《金属学基础原理》典型题例
金属学原理题库
金属学原理试题题库第一章晶体结构晶带轴在晶胞图上画出下列晶面：密排六方点阵（-12-10），体心立方点阵（112），并计算这些晶面的面密度。
在立方晶胞图上画出具有下列指数的晶面和晶向：（001）和[210]，（1-10）和[111]；（321）和[-236]一个密排六方（体心立方，面心立方）晶胞中有（）个原子，致密度为（），配位数为（），原子的最近距离为（）。
（2分）画出NaCl的晶胞（3章），指出它所属的晶系、晶体点阵、空间点阵。
（2+3=5分）04年答：立方晶系，体心立方晶体点阵，简单立方空间点阵。
-- -- -- -- 在六方晶系的晶胞上画出下列晶面和晶向：（1012）、[1120]、[1101]，并列出{1012}晶面族中所有晶面的指数。
（5分）4、既不涉及电子转移，也不涉及电子共用的结合键包括（范德华键、氢键）；两种元素间电负性差大，有利于形成（离子）键。
第2章纯金属结晶—1、液态金属中的结构起伏（2），非均质形核（2）简述题：2、纯金属结晶粒大小的控制方法及机理3、简述影响纯金属结晶后晶粒大小的因素和细化晶粒的方法。
（10分）4、在晶体生长过程中，平滑界面在宏观上呈（台阶状小平面）特征，微观上呈（晶体学界面或小平面界面）特征。
简述纯金属结晶时液固界面前沿液体中温度分布对生长形态的影响。
5．金属凝固时，形核的驱动力是(液－固两相的自有能差小于零)，形核的阻力是(表面能增高)。
6．综述金属结晶过程的热力学条件、动力学条件、能量条件和结构条件。
答：必须同时满足以下四个条件，结晶才能进行。
（1）热力学条件为∆G<0。
只有过冷（热过冷）才能使∆G<0。
因为∆G v＝－L m∆T/T m（∆T为过冷度），即金属结晶时，实际开始结晶的温度必须低于理论结晶已度（即∆T＞0）。
（2）动力学条件为存在动态过冷。
即液态金属结晶时，液—固界面要不断地向液相中移动，就必须在界面处有一定的过冷，这是在界面处实现从液体到固体的净原子输送所必须的条件。
金属学复习题目整理参考答案
金属学复习题目整理参考答案一、判断题（正确打“√”、错误打“×”。
每题1分，共10分）1、在硬度测量方法中，布氏硬度（HB ）常用来测量较软的材料，而洛氏硬度（HRC ）常用来测量较硬的材料。
（ X ）2、在立方晶系中，（111）⊥ ]211[-。
（ X ）3、晶体中存在位错时将导致其强度的降低。
（X ）4、间隙相是溶质原子溶入溶剂晶格形成的固溶体。
（X ）5、物质液体结晶过程，就是不断形成晶核和晶核不断长大的过程。
（√ ）6、在平衡状态下，碳钢的强度（σb ）随其含碳量的增加而增加。
（X）7、面心立方晶体可以沿)111(-晶面的]110[-晶向滑移。
（√ ）8、马氏体是一种硬而脆的组织。
（X ）9、除Co 外，所有溶入奥氏体的合金元素都能提高钢的淬透性。
（√ ）10、在1Cr18Ni9Ti 中，Ti 的作用是细化晶粒。
（X ）2、金属的结晶过程是晶核形成并不断长大的过程。
（√）3、体心立方晶体可以沿()101-晶面上的[111]晶向滑移。
（√）4、在铁碳合金中，只有共析成分的的合金才能发生共析反应。
（ X ）5、退火态铁碳合金室温下的组织均为铁素体加渗碳体。
（ X ）6、钢中合金元素含量越多，则淬火后钢的硬度越高。
（ X ）7、所谓本质细晶粒钢，就是一种在任何加热条件下晶粒均不粗化的钢。
( X ）8、马氏体、贝氏体、屈氏体都是铁素体和渗碳体的机械混合物。
