材科基考点强化(第12讲 固态相变) (1)
一、固态转变基本类型
由于金属（合金）的结构和组织在固态下可以进行多种多样的形势转变，因此具有性能方面的多变性。包括同素异形转变、脱溶、有序化转变等等，甚至回复、再结晶也属于固态转变。
分类：①扩散型相变；②非扩散型相变（切变型）；③过渡型相变。
例1（名词解释）：调幅分解
例2（名词解释）：一级相变、二级相变
二、固态相变一般特点
固态相变大多数为形核和生长的方式，由于此过程是在固态中进行，原子扩散速率甚低，且因新、旧相的比体积不同，其形核和生长不仅有界面能，还有因比体积差而产生的应变能，故固态相变往往不能达到平衡状态，而是通过非平衡转变形成亚稳相，且因形成时条件的不同，可能有不同的过渡相。固态相变形成的亚稳相类型有多种，如固溶体脱溶产物、马氏体和贝氏体等。
固态相变要走转变阻力小、做功少的道路。
考点1：固态转变驱动力
新旧两相自由能之差；阻力：新旧两相产生相界面引起界面自由能升高；新旧两相间因为比容不同导致的畸变能。
例：固态相变中，应变能产生的原因分析。
考点2：形核特点
①非均匀形核；
②核心的取向关系；
③共格界面与半共格界面。
考点3：成长特点
①惯习现象；
②共格成长与非共格成长；
③存在脱溶贯序。
例1（名词解释）惯习现象
例2（名词解释）：脱溶贯序
考点4：新生组织形态
应变能主导时优先形成饼状、圆片状；其次是针状；最后是球状。界面能主导时，优先形成球状、其次是针状、最后是片状。
P.S. 脱溶基本完成后，新相、母相基本达到平衡浓度、再延长时间或者提高温度会发生新相聚集长大和形貌转化。界面能主导：小粒子溶解、大粒子生长，半径越来越大，Δp=2σ/r （压应力）变小，脱溶相变稳定，向球形转变，脱溶相弯处向平处扩散；应变能主导：球状→立方状→棒状片状→编织组织。
例1：例题根据如图所示的析出物能够得到何种结论？
例2：固态相变与液—固相变在形核、长大规律方面有何特点？分析这些特点对所形成的组织会产生什么影响？
考点5：过渡相
所谓过渡相是指成分或结构或两者都处于新旧相之间的一种亚稳态相。
考点6：非扩散转变——马氏体
例1：马氏体相变定义及马氏体相变的基本特征。
例2：固态相变一般特点？
三、固溶体脱溶
从过饱和固溶体中析出一个成分不同的新相或溶质原子富集的亚稳区过渡相的过程称为脱溶。新相的成分和结构始终与母相的不同。
考点1：脱溶分类
脱溶方式可分为连续脱溶（连续沉淀）和不连续脱溶（不连续沉淀）两类。连续脱溶又分为均匀脱溶和不均匀脱溶（或称局部脱溶）。
（1）连续/不连续
连续：母相成分连续变化，除了新旧相之间的界面，母相内部无新界面；
不连续：脱溶相一旦形成，其周围一定距离内母相均变成饱和状态，出现与原始成分截然不同的分界面。
（2）普遍/局部
普遍：脱溶在整个固溶体上基本同时发生，新相分布均匀。
局部：脱溶相只在局部区域产生。
例：固溶体脱溶定义，说明连续脱溶与不连续脱溶母相成分变化特点。
考点2：脱溶过程（Al-Cu脱溶为例）
脱溶序列：α相→GP区→θ''→θ'→θ
GP区：原子偏聚区；θ''、θ'是过渡相。
（1）GP区（溶质原子偏聚区）
形成条件：在过饱和度较大或者过冷度较大的条件下形成。例如铜铝合金淬火。
结构变化：Al点阵中的铜原子富集，与α相未分开，无界面，但由于Al、Cu半径不同，会
出现应变区。
组织形态：电镜下无法分辨，但存在应变区，引起衍射变化。
影响：时效温度上升，扩散加强，过饱和度、过冷度降低会导致GP区尺寸变大，密度变小。
（2）θ''相的形成（共格关系）
当时效温度较高时，脱溶过程就从GP区进一步发展（这里是将已经淬火的过饱和铜铝合金进行时效，升温过程）
θ’’既可由基体α中生核并借助GP区溶解而长大，也可以由GP区转化而成。要借助电镜观察。
（3）θ'的形成
非均匀形核，易在螺型位错线或是亚晶形核；
半共格关系，一般的光学显微镜可以观察到。
（4）θ相形成
θ相分布不均匀，易沿原晶界生核长大；
θ既可以在α中长大，也可以在θ‘中长大；
θ相与旧相非共格、光学显微镜可观察。
（5）总结
凡是既无GP区也没过渡相的合金，其时效效果差；
时效：金属或合金在大气温度下经过一段时间后，由于过饱和固溶体脱溶和晶格沉淀而使强度逐渐升高的现象。
GP区大多共格，过渡相一般为共格、半共格，可均匀分布，也可非均匀分布；
从相变驱动力来看，平衡相最有利，但从相变阻力（应变能、界面能）来说，GP区、过渡相都是力求沿阻力最小的途径而进行相变。
例：以Al-Cu 4.5%为例，分析过饱和固溶体脱溶分解过程，并讨论脱溶温度的影响。
考点3：脱溶强化
（1）时效强化现象
①各合金硬度都随时间变化，先增大到峰值后有随时间逐渐降低（过时效）；
②合金过饱和度越大，硬化越早（孕育期短），达到的峰值也大；
③硬度峰值位于θ''充分发展阶段，θ'出现后硬度开始降低。
④某些饱和度很低的合金峰值位于θ'相的位置。
⑤时效温度下降（过冷度变大），峰值越高，但到达峰值时间长。
（2）脱溶强化机理：绕过机制跟切过机制
例：简述固溶强化、形变强化、细晶强化、弥散强化的机理。
材基习题及答案
第三章 作业与习题的解答 一、作业： 2、纯铁的空位形成能为105 kJ/mol 。将纯铁加热到850℃后激冷至室温（20℃），假设高温下的空位能全部保留，试求过饱和空位浓度与室温平衡空位浓度的比值。(e 31.8=6.8X1013） 6、如图2-56，某晶体的滑移面上有一柏氏矢量为b 的位错环，并受到一均匀切应力τ。 （1）分析该位错环各段位错的结构类型。 （2）求各段位错线所受的力的大小及方向。 （3）在τ的作用下，该位错环将如何运动？ （4）在τ的作用下，若使此位错环在晶体中稳定 不动，其最小半径应为多大？ 解： （2）位错线受力方向如图，位于位错线所在平面，且于位错垂 直。 （3）右手法则（P95）：（注意：大拇指向下，P90图3.8中位错 环ABCD 的箭头应是向内，即是位错环压缩）向外扩展（环扩大）。 如果上下分切应力方向转动180度，则位错环压缩。 (4) P103-104： 2sin 2d ?τd T s b = θRd s =d ； 2/sin 2 θ?d d = ∴ τ ττkGb b kGb b T R ===2 注：k 取0.5时，为P104中式3.19得出的结果。 7、在面心立方晶体中，把两个平行且同号的单位螺型位错从相距100nm 推进到3nm 时需要用多少功（已知晶体点阵常数a=0.3nm,G=7﹡1010Pa ）？ (31002100 32ln 22ππGb dr w r Gb ==?； 1.8X10-9J ） 8、在简单立方晶体的（100）面上有一个b=a[001]的螺位错。如果
