第六章 空位位错
名词解释
空位衡浓度：金属晶体中空位热力学稳定晶体缺陷定空位应定空位浓度通常金属晶体中空位总数结点总数值表示
位错：晶体中种原子排列规缺陷某方尺寸两方尺寸
柏氏回路：确定柏氏族矢量程中围绕位错线作闭合回路回路步均移动原子间距起点终点重合
PN力：周期点阵中移动单位错时克服位错移动阻力需界切应力
扩展位错：两全位错间夹层错位错组态
堆垛层错：密排晶体结构中整层密排面原子发生滑移错排形成种晶体缺陷
弗兰克瑞德位错源：两结点钉扎位错线段外力作断弯曲弓出互相邻位错线抵消产生新位错原钉扎错位线段恢复原状断重复产生新位错断产生新位错钉扎位错线弗兰克瑞德位错源
Orowan机制：合金相中基体非格较硬第二相粒子位错线作时变形位错绕粒子粒子周围留位错环材料强化机制
科垂尔气团：围绕刃型位错形成溶质原子聚集物通常阻碍位错运动产生固溶强化效果
铃木气团：溶质原子层错区偏聚形成化学交互作金属强度升高
面角位错：fcc晶体中形成两{111}面夹角三全位错两层错构成运动位错组态
边形化：连续弯曲单晶体中加热中通位错滑移攀移运动形成规律位错壁成角度倾斜晶界单晶体变成边形程
二 问答
1 解答：层错高难形成层错扩展位错形成扩展位错宽度窄易发生束集容易发生交滑移冷变形中线性硬化阶段短甚掩盖抛物线硬化阶段开始早热变形中发生动态恢复软化层错低反易形成层错扩展位错形成扩展位错宽度较宽难发生束集交滑移冷变形中线性硬化阶段明显热变形中发生动态结晶软化
2 解答： 1）位错反应需时满足量条件条件反应进行
®]+中
满足量条件时满足条件反应进行
扩展位错宽度G切弹性模量b1b2全位错柏氏矢量γ层错反应前刃位错反应扩展位错原滑移面进行滑移反应前螺型位错反应形成扩展位错进行束集相交面面相交处束集渡面进行运动次分解扩展位错
2）（111）面位错面位错相遇间满足量条件条件发生位错反应反应式：新位错位（001）面纯刃型位错滑移面{111}面动位错
3）（111）（111）两滑移面全位错分解肖克莱全位错两反应式：
（111）晶面：面位错
4）果两扩展位错运动分解两领先全位错两领先位错间量条件条件求判断位错反应进行新位错柏氏矢量新形成位错（001）面刃型位错牵制两全位错两层错均运动会引起冷加工中加工硬化
3 解答：1）参数带入公式中计算Es＝073~092Gb2
2）Cu中长度1柏氏矢量螺型位错割阶量约（1725~23）×10－11Jcm2
4 解答：衡空位浓度A材料常数k＝138×10－23 JKEv空位形成温度越高空位浓度越高温淬火高浓度空位保留低温低温加热扩散促进作
5 解答：衡空位浓度Al空位形成076eV＝076×（1602×10－19 J）k＝138×10－23 JK系数A1计算27e （300K）时空位浓度C1＝17×10－13627e 时空位浓度C2＝554×10－527e 升温627e 时空位浓度增加倍
6 解答：两行号刃型位错间滑移面受力：
G切弹性模量b两刃型位错柏氏矢量ν泊松
位置1位错受斥力位置2位错处亚稳衡偏离该位置远离运动原点处位错垂直方位置3处第二位错处原点处位错垂直方处稳定态
7解答：位错晶体中缺陷材料许重影响
1） 变形影响通位错运动完成塑性变形
2） 性影响第二相粒子通切绕机制强化材料冷加工中位错密度增加强化材料通形成科垂尔气团强化材料位错运动中相互交截形成割阶面角位错等材料强化
3） 结晶中晶核形成机制影响
优先扩散通道
第七章 金属塑性变形
名词
固溶强化：固溶体中溶质原子溶入基体金属合金变形抗力提高应力－应变曲线升高塑性降现象
应变时效：具屈服现象金属材料受拉伸等变形发生屈服室温停留低温加热重新拉伸出现屈服效应情况
孪生：金属塑性变形重方式晶体切应力作部分晶体着定晶面（孪晶面）定晶（孪生方）相外部分晶体作均匀切变相邻两部分晶体取孪晶面称面形成镜称孪晶面两边晶体部分称孪晶形成孪晶程称孪生
界分切应力：金属晶体变形中受外力某滑移系启动发生滑移分切应力
变形织构：晶体中位晶粒塑性变形晶粒取变成体致形成晶粒择优取择优取晶体结构称变形织构织构变形中产生称变形织构
二 问答
