显微组织仍为纤维状,无可见变化,高温回复阶段,胞状位错结构

7、转变为亚晶; 再结晶阶段:变形晶粒通过形核长大,逐渐转变为新的无畸变的等轴晶粒. 2.力学性能的变化 回复阶段:强 度,硬度略有下 降,塑性略有提高. 再结晶阶段:强度,硬度明显下降,塑性明显提高.10 影响再结晶的因素 1 退火温度.温度越高,再结晶速度越大. 2 变形量.变形量越大,再结晶温度越低; 随变形量增大,再结晶温 度趋于稳定;变形量低于一定值,再结晶不能进行. 3 原始晶粒尺寸.晶粒越小,驱 动力越大;晶界越多,有利于形核. 4 微量溶质元素.阻碍位错和晶界的运动,不利于再结晶. 5 第二分散相. 间距和直径都较大时,提高畸变能,并可作为形核核 心,促进再结晶;直径和间距很小时,

8、提高畸变能,但阻 碍晶界迁 移,阻碍再结晶.11 置换固溶体与间隙固溶体的区别1, 置换固溶体是由溶质原子占据溶剂原子晶格的结点位置而形成的,间隙固溶体是由溶质原子进入溶 剂原子晶格的间隙中而形成的. 2, 置换固溶体中溶质与溶剂可以有限固溶也可以无限固溶,而间隙固溶 体只有原子半径接 近于溶剂晶格某些间隙半径的溶质原子才有可能进入晶格的间隙中而形成 ,只能是 有限 固溶体.12 固溶体结晶与纯金属结晶的不同之处1. 固溶体结晶石在一定温度范围内完成的,而纯金属结晶是在恒温下完成的. 2. 合金结晶, 结晶出的 固相与共存液相的成分不同, 即选分结晶, 而纯金属在结晶过程中, 固相与液相的成分

9、始终是相同的13. 晶体与非晶体的区别。答：晶体和非晶体的共同点是都是固体；晶体和非晶体的重要区别是：晶体有一定的熔点，非晶体没有 一定的熔点14. 典型的金属晶体结构有哪些？答：体心立方晶格，面心立方晶格，密排立方晶格15 面心立方，体心立方和密排六分晶体的滑移面和滑移方向分别是什么？答：体心立方结构的滑移面是110面，滑移方向是111,面心立方滑移面111,滑移方向110； 密排六方滑移面0001 ，滑移方向11-20。16. 面心立方晶体中原子的密排面和密排方向分别是什么？答：面心立方晶体中原子的密排面是（111） 面心立方晶体中原子的密排方向11117. 试述晶体缺陷的类型及其主要特点

10、。18 试比较均匀行核与非均匀行核的异同点，并说明为什么非均匀行核比均匀行核更容易进行，19 三元相图的水平截面能分析合金结晶过程的什么问题？20. 三元相图的垂直截面能分析合金结晶过程的什么问题？21 马氏体转变的主要特点答： 1、切变共格和表面浮凸现象 2、马氏体转变的无扩散性 3、具有一定的位向关系和惯习面 4、马 氏体转变时在一个温度范围内完成的 5、马氏体转变具有可逆性和形状记忆性 6，马氏体转变的不完全 行（含碳量越大，马氏体硬度越大）22 为何钢中马氏体具有高硬度？ 答：过饱和碳引起马氏体晶格点阵强烈的剧烈畸变，从而阻碍位错的运动，所以马氏体具有高硬度！23，回复，再结晶和晶粒长

11、大的定义和驱动力答：再结晶的定义：当冷变形金属加热到足够高的温度以后,会在变形最剧烈的区域产生新的等轴晶粒 来代替原来的变形晶粒,这个过程称为再结晶.冷变形金属再结晶后,其冷变形组织完全消失,加工硬化状 态也随之消失,金属重新获得冷变形前的性能。24 铸件三晶区的形成原因？答：25 聚合物按工艺分为哪五种？答：塑料，橡胶，纤维i,胶粘剂，涂料26 复合材料按增强材料分为哪三种？答：纤维增强复合材料，粒子增强复合材料，叠层复合材料。27 试述形变度对金属材料结晶后晶粒大小的影响规律？28 何为临界温度？在工业生产中有何意义？答：形变量很小时，储存能少，不足以发生再结晶，故退火后晶粒尺寸不变；能发