它(a)被（001）面上b=a[010]的刃位错交割。(b)被（001）面上b=a[100]的螺位错交割，试问在这两种情形下每个位错上会形成割阶还是弯折？ （（a ）：见P98图3.21， NN ′在（100）面内，为扭折，刃型位错；(b)图3.22，NN ′垂直（100）面，为割阶，刃型位错） 9、一个 ]101[2- =a b 的螺位错在（111）面上运动。若在运动过程中遇 到障碍物而发生交滑移，请指出交滑移系统。 对FCC 结构：（1 1 -1）或写为（-1 -1 1） 10、面心立方晶体中，在（111）面上的单位位错]101[2-=a b ，在（111） 面上分解为两个肖克莱不全位错，请写出该位错反应，并证明所形成的扩展位错的宽度由下式给出： γπ242 b G d s ≈ 应为 γπ242a G d s ≈ （G 为切变模量，γ为层错能） （P116式3.33，两个矢量相乘的积=|b1|˙|b2|˙cos(两矢量夹角) 11、在面心立方晶体中，（111）晶面和）（- 111晶面上分别形成一个扩展位错： （111）晶面：]211[6]112[6]110[2----+→a a a =A+B )111(- 晶面：]211[6]211[6]011[2a a a +→-=C+D 两个扩展位错在各自晶面上滑动时，其领先位错相遇发生位错反应，求出新位错的柏氏矢量；用图解说明上述位错反应过程；分析新位错的组
武汉大学《880材料科学基础》考研真题详解
武汉大学《880材料科学基础》考研真题详解 2021年武汉大学《880材料科学基础》考研全套 目录 ?全国名校材料科学基础考研真题汇编（含部分答案） 说明：本科目考研真题不对外公布（暂时难以获得），通过分析参考教材知识点，精选了有类似考点的其他院校相关考研真题，以供参考。 2．教材教辅 ?石德珂《材料科学基础》（第2版）配套题库【名校考研真题＋章节题库＋模拟试题】 说明：以上为本科目参考教材配套的辅导资料。 ? 试看部分内容
名校考研真题 导论 １．试举例分析材料加工过程对材料使用性能的影响。[中南大学2007研] 答：材料加工过程对材料使用性能有重要而复杂的影响，材料也必须通过合理的工艺流程才能制备出具有实用价值的材料来。通过合理和经济的合成和加工方法，可以不断创制出许多新材料或改变和精确控制许多传统材料的成分和结构，可以进一步发掘和提高材料的性能。 材料的制备/合成和加工不仅赋予材料一定的尺寸和形状，而且是控制材料成分和结构的必要手段。如钢材可以通过退火、淬火、回火等热处理来改变它们内部的结构而达到预期的性能，冷轧硅钢片经过复杂的加工工序能使晶粒按一定取向排列而大大减少铁损。 2．任意选择一种材料，说明其可能的用途和加工过程。[中南大学2007研] 答：如Al-Mg合金。作为一种可加工、不可热处理强化的结构材料，由于具有良好的焊接性能、优良的耐蚀性能和塑性，在飞机、轻质船用结构材料、运输工业的承力零件和化工用焊接容器等方面得到了广泛的应用。 根据材料使用目的，设计合金成分，考虑烧损等情况进行配料，如A15Mg合金板材，实验室条件下可在电阻坩埚炉中750℃左
材科基考点强化(第4讲 缺陷)
本章特点 本章的中心内容就是各种缺陷的分类，特性，相互作用以及对材料的影响。重点是位错的理解。 出题形式 本章内容试题的题型有选择题、简答题、此类试题的容量和难度都不会太大，以记忆知识为主，比较简单。但还有综合性质的计算题，这类题目难度较大，需要对于知识有更深入的掌握，理解和运用。 主要考点 考点1：晶体缺陷的分类 考点2：空位浓度的计算 考点3：点缺陷的分类和形成 考点4：点缺陷对于材料性能的影响 考点5：位错的一些基础知识:位错分类，柏氏矢量，滑移方式 考点6：位错的运动与增殖 考点7：位错的相互作用 考点8：扩展层错 考点9：位错应力场 考点10：位错与点缺陷和面缺陷的交互作用 考点11：全位错，不全位错 考点12：位错反应 考点13：面缺陷的分类 考点14：晶界 考点15：相界 考点1：晶体缺陷的分类 例1：什么是晶体缺陷按照晶体缺陷的几何组态，晶体缺陷可分为哪几类 例2：缺陷的特征是（）。 A．不随外界条件的改变而变动，也不会合并和消失 B．随着各种条件的改变而不断变动，它们运动，发展以及会产生交互作用、合并和消失。 C．随着各种条件的改变而不断变动，但不产生交互作用，不会合并和消失 考点2：空位浓度的计算 （1）已知温度T，求形成能。 例：由600℃降温到300℃时，锗晶体中的空位平衡浓度降低了6个数量级。试计算锗晶体中的空位形成能（玻尔兹曼常数k=×10-23J/K）。 （2）已知形成能，求温度T。 例：计算某金属的空位浓度比室温（300K）空位浓度大1000倍时的温度。已知Cu的空位形成能力为×1019J/mol。 （3）求点缺陷数目 例1：已知空位形成能是atom，铁的原子量是，铁的密度是cm3，阿伏加德罗常数N A=×1023，玻尔兹曼常数k=×10-5eV/atom-K，请计算1立方米的铁在850℃下的平衡数目。 例2：铝的密度是cm3，假设其中只有肖脱基空位，求空位浓度。（阿伏加德罗常数×1023，铝的原子量是，铝的点阵常数）
浙江大学工程训练作业题集锦