1 简答：纯金属变形助位错运动通滑移孪生完成塑性变形开动滑移系需界切应力晶体中会发生扭转单相合金基变形程纯金属基程样会出现固溶强化开动滑移系需界切应力较屈服应变时效现象
2 简答：滑移时原子移动距离滑移方原子间距整数倍孪生时原子移动距离孪生方原子间距整数倍滑移时滑移面两边晶体位变孪生时孪生面两边晶体位孪晶面形成镜称滑移时需界分切应力孪生开始需界分切应力孪生开始继续切变时需切应力孪生般滑移难进行时发生
3 简答：1）α滑移系{110}<111>b相常见滑移系{111}<110>h相常见滑移系（0001）<110>
2）单晶变形时应力应变曲线示意图图
典型面心立方单晶体加工硬化曲线分三阶段切应力达晶体界分切应力时应力应变曲线似直线称易滑移阶段时加工硬化率滑移线细长分布均匀加工硬化率显著增加称线性硬化阶段滑移系组相交滑移系发生位错彼交截滑移线较短第三阶段称抛物线硬化阶段加工硬化应变增加减少出现许碎断滑移带滑移带端部出现交滑移痕迹
晶体加工硬化曲线般出现易滑移第阶段加工硬化率明显高单晶体
4 简答：冷加工纤维组织纯金属单相合金冷塑性变形时变形度条件晶粒伸长成纤维状带状组织复相合金冷塑性变形变形度条件第二相破碎伸长变形方成带状分布形成变形织构金属合金冷塑性变形时晶粒发生择优取形成
述冷加工纤维组织带状组织变形织构材料性具方性方性均性良影响少数金属材料作变压器硅钢片异性更满足求
5 简答：金属材料热加工机械性较铸造态原热加工时高温变形量气泡疏松微裂纹机械焊合提高材料致密性消铸造缺陷时改善夹杂物脆性相形态分布枝晶偏析 程度减弱合金成分均匀性提高热加工中形成合理加工流线热加工金属显微组织细化提高金属材料性
6 简答：金属材料冷加工强度增加硬度增加塑性降低现象称加工硬化产生加工硬化种机制滑移面行位错间交互作行位错硬化理滑移面位错滑移面位错林切割产生割阶林位错强化理
加工硬化实际生产中控制改变金属材料性特热处理强化合金纯金属尤重进行热处理强化合金加工硬化进步提高材料强度加工硬化实现某工件半成品加工成型素加工硬化会带塑性降低变形困难影响会材料程中尺寸稳定易变形降低材料耐蚀性
7 简答：8滑移系时产生滑移（通计算fcc滑移系[001]方夹角结果）开动中滑移系少施加拉应力
9 简答：第二相冷塑性变形程中作般提高合金强度取决第二相种类数量颗粒形状分布特点基体结合界面结构等塑性变形影响复杂第二相强度高基体定塑性尺寸含量基体基接合金塑性两相变形力均值第二相硬脆合金变形基体中进行第二相基变形第二相均匀弥散分布固溶体基体合金产生显著强化作
10 简答：织构晶粒择优取形成变形织构结晶织构形成影响织构造成材料性异性异性情况需避免利织构控制通控制合金元素种类含量杂质含量变形工艺（变轧制）退火工艺等种素配合
11 简答：金属合金冷塑性变形程中发生组织性变化晶粒拉长形成纤维组织冷变形程度高时位错密度增高形成位错缠结胞状组织发生加工硬化变形金属中出现残余应力金属单塑性变形时出现变形织构
12 简答： 1）屈服现象溶质原子位错交互作产生气团产生外力作位错挣脱溶质原子钉扎材料出现屈服现象曲线2位错脱离钉扎溶质原子重新聚集形成气团屈服现象曲线3出现屈服时效加载溶质原子重新聚集形成气团出现屈服现象
2）屈服现象金属材料拉伸深程中变形均匀造成工件表面整通加入溶质原子形成稳定化合物元素减少间隙溶质原子含量减少气团消减轻屈服现象深前进行屈服伸长范围稍预变形位错挣脱气团钉扎然快深
13 简答：根霍尔—配奇公式：题意：
解s0＝50k＝25求d116mm时根霍尔—配奇公式求ss＝50＋25×＝150 MNm2
第八章 回复结晶
1 名词
变形织构：晶体中位晶粒塑性变形晶粒取变成体致形成晶粒择优取择优取晶体结构称变形织构织构变形中产生称变形织构
结晶织构具变形织构金属结晶退火出现织构位原变形织构相常原织构定位关系
结晶全图：表示冷变形程度退火温度结晶晶粒关系（保温时间定）图
冷加工热加工：结晶温度加工称热加工低结晶温度室温加工称冷加工
带状组织：相合金中相热加工中着变形方形成交排列称带状组织
加工流线：金属部少量夹杂物热加工中着金属流动方伸长分布形成道道细线
