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二 问答
1 单相合金的冷塑性变形与纯金属的室温塑性变形相比，有何特点。
2 金属晶体塑性变形时，滑移和孪生有何主要区别？
3 A-B二元系中，A晶体结构是bcc，形成α固溶体，B晶体结构是fcc，形成β固溶体，A与B形成?相，其晶体结构是hcp：
1） 指出?，?，?三个相的常见滑移系；
2） 绘出它们单晶变形时应力-应变曲线示意图，试解释典型低层错能面心立方单晶体的加工硬化曲线，并比较与多晶体加工硬化曲线的差别。
4 简述冷加工纤维组织、带状组织和变形织构的成因及对金属材料性能的影响。
5 为什么金属材料经热加工后机械性能较铸造态好。
6 何为加工硬化？列出产生加工硬化的各种可能机制。（不必说明），加工硬化现象在工业上有哪些作用？
7 铝单晶体拉伸时，其力轴为[001]，一个滑移系的临界分切应力为0.79MN/m2，取向因子COS?COS?=0.41,试问有几个滑移系可同时产生滑移？开动其中一个滑移系至少要施加多大的拉应力？
9 简要说明第二相在冷塑性变形过程中的作用。
10 讨论织构的利弊及控制方法。
11 叙述金属和合金在冷塑性变形过程中发生的组织性能的变化。
12 图7－1所示低碳钢的三条拉伸曲线，1－塑性变形；2－去载后立即再行加载；3－去载后时效再加载。试回答下列问题：
1） 解释图示曲线2无屈服现象和曲线3的屈服现象。
2） 屈服现象对金属变形制件表面质量有何影响，如何改善表面质量。
13 退火纯Fe，其晶粒尺寸d=1/4mm时，其屈服点?s=100MNm-2；d=1/64mm时?s=250MNm-2。d=1/16mm时，根据霍尔—配奇公式求其?s为多少？
第八章 回复与再结晶
1 名词
变形织构与再结晶织构，再结晶全图，冷加工与热加工，带状组织，加工流线，动态再结晶，临界变形度，二次再结晶，退火孪晶
2 问答
1 再结晶与固态相变有何区别？
2 简述金属冷变形度的大小对再结晶形核机制和再结晶晶粒尺寸的影响。
3 灯泡中W丝在高温下工作，发生显著晶粒长大性能变脆，在热应力作用下破断，试找出两种延长钨丝寿命的方法？
4 户外用的架空铜导线（要求一定的强度）和户内电灯用花线，在加工之后可否采用相同的最终热处理工艺？为什么？
5 纯铝经90%冷变形后，取三块试样分别加热到70? ，150? ，300? ，各保温一小时后空
.
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冷，纯铝的熔点为660?。
1） 分析所得组织，画出示意图；
2） 说明它们强度、硬度的高低和塑性方面的区别并简要说明原因。
7 今有工业纯钛、纯铝和纯铅铸锭，试问如何选择它们的轧制开坯温度？开坯后，将它们在室温（20℃）进行轧制，它们的塑性谁好谁坏？为什么？它们在室温下可否连续轧制下去？钛、铅、铝分别怎样才能轧成很薄的带材？
已知：工业纯金属的再结晶温度T再=（0.3-0.4）T熔，钛熔点1672℃，883℃以下为hcp，883℃以上为bcc；铝熔点为660℃，fcc结构（面心立方）；铅熔点为327℃，fcc结构（面心立方）。
8 试说明晶粒大小对金属材料室温及高温力学性能的影响，在生产中如何控制材料的晶粒度。
9 如何提高固溶体合金的强度
10 试用位错理论解释固溶强化，弥散强化，以及加工硬化的原因。
第九章 表面与界面
1 名词
正吸附，晶界能，小角度晶界，晶界偏析
2 问答
1 试说明界面对复合材料结合强度的影响。
2 试述晶界的特性。
3 分析晶界能的变化。
4 分析影响晶界迁移的因素
第十章 原子扩散
1、 简要说明影响溶质原子在晶体中扩散的因素。
＋
2、Ni板与Ta板中有0.05mm厚MgO板作为阻挡层，1400℃时Ni通过MgO向Ta中扩散，
＋－－
此时Ni在MgO中的扩散系数为D=9×1012cm2/s，Ni的点阵常数为3.6×108cm。问每秒
＋
钟通过MgO阻挡层在2×2cm2的面积上扩散的Ni数目，并求出要扩散走1mm厚的Ni层需要的时间。
3、对含碳0.1％齿轮气体渗碳强化，渗碳气氛含碳1.2％，在齿轮表层下0.2cm处碳含量为0.45%时齿轮达到最佳性能。已知铁为FCC结构，C在Fe中的D0＝0.23，激活能Q＝32900cal/mol，误差函数如表10－1。 1）试设计最佳渗碳工艺；
2）在渗碳温度不变，在1000℃时渗碳，要将渗碳厚度增加1倍，即要求在其表面下0.4cm处渗碳后碳含量为0.45%所需渗碳时间。
xxerf(2Dt) 0.0000 xxerf(2Dt) 0.6778 表10－1 2Dt与erf(2Dt)的对应值 x2Dt 0.0 x2Dt 0.7 x2Dt 1.4 xerf(2Dt) 0.9523 .