第二章工程材料+热处理（16/18） ×1. 低碳钢为了达到硬而耐磨，可采用淬火热处理工艺。 2. 在碳素钢中，为提高其性能，加入一种或多种合金元素，即成为合金钢。（正确） 3. 热处理工艺中淬硬性和淬透性的含义是一样的。（错） 4. 正火比退火过冷度大（冷却速度较快），获得的组织较细，因此正火的强度和硬度比退火高。（错误） 5. 焊接后为消除焊接应力，可采用退火工艺。（正确） 6. 造成热处理变形的主要原因，是淬火冷却时工件内部产生的内应力所致。（正确） 7. 为了获得优良的淬火质量，细而长的轴类零件、薄而平的零件，应垂直淬入冷却液中。（错误） 8. 金属材料的塑性，随温度的升高而降低。（错误） 9. 淬火加高温回火的工艺称为调质处理。（正确） 10. W18Cr4V是（）。A、工具钢 B、弹簧钢 C、不锈钢 D、耐热钢 11.调质的目的是（）。 A、提高硬度 B、降低硬度 C、改善切削性能D、获得良好综合力学性能 12.钳工实习时做的小锤头，热处理应采用（）。A、淬火+低温回火 B、正火 C、退火 D、淬火+高温回火 13.以下哪些不属于金属材料及热处理实践所需的仪器或设备 A、箱式电炉 B、邵氏硬度计 C、洛氏硬度计 D、维氏硬度计 14.铸造机床床身一般采用的材料是（） A、铸钢 B、可锻铸铁C、灰铸铁 D、球墨铸铁 15.制造轴、齿轮、连杆、曲轴等机械零件，一般应选用。 A、耐磨钢 B、低碳钢C、中碳钢 D、高碳钢 16.以下硬度值标示中，哪一项的写法是正确的。 A、HBS240 B、HRA80 C、55HRC D、HV800 17.选择材料时，应考虑哪些原则（）。 A、力学性能B、使用性能和工艺性能 C、化学性能 18.用碳素工具钢制造的刀具能否用于高速切削为什么 A、能，因硬度高 B、不能，因硬度低 C、能，因红硬性好 D、不能，因红硬性差 19.淬火后零件立即进行回火处理的目的是（）。 A、提高硬度 B、提高强度C、降低脆性，提高韧性 第三章铸造（/20） 1. 在造型时，舂砂太松（紧），则会产生气孔。（错误） 2. 分模造型适用于最大截面不在端部的铸件。（正确） 3. 整模造型与分模造型相比，最大的特点是不会产生错箱缺陷。（正确） 4. 形状复杂的结构件可采用铸造方法来满足铸件的使用性能。（正确） 5. 大量生产中，为提高生产率，便于操作，常常用单一砂（指原砂）。（正确） 6. 错箱是指浇注期间金属溢出造成的缺陷。（错误）（合箱时上下砂箱未对准、未夹紧） 7. 零件、模样、铸件三者的尺寸与形状应该是一致的。（错误） 8. 型砂是制造砂型的主要成型材料。（正确） 9. 冒口也是将金属液引入的通道。（错误）（外浇口、直浇道、横浇道、内浇道） 10. 飞边和错箱属于铸件的表面缺陷。（错误） 11. 下列零件毛坯中，适宜采用铸造方法生产的是（） A、机床主轴B、机床床身 C、机床丝杠 D、机床齿轮 12. 分型面应选择在（）。 A、铸件受力面上 B、铸件加工面上C、铸件最大截面处 D、铸件的中间▲13. 为提高合金的流动性，常采用的方法是（）。 A、适当提高浇注温度 B、加大出气口 C、降低出铁温度 D、延长浇注时间 14. 以下哪项不是砂型铸造的翻砂工具。（） A、砂箱、舂砂锤、底板、模样、砂刀 B、冒口、浇注系统、通气针 C、起模针、砂勾、圆勺 D、水罐、筛子、铁锹、敲棒 ▲15. 型砂透气性差，主要易于产生以下（）缺陷。A、气孔 B、粘砂、硬皮 C、应力、变形 D、裂纹 16. 起模前，在模样周围刷水是为了 A、提高型砂的耐火性 B、增加型砂的湿强度和可塑性 C、提高型砂的流动性 D、提高型砂的退让性 17. 铸件中的重要加工面或支撑面如机床导轨面，在造型时其位置应设置 A、朝上 B、首选朝下，次选侧面 C、侧面 D、朝下 ▲18. 当合金的浇注温度过高时，铸件易产生的缺陷是（）。A、粘砂 B、溢料 C、气孔 D、砂眼 19. 金属型在浇注前，必须在型腔内喷刷涂料，它的作用主要是（）。 A、防止金属型开裂 B、保护金属型的工作表面和改善铸件表面质量 C、使金属液容易注入型腔
材料科学基础(武汉理工大学张联盟版)课后习题及答案
第二章答案 2—1略。 ２—2(1)一晶面在x、y、z轴上得截距分别为2a、3b、6ｃ,求该晶面得晶面指数;(2)一晶面在x、ｙ、z轴上得截距分别为a／3、b／2、c,求出该晶面得晶面指数。 答:(１)h:k:l==３:２:１,∴该晶面得晶面指数为(321); (2)h:k:ｌ=3:2:1,∴该晶面得晶面指数为(32１)。 2-3在立方晶系晶胞中画出下列晶面指数与晶向指数:(001)与［］,(11１)与［］,()与［11１］,()与［236],(257)与[］,(１2３)与[］,(1０２),(),(),[1１0],［］,［] 答:
2-4定性描述晶体结构得参量有哪些？定量描述晶体结构得参量又有哪些？ 答:定性:对称轴、对称中心、晶系、点阵。定量:晶胞参数。 2－5依据结合力得本质不同,晶体中得键合作用分为哪几类？其特点就是什么？ 答:晶体中得键合作用可分为离子键、共价键、金属键、范德华键与氢键。?离子键得特点就是没有方向性与饱与性,结合力很大。共价键得特点就是具有方向性与饱与性,结合力也很大。金属键就是没有方向性与饱与性得得共价键,结合力就是离子间得静电库仑力。 范德华键就是通过分子力而产生得键合,分子力很弱。氢键就是两个电负性较大得原子相结合形成得键,具有饱与性、 2－6等径球最紧密堆积得空隙有哪两种？一个球得周围有多少个四面体空隙、多少个八面 体空隙? 答:等径球最紧密堆积有六方与面心立方紧密堆积两种,一个球得周围有8个四面体空隙、６个八面体空隙。 2-7n个等径球作最紧密堆积时可形成多少个四面体空隙、多少个八面体空隙?不等径球就是如何进行堆积得？ 答:n个等径球作最紧密堆积时可形成n个八面体空隙、2n个四面体空隙、?不等径球体进行紧密堆积时,可以瞧成由大球按等径球体紧密堆积后,小球按其大小分别填充到其空隙中,稍大得小球填充八面体空隙,稍小得小球填充四面体空隙,形成不等径球体紧密堆积、 ２-8写出面心立方格子得单位平行六面体上所有结点得坐标。 答:面心立方格子得单位平行六面体上所有结点为:(000)、(001)(１00)(101)(1１0)(01 ０)(011)(111)(０)(０)(0)(１)(１)(1)。 2－9计算面心立方、密排六方晶胞中得原子数、配位数、堆积系数。
材料科学基础试题