动态结晶：低层错金属开展位错宽位错难运动通动态回复软化金属热加工中温度外力联合作发生结晶称动态结晶
界变形度：结晶晶粒冷变形时变形程度定关系某变形程度时结晶晶粒特粗应冷变形程度称界变形度
二次结晶：某金属材料严重变形较高温度退火时少数晶粒优先长成特粗晶粒周围较细晶粒逐渐吞掉反常长情况
退火孪晶：某面心立方金属合金加工结晶退火出现孪晶组织
2 问答
1 简答：结晶种组织转变变形组织转变畸变新晶粒程结晶前组织形态改变晶体结构变固态相变时组织形态晶体结构改变晶体结构否改变二者区
2 简答：变形度较时晶界弓出机制形核变形度高层错金属亚晶合机制形核变形度低层错金属亚晶长机制形核
冷变形度时发生结晶晶粒尺寸基保持变界变形度附方式结晶晶粒特粗超界变形度变形度增晶粒尺寸减少变形度加热温度偏高少数晶粒发二次结晶部分晶粒粗化
3 简答：灯泡中W丝高温工作晶粒长热应力作破断延长钨丝寿命方法加入第二相质点阻止晶粒加热时长加入ThO2颗粒烧结中制品中形成微细空隙抑制晶粒长加入少量KAlSi等杂质烧结时汽化形成极气泡
4 简答： 户外架空铜导线求定强度进行回复退火应力保留强度户电灯花线进行结晶退火软化金属降低电阻率
5 简答：1）纯铝90冷变形70e 150e 300e 保温空冷组织示意图图
2）纯铝试样强度硬度70e 退火高150e 退火试样强度硬度次300e 保温强度硬度低塑性70e 退火低150e 退火试样居中300e 保温塑性
工业纯金属结晶温度般T＝（03~04）T熔估计纯铝结晶温度100e左右70℃保温合金发生回复显微组织保持加工状态强度硬度高塑性差组织纤维组织150e 加热发生结晶强度硬度降塑性300e 保温发生晶粒长强度硬度进步降塑性
7 简答：计算三种纯金属结晶温度约纯钛：550℃纯铝：100℃纯铅低0℃金属轧制开坯温度结晶温度进行工业纯钛纯铝纯铅铸锭轧制开坯温度分取200℃800℃室温
开坯室温轧制铅塑性铝塑性较钛塑性差室温纯铝纯铅连续轧制获薄带材纯钛继续轧制获薄带材需结晶温度反复进行轧制
8 简答：晶粒金属材料室温力学性Hall－Petch公式描述晶粒越细材料强度越高高温晶界产生粘滞性流动发生晶粒晶界相滑动产生扩散蠕变晶粒太细金属材料高温强度反降低
生产中通选择合适合金成分获细晶粒利变质处理振动搅拌加冷度等措施细化铸锭晶粒利加工变形细化晶粒合理制订结晶工艺参数控制晶粒长
9 简答： 固溶强化细晶强化加工硬化第二相强化相变（热处理）强化等
10 简答： 固溶强化位错机制溶质原子气团位错钉扎增加位错滑移阻力溶质原子位错弹性交互作科垂尔气团斯诺克气团溶质原子扩展位错交互作铃木气团层错宽度增加位错难束集交滑移困难溶质原子形成偏聚短程序位错运动通时破坏偏聚短程序量升高增加位错阻力溶质原子位错静电交互作位错滑移产生阻力材料强度升高
弥散强化通阻碍位错运动强化材料位错绕较硬基体非格第二相Orowan机制切割较软基体格第二相粒子切割机制
产生加工硬化种机制滑移面行位错间交互作行位错硬化理滑移面位错滑移面位错林切割产生割阶林位错强化理
第九章 表面界面
1 名词
正吸附：材料表面原子处结合键饱状态吸附介质中原子晶体部溶质原子达衡状态溶质原子杂质原子表面浓度晶体部浓度时称正吸附
晶界：晶界原子晶格中正常结点位置脱离出引起晶界附区域晶格发生畸变晶相界面单位面积升高升高部分量晶界
角度晶界：晶体材料中晶粒间位晶粒晶粒间存界面相邻晶粒间位差10°～2°间称角度晶界
晶界偏聚：溶质原子杂质原子晶界相界富集称吸附尺寸素造成衡偏聚空位造成非衡偏聚
2 问答
1 简答： 复合材料颗粒纤维基体构成存量界面显微结构界面层区分基体复合物机械固体啮合结合形成化学反应化合层结合形成完全部分固溶体结合种情况结合层结合面体积分数越结合层强度越高基体复合物间结合键力越结合强度越高
2 简答： 晶界具晶界容易发生溶质原子杂质原子晶界偏聚原子易扩散通道晶界加热时会发生迁移晶界相变等优先形核方晶界易受腐蚀晶界增室温强化材料高温弱化材料强度晶界处易析出第二相晶界容易位错塞积造成应力集中晶界原子排列混乱