（X ）9、T12钢与20CrMnTi 钢相比较，淬透性和淬硬性均较低。
（ X ）10、在常温下，金属的晶粒越细，则强度越高，塑性、韧性越好。
（√ ）1、在立方晶系中，(111)⊥[110]。
（X ）2、间隙相是溶质原子溶入溶剂晶格形成的固溶体。
（ X ）3、体心立方晶体可以沿()101-晶面上的[111]晶向滑移。
（√）4、在铁碳合金中，只有共析成分的的合金才能发生共析反应。
（X ）5、退火态铁碳合金室温下的组织均为铁素体加渗碳体。
金属学原理思考题
“金属学原理”思考题第一章金属材料的结构及结构缺陷1.1 根据钢球模型回答下列问题：（1）以点阵常数为单位，计算体心立方、面心立方和密排六方晶体中的原子半径及四面体和八面体间隙的半径。
（2）计算体心立方、面心立方和密排六方晶胞中的原子数、致密度和配位数。
1.2 用密勒指数表示出体心立方、面心立方和密排六方结构中的原子密排面和原子密排方向，并分别计算这些晶面和晶向上的原子密度。
1.3 室温下纯铁的点阵常数为0.286nm，原子量为55.84，求纯铁的密度。
1.4 实验测定：在912℃时γ-Fe的点阵常数为0.3633nm，α-Fe的点阵常数为0.2892nm。
当由γ-Fe转变为α-Fe时，试求其体积膨胀。
1.5 已知铁和铜在室温下的点阵常数分别为0.286nm和0.3607nm，求1cm3铁和铜的原子数。
1.6 实验测出金属镁的密度为1.74g/cm3，求它的晶胞体积。
1.7 设如图所示立方晶体的滑移面ABCD平行于晶体的上下底面，该滑移面上有一正方形位错环，设位错环的各段分别于滑移面各边平行，其柏氏矢量b∥AB。
（1）指出位错环上各段位错线的类型。
（2）欲使位错环沿滑移面向外运动，必须在晶体上施加怎样的应力？并在图中表示出来。
（3）该位错环运动出晶体后，晶体外形如何变化？1.8 设如图所示立方晶体的滑移面ABCD 平行于晶体的上下底面，晶体中有一位错线fed ，de 段在滑移面上并平行于AB ，ef 段垂直于滑移面，位错的柏氏矢量与de 平行而与ef 垂直。
（1）欲使de 段位错线在ABCD 滑移面上运动，应对晶体施加怎样的应力？（2）在上述应力作用下de 段位错线如何运动？晶体外形如何变化？（3）同样的应力对ef 段位错线有何影响？1.9 在如图所示面心立方晶体的（111）滑移面上有两条弯折的位错线OS 和O ˊS ˊ，其中O ˊS ˊ位错的台阶垂直于（111），它们的柏氏矢量方向和位错线方向如图中箭头所示。
金属学原理试题及答案
金属学原理试题及答案一、选择题（每题2分，共20分）1. 金属晶体中最常见的晶格类型是（）。
A. 立方晶格B. 六方晶格C. 四方晶格D. 三角晶格2. 下列元素中，属于铁素体的组成元素是（）。
A. 碳B. 镍C. 铬D. 锰3. 金属的塑性变形主要通过哪种机制进行？（）。
A. 位错运动B. 原子扩散C. 相变D. 电子迁移4. 在金属学中，霍尔-佩奇关系是用来描述（）。
A. 晶粒大小与强度的关系B. 晶界特性C. 位错密度D. 相界面5. 金属的热处理过程中，淬火后的金属通常需要进行（）。
A. 回火B. 正火C. 退火D. 时效6. 金属的疲劳断裂通常起始于（）。
A. 表面B. 晶界C. 晶内D. 夹杂物7. 金属的腐蚀类型中，电化学腐蚀属于（）。
A. 全面腐蚀B. 局部腐蚀C. 应力腐蚀D. 腐蚀疲劳8. 在金属学中，奥氏体转变是指（）。