第一章原子排列 本章需掌握的内容： 材料的结合方式：共价键，离子键，金属键，范德瓦尔键，氢键；各种结合键的比较及工程材料结合键的特性； 晶体学基础：晶体的概念，晶体特性（晶体的棱角，均匀性，各向异性，对称性），晶体的应用 空间点阵：等同点，空间点阵，点阵平移矢量，初基胞，复杂晶胞，点阵参数。 晶系与布拉菲点阵：种晶系，14种布拉菲点阵的特点； 晶面、晶向指数：晶面指数的确定及晶面族，晶向指数的确定及晶向族，晶带及晶带定律六方晶系的四轴座标系的晶面、晶向指数确定。 典型纯金属的晶体结构：三种典型的金属晶体结构：fcc、bcc、hcp； 晶胞中原子数、原子半径，配位数与致密度，晶面间距、晶向夹角 晶体中原子堆垛方式，晶体结构中间隙。 了解其它金属的晶体结构：亚金属的晶体结构，镧系金属的晶体结构，同素异构性 了解其它类型的晶体结构：离子键晶体结构：MgO陶瓷及NaCl，共价键晶体结构：SiC陶瓷，As、Sb 非晶态结构：非晶体与晶体的区别，非晶态结构 分子相结构 1. 填空 1. fcc结构的密排方向是_______，密排面是______，密排面的堆垛顺序是_______致密度为___________配位数是________________晶胞中原子数为___________，把原子视为刚性球时，原子的半径是____________；bcc结构的密排方向是_______，密排面是_____________致密度为___________配位数是________________ 晶胞中原子数为___________，原子的半径是____________；hcp结构的密排方向是_______，密排面是______，密排面的堆垛顺序是_______，致密度为___________配位数是________________，晶胞中原子数为 ___________，原子的半径是____________。 2. bcc点阵晶面指数h+k+l=奇数时，其晶面间距公式是________________。 3. Al的点阵常数为0.4049nm，其结构原子体积是________________。 4. 在体心立方晶胞中，体心原子的坐标是_________________。 5. 在fcc晶胞中，八面体间隙中心的坐标是____________。 6. 空间点阵只可能有___________种，铝晶体属于_____________点阵。Al的晶体结构是__________________， -Fe的晶体结构是____________。Cu的晶体结构是_______________， 7点阵常数是指__________________________________________。 8图1是fcc结构的(-1,1,0 )面，其中AB和AC的晶向指数是__________，CD的晶向指数分别 是___________，AC所在晶面指数是--------------------。
材科基考点精讲(第3讲 合金相)
第3讲合金相、离子晶体、共价晶体以及聚合物的晶体结构 主讲人：高山 网学天地 https://www.360docs.net/doc/c513298262.html,
网学天地（https://www.360docs.net/doc/c513298262.html, ） 版权所有 一、合金相晶体结构 基本概念：合金、合金相（相）、组织 合金相分类：固溶体，中间相 重点：各类固溶体的定义 固溶体与中间相的区别
网学天地（https://www.360docs.net/doc/c513298262.html, ） 版权所有 （一）基本概念 1.合金（alloy ）：两种或两种以上的金属或金属与非金属经冶炼、烧结或其他方法组合而成并具有金属特性的物质。组元—组成合金的基本单元。组元可以是金属和非金属，也可以是化合物。 2. 组织（structure ）：材料中的直观形貌，可以用肉眼观察到，也可以借助于放大镜、显微镜观察到的微观形貌。分为：①宏观组织，肉眼或是30倍放大镜所呈现的形貌；②显微组织，显微镜观察而呈现的形貌。 3.相（phase ）：合金中具有同一聚集状态，同一化学成分、同一晶体晶体结构和性质并以界面相互隔开的均匀组成部分。
网学天地（https://www.360docs.net/doc/c513298262.html, ） 版权所有 ()?????????????????????????????????????? 无限固溶体按固溶度分有限固溶体置换式固溶体按溶质原子无序固溶体按原子排列所占位置固溶体的程序性分有序固溶体间隙固溶体：有限固溶体一次固溶体初级固溶体按基体类型二次固溶体（二）固溶体 1. 固溶体的定义 固溶体：溶质原子以原子态溶入溶剂点阵中组成的单一均匀固态溶体称为固溶体；其最大特点是保持了原溶剂的晶体结构。 2. 固溶体的分类
材料科学基础(武汉理工大学,张联盟版)课后习题及答案 第八章
第八章答案 8-1若由MgO和Al2O3球形颗粒之间的反应生成MgAl2O4是通过产物层的扩散进行的，（1）画出其反应的几何图形，并推导出反应初期的速度方程。（2）若1300℃时D Al3＋＞D Mg2＋，O2－基本不动，那么哪一种离子的扩散控制着MgAl 2O4的生成？为什么？ 解：（1）假设: a）反应物是半径为R0的等径球粒B，x为产物层厚度。 b）反应物A是扩散相，即A总是包围着B的颗粒，且A，B同产物C是完全接触的，反应自球表面向中心进行。 c）A在产物层中的浓度梯度是线性的，且扩散截面积一定。 反应的几何图形如图8-1所示： 根据转化率G的定义，得 将（1）式代入抛物线方程中，得反应初期的速度方程为：
（2 ）整个反应过程中速度最慢的一步控制产物生成。D小的控制产物生成，即D Mg2+ 小， Mg2+ 扩散慢，整个反应由Mg2+的扩散慢，整个反应由Mg2+的扩散控制。 8-2镍（Ni）在0.1atm的氧气中氧化，测得其质量增量（μg/cm2）如下表： 温度时间 温度 时间 1（h）2（h）3（h）4（h）1（h）2（h）3（h）4（h） 550℃600℃9 17 13 23 15 29 20 36 650℃ 700℃ 29 56 41 75 50 88 65 106 （1）导出合适的反应速度方程；（2）计算其活化能。 解：（1）将重量增量平方对时间t作图，如图8-2所示。由图可知，重量增量平方与时间呈抛物线关系，即符合抛物线速度方程式。又由转化率的定义，得 将式（1）代入抛物线速度方程式中，得反应速度方程为： 图8-2重量增量平方与时间关系图 （2）取各温度下反应1h时进行数据处理拟合，如图8-3所示，