3 简答：般金属晶界晶粒位差关位差增增角度晶界晶界角度晶界晶界角度晶界般成常数约（5～6）×10－5Jcm2
4 简答： 影响晶界迁移素界面溶质原子第二相质点数量尺寸温度界面降低晶界迁移驱动力晶界曲率半径成反界面表面成正角度晶界迁移率总角度晶界迁移率溶质原子阻碍晶界迁移第二相质点数量越尺寸越晶界迁移阻碍作越温度越高晶界迁移越快
第十章 原子扩散
1 简答： 影响扩散素温度温度越高扩散越快晶体缺陷界面晶界位错容易扩散致密度晶体结构溶质原子扩散速度样低致密度晶体中溶质原子扩散快异性影响溶质原子扩散间隙固溶体中溶质原子扩散容易扩散原子性质基体金属性质差越扩散越容易般溶质原子浓度越高扩散越快加入组元溶质原子形成化合物阻碍扩散
2 解答：Nifcc结构晶胞中原子数4题意：
NiMgO界面镍板侧Ni浓度CNi100cm3中Ni原子数：
NNiMgO(4原子晶胞)(36×10－8cm3)857×1022原子cm3
TaMgO界面Ta板侧Ni浓度0种扩散属稳态扩散利菲克第定律求解
浓度梯度dcdx＝（0－857×1022原子cm3）（005cm）＝－171×1024原子（cm3cm）
Ni原子通MgO层扩散通量：
J＝－D（dcdx）－9×10－12cm2s×(－171×1024原子（cm3cm）)
154×1013Ni原子（cm2s)
秒钟2×2cm2面积通MgO层扩散Ni原子总数N
N＝J×面积＝[154×1013Ni原子（cm2s)]×4cm2616×1013Ni原子s
秒钟界面扩散走Ni原子体积
V＝（616×1013Ni原子s）（857×1022原子cm3）＝072×10－9cm3s
厚度d表示该面积中秒扩散Ni原子
d＝V面积＝（072×10－9cm3s）（2×2cm2）＝18×10－10cms
说1mm厚Ni层扩散掉需时间t：
t＝（1mm）（18×10－10cms）＝556000秒＝154时
3 解答：1）渗碳情况符合菲克第二定律特殊解应条件利菲克第二定律进行解决
菲克第二定律特殊解公式：
中题意Cs＝12C001Cx045x02
带入式：
表10－1出误差函数值Dt＝(01071)200198cm2
满足Dt＝00198cm2关系工艺均扩散温度时间关
DD0exp(QRT)带入CFe中D0＝023激活Q＝32900calmol
D023exp(32900calmol1987（calmolK）T)023exp(16558T)
Dt＝(01071)200198cm2渗碳时间渗碳温度关系：
列出典型渗碳温度时间：
T＝900℃1173Kt116174s323h
T＝1000℃1273Kt36360s107h
T＝1100℃1373Kt14880s413h
T＝1200℃1473Kt6560s182h
根述温度时间关系考虑合金相变加热炉生产效率进行合理选择般1000℃左右较合适
2）渗碳温度条件变情况求渗碳深度增加倍1）知关系存解t＝427h
4 简答：反应扩散原试样中出现两相区试样表面心部组织外层α相里层γ相心部受脱碳影响α相γ相
5 简答：1）渗碳gFe中进行aFe中进行渗碳温度高727e aFe中碳溶解度（质量分数）00218％碳含量00218％钢铁渗碳时零件中碳浓度梯度0渗碳法进行温度低扩散系数渗碳缓慢gFe中进行获较高表层碳浓度梯度温度高渗碳利进行
2）渗碳温度高1100e 会钢板晶粒长降低机械性
6 简答：1）限时间枝晶偏析完全消失
2）冷加工促进均匀化程冷加工枝晶破碎缩短枝晶间距
7 简答： 原子扩散材料中影响包括晶体凝固时形核长合金成分冷成分均匀化包晶反应非衡凝固时保留高温组织特点固态相变时形核晶界形核晶界运动晶界偏聚高温蠕变氧化焊接化学热处理（渗CN等）粉末冶金涂层等方面
8 解答：坡扩散扩散程中扩散元素低浓度高浓度出扩散种溶质原子气团形成析反应产物形成均坡扩散
9 简答：间隙固溶体中溶质原子间隙中发生间隙扩散置换式固溶体中发生原子空位交换实现扩散空位机制
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名词解释