A. 面心立方晶格转变为体心立方晶格B. 体心立方晶格转变为面心立方晶格C. 六方密堆积晶格转变为体心立方晶格D. 体心立方晶格转变为六方密堆积晶格9. 金属的硬度测试中，布氏硬度测试法适用于（）。
A. 极硬金属B. 极软金属C. 中等硬度金属D. 脆性材料10. 金属的冷加工可以提高其（）。
A. 塑性B. 硬度C. 韧性D. 导电性二、填空题（每题2分，共20分）11. 金属的冷加工硬化可以通过________方法来消除。
12. 金属的再结晶温度通常低于其________温度。
13. 在金属学中，________是指金属在塑性变形后，通过加热而发生的晶格重建过程。
14. 金属的腐蚀速率与________的浓度有关。
15. 金属的晶界通常是________的来源。
16. 金属的相图是用来描述合金在不同温度和组成下的________状态。
17. 金属的疲劳寿命可以通过________测试来评估。
18. 金属的断裂韧性是指材料在________作用下发生断裂的能力。
金属学及热处理练习题答案
第一章金属的晶体结构马氏体沉淀硬化不锈钢,它是美国 ARMCO 钢公司在1949年发表的,其特点是强度高,耐蚀性好,易焊接,热处理工艺简单,缺点是延韧性和切削性能差,这种马氏体不锈钢与靠间隙元素碳强化的马氏体钢不同,它除靠马氏体相变外并在它的基体上通过时效处理析出金属间化合物来强化。
正因为如此而获得了强度高的优点,但延韧性却差。
1、试用金属键的结合方式，解释金属具有良好的导电性、正的电阻温度系数、导热性、塑性和金属光泽等基本特性.答：(1)导电性：在外电场的作用下，自由电子沿电场方向作定向运动。
(2)正的电阻温度系数：随着温度升高，正离子振动的振幅要加大，对自由电子通过的阻碍作用也加大，即金属的电阻是随温度的升高而增加的。
(3)导热性：自由电子的运动和正离子的振动可以传递热能。
(4) 延展性：金属键没有饱和性和方向性，经变形不断裂。
(5)金属光泽：自由电子易吸收可见光能量，被激发到较高能量级，当跳回到原位时辐射所吸收能量，从而使金属不透明具有金属光泽。
2、填空：1)金属常见的晶格类型是面心立方、体心立方、密排六方。
2)金属具有良好的导电性、导热性、塑性和金属光泽主要是因为金属原子具有金属键的结合方式。
3)物质的原子间结合键主要包括金属键、离子键和共价键三种。
4)大部分陶瓷材料的结合键为共价键。
5)高分子材料的结合键是范德瓦尔键。
6)在立方晶系中，某晶面在x轴上的截距为2，在y轴上的截距为1/2；与z轴平行，则该晶面指数为（（ 140 ）） .7)在立方晶格中，各点坐标为：A (1，0，1)，B (0，1，1)，C (1，1，1/2)，D(1/2，1，1/2)，那么AB 晶向指数为（-110），OC晶向指数为（221），OD晶向指数为（121）。
8)铜是（面心）结构的金属，它的最密排面是（111 ）。
9) α-Fe、γ-Fe、Al、Cu、Ni、Cr、V、Mg、Zn中属于体心立方晶格的有（α-Fe 、 Cr、V ），属于面心立方晶格的有（γ-Fe、Al、Cu、Ni ），属于密排六方晶格的有（ Mg、Zn ）。
《金属学原理》各章习题及解答(晶体的塑性变形)