材科基作业题
石墨是由二维石墨层一片片沿其法线方向以ABABAB …方式重叠而成，片层间距相等，且为l 0=0.336nm 。每层碳原子构成正六角形网状结构，片层投影如下图所示（注：实心点代表A 层原子，空心点代表B 层原子）。碳原子与碳原子的最近距离a =0.142nm 。 （1） 画出石墨片层（二维）的Brivais 空间点阵，并确定其点阵矢量； （2） 确定石墨晶体的Brivais 点阵类型及点阵常数大小。 （3） 比较石墨片层的晶胞与原胞的异同。 解：（1）石墨片层的Bravais 空间点阵如下图红虚线所示，其中a 1和a 2为点阵矢量。如两原子间距离为a ，则点阵矢量可表示为（i,j 为单位矢量）： 10 22cos3033sin 6022a a j j a ai a j ai j ===+= （2）若考虑对称性，则石墨为六方晶胞，其点阵常数大小为： 00.1420.246a nm === 00220.3360.672c l nm ==?= 0090,120αβγ=== （3）石墨片层的晶胞（黄色）与原胞（浅兰色）分别如下图所示。 j i
3. 推导出正六变形点阵的倒易点阵矢量，并确定其倒易点阵的空间点阵类型。 解：设正六边形的变长为a ，建立如图所示的直角坐标系，正六边形的原胞矢量可以写为： 122a a i j a ai =+= （1） 其点阵常数间的关系为设其倒易点阵矢量为： 111222b x i y j b x i y j =+=+ 则由公式：1122211211 0a b a b a b a b ?=?=?=?= 可得： 1211b j b j a a =+=+ (2) 将（1）式和（2）式进行比较，可知两组点阵矢量具有完全相同的形式，由（2）矢量所构成的倒易点阵仍是正六边形。 注：原胞矢量的写法不唯一。 1. 有一工件需要使用到1000℃以上， （1）采用铁合金材料可能会出现什么问题？ （2）试计算由于铁晶型转变所造成的体积变化。 （3）假设单轴应变为体积应变的1/3，铁的弹模量为210GPa,试计算所产生的应力大小。 （已知：BCC 铁的晶格常数为0.2863nm ，FCC 铁晶格常数为0.3591nm ） 111222111222)1022)02)02 0)12 a i j x i y j x a x i j x i y j a a y i x i y j y a i x i y j ?+=?=?????=+=????????=+=????=??+=?? (+)（(+)（()（() （i
06材料科学基础试卷A(答案)
装 订 线 装 订 线 内 不 要 答 题 学 号 姓 名 班 级 东 北 大 学 秦 皇 岛 分 校 课程名称： 材料科学基础 试卷： A 考试形式： 闭卷 授课专业： 材料科学与工程 考试日期： 2008年12月31日 试卷：共 4 页 一、填空题：（每空1分，共20分） 1、三元凝聚系统中最大相数是 4 。 2、某一氮气和氧气的混合物系统，其独立组元数是 2 ，相数是 1 。 3、下图为晶核的半径r 与△G 间的关系，现有不同温度的三条曲线，请指出哪条温度最高? T 1 。哪条温度最低? T 3 。 4、在单元系的p （压强）-T （温度）相图内，当高温相向低温相转变时体积 收缩，则根据克拉珀龙方程，相界线的斜率为 正 （填正、负或大 于零、小于零）。 5、测定某种晶体凝固时生长速度（υg ）与液固相界面前端动态过冷度（△T K ）的关系为υg 正比于△T K 2，则该晶体的长大属于 借螺型位错长大 方式。 6、一般金属在非均匀形核时，所需的过冷度是其结晶温度Tm 的0.02 倍。 7、高分子从熔体冷却结晶时，通常形成 球晶 。高分子的熔点随其晶 片厚度的增加而 增加 。 8、二元包晶合金中，有α相和β相两相，α相是初生相，其包晶转变式为βα→+L 9、调幅分解是经过 组元的上坡扩散 方式形成。 10、有效分配系数K e 表示液相的混合程度，其值范围是 K 0 主要考点 考点1：菲克第一定律 考点2：菲克第二定律 考点3：影响扩散速率的因素 考点4：扩散机制 考点5：上坡扩散 考点6：反应扩散 考点7：柯肯达尔效应 考点8：综合 考点1：菲克第一定律 例1（名词解释）：稳态扩散。 例2：写出菲克第一定律的数学表达式，并注明表达式中各参量的含义及单位。 例3：扩散第一定律的应用条件是什么？对于浓度梯度随时间变化的情况，能否应用用扩散第一定律？ 答：扩散第一定律应用条件为稳态扩散，即质量浓度不随时间而变化。非稳态扩散情况下通常也可应用扩散第一定律，但必须进行修正使之大致符合直线的情况下才可使用。 考点2：菲克第二定律 例1：考虑扩散系数为常量的半无限的一维扩散，保持扩散源的浓度为2C 不变；保持扩散介质中扩 散物质的初始浓度为1C ，且均匀分布。这时扩散介质中扩散物质的浓度随扩散时间和扩散距离的变 化可用下式来表示（ ）。 A ．( )2,1exp 2C C x t ??=-???? B ．( )112,()1exp C x t C C C ??=+--??? ? C ．( )1212,1exp 22C C C C C x t ??--=+-???? 例2：已知碳在γ-Fe 中的扩散常数50 2.010D -=? 2m /s ，扩散激活能314010J/mol Q =?，要想得到与在927℃时渗碳10h 的相同厚度，则在870℃渗碳需要多长时间？（忽略不同温度下碳在γ-Fe 中溶解度的不同） 例3：生产中，在930℃对20号钢零件进行气体渗碳，渗碳碳势为1.2%，零件的技术要求是渗碳层含碳量不低于0.6%。（1）渗碳2h 后，估算渗碳层的深度？（2）若要求渗碳层的深度达到0.5mm ，渗碳时间应为多少小时？（930℃时碳在γ-Fe 中的扩散系数为1221610m /s -?） C 6-1 说明熔体中聚合物形成过程？ 