空位衡浓度：金属晶体中空位热力学稳定晶体缺陷定空位应定空位浓度通常金属晶体中空位总数结点总数值表示
位错：晶体中种原子排列规缺陷某方尺寸两方尺寸
柏氏回路：确定柏氏族矢量程中围绕位错线作闭合回路回路步均移动原子间距起点终点重合
PN力：周期点阵中移动单位错时克服位错移动阻力需界切应力
扩展位错：两全位错间夹层错位错组态
堆垛层错：密排晶体结构中整层密排面原子发生滑移错排形成种晶体缺陷
弗兰克瑞德位错源：两结点钉扎位错线段外力作断弯曲弓出互相邻位错线抵消产生新位错原钉扎错位线段恢复原状断重复产生新位错断产生新位错钉扎位错线弗兰克瑞德位错源
Orowan机制：合金相中基体非格较硬第二相粒子位错线作时变形位错绕粒子粒子周围留位错环材料强化机制
科垂尔气团：围绕刃型位错形成溶质原子聚集物通常阻碍位错运动产生固溶强化效果
铃木气团：溶质原子层错区偏聚形成化学交互作金属强度升高
面角位错：fcc晶体中形成两{111}面夹角三全位错两层错构成运动位错组态
边形化：连续弯曲单晶体中加热中通位错滑移攀移运动形成规律位错壁成角度倾斜晶界单晶体变成边形程
二 问答
1 解答：层错高难形成层错扩展位错形成扩展位错宽度窄易发生束集容易发生交滑移冷变形中线性硬化阶段短甚掩盖抛物线硬化阶段开始早热变形中发生动态恢复软化层错低反易形成层错扩展位错形成扩展位错宽度较宽难发生束集交滑移冷变形中线性硬化阶段明显热变形中发生动态结晶软化
2 解答： 1）位错反应需时满足量条件条件反应进行
®]+中
满足量条件时满足条件反应进行
扩展位错宽度G切弹性模量b1b2全位错柏氏矢量γ层错反应前刃位错反应扩展位错原滑移面进行滑移反应前螺型位错反应形成扩展位错进行束集相交面面相交处束集渡面进行运动次分解扩展位错
2）（111）面位错面位错相遇间满足量条件条件发生位错反应反应式：新位错位（001）面纯刃型位错滑移面{111}面动位错
3）（111）（111）两滑移面全位错分解肖克莱全位错两反应式：
（111）晶面：面位错
4）果两扩展位错运动分解两领先全位错两领先位错间量条件条件求判断位错反应进行新位错柏氏矢量新形成位错（001）面刃型位错牵制两全位错两层错均运动会引起冷加工中加工硬化
3 解答：1）参数带入公式中计算Es＝073~092Gb2
2）Cu中长度1柏氏矢量螺型位错割阶量约（1725~23）×10－11Jcm2
4 解答：衡空位浓度A材料常数k＝138×10－23 JKEv空位形成温度越高空位浓度越高温淬火高浓度空位保留低温低温加热扩散促进作
5 解答：衡空位浓度Al空位形成076eV＝076×（1602×10－19 J）k＝138×10－23 JK系数A1计算27e （300K）时空位浓度C1＝17×10－13627e 时空位浓度C2＝554×10－527e 升温627e 时空位浓度增加倍
6 解答：两行号刃型位错间滑移面受力：
G切弹性模量b两刃型位错柏氏矢量ν泊松
位置1位错受斥力位置2位错处亚稳衡偏离该位置远离运动原点处位错垂直方位置3处第二位错处原点处位错垂直方处稳定态
7解答：位错晶体中缺陷材料许重影响
1） 变形影响通位错运动完成塑性变形
2） 性影响第二相粒子通切绕机制强化材料冷加工中位错密度增加强化材料通形成科垂尔气团强化材料位错运动中相互交截形成割阶面角位错等材料强化
3） 结晶中晶核形成机制影响
优先扩散通道
第七章 金属塑性变形
名词
固溶强化：固溶体中溶质原子溶入基体金属合金变形抗力提高应力－应变曲线升高塑性降现象
应变时效：具屈服现象金属材料受拉伸等变形发生屈服室温停留低温加热重新拉伸出现屈服效应情况
孪生：金属塑性变形重方式晶体切应力作部分晶体着定晶面（孪晶面）定晶（孪生方）相外部分晶体作均匀切变相邻两部分晶体取孪晶面称面形成镜称孪晶面两边晶体部分称孪晶形成孪晶程称孪生
界分切应力：金属晶体变形中受外力某滑移系启动发生滑移分切应力
变形织构：晶体中位晶粒塑性变形晶粒取变成体致形成晶粒择优取择优取晶体结构称变形织构织构变形中产生称变形织构
二 问答