13. 一个圆柱形面心立方单晶，晶体的原始取向是[517]平行于圆柱中心轴线。(a)在(001)标 准极射赤面投影图上标出加载轴线的起始位置；(b)开始滑移的滑移系是什么?(c)确定第 一次超射的加载轴线位置。(d)在这一阶段形变中，晶体转动角度有多大?(e)计算在第一 次超射时的切应变量。 解：设在(001)标准极射赤面投影图上以(001)极点到(100)极点的线为 y 坐标轴，(001)极点 到(010)极点的线为 x 坐标轴， 轴长都为 1。 计算加载轴[517]极点在这个坐标下的坐标(x, y) 来标出它的位置。(x, y)为 [1 − cos 2 α − cos 2 β ]1 2 1 + cos α cos β y= 1 + cos α 其中α是[517]与[001]的夹角，β是[517]与[100]的夹角。cosα和 cosβ分别为 7 7 cos α = = = 0.808 2 2 2 75 5 +1 + 7 1 x=
σc =
τc = 2.4 × 10 5 × 3 × 2 Pa = 5.89 × 105 Pa cosϕ cos λ
6. 一个简单立方晶系的双晶， 它们滑移系为{100}<100>， 双晶体的取向及力轴取向如图 8-64 所示，问哪一个晶体首先滑移?在哪一个滑移系滑移? 解：简单立方晶系的滑移系是{100}<010>。从图可知， 对于II晶体，拉伸应力垂直于[001]与[100]共面的(010) 面，即拉伸方向是[010]。[010]方向不是与{100}面平行 就是与{100}面垂直，所以这个方向上的拉伸应力在任 何一个滑移系上的分切应力都为 0，II晶体不能滑移。 对于I晶体，拉伸应力垂直于[100]与[ 01 1 ]共面的(011) 面，即拉伸方向是[011]。[011]与(100)面垂直，故在以 图 8-64 (100)为滑移系的滑移系上的分切应力为 0， 它们不能开 动；[011]又与(010)面平行，故在以(010)为滑移系的滑移系上的分切应力为 0，它们也不 能开动；这样，拉伸轴为[011]时只有(010)[001]和(001)[010]两个滑移系上的分切应力不 为 0。由于[011]轴与这两个滑移系的几何关系等效，故分切应力相等。在拉伸应力足够 大时，可以在这两个滑移系开动。 7. 面心立方晶体拉伸时，力轴处在[001]及[110]组成的面上，它的等效滑移系有几个?是哪 些? 解：[001]及[110]组成的面是( 1 1 0 )，当力轴在( 1 1 0 )面上时，可能的方向很多。看[001] 标准极射投影图（见右图），其中 A：( 1 11 )面，B：(111)面，C：( 1 1 1 )面，D：( 1 1 1 ) 面。I：[011]极点，II：[ 0 1 1 ]极点，III：[101]极点，IV：[ 1 01 ]极点，V：[ 1 1 0 ]极点， VI：[110]。以[ 1 1 0 ]为法线的面的迹痕是右图圆的VI-C-w1-B-VI线（直径）。如果力轴处 于VI极点方向，它的等效滑移系为 CI、CIII、BIV和 BII，这四个滑移系可以开动；如果 力轴处于VI-C 线上的极点方向，它的等效滑移系为 BIV和 BII，这两个滑移系可以开动； 如果力轴处于 C 极点方向，它的等效滑移系为 BII、BIV、AII、AIV、DIV和 DVI，这六
江苏大学金属学原理复习题
形核功：要形成一个临界晶核，必须获得像△G*这样一部分能量，所以称△G*为临界形核功，简称形核功。
晶胚：液态金属中，时聚时散的小晶团称为晶胚临界晶核：在r＝r*时，粒子处于临界状态，因此半径r*的晶核叫做临界晶核。
动态过冷度：能保证凝固速度大于熔化速度的过冷度称为动态过冷度。
粗糙界面：在固、液两相之间的界面以微观来看是高低不平的，存在几个原子层厚度的过渡层，在过渡层中约有半数的位置为固相原子所占据。