答：聚合物的形成是以硅氧四面体为基础单位，组成大小不同的聚合体。 可分为三个阶段初期：石英的分化； 中期：缩聚并伴随变形； 后期：在一定时间和一定温度下，聚合和解聚达到平衡。6-2 简述影响熔体粘度的因素？ 答：影响熔体粘度的主要因素：温度和熔体的组成。 碱性氧化物含量增加，剧烈降低粘度。 随温度降低，熔体粘度按指数关系递增。 6-3 名词解释（并比较其异同） ⑴晶子学说和无规则网络学说 ⑵单键强 ⑶分化和缩聚 ⑷网络形成剂和网络变性剂 答：⑴晶子学说：玻璃内部是由无数“晶子”组成，微晶子是带有晶格变形的有序区域。它们分散在无定形介中质，晶子向无 定形部分过渡是逐渐完成时，二者没有明显界限。 无规则网络学说：凡是成为玻璃态的物质和相应的晶体结构一样，也是由一个三度空间网络所构成。这种网络是由离子 多面体（三角体或四面体）构筑起来的。晶体结构网 是由多面体无数次有规律重复构成，而玻璃中结构多 面体的重复没有规律性。 ⑵单键强：单键强即为各种化合物分解能与该种化合物配位数的商。 ⑶分化过程：架状[SiO4]断裂称为熔融石英的分化过程。 缩聚过程：分化过程产生的低聚化合物相互发生作用，形成级次较高的聚合物，次过程为缩聚过程。 ⑷网络形成剂：正离子是网络形成离子，对应氧化物能单独形成玻 璃。即凡氧化物的单键能/熔点﹥0.74kJ/mol.k 者称为网 络形成剂。 网络变性剂：这类氧化物不能形成玻璃，但能改变网络结构，从而使玻璃性质改变，即单键强/熔点﹤0.125kJ/mol.k者称 为网络变形剂。 6-4 试用实验方法鉴别晶体SiO2、SiO2玻璃、硅胶和SiO2熔体。它们的结构有什么不同？ 答：利用X—射线检测。 晶体SiO2—质点在三维空间做有规律的排列，各向异性。 SiO2熔体—内部结构为架状，近程有序，远程无序。 SiO2玻璃—各向同性。 硅胶—疏松多孔。 6-5 玻璃的组成是13wt%Na2O、13wt%CaO、74wt%SiO2，计算桥氧分数？ 解： Na2O CaO SiO2 wt% 13 13 74 mol 0.21 0.23 1.23 mol% 12.6 13.8 73.6 R=(12.6+13.8+73.6 ×2)/ 73.6=2.39 ∵Z=4 ∴X=2R﹣Z=2.39×2﹣4=0.72 Y=Z﹣X= 4﹣0.72=3.28 氧桥%=3.28/（3.28×0.5+0.72） =69.5% 胡赓祥《材料科学基础》（第3版）配套模拟试题及详解（二） 一、填空题（每题3分，共9分） 1．体心立方金属的滑移系是由_________滑移面和_________滑移方向组成的。 <> {110}111 【答案】； 2．根据晶体缺陷的几何特征，可将它们分为_________、_________、_________三类。 【答案】点缺陷；线缺陷；面缺陷 3．莱氏体是_________与_________的机械混合物。 【答案】奥氏体；渗碳体 二、名词解释（每题4分，共12分） 1．再结晶 答：冷变形后的金属加热到一定温度之后，在原变形组织中重新产生了无畸变的新晶粒，而性能也发生了明显的变化并恢复到变形前的状况，这个过程称之为再结晶。 2．割阶 答：在位错的滑移运动过程中，若曲折线段垂至于位错的滑移面时，称之为割阶。 3．柯肯达尔效应 答：由于两种原子的扩散速率不同，导致了一种原子扩散出去的通量不等于另一种原子扩散进入的通量，进而导致标志面（Mo丝）移动的现象称之为柯肯达尔效应。 三、简答题（每题6分，共48分） 1．原子的结合键有哪几种？各有什么特点？ 答：原子的结合键有： （1）离子键。其特点是：正负离子相互吸引；键合很强，无饱和性，无方向性；熔 点、硬度高，固态不导电，导热性差。（2）共价键。其特点是：相邻原子通过共用电子对结合；键合强，有饱和性，有方向性；熔点、硬度高，不导电，导热性有好有差。 （3）金属键。其特点是：金属正离子与自由电子相互吸引；键合较强，无饱和性，无方向性；熔点、硬度有高有低，导热导电性好。 （4）分子键。其特点是：分子或分子团显弱电性，相互吸引；键合很弱，无方向性；熔点、硬度低，不导电，导热性差。 （5）氢键。其特点是：类似分子键，但氢原子起关键作用；键合弱，有方向性；熔点、硬度低，不导电，导热性好。 2．简述柏氏矢量的物理意义与应用。答：（1）柏氏矢量的物理意义：①表征位错线的性质。据与位错线的取向关系可b v b v 确定位错线性质；②表征了总畸变的积累。围绕一根位错线的柏氏回路任意扩大或移动，b v 回路中包含的点阵畸变量的总累和不变，因而由这种畸变总量所确定的柏氏矢量也不改变；③表征了位错强度。同一晶体中大的位错具有严重的点阵畸变，能量高且不稳定。位b v b v 错的许多性质，如位错的能量，应力场，位错受力等，都与有关。 b v （2）柏氏矢量的应用：柏氏矢量可表示位错性质和取向，即晶体滑移方向。柏氏矢量越大，位错周围晶体畸变越严重。 3．一根多晶Zn （）棒和一根多晶镁（）棒受压缩变形，分析二/ 1.86c a =/ 1.62c a =者的变形特征，比较二者的塑性。（提示：从分析滑移和孪生入手） 答：多晶体压缩滑移转动，（0001）转向压缩面，产生织构。继续压缩，滑移越来越难。 对于Zn ：由于c /a ＝1.86，位于锐角区，宏观压力方向与微观孪生变形相适应，故可发生孪生。孪生之后改变位向可继续滑移，反复进行，故表现出较好的塑性。 对于Mg ：由于c /a ＝1.62，压力轴位于钝角区，宏观压力方向与微观孪生变形相反，故不可发生孪生。因此表现出较差的塑性。 4．根据凝固理论，简述细化晶粒的基本途径。 答：由凝固理论可知，结晶时单位体积中的晶粒数目Z 取决于形核率N 和晶体长大速率V g 两个因素，即ZN /V 。基本途径： （1）增加过冷度T 。T 增加，ZV g 都随之增加，但是N 的增长率大于V 的增长率。 因而N /V 的值增加，即Z 增多。（2）加入形核剂。加入形核剂后，可以促使过冷液体发生非均匀形核。即不但使非均匀形核所需的基底增多，而且使临界晶核半径减小，这都使晶核数目增加，从而细化晶粒。 