1 简答：纯金属变形助位错运动通滑移孪生完成塑性变形开动滑移系需界切应力晶体中会发生扭转单相合金基变形程纯金属基程样会出现固溶强化开动滑移系需界切应力较屈服应变时效现象
2 简答：滑移时原子移动距离滑移方原子间距整数倍孪生时原子移动距离孪生方原子间距整数倍滑移时滑移面两边晶体位变孪生时孪生面两边晶体位孪晶面形成镜称滑移时需界分切应力孪生开始需界分切应力孪生开始继续切变时需切应力孪生般滑移难进行时发生
3 简答：1）α滑移系{110}<111>b相常见滑移系{111}<110>h相常见滑移系（0001）<110>
2）单晶变形时应力应变曲线示意图图
典型面心立方单晶体加工硬化曲线分三阶段切应力达晶体界分切应力时应力应变曲线似直线称易滑移阶段时加工硬化率滑移线细长分布均匀加工硬化率显著增加称线性硬化阶段滑移系组相交滑移系发生位错彼交截滑移线较短第三阶段称抛物线硬化阶段加工硬化应变增加减少出现许碎断滑移带滑移带端部出现交滑移痕迹
晶体加工硬化曲线般出现易滑移第阶段加工硬化率明显高单晶体
4 简答：冷加工纤维组织纯金属单相合金冷塑性变形时变形度条件晶粒伸长成纤维状带状组织复相合金冷塑性变形变形度条件第二相破碎伸长变形方成带状分布形成变形织构金属合金冷塑性变形时晶粒发生择优取形成
述冷加工纤维组织带状组织变形织构材料性具方性方性均性良影响少数金属材料作变压器硅钢片异性更满足求
5 简答：金属材料热加工机械性较铸造态原热加工时高温变形量气泡疏松微裂纹机械焊合提高材料致密性消铸造缺陷时改善夹杂物脆性相形态分布枝晶偏析 程度减弱合金成分均匀性提高热加工中形成合理加工流线热加工金属显微组织细化提高金属材料性
6 简答：金属材料冷加工强度增加硬度增加塑性降低现象称加工硬化产生加工硬化种机制滑移面行位错间交互作行位错硬化理滑移面位错滑移面位错林切割产生割阶林位错强化理
加工硬化实际生产中控制改变金属材料性特热处理强化合金纯金属尤重进行热处理强化合金加工硬化进步提高材料强度加工硬化实现某工件半成品加工成型素加工硬化会带塑性降低变形困难影响会材料程中尺寸稳定易变形降低材料耐蚀性
7 简答：8滑移系时产生滑移（通计算fcc滑移系[001]方夹角结果）开动中滑移系少施加拉应力
9 简答：第二相冷塑性变形程中作般提高合金强度取决第二相种类数量颗粒形状分布特点基体结合界面结构等塑性变形影响复杂第二相强度高基体定塑性尺寸含量基体基接合金塑性两相变形力均值第二相硬脆合金变形基体中进行第二相基变形第二相均匀弥散分布固溶体基体合金产生显著强化作
10 简答：织构晶粒择优取形成变形织构结晶织构形成影响织构造成材料性异性异性情况需避免利织构控制通控制合金元素种类含量杂质含量变形工艺（变轧制）退火工艺等种素配合
11 简答：金属合金冷塑性变形程中发生组织性变化晶粒拉长形成纤维组织冷变形程度高时位错密度增高形成位错缠结胞状组织发生加工硬化变形金属中出现残余应力金属单塑性变形时出现变形织构
12 简答： 1）屈服现象溶质原子位错交互作产生气团产生外力作位错挣脱溶质原子钉扎材料出现屈服现象曲线2位错脱离钉扎溶质原子重新聚集形成气团屈服现象曲线3出现屈服时效加载溶质原子重新聚集形成气团出现屈服现象
2）屈服现象金属材料拉伸深程中变形均匀造成工件表面整通加入溶质原子形成稳定化合物元素减少间隙溶质原子含量减少气团消减轻屈服现象深前进行屈服伸长范围稍预变形位错挣脱气团钉扎然快深
13 简答：根霍尔—配奇公式：题意：
解s0＝50k＝25求d116mm时根霍尔—配奇公式求ss＝50＋25×＝150 MNm2
第八章 回复结晶
1 名词
变形织构：晶体中位晶粒塑性变形晶粒取变成体致形成晶粒择优取择优取晶体结构称变形织构织构变形中产生称变形织构
结晶织构具变形织构金属结晶退火出现织构位原变形织构相常原织构定位关系
结晶全图：表示冷变形程度退火温度结晶晶粒关系（保温时间定）图
冷加工热加工：结晶温度加工称热加工低结晶温度室温加工称冷加工
带状组织：相合金中相热加工中着变形方形成交排列称带状组织
加工流线：金属部少量夹杂物热加工中着金属流动方伸长分布形成道道细线