光滑表面：在光滑界面以上为液相，以下为固相，液、固两相截然分开，固相的表面为基本完整的原子.伪共晶：不是共晶成分的合金而得到完全共晶的组织叫伪共晶。
不平衡共晶：在不平衡凝固条件下，合金冷却到共晶温度以下时仍有少量液体存在，剩余液相的成分达到共晶成分而发生共晶转变，由此产生不平衡共晶。
离异共晶：在先共晶相数量较多，而共晶体数量甚少的情况下，共晶体中与先共晶相相同的那一相将依附于已有的粗大先共晶相长大，并把先共晶体中的另一部分推向最后凝固的边界处，从而使共晶组织的特征消失，这种两相分离的共晶称为离异共晶。
反应扩散：通过扩散而产生新相的现象被称为反应扩散成分过冷：固溶体结晶时，尽管实际温度分布不变，但液固界面前沿液相中溶质分布发生变化，液相的熔点也随着变化，这种由于液相成分改变而形成的过冷称为成分过冷。
平衡分配系数：达到平衡时，固相线成分也液相线成分之比。
区域熔炼：对于k＜1的合金，溶质富集于末端，始端得到提纯，对于k＞1合金，溶质富集于始端，末端得到提纯。
（利用稳态凝固产生宏观偏析的原理进行金属提炼的办法）有效分配系数：结晶过程中固体在相界处的浓度和此时余下液体的平均浓度之比。
直线法则：在一定温度下，三元合金两相平衡合金的成分点和两个平衡相的成分点必然位于成分三角形内的同一条直线上，这一规律称为直线法则。
重心法则：当三元合金在一定温度下处于三相平衡时，合金的成分点为3个平衡相的成分点组成的三角形的质量重心，由此称之为重心定律。
兰州理工大学历年金属学真题.doc
一、名词解释：1、晶体：原子（或离子，或分子）在三维空间按照一定规律呈现周期型排列的固体。
2、晶体结构：指晶体中原子在三维空间排列情况。
3、晶向：晶体中任意两个原子之间连线所指的方向。
4、晶向指数：表示晶格中各种原子列的位向，用晶向指数来表示，形式为[u，v，w]。
5、晶面指数：表示晶格中不同方位上的原子面，用晶面指数来表示，形式为（h，k，l）。
6、晶体的各向异性：晶体在不同方向具有不同性能的现象。
7、固溶体：组元之间以不同的比例混合，形成的固相晶体结构与某一组元的相同的相。
8、置换固溶体：溶质原子融入溶质晶格并占据溶质晶格位置所形成的固溶体。
9、间隙固溶体：溶质原子融入溶质晶格并占据溶质晶格间隙位置所形成的固溶体。
10、间隙相：非金属元素与金属元素原子半径的比值小于0.59时形成的化合物。
11、间隙化合物：废金属元素与金属元素原子半径的比值大于0.59时所形成的化合物。
12、点缺陷：指空位三个方向的尺寸都比较小，相当于原子尺寸的等原子排列不规则的区域。
13、线缺陷：原子排列的不规则区域在空间一个方向上的尺寸很大，而在其余两个方向上的尺寸很小，如位错。
14、面缺陷：原子排列不规则的区域在空间两个方向上的尺寸很大，而另一个方向上的尺寸很小，如晶界和亚晶界。
15、晶粒：在多晶体的晶格位向一致，位相差很小的小晶块。
16、晶界：两相邻晶粒间的边界。
17、单晶体：如果一块晶体，其内部的晶格位向完全一致，则称这块晶体为单晶体。
18、多晶体：有多种晶粒组成的晶体结构。
19、正常价化合物：由金属元素的周期表中的第ⅣA，ⅤA，ⅥA族元素所形成的化合物。
20、电子化合物：有周期表中的第IA或过渡元素与第ⅡA，ⅢA，ⅣA，ⅤA族所形成的化合物。
21、结晶：就是原子由不规则排列状态过渡到规则排列状态的过程。
22、过冷度：金属的理论结晶温度与实际结晶温度之差。
23、自发形核：在一定条件下，从液态金属中直接产生，原子呈规则排列的结晶核心。