《材料科学基础》考研2021年考研考点归纳与考研 真题 第1章材料概论 1.1 考点归纳 一、材料的分类 工程材料按属性可分为四类：金属材料、陶瓷材料、高分子材料及由前三类相互组合而成复合材料； 按使用性能可分为两大类：主要利用其力学性能的结构材料和主要利用其物理性能的功能材料。 1．金属材料 （1）金属材料中包括两大类型：钢铁材料和有色金属。有色金属主要包括铝合金、钛合金、铜合金、镍合金等； （2）在有色金属中，铝及其合金用得最多，这主要是因为铝及其合金的以下特性： ①重量轻，只有钢的1/3； ②有好的导热性和导电性，在远距离输送的电缆中多用铝； ③耐大气腐蚀，可用来制作容器和包装品、建筑结构材料及导电材料。 2．陶瓷材料 （1）传统的陶瓷材料是由粘土、石英、长石等成分组成，主要作为建筑材料使用；（2）新型的结构陶瓷材料，其化学组成和制造工艺都大不相同，其成分主要是 A12O3、SiC、Si3N4等； （3）新型结构陶瓷在性能上的优点： ①重量轻； ②压缩强度高，可以和金属相比，甚至超过金属； ③熔点高，耐高温； ④耐磨性能好，硬度高； ⑤化学稳定性高，有很好的耐蚀性； ⑥电与热的绝缘材料。 （4）新型结构陶瓷在性能上的缺点： ①容易脆断； ②不易加工成形。 3．高分子材料 （1）高分子材料又称聚合物； （2）按用途可分为：塑料、合成纤维和橡胶三大类型； （3）塑料又分为：通用塑料和工程塑料。 4．复合材料 （1）金属、聚合物、陶瓷自身都各有其优点和缺点，如把两种材料结合在一起，就产生了复合材料； （2）复合材料可分为三大类型：塑料基的复合材料、金属基和陶瓷基的复合材料；5．电子材料、光电子材料和超导材料 （1）电子材料是指在电子学和微电子学中使用的材料，主要包括半导体材料、介电功能材料和磁性材料等； （2）光电子材料； （3）超导材料。 二、材料性能与内部结构的关系 华中科技大学 材料科学与工程学院试卷(A) （闭卷） 考试科目：材料科学基础 班级：材料1101，1102，1103 考试日期：2013年11月26日 姓名：班级：学号： 评分 一、单项选择题(每题2分，共20分) 1．实际金属结晶时，通过控制形核率N和长大速率G的比值来控制晶粒大小，在下列情况下获得粗大晶粒（ B ） （A）N/G很大（B）N/G很小（C）N和G接近（D）不确定 2．材料中能发生扩散的根本原因是（C ） （A）温度的变化（B）存在浓度梯度（C）存在化学势梯度（D）压力的变化 3．马氏体相变属于（ A ）。 （A）无扩散型相变。（B）扩散型相变。 （C）非共格相变。（D）扩散与非扩散混合型相变。 4．在SiO2七种晶型转变中，存在两种转变方式：一种为位移型转变，另一种为重构转变，位移转变需要的激活能（ B ）重构转变的激活能。 （A）大于（B）小于（C）等于（D）视具体情况而定 5．对于铁碳合金而言，铸铁和碳钢的区别在于有无（C ） （A）渗碳体（B）铁素体（C）莱氏体（D）珠光体 6．某金属凝固时的形核功为△G*，其临界形核表面能为σ。假设晶核为球形，则△G*和σ的关系为（ A ） （A）σ=3△G * （B）σ=1/3△G* （C）σ=△G * （D）σ=2△G* 7．下列材料中属于良好的绝缘体是：（ C ） （A）金属（B）单晶硅（C）绝大多数陶瓷（D）石墨 8．根据三元相图的垂直截面图，可以（ B ） （A ）分析相成分变化规律 （B ）分析材料的平衡凝固过程 （C ）用杠杠定律计算各相的相对含量 （D ）得到三元系投影图 9．当压力不变时，根据相律：（ C ） （A ）单元系中两相平衡反应可以在某个温度区间内进行 （B ）二元系中三相平衡反应可以在某个温度区间内进行 （C ）三元系中三相平衡反应可以在某个温度区间内进行 （D ）三元系中四相平衡反应可以在某个温度区间内进行 10．运用区域熔炼方法可以（ D ）。 （A ） 使材料成分更均匀。 （B ）可以消除晶体中的微观缺陷。 （C ）可以消除晶体中的宏缺陷。 （D ）可以提高金属的纯度。 二、液/固相变时，画出自由能变化△G 与晶胚r 之间的关系图，从能量的角度简述 晶体的形核过程。单组元液相和合金熔体在凝固时均可能形成树枝晶，它们的结晶过程有何不同。（10分） 在一定的过冷度下，液体中若出现一固态的晶体，该区域的能量将发生变化，一方面一定体积的液体转变为固体，体积自由能会下降，形成晶体形核的驱动力。另一方面增加了液－固相界面，增加了表面自由能，形成晶体形核的阻力。因此总的吉布斯自由能变化量为： 单组元液相在负的温度梯度下形成枝晶，而合金熔体 由于存在成分过冷现象，无论正温度梯度还是负的温度 梯度均可能形成枝晶。 3 2443 V G r G r ππσ?=?+ 材料科学导论课后习题答案 第一章材料科学概论 1.氧化铝既牢固又坚硬且耐磨，但为什么不能用来制造榔头？ 答：氧化铝脆性较高，且抗震性不佳。 2.将下列材料按金属、陶瓷、聚合物和复合材料进行分类： 黄铜、环氧树脂、混泥土、镁合金、玻璃钢、沥青、碳化硅、铅锡焊料、橡胶、纸杯答：金属：黄铜、镁合金、铅锡焊料；陶瓷：碳化硅；聚合物：环氧树脂、沥青、橡胶、纸杯；复合材料：混泥土、玻璃钢 3.下列用品选材时，哪些性能特别重要？ 答：汽车曲柄：强度，耐冲击韧度，耐磨性，抗疲劳强度； 电灯泡灯丝：熔点高，耐高温，电阻大； 剪刀：硬度和高耐磨性，足够的强度和冲击韧性； 汽车挡风玻璃：透光性，硬度； 电视机荧光屏：光学特性，足够的发光亮度。 第二章材料结构的基础知识 1.下列电子排列方式中，哪一个是惰性元素、卤族元素、碱族、碱土族元素及过渡金 属？ (1) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d7 4s2 (2) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 (3) 1s2 2s2 2p5 (4) 1s2 2s2 2p6 3s2 (5) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d2 4s2 (6) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1 答：惰性元素：(2)；卤族元素：(3)；碱族：(6)；碱土族：(4)；过渡金属：(1),(5) 2.