材料科学与基础

7. ________________________________________________________ 当塑性变形程度较大时，再结晶形核机制通常是_________________________________ ,塑性变形程度较小时，再结晶形核机制通常是_________________ o8. _________________________________________________ 金属在冷塑性变形中的残余应力主要有__________________________________________ 、_______________和____________ ，其中导致构件出现外观变形是的___________________ o 14、单晶体常温下的塑性变形主要有_____________________ 和 _____________ ，其中_________ —是基本形式。

15冷变形金属中的织构主要有_________ 织构和_________ 织构，金属的回复分为三种类型：____________ 、______________ 和___________________ o1、固态相变主要包括三个基本变化_________________________________________ 、_、___________________ ，在共析钢的冷却过程中，___________ 转变是无扩散型相变，___________ 转变半扩散型相变，_________ 转变无扩散型相变。

3、多晶体金属常温下的塑性变形主要有_________________ 和_________________ ，其中__________________ 是基本形式。

8退伙后的金属塑性变形后其位错密度__________ ，强度_________ o3. 铅板在室温下的加工属于（)A热加工；B 冷加工；C再结晶；4进行回复退火可以实现（)、A应力消除，组织不变；B应力大大下降，组织不变;C应力消除，组织改变；D应力大大下降，组织改变5、金属在热加工时产生的纤维组织将使金属具有（）A.各向异性；B.各向同性；C.伪无向性。

6.钢在再结晶温度以下的变形（）oA.有加工硬化，有再结晶现象；B.无加工硬化，无再结晶现象；C.有加工硬化，无再结晶现象；D.无加工硬化，有再结晶现象。

固熔强化应变硬化：冷变形后的金属随着变形量的增加，其强度、硬度增加、塑性、韧性下降的现象。

扩散：由于热运动导致原子或者分子在介质中的迁移现象。

热加工：金属在再结晶温度以上的加工变形。

上坡扩散：原子由低浓度处向高浓度处扩散的现象。

微观内应力：塑性变形中平衡于晶粒尺寸范围内的内应力。

流线：热变形中的某些枝晶偏析、夹杂物、第二相将随着组织变形而伸长，沿变形方向呈纤维状分布，晶粒发生再结晶，形成新的等轴晶粒，这种组织称为流线。

纤维组织：塑性变形后的金属其晶粒组织沿着变形方向被拉长而成纤维状的条纹，这种组织称为纤维组织。

择优取向：塑性变形过程中当变形量很大时，各个晶粒的取向大致趋于一致的现象。

流线：热加工过程中的脆性夹杂、第二相在变形中破碎呈链状，塑性夹杂呈带状、线状，在宏观试样上呈现一条条的细线，这样的组织为流线。

1 •再结晶过程的驱动力是什么，为什么它不是相变？（4分）答：冷塑性变形的金属中存在大量储存能，造成晶粒中存在严重的点阵畸变，这是导致发生再结晶过程的驱动力。

再结晶过程中晶粒的晶格类型保持不变。

化学成分保持不变，所以尽管再结晶过程也有形核和长大，但不是相变。

（4分）2.简述冷塑性变形后的金属加热时组织和性能的变化。

（4分）5、冷卷弹簧经过加工之后性能上有什么特点，为了避免工件在使用中出现过早的破坏，在冷卷成型后通常进行什么处理，原理是什么。

（4分）冷卷弹簧在加工之后往往存在加工硬化的特点，内应力也比较大。

为此对冷卷弹簧常常需要进行去应力退火，使其组织稳定，应力消除，即进行回复退火处理。

5、什么是再结晶，一次再结晶，什么是二次再结晶，静态再结晶？这几者有什么区别。

（6分）答：（6分）再结晶指的是冷变形金属在加热后通过新晶粒的形核、长大。

以无畸变的等轴晶粒取代变形晶粒的过程，该过程不是相变但是有显微组织的彻底改组。

驱动力是点阵畸变能下降。

相比于再结晶后的晶粒异常长大，此过程称为一次再结晶。

二次再结晶指再结晶过程完成后出现的少数晶粒突发性、迅速粗化的现象，好像在再结晶后均匀细小的等轴晶粒中重新发生了再结晶，称为二次再结晶。

驱动力是晶界能的下降。

静态再结晶相对于动态再结晶而言，指的是变形后高温下保温发生的再结晶过程，其本质上就是再结晶过程。

&孪生变形的显微组织具有什么特点。

（3分）答：孪生变形后得到孪晶，在抛光的试样表面可以看见浮凸，经过重新抛光后，尽管表面浮凸可以去除，但是因为孪晶区域的位向改变，所以在偏光或浸蚀后依然可以看见。

3、金属铸件能否通过再结晶退火来细化晶粒？为什么？比较再结晶和二次再结晶的异同？（6分）答：不能，因为金属的铸件当中没有大量的点阵畸变，不存在再结晶的驱动力，因此不能。