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《金属学原理》典型题例晶体结构章节1. 纯铁在912 ℃由bcc结构转变为fcc结构，体积减少1.06%，根据fcc形态的原子半径计算bcc形态的原子半径。
它们的相对变化为多少？如果假定转变前后原子半径不便，计算转变后的体积变化。
这些结果说明了什么？2. 铜的相对原子质量为63.55，密度为8.96g/cm3，计算铜的点阵常数和原子半径。
测得Au的摩尔分数为40%的Cu-Au固溶体，点阵常数a=0.3795nm，密度为14.213g/cm3，计算说明他是什么类型的固溶体。
3. Fe-Mn-C合金中，Mn和C的质量分数为12.3%及1.34%，它是面心立方固溶体，测得点阵常数a=0.3642nm，合金密度为7.83g/cm3，计算说明它是什么类型的固溶体。
4 标出具有下列密勒指数的晶面和晶向：①立方晶系(421)，(1—23)，(130)，[21—1—]，[311]；②六方晶系(211——1)，(11—01)，(321——2)，[211——1]，[12—13]。
α和高温稳定的体5 已知纯钛有两种同素异构体：低温稳定的密排六方结构Ti-β，其同素异构转变温度为882.5℃，计算纯钛在室温(20℃)和心立方结构Ti-900℃时晶体中(112)和(001)的晶面间距(已知aα20℃=0.2951nm，cα20℃=0.4679 nm，aβ900℃=0.3307nm)。
6 试计算面心立方晶体的(100)，(110)，(111)等晶面的面间距和面致密度，并指出面间距最大的面。
7 Mn的同素异构体有一为立方结构，其晶格常数为α为0.632nm，ρ为7.26g/cm3，r为0.112nm，问Mn晶胞中有几个原子，其致密度为多少？8 ①按晶体的钢球模型，若球的直径不变，当Fe从fcc转变为bcc时，计算其体积膨胀多少？②经X射线衍射测定，在912℃，α-Fe的a=0.2892nm，γ-Fe的a=0.3633nm，计算从γ-Fe转变为α-Fe时，其体积膨胀为多少？与①相比，说明其产生差异的原因。
9 ①计算fcc和bcc晶体中四面体间隙和八面体间隙的大小(用原子半径R表示)，并注明间隙中心坐标。
②指出溶解在γ-Fe中C原子所处的位置，若此位置全部被C原子占据，那么，问在此情况下，γ-Fe能溶解C的质量分数为多少？实际上碳在铁中的最大溶解质量分数是多少？二者在数值上有差异的原因是什么？10 已知Si的相对原子质量为28.09，若100g的Si中有5×1010个电子能自由运动，试计算：①能自由运动的电子占价电子总算的比例为多少？②必须破坏的共价键之比例为多少？金属和合金中的扩散章节1. 一块厚钢板，ω(C)=0.1%，在930℃渗碳，表面碳浓度保持ω(C)=1%，设扩散系数为常数，D=0.738exp[-158.98(kJ/mol)/RT](cm2/s)。
问距表面0.05cm处碳浓度ω(C)升至0.45%所需要的时间。
若在距表面0.1cm处获得同样的浓度(0.45%)所需时间又是多少？导出在扩散系数为常数时，在同一温度下渗入距离和时间关系的一般表达式。
2. 上题，问要在什么温度下渗碳才能在上题求出距表面0.05cm处获得碳浓度ω(C)为0.45%所需要的相同时间内使距表面0.1cm处获得0.45%的碳浓度？3. 设一钢板在920℃分割两种气氛，钢板的厚度为10mm，原始碳含量ω(C)为0.1%，钢板一侧和气氛的平衡碳势为0.9%，另一侧为0.4%。