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0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.1125 0.2227 0.3286 0.4284 0.5205 0.6039 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2 1.3 0.7421 0.7969 0.8247 0.8802 0.9103 0.9340 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 2.0 0.9661 0.9763 0.9838 0.9891 0.9928 0.9953 4 一块厚度10毫米，含碳量0.77%的钢在强脱碳气氛中加热到800℃，然后缓慢冷却，试指出试样从表面到心部的组织分布。
5 一块用作承载重物的低碳钢板，为提高其表面硬度采用表面渗碳，试分析： 1) 渗碳为什么在?-Fe中进行而不在?-Fe中进行，即渗碳温度选择要高于727? ，为什么？ 2) 渗碳温度高于1100? 会出现什么问题？
6 铜-锌基单相固溶体进行均匀化处理，试讨论如下问题：
1) 在有限时间内能否使枝晶偏析完全消失？
2) 将此合金均匀化退火前进行冷加工，对均匀化过程是加速还是无影响？说明理由。
7 原子扩散在材料中的应用
8 何谓上坡扩散，举两个实例说明金属中上坡扩散现象。 9、简述固溶体合金的扩散机制
第一章 原子排列与晶体结构
6. [110]， (111)， ABCABC…， 0.74 ， 12 , 4 ，
8 , 2 ，
r?2a4； [111]， (110) , 0.68 ,
r?3a4 ； [1120]， (0001) ， ABAB ， 0.74 ， 12 ， 6 ，
r?7.
8. 9. 10.
a2。
0.01659nm3 ， 4 ， 8 。
FCC ， BCC ，减少 ，降低 ，膨胀 ，收缩 。 解答：见图1－1
解答：设所决定的晶面为（hkl），晶面指数与面上的直线[uvw]之间有hu+kv+lw=0，故有：
h+k-l=0,2h-l=0。可以求得（hkl）＝（112）。
6 解答：Pb为fcc结构，原子半径R与点阵常数a的关系为0.4949×10-6mm。则（100）平面的面积S＝a2＝0.244926011×0-12mm2，每个（100）面上的原子个数为2。
.
r?2a4，故可求得a＝
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所以1 mm2上的原子个数
n?1s＝4.08×1012。
第三章 合金相结构
一、 填空
1） 提高，降低，变差，变大。 2） （1）晶体结构；（2）元素之间电负性差；（3）电子浓度 ；（4）元素之间尺寸差别 3） 存在溶质原子偏聚 和短程有序 。 4） 置换固溶体 和间隙固溶体 。 5） 提高 ，降低 ，降低 。
6） 溶质原子溶入点阵原子溶入溶剂点阵间隙中形成的固溶体，非金属原子与金属原子半径的比值大于0.59时形成的复杂结构的化合物。
三、 问答
1、 解答： ?-Fe 为bcc结构，致密度虽然较小，但是它的间隙数目多且分散，间隙半径很小，四面体间隙半径为0.291Ra，即R＝0.0361nm，八面体间隙半径为0.154Ra，即R＝0.0191nm。氢，氮，碳，硼由于与?-Fe的尺寸差别较大，在?-Fe中形成间隙固溶体，固溶度很小。?-Fe的八面体间隙的[110]方向R=0.633 Ra，间隙元素溶入时只引起一个方向上的点阵畸变，故多数处于?-Fe的八面体间隙中心。B原子较大，有时以置换方式溶入?-Fe。 由于?-Fe为fcc结构，间隙数目少，间隙半径大，四面体间隙半径为0.225 Ra，即R＝0.028nm，八面体间隙半径为0.414 Ra，即R＝0.0522nm。氢，氮，碳，硼在?-Fe 中也是形成间隙固溶体，其固溶度大于在?-Fe中的固溶度，氢，氮，碳，硼处于?-Fe的八面体间隙中心。
2、简答：异类原子之间的结合力大于同类原子之间结合力；合金成分符合一定化学式；低于临界温度（有序化温度）。
第三章 纯金属的凝固
2. 填空
1. 结构和能量。
16??3Tm?2?Tm?Gk??r?23L?T??L?Tmm2 表面，体积自由能 ,，。
3 晶核长大时固液界面的过冷度。
4 减少，越大，细小。 5. 快速冷却。
二、 问答
1 解答： 凝固的基本过程为形核和长大，形核需要能量和结构条件，形核和长大需要过冷度。细化晶粒的基本途径可以通过加大过冷度，加入形核剂，振动或搅拌。
2 解答： 根据金属结晶过程的形核和长大理论以及铸锭的散热过程，可以得出通常铸锭组织的特点为最外层为细小等轴晶，靠内为柱状晶，最内层为粗大等轴晶。
3 解答： 液态金属结晶时，均匀形核时临界晶核半径rK与过冷度?T关系为
216??3Tm?2?Tm?Gk??r?3?Lm?T?2。异质形核时固相质点可作为Lm?T，临界形核功?G等于
K
晶
核
*2长大，其临
2界形核功较小，
?Gk2?3cos??cos3?16??3Tm2?3cos??cos3?????Gk43?Lm?T?24，θ为液相与非均
匀形核核心的润湿角。
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