（2分）二者相比，驱动力不同，结晶后的组织不同，再结晶后的组织细小，均匀，二次再结晶后的组织由少量的非常粗大的组织。

二者性能不同，再结晶后的组织力学性能均匀，强度较高。

二次再结晶的组织降低了材料的强度、塑性，使力学性能下降。

相同点：二者组织当中没有加工硬化和残余应力。

（4分）4、比较下列概念再结晶、二次再结晶、动态再结晶。

再结晶和纯铁的同素异构转变有什么异同。

（10分）答：再结晶是指冷变形后的金属在随后加热过程中出现组织变为变形前的无畸变等轴状晶粒、消除加工硬化的过程，驱动力是点阵畸变。

二次再结晶指再结晶过程结束后通过晶界迁移而造成的少数晶粒异常长大的现象，驱动力是总界面能的下降。

动态再结晶指在热加工过程中出现的再结晶过程，驱动力与再结晶相同。

（6分）纯铁的多晶型转变与钢的再结晶相比，二者都由形核和长大两个阶段组成。

转变动力学也具有固态相变的特点，最终都使得组织形态发生了改组。

（2分）但是再结晶前后各晶粒的点阵结构类型不变，再结晶温度不像多晶型性转变那样有确定的转变温度。

再结晶不是相变。

（2分）。

4•什么是多滑移、交滑移？其滑移线形貌有和特征，如何区别？（3分）答：滑移过程中同时或者先后有两组或两组以上的滑移系滑动的过程为多滑移；（1分）若存在同时或者先后有两组或两组以上的滑移系沿着某个共同的滑移方向滑动的过程，则为交滑移，交滑移是多滑移中的一种形式。

（1分）发生多滑移时往往会出现几组相互交叉的滑移带，发生交滑移时往往会呈现波折或波纹状的滑移带。

（1分）概念：当正常晶粒生长由于气孔等阻碍而彳止时，在均匀基相中少数大晶粒在界. 能作用下向邻近小晶粒曲率中心推进,] 而使大晶粒成为二次再结晶的核心，晶 粒迅速长大口I 推动力：大、小晶粒表面能的不同口I二次再结晶 不均匀生长 不符合D 产昭 气孔被晶粒包裹 界面上有应力 晶粒长大 均匀生长 符合叶眄 气孔排除 界面无应力 氓始颗粒大小； 羞始粒度不均匀¥ 謎结温度偏高： 調结速率太快： 迪型压力不均匀： 药局部不均匀液相。

3 6 10 30 60 100 起始粒度 6030106 3 最后晶粒与起始 晶粒尺寸的比例壮制温度（抑制晶界移动速率“ 起始粉料粒度细而均匀； 卽入少量晶界移动抑制剂.晶粒生长公式为= * G 3- G ；=Kt1^9-19多晶坯休中品粒毘长示意图 ■ ■義 ______(-)反应物化学组成与结构的影响1.反应物的化学组成化学组成是影响固相反应的内因，是决定反应方向和反应速率的重要条件。

从热力学角度看；一定「P下，反应进行的方向为△ G<0 j结构角度看彳鬻筲蚯驚鑫吋质点间的化学键性质；i=>影响反应速率'各种缺陷的多少2.反应物的活性反应物的活性对反应速率影响很大，同组成的反应物，其反应活性因热历史不同而有很大差别。

例如：氧化铝与氧化钻生成钻铝尖晶石CoO + Al2O3—> CoAl2O4原料：｛轻烧％°反应速率相差近十倍(高温死烧地0孑原因：轻^AI2O3发生了由Y■ AI2O3向Q・AI2O3的转变，提高了AI2O3的反应活性，使得AJO H晶格松懈*结构内部缺陷增多，故而反应和扩散能力增加。

因此，在生产实践中常采用活性固体来提高生产效率。

机械活化：研磨、破碎……丨化学活化：热分解、多晶转变、脫水……合成镁铝尖晶石，可用的原料有：MgCO3. Mg (OH)小MgO. AI2O3 3H2O. Y -AI2O3. a -AI2O3,从提高反应速率角度，应选什么？说明原因。

3、反应物的比例在同一反应系统中，固相反应速度还与各反应物间的比例有关。

例如：颗粒相同的A和B反应生成物AB,若改变A与B 严例，则会改变产物层厚度卡1 反应物表面积的大小：I 反应截面积的大小。

从而影响反应速度。

如：增加反应混合物中“遮盖"物的含量，则产物层厚度变薄, 相应的反应速度也增加。

(二)反应物颗粒尺寸及分布的影响1.颗粒尺寸的影响(1)颗粒尺寸大小对反应速率的影响1) K讣,心愈大，反应速率越慢，反应延缓2) &愈小，比表面积愈大，反应界面和扩散截面增加, 反应产物层厚度减少，使反应速率增大&3) &愈小，弱键比例增加，反应和扩散能力增强。

(2)颗粒尺寸大小对反应机理的影响同一反应物系由于物料尺寸不同，反应速度可能会属于不同动力学范围控制，即反应机理不同2.压力和气氛的影响对不同反应类型，压力的影响也不同:『纯固相反应：P L颗粒间距1 ,接触面积1 ,反应速率1AI气液固相反应：不需粒子直接接触，P丨，可能会咀碍反应进行例如：粘土矿物脱水气氛对固相反应也有重要影响。

气氛的作用：1）通过改变固体吸附特性二影响表面反应活性；2）对非化学计量氧化物ZnO. CuO等，气氛可直接影响晶体表面缺陷的浓度、扩散机构和扩散速率■（四）矿化剂及其它影响因素矿化剂 ------ 加速反应进行矿化剂的作用訂1）影响晶核的形成；2）影响结晶速率及晶格结构；3）降低休系低共熔温度，改善液相性质等。

例如：在Na2CO3和虫应?反应体系中加入MCI为矿化剂，可使反应转化率提高0.5〜06倍。

2.其它因素2.粒径分布的影响颗粒尺寸分布越集中，对反应速率越有利。

在生产中，应尽量缩小颗粒尺寸范围，避免小量较大尺寸颗粒延缓反应近程。

（三）反应温度*压力与气氛的影响1.反应T的影响温度是影响固相反应速率的重要外部条件之一T升高,反应速率常数：K =RT 扩散系数：n = D o expj-^| /通常，Q < AG R> A T对化学反应的影响远大于对扩散的影响。