材料科学基础复习题

山东大学材料学院考研复习资料

1 金属键与其它结合键有何不同，如何解释金属的某些特性？

答：金属键是由自由电子及排列成晶格状的金属离子之间的静电吸引力组合而成。由于电子的自由运动，金属键没有固定的方向，金属的延展性就是由于在金属被锻造的时候，只是引起了金属阳离子的重新排布，而由于自由电子可以在整块金属内自由流动，金属键并未被破坏。由于自由电子的存在使金属很容易吸收光子而发生跃迁，发出特定波长的光波，因而金属往往有特定的金属光泽。

2 柯氏气团是如何形成的？它对材料行为有何影响？P13

金属内部存在的大量位错线，在位错线附近经常会吸附大量的异类溶质原子（大小不同吸附的位置有差别），形成所谓的“柯氏气团”。

气团的形成会导致位错运动阻力的增加，进而提高材料的强度。

3简述合金相的分类，固溶体与纯金属相比，有何结构、性能特点

合金相从结构上可将其分为固溶体，化合物，陶瓷晶体相，玻璃相及分子相5类。

结构：虽然固溶体仍保持着溶剂的晶格类型，但若与纯组元相比，结构还是发生了变化，有的变化还相当大，主要表现在以下凡个方面：晶格畸变；偏聚与有序；有序固溶体 性能，固溶强化：随着溶质浓度的增加强度硬度升高塑性韧性下降

强化效果： 1. 原子尺寸相差越大晶格畸变越大强化效果越好

综合起来看，固溶体比纯金属和化合物具有较为优越的综合机械性能，因此，各种金属材料总是以固溶体为其基体相。

4固溶体与纯金属的结晶有何不同？

和纯金属不同，固溶体合金的结晶有其显著特点，主要表现在以下两个方面：异分结晶，固溶体合金的结晶需要一定的温度范围

（1）异分结晶 异分结晶和同分结晶： 固溶休合金结品时所结晶出的固相成分与液相的成分不同，这种结晶出的晶体与母相化学成分不同的结晶称为异分结晶，或称选择结晶。 而纯金属结晶时，所结晶出的晶体与母相的化学成分完全一样，所以称之为同分结晶。

（2）固溶体合金的结晶需要一定的温度范围 固溶体合金的结晶要在一定的温度范围内进行：在此温度范围内的每一温度下，只能结晶出一定数量的固相。随着温度的降低，固相的数量增加，同时固相的成分和液相的成分分别沿固相线和液相线而连续地改变，直至固相线的成分与原合金的成分相同时，才结晶完毕。这就意味着固溶体合金在结晶时始终进行溶质和溶剂原子的扩散过程。固溶体合金凝固时依赖于异类原子的互相扩散

5试述含碳量对平衡组织和性能的影响

1．碳含量对平衡组织的影响 不同成分的铁碳合金在共析温度以下都是由铁素体和渗碳体两相组成。随着含碳量的增加，渗碳体量增加，铁素体量减小，而且渗碳体的形态和分布情况也发生变化，所以，不同成分的铁碳合金室温下具有不同的组织和性能。其室温组织变化情况如下： F+P→P→P+Fe3CⅡ→P+Fe3CⅡ+Ld′→Ld′→Ld′

+Fe3C

2．含碳量对力学性能的影响 钢中铁素体为基体，渗碳体为强化相，而且主要以珠光体的形式出现，使钢的强度和硬度提高，故钢中珠光体量愈多，其强度、硬度愈高，而塑性、韧性相应降低。但过共析钢中当渗碳体明显地以网状分布在晶界上，特别在白口铁中渗碳体成为基体或以板条状分布在莱氏体基体上，将使铁碳合金的塑性和韧性大大下降，以致合金的强度也随之降低，这就是高碳钢和白口铁脆性高的主要原因。

6指出Fe-Fe3C相图中适合锻造、铸造、冷塑变、热处理加工的成分范围，说明原因。 7渗碳为什么在奥氏体中而不在铁素体中进行？

虽然碳原子在α-Fe比γ-Fe中扩散系数大（１分），但钢的渗碳通常在奥氏体区进行，因为可以获得较大的渗层深度。因为：奥氏体的溶碳能力大，1148℃时最大值可达2.11%，远比铁素体(727℃，0.0218%)大。

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8试分析材料强化的常用方法，机制及适用条件。

1.形变强化

形变强化：随变形程度的增加，材料的强度、硬度升高，塑性、韧性下降的现象叫形变强化或加工硬化。

机理：随塑性变形的进行，位错密度不断增加，因此位错在运动时的相互交割加剧，结果即产生固定的割阶、位错缠结等障碍，使位错运动的阻力增大，引起变形抗力增加，给继续塑性变形造成困难，从而提高金属的强度。

方法：冷变形（挤压、滚压、喷丸等）。

形对一些不能用热处理强化的材料可以用形变强化的方法提高材料的强度，可使强度成倍的增加；是某些工件或半成品加工成形的重要因素，使金属均匀变形，使工件或半成品的成形成为可能，如冷拔钢丝、零件的冲压成形等；形变强化还可提高零件或构件在使用过程中的安全性，零件的某些部位出现应力集中或过载现象时，使该处产生塑性变形，因加工硬化使过载部位的变形停止从而提高了安全性。

2.固溶强化

随溶质原子含量的增加，固溶体的强度硬度升高，塑性韧性下降的现象称为固溶强化。 强化机理：一是溶质原子的溶入，使固溶体的晶格发生畸变，对滑移面上运动的位错有阻碍作用；二是位错线上偏聚的溶质原子形成的柯氏气团 …… 此处隐藏：3747字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……