稀土族元素电子排列的特点是什么？为什么它们处于周期表的同一空格内？ 答：稀土族元素的电子在填满6s态后，先依次填入远离外壳层的4f、5d层，在此过程中，由于电子层最外层和次外层的电子分布没有变化，这些元素具有几乎相同的化学性质，故处于周期表的同一空格内。 3.描述氢键的本质，什么情况下容易形成氢键？ 答：氢键本质上与范德华键一样，是靠分子间的偶极吸引力结合在一起。它是氢原子同时与两个电负性很强、原子半径较小的原子（或原子团）之间的结合所形成的物理键。当氢原子与一个电负性很强的原子（或原子团）X结合成分子时，氢原子的一个电子转移至该原子壳层上；分子的氢变成一个裸露的质子，对另外一个电负性较大的原子Y表现出较强的吸引力，与Y之间形成氢键。 4.为什么金属键结合的固体材料的密度比离子键或共价键固体高？ 浙江大学材料科学与基础 习题与解答 第一章晶体结构 一、分别确定具有下述晶胞参数关系的晶胞可能属于哪些晶系： 1、； 2、a b c； 3、b c； 4、； 5、 解答：1、（正交、四方、立方）2、（三斜、单斜、正交）3、（三斜、单斜、正交、四方）4、（三斜、单斜、菱方）5、（正交、六方、四方、 立方） 二、设图1-11是立方晶系，试标出AF方向的晶向指数，并写出该晶向所属晶 向族中其它所有晶向指数。 解答：[11]，<111>=[111]、[11]、[11]、[1]、[11]、[1]、[1]、[] 三、一个正交晶系晶胞，在X、Y、Z三个晶轴上分别截a/2、4b和2c/3，连 接这三个截点作一个平面，试确定该平面的晶面指数；写出该晶胞包含 （111）晶面的晶面族中所有其它晶面。 解答：(816) 1 四、分别确定立方晶系和正交晶系中{110}晶面族中的所有晶面。与立方晶系 {110}晶面族对比，正交晶系不属于{110}晶面族而立方晶系中却包含在 {110}晶面族中的那些面，在正交晶系中分另属于什么晶族，请分类确定。 解答：立方：{110}=(110)+ (101)+(011)+(10)+ (01)+ (10)+(01)+ (10)+ (01)+ (0)+ (0)+(0)；正交：{110}=(110)+ (10)+ (10)+ (0)；{101}=(101)+ (10)+(01)+ (0)；{011}=(011)+ (01)+(01)+ (0) 五、在六方晶系中，有如右图中画出的一个晶面，试标定它的晶面指数。 解答：（20） 六、设两个晶面（152）和（034）是属于六方晶系的正交坐标表述，试给出在 描述六方晶胞中常用的四轴坐标下这两个晶面的晶面指数。若现在有两个晶面（23）、（22），试确定这两个晶面在正交坐标下的晶面指数。 解答：（152），（034），（23），（22） 2 第2章习题 2-1 a ）试证明均匀形核时，形成临界晶粒的△ G K 与其临界晶核体积 V K 之间的关系式为 2 G V ； b ）当非均匀形核形成球冠形晶核时，其△ 所以 所以 2-2如果临界晶核是边长为 a 的正方体，试求出其厶G K 与a 的关系。为什么形成立方体晶核 的厶G K 比球形晶核要大？ 解：形核时的吉布斯自由能变化为 a ）证明因为临界晶核半径 r K 临界晶核形成功 G K 16 故临界晶核的体积 V K 4 r ； G V )2 2 G K G V b ）当非均匀形核形成球冠形晶核时, 非 r K 2 SL G V 临界晶核形成功 3 3( G ；7(2 3cos 3 cos 故临界晶核的体积 V K 3（r 非）3（2 3 3cos 3 cos V K G V 1 ( 3 卸2 3 3cos cos )G V 3 3(書 (2 3cos cos 3 ) G K % G K 与V K 之间的关系如何? G K G V G v A a3G v 6a2 3 得临界晶核边长a K G V 临界形核功 将两式相比较 可见形成球形晶核得临界形核功仅为形成立方形晶核的 1/2。 2-3为什么金属结晶时一定要有过冷度？影响过冷度的因素是什么？固态金属熔化时是否 会出现过热？为什么？ 答：金属结晶时要有过冷度是相变热力学条件所需求的， 只有△ T>0时，才能造成固相的自 由能低于液相的自由能的条件，液固相间的自由能差便是结晶的驱动力。 金属结晶需在一定的过冷度下进行，是因为结晶时表面能增加造成阻力。固态金属熔 化时是否会出现过热现象，需要看熔化时表面能的变化。如果熔化前后表面能是降低的， 则 不需要过热；反之，则可能出现过热。 如果熔化时，液相与气相接触，当有少量液体金属在固体表面形成时，就会很快覆盖 在整个固体表面(因为液态金属总是润湿其同种固体金属 )。熔化时表面自由能的变化为： G 表面 G 终态 G 始态 A( GL SL SG ) 式中G 始态表示金属熔化前的表面自由能； G 终态表示当在少量液体金属在固体金属表面形成 时的表面自由能；A 表示液态金属润湿固态金属表面的面积；b GL 、CSL 、CSG 分别表示气液相 比表面能、固液相比表面能、固气相比表面能。因为液态金属总是润湿其同种固体金属，根 据润湿时表面张力之间的关系式可写出：b SG 》6GL + (SL 。这说明在熔化时，表面自由能的变 化厶G 表w o ,即不存在表面能障碍，也就不必过热。实际金属多属于这种情况。如果固体 16 3 3( G v )2 1 32 3 6 2 (G v )2 b K t K 4 G V )3 G V 6( 4 G v )2 64 3 96 3 32 r K 2 ~G ?， 球形核胚的临界形核功 (G v )2 (G v )2 (G v )2 G b K 2 G v )3 16 3( G v )2材科基考点强化(第5讲扩散)
无机材料科学基础课后习题答案(6)
胡赓祥《材料科学基础》(第3版)配套模拟试题及详解(二)【圣才出品】
《材料科学基础》考研2021年考研考点归纳
(完整word版)材科基试卷 (1)
复旦大学材料科学导论课后习题答案(搭配_石德珂《材料科学基础》教材)
浙大材料科学基础课后习题与解答
材料科学基础课后习题答案第二章