12、生再结晶的最小形变 度通常在 2%-8%范围内，此时驱动力小，行核率低，最终能长大的晶粒个数少，再结晶退火晶粒特别 粗大，称为“临界温度”28 改善陶瓷脆性的途径有哪些？是说明机理？答：1.降低陶瓷的微裂纹尺寸，断裂力学将裂纹扩展时的*6称为断裂韧性K。及0=K/, K是材料固有的性能。由上式可知，断裂强度6与断裂尺寸的平方根成反比，裂纹尺寸越大，断裂强度越低。所以提高强度的方法是：获得细小晶粒，防止晶界应力过大产生裂纹，并降低裂纹尺寸。此外，降低气 孔所占分数，降低气孔尺寸哟课提高强度。 2.陶瓷的相变韧性 3.纤维补强，利用强度及弹性模量均较 高纤维，使之均匀分布于陶瓷基体中。当这种复合材

13、料受到外加负荷时，可将一部分负荷传递到纤维上 去，减轻了陶瓷本身的负担，其次，瓷体中的纤维可阻止裂纹的扩散，从而改善瓷体的脆性。29、测定扩散系数的方法。示踪原子扩散方法、化学扩散方法、弛豫方法、核方法。30、产生柯肯达尔效应的原因 由于两种原子以不同速度相对扩散而造成标记面的漂移。31、影响扩散系数的因素： 温度、晶体结构及固溶体类型、各向异性、第三组元、晶体缺陷、32、稳定化合物： 是指具有一定的熔点，而且在熔点以下都能保持自身固有的结构而不发生分解的化合物。33、二元相图的几何规律：1.两个单相区只能交与一点，而不能交成线段、2.两个单相区之间，必定是一个由这两个单相构成的两 相区、3三

14、相共存区，必定是一条水平线，该水平线必须与由这3个相组合而成的3个两相区相邻、4 如果两个恒温转变中有两个是相同的相，那么在这两条水平线之间一定是由这两个相组成的两相区、5. 两相区和单相区的分界线与三相等温水平线相交，则分界线的延长线进入另一个两相区，而不会进入单 相区。34、相区接触法则： 在二元系相图中，相邻相区中相的数目只能相差一个，这一规律称作相区接触法则。35、晶胞的选取原则1.几何形状与晶体具有同样的对称性、2.平面六面体内相等的棱与角的数目最多、3.当平行六面体棱间 有直角时，直角数目最多、4.在满足上述条件下，晶包体积应最小。36、形成置换固溶体的条件和影响溶解度因素:1.条

15、件：溶质取代了溶剂中原子或离子所形成的固溶体、2 影响：原子或离子的尺寸的影响、晶体结构 类型的影响、电负性的影响、电子浓度的影响。37、碳对铁碳合金的组织与性能的影响:1.碳对铁碳合金平衡组织的影响：当含碳量增加时，使铁碳合金组成相的相对含量发生变化，从而 导致不同性质的结晶。2.碳对合金机械性能的影响：当含碳量达到0.77%时，铁碳合金不仅具有较高的 强度和硬度，也具有一定的塑性和韧性，当0.77%时，铁碳合金的塑性韧性降低。3.碳对合金工艺性能 的影响：38、写出下列缺陷反应式：（1）CaCI2固溶在NaCI晶体中（产生正离子空位，生成置换型SS）CaCl2+2NaCl Ca Na+2ClCl+VNaMgO固溶在Na2O晶体中（产生正离子空位，生成置换型SS）MgO+NOffMg 加+0。+仏（3） AI2O3固溶在MgO晶体中（产生正离子空位，生成置换型SS）仙03+3盹02A| Mg+3Oo+V”MgYF3固溶在CaF2晶体中（产生正离子空位，生成置换型SS）2YF3+2CaF22Y MgO固溶在ZrO2晶体中（产生负离子空位，生成置换型SS）MgO+ZrO ff Mg”zr+Oo+V o39、材料科学基础 材料科学基础系统地介绍了材料科学的基础理论，探讨材料的共性和普遍规律。主要内容包括材料的结构，材料的凝固与相图，扩散，材料中铺缺陷，塑性变形、回复