(a)求20h后钢板的浓度分布。
(b)问经历多长时间钢板内的扩散达到平稳态？此时碳以多大的流量从钢板的一侧扩散到另一侧？(用数值解。
D=8.072×10-8cm2/s)4 一块ω(C)=0.1%的碳钢在930℃渗碳，渗到0.05cm的地方，碳的浓度达到0.45%。
在t>0的全部时间，渗碳气氛保持表面成分为1%，假设γD=2.0℃×10-5expC(-140000/RT)(m2/s)，①计算渗碳时间。
② 若将渗层加深1倍，则需多长时间？③ 若规定ω(C)=0.3%C 作为渗碳层厚度的量度，则在930℃渗碳10h 的渗层厚度为870℃渗碳10h 的多少倍？5 碳在α-Ti 中的扩散系数在以下温度被确定。
①试确定公式⎪⎭⎫ ⎝⎛-=RT Q D D ex p 0是否适用；若适用，则计算出扩散系数D 0和激活能Q 。
②试求出500℃下的扩散系数。
6 γ铁在925℃渗碳4h ，碳原子跃迁频率为Γ=1.7×109/s ，若考虑碳原子在γ铁中的八面体间隙跃迁，跃迁的步长为2.53×10-10m 。
①求碳原子总迁移路程S 。
②求碳原子总迁移的均方根位移2n R 。
③若碳原子在20℃时的跃迁频率为Γ=2.1×10-9/s ，求碳原子在4h 的总迁移路程和均方根位移。
7 某晶体中形成一个空位所需要的激活能为0.32×10-18J 。
在800℃时，1×104个原子中有一个空位，在何种温度时，103个原子中含有一个空位？8 已知Al 为fcc 晶体结构，其点阵常数a=0.405nm ，在550℃时的空位溶度为2×10-6，计算这些空位均匀分布在晶体中的平均间距。
9 在Fe 中形成1mol 空位需要的能量为104.675kJ ，试计算从20℃升温至 850℃时空位数目增加多少倍？第五章凝固1. 镍在获得过冷度为平衡熔点(K)的0.18倍时均匀形核，问在大气压下的平衡熔点温度下能均匀形核所要求的压力多大？凝固的体积变化为V∆=-0.26cm3/mol。
∆而变？2. 为什么r max会随过冷度T3. Al-Cu相图可简化为：T m(Al)=660℃，共晶温度T E=546℃，铜在铝中的最大溶解度ω(Cu) =5.65%，共晶成分ω(Cu)=33%，固、液相线均为直线。
液相中铜的扩散系数D L=3×10-9 m2/s，如果合金在无对流的条件下凝固，液/固界面是平面的，界面推移速度为5μm/s。
(a) ω(Cu)=0.5%的Al-Cu合金在平稳态下凝固时界面温度是什么？扩散层（即溶质富集的特征距离）厚度是多大？为了保持平面界面，根据组分过冷判据估算液相温度梯度应为多大。
(b) 如合金为ω(Cu)=2%，和前面的条件相同，回答(a)中的各个问题。
(c) 如合金为ω(Cu)=2%，固相无扩散，液相充分混合，画出凝固后固相的成分分布，在固相百分比是多少时出现共晶组织？第六章位错1. 若空位形成能为73KJ/mol，晶体从1000K淬火至室温（约300K)，b约为0.3nm，问刃位错能否攀移？2. 设使位错滑移需要克服的阻力(切应力)对铜为9.8×105Pa，对ω(Si) =3%的Fe-Si 合金为1.5×108Pa，合金的切变模量G分别为4×1010Pa以及3.8×1011Pa。
问在表面的低位错密度层有多厚？点阵常数a cu=0.36nm，a Fe-Si=0.28nm。