动态结晶：低层错金属开展位错宽位错难运动通动态回复软化金属热加工中温度外力联合作发生结晶称动态结晶
界变形度：结晶晶粒冷变形时变形程度定关系某变形程度时结晶晶粒特粗应冷变形程度称界变形度
二次结晶：某金属材料严重变形较高温度退火时少数晶粒优先长成特粗晶粒周围较细晶粒逐渐吞掉反常长情况
退火孪晶：某面心立方金属合金加工结晶退火出现孪晶组织
2 问答
1 简答：结晶种组织转变变形组织转变畸变新晶粒程结晶前组织形态改变晶体结构变固态相变时组织形态晶体结构改变晶体结构否改变二者区
2 简答：变形度较时晶界弓出机制形核变形度高层错金属亚晶合机制形核变形度低层错金属亚晶长机制形核
冷变形度时发生结晶晶粒尺寸基保持变界变形度附方式结晶晶粒特粗超界变形度变形度增晶粒尺寸减少变形度加热温度偏高少数晶粒发二次结晶部分晶粒粗化
3 简答：灯泡中W丝高温工作晶粒长热应力作破断延长钨丝寿命方法加入第二相质点阻止晶粒加热时长加入ThO2颗粒烧结中制品中形成微细空隙抑制晶粒长加入少量KAlSi等杂质烧结时汽化形成极气泡
4 简答： 户外架空铜导线求定强度进行回复退火应力保留强度户电灯花线进行结晶退火软化金属降低电阻率
5 简答：1）纯铝90冷变形70e 150e 300e 保温空冷组织示意图图
2）纯铝试样强度硬度70e 退火高150e 退火试样强度硬度次300e 保温强度硬度低塑性70e 退火低150e 退火试样居中300e 保温塑性
工业纯金属结晶温度般T＝（03~04）T熔估计纯铝结晶温度100e左右70℃保温合金发生回复显微组织保持加工状态强度硬度高塑性差组织纤维组织150e 加热发生结晶强度硬度降塑性300e 保温发生晶粒长强度硬度进步降塑性
7 简答：计算三种纯金属结晶温度约纯钛：550℃纯铝：100℃纯铅低0℃金属轧制开坯温度结晶温度进行工业纯钛纯铝纯铅铸锭轧制开坯温度分取200℃800℃室温
开坯室温轧制铅塑性铝塑性较钛塑性差室温纯铝纯铅连续轧制获薄带材纯钛继续轧制获薄带材需结晶温度反复进行轧制
8 简答：晶粒金属材料室温力学性Hall－Petch公式描述晶粒越细材料强度越高高温晶界产生粘滞性流动发生晶粒晶界相滑动产生扩散蠕变晶粒太细金属材料高温强度反降低
生产中通选择合适合金成分获细晶粒利变质处理振动搅拌加冷度等措施细化铸锭晶粒利加工变形细化晶粒合理制订结晶工艺参数控制晶粒长
9 简答： 固溶强化细晶强化加工硬化第二相强化相变（热处理）强化等
10 简答： 固溶强化位错机制溶质原子气团位错钉扎增加位错滑移阻力溶质原子位错弹性交互作科垂尔气团斯诺克气团溶质原子扩展位错交互作铃木气团层错宽度增加位错难束集交滑移困难溶质原子形成偏聚短程序位错运动通时破坏偏聚短程序量升高增加位错阻力溶质原子位错静电交互作位错滑移产生阻力材料强度升高
弥散强化通阻碍位错运动强化材料位错绕较硬基体非格第二相Orowan机制切割较软基体格第二相粒子切割机制
产生加工硬化种机制滑移面行位错间交互作行位错硬化理滑移面位错滑移面位错林切割产生割阶林位错强化理
第九章 表面界面
1 名词
正吸附：材料表面原子处结合键饱状态吸附介质中原子晶体部溶质原子达衡状态溶质原子杂质原子表面浓度晶体部浓度时称正吸附
晶界：晶界原子晶格中正常结点位置脱离出引起晶界附区域晶格发生畸变晶相界面单位面积升高升高部分量晶界
角度晶界：晶体材料中晶粒间位晶粒晶粒间存界面相邻晶粒间位差10°～2°间称角度晶界
晶界偏聚：溶质原子杂质原子晶界相界富集称吸附尺寸素造成衡偏聚空位造成非衡偏聚
2 问答
1 简答： 复合材料颗粒纤维基体构成存量界面显微结构界面层区分基体复合物机械固体啮合结合形成化学反应化合层结合形成完全部分固溶体结合种情况结合层结合面体积分数越结合层强度越高基体复合物间结合键力越结合强度越高
2 简答： 晶界具晶界容易发生溶质原子杂质原子晶界偏聚原子易扩散通道晶界加热时会发生迁移晶界相变等优先形核方晶界易受腐蚀晶界增室温强化材料高温弱化材料强度晶界处易析出第二相晶界容易位错塞积造成应力集中晶界原子排列混乱
