胡赓祥《材料科学基础》(第3版)配套题库(名校考研真题 单组元相图及纯晶体的凝固)【圣才出品】

第6章　单组元相图及纯晶体的凝固

一、选择题

1．在纯铁的温度—压力相图中，斜率为负的相界线是（）的相界线。[上海交通大学2006研]

A．和

α-Feγ-Fe

γ-Feδ-Fe

B．和

C．和液相

δ-Fe

【答案】A

2．凝固时不能有效降低晶粒尺寸的是以下哪种方法？（）[华中科技大学2006研]

A．加入形核剂

B．减小液相的过冷度

C．对液相实施搅拌

【答案】B

3．在单相固溶体铸锭中，形成枝晶的条件（）。[东南大学2006研]

A．成分过冷度越大越易形成枝晶

B．没有成分过冷才能形成枝晶

C．正常凝固条件下才能形成枝晶

D．平衡凝固条件下才能形成枝晶

【答案】A

4．（多选）调幅分解是固溶体分解的一种特殊形式（）。[哈尔滨工业大学2007研]

A．一种多晶形转变

B．形核和长大的过程

C．无形核的直接长大过程

D．一种固溶体分解为成分不同而结构相同的两种固溶体

【答案】CD

二、填空题

1．亚稳分解和不稳分解中，分相需要位垒的是_________，存在负扩散的是

_________。[天津大学2010研]

【答案】亚稳分解；不稳分解

2．固态相变形核的驱动力是________，阻力主要是________和________。[北京工业大学2008研]

【答案】新相和母相的自由能之差；界面能；弹性应变能

3．再结晶形核时，对于弓出形核机制，多发生在_______的金属中。[江苏大学2005研]

【答案】较小冷塑性变形

三、判断题

1．纯金属凝固时，界面前沿液体的过冷区形态和性质取决于液体内实际温度的分布，这种过冷叫做成分过冷。（）[北京工业大学2008研]

【答案】×

2．结构简单、规整度高、对称性好的高分子容易结晶。（）[北京工业大学2008研]

【答案】√

3．固溶体合金不平衡凝固时因溶质的在液固两相分布不同而产生晶内偏析，工程上为了消除晶内偏析必需采用缓慢冷却。（）[华中科技大学2005研]

【答案】×

【解析】通过均匀化退火（或称扩散退火），即在固相线以下较高温度（确保不出现液相，否则会使合金“过烧”）经过长时间的保温使原子扩散充分，使之转变为平衡组织。

4．金属以及合金由液态转变为固态的过程称为结晶，是一个典型的相变过程。

）[哈尔滨工业大学2007研]

【答案】×

【解析】结晶过程无相变。

5．固溶体合金的液固相线间距越大，非平衡凝固时产生的偏析和集中缩孔越严重。（）[合肥工业大学2006研]

【答案】×

【解析】固溶体合金的液固相线间距越小，则非平衡凝固时产生的偏析和集中缩孔越严重。

四、名词解释

1．同素异形转变[东北大学2007研]

答：同一物质的不同的晶体结构称为同素异形体。每一种同素异形体都是一个相，它们之间在一定条件下也将发生相互转变，称同素异形转变。

2．均匀形核和非均匀形核[吉林大学2009、2010研]

答：晶体结晶的过程是一个形核、长大的过程，其中形核分为均匀形核和非均匀形核两种，大多以非均匀形核方式进行。

（1）均匀形核（均质形核）是在均匀单一的母相中形成新相结晶核心的过程。均质形核是由于浓度波动、能量波动等热力学动力学条件成熟后，大量原子聚集达到核坯尺寸，从而晶粒长大，异质形核是在钢中夹杂物或者被打碎的枝晶为核心，晶粒以该核心为中心，长大。

均匀形核必须具备的条件：必须过冷，过冷度越大，形核驱动力（G V）越大，临界形核功（G*）和临界核半径（r*）减小；必须具备与一定过冷度相应的能量起伏和结构起伏。

（2）非均匀形核是利用液相中的活性质点或固体界面作基底，同时依靠液相中的相起伏和能量起伏来实现的形核。在非均匀形核时，临界半径只是决定晶核的曲率半径，接触角θ才决定晶核的形状和大小。θ角越小，晶核的体积和表面积也越小，形核越容易。

3．初晶区[天津大学2010研]

答：在冷却析晶时能够首先析出某种晶体的系统组成点，即为该晶体的初晶区。

4．枝晶偏析[南京理工大学2009研]

答：由于冷却速度较快，使液相中的原子来得及扩散而固相中的原子来不及扩散，以

至于固溶体先结晶中心和后结晶部分成分不同，称为晶内偏析。而金属的结晶多以枝晶方

式长大，所以这种偏析多呈树枝状，先结晶的枝轴与后结晶的枝间成分不同，又称为枝晶偏析。固相线与液相线的水平距离和垂直距离越大，枝晶偏析越严重。铸铁的成分越靠近共晶点，偏析越小，反之越大。

5．结晶潜热[重庆大学2010研]

答：在液体向晶体结晶过程中，自由能差所产生的剩余能量将以热的形式向外界释放，该部分释放的热量即为结晶潜热。过冷度越大，则自由能差越大，结晶潜热也越大。另外，结晶时的潜热析出将补偿晶体物质向环境散热引起的温度下降，使过冷度减小，其结果将形成一种动态平衡，可使过冷度ΔT 保持不变，换句话说，在一定的环境条件下，晶体的结晶温度是不变的，结晶过程是在恒温下进行的，直至结晶结束。

6．平衡分配系数与有效分配系数[江苏大学2006研]

答：平衡分配系数是指某一温度平衡凝固时固相的质量分数w s 和液相质量分数w l 之比，是表示溶质重新分布的程度的量。

为了表征液体中的混合程度，定义有效分配系数k e ：，其中为固体质S i e L =

k ρρB ()()S i ρ()量浓度，为液体质量浓度。L ρB ()五、简答题

1．利用如图6-1所示的自由能-成分曲线说明，公切线将成分范围分成三个区域，各区域内哪些相稳定？为什么？[北京科技大学2005研]

图6-1