3. 在fcc结构中，下面的2个位错反应a[1—10]/2+a[101]/2 及a[1—10]/2+a[110]/2 ，哪一个能进行？对于后一个反应，2个位错和[12—1]平行，假设位错心部能量为位错弹性应变能的1/10，ν=1/3；这是又会怎样？4. 证明面心立方结构中，如果a[100]位错是纯螺位错，下式的反应是可行的：a[110]/2+a[11—0]/2→[100]。
如果是纯刃位错则是不可行的。
若a[110]/2位错滑移运动，上式反应在哪些面上进行？晶体固体的表面和界面1. 估计fcc结构以{111}、{100}和{110}作表面的表面能。
设升华热为L S（J/mol），点阵常数为a。
2. 简单立方晶体的[100]轴倾转晶界，晶界上排列柏氏矢量为[001—]的位错的平均距离为4nm，柏氏矢量为[010]的位错的平均距离为8nm，点阵常数a=0.3nm。
取向差多大？求出晶界的法线与[010]夹角。
3. 设二维长方形晶体，边长为L1和L2，L1和L2两边的界面能分别为γ1和γ2，若面积保持不变，求证其平衡形状有L1/ L2=γ2/γ1的关系。
4. 金属A中的第二相B在晶内为球状，在A的界面上为双球冠状。
设B在A上的浸润角为120º以及0º这两种情况下，B在晶界上还是在晶内稳定？双球冠体积为2{πR³[(2-3cosθ+cos³θ)/3]}；双球冠的表面积为2[2πR2(1-cosθ)]，其中R是球冠的曲率半径。
晶体的塑性变形章节1. 细铜棒两端固定，从100℃冷却到0℃，问反生的内应力有多大？铜的热膨胀系数=1.5×10-6/℃，弹性模量E=1.103×1011Pa。
2. 板材轧制时，设弹性变形量从表面到中心是线性的。
（a）压下量不大时，表面仍处在弹性范围，画出加载及卸载时从表面到中心的应力分布；（b）表面发生了塑性形变，但中心仍处于弹性范围，画出加载及卸载时从表面到中心的应力分布。
3. 体心立方晶体可能的滑移面是{110}、{112}及{123}，若滑移方向为[11—1]，具体的滑移系是哪些？4. 铝的临界分切应力为2.40×105Pa，当拉伸轴为[001]时，引起屈服所需要的拉伸应力是多大？5. 面心立方晶体拉伸时，力轴处在[001]及[110]组成的面上，它的等效滑移系有几个？是哪些？6. 面心立方晶体沿[131]轴拉伸，确定如下滑移系的分切应力：(111)[01—1]、(111)[10 1—]、(111)[11—0]。
拉伸应力为6.9×105Pa。
7. Mg可在{101—0}及基面间交滑移，又可在{101—1}及基面间交滑移；(a)以一单胞表示出这两种交滑移的可能性。
(b)在(101—0)和(101—1)间能否交滑移？说明之8 有一70MPa应力作用在fcc晶体的[001]方向上，求作用在(111)[101—]和(111)[1—10]滑移系上的分切应力。
9 有一bcc晶体的(11—0)[111]滑移系的临界分切力为60MPa，试问在[001]和[010]方向必须施加多少的应力才会产生滑移？10 Mg单晶体的试样拉伸时，3个滑移方向与拉伸轴分别相交成38°，45°，85°，而基面法线与拉伸轴相交成60°。
如果在拉伸应力为2.05MPa时观察到塑性变形，则Mg的临界分切应力为多少？11 已知平均晶粒直径为1mm和0.0625mm的α-Fe的屈服强度分别为112.7MPa 和196Mpa，问平均晶粒直径为0.0196mm的纯铁的屈服强度为多少？回复和再结晶章节1. 纯金属在不同温度加热后在水中淬火，它的电阻率比缓慢冷却时的高Δρ0，Δρ0正比于空位浓度。