3 简答：般金属晶界晶粒位差关位差增增角度晶界晶界角度晶界晶界角度晶界般成常数约（5～6）×10－5Jcm2
4 简答： 影响晶界迁移素界面溶质原子第二相质点数量尺寸温度界面降低晶界迁移驱动力晶界曲率半径成反界面表面成正角度晶界迁移率总角度晶界迁移率溶质原子阻碍晶界迁移第二相质点数量越尺寸越晶界迁移阻碍作越温度越高晶界迁移越快
第十章 原子扩散
1 简答： 影响扩散素温度温度越高扩散越快晶体缺陷界面晶界位错容易扩散致密度晶体结构溶质原子扩散速度样低致密度晶体中溶质原子扩散快异性影响溶质原子扩散间隙固溶体中溶质原子扩散容易扩散原子性质基体金属性质差越扩散越容易般溶质原子浓度越高扩散越快加入组元溶质原子形成化合物阻碍扩散
2 解答：Nifcc结构晶胞中原子数4题意：
NiMgO界面镍板侧Ni浓度CNi100cm3中Ni原子数：
NNiMgO(4原子晶胞)(36×10－8cm3)857×1022原子cm3
TaMgO界面Ta板侧Ni浓度0种扩散属稳态扩散利菲克第定律求解
浓度梯度dcdx＝（0－857×1022原子cm3）（005cm）＝－171×1024原子（cm3cm）
Ni原子通MgO层扩散通量：
J＝－D（dcdx）－9×10－12cm2s×(－171×1024原子（cm3cm）)
154×1013Ni原子（cm2s)
秒钟2×2cm2面积通MgO层扩散Ni原子总数N
N＝J×面积＝[154×1013Ni原子（cm2s)]×4cm2616×1013Ni原子s
秒钟界面扩散走Ni原子体积
V＝（616×1013Ni原子s）（857×1022原子cm3）＝072×10－9cm3s
厚度d表示该面积中秒扩散Ni原子
d＝V面积＝（072×10－9cm3s）（2×2cm2）＝18×10－10cms
说1mm厚Ni层扩散掉需时间t：
t＝（1mm）（18×10－10cms）＝556000秒＝154时
3 解答：1）渗碳情况符合菲克第二定律特殊解应条件利菲克第二定律进行解决
菲克第二定律特殊解公式：
中题意Cs＝12C001Cx045x02
带入式：
表10－1出误差函数值Dt＝(01071)200198cm2
满足Dt＝00198cm2关系工艺均扩散温度时间关
DD0exp(QRT)带入CFe中D0＝023激活Q＝32900calmol
D023exp(32900calmol1987（calmolK）T)023exp(16558T)
Dt＝(01071)200198cm2渗碳时间渗碳温度关系：
列出典型渗碳温度时间：
T＝900℃1173Kt116174s323h
T＝1000℃1273Kt36360s107h
T＝1100℃1373Kt14880s413h
T＝1200℃1473Kt6560s182h
根述温度时间关系考虑合金相变加热炉生产效率进行合理选择般1000℃左右较合适
2）渗碳温度条件变情况求渗碳深度增加倍1）知关系存解t＝427h
4 简答：反应扩散原试样中出现两相区试样表面心部组织外层α相里层γ相心部受脱碳影响α相γ相
5 简答：1）渗碳gFe中进行aFe中进行渗碳温度高727e aFe中碳溶解度（质量分数）00218％碳含量00218％钢铁渗碳时零件中碳浓度梯度0渗碳法进行温度低扩散系数渗碳缓慢gFe中进行获较高表层碳浓度梯度温度高渗碳利进行
2）渗碳温度高1100e 会钢板晶粒长降低机械性
6 简答：1）限时间枝晶偏析完全消失
2）冷加工促进均匀化程冷加工枝晶破碎缩短枝晶间距
7 简答： 原子扩散材料中影响包括晶体凝固时形核长合金成分冷成分均匀化包晶反应非衡凝固时保留高温组织特点固态相变时形核晶界形核晶界运动晶界偏聚高温蠕变氧化焊接化学热处理（渗CN等）粉末冶金涂层等方面
8 解答：坡扩散扩散程中扩散元素低浓度高浓度出扩散种溶质原子气团形成析反应产物形成均坡扩散
9 简答：间隙固溶体中溶质原子间隙中发生间隙扩散置换式固溶体中发生原子空位交换实现扩散空位机制
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