《材料科学基础》作业答案-PPT.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,材料科学基础,任课教师：付华,Fundamentals of Material Science,作业题答案,绪论,1,、材料科学主要研究的核心问题是,结构,和,性能,的关系。,材料的结构是理解和控制性能的中心环节，结构的最微细水平是,原子结构,，第二个水平是,原子排列方式,，第三个水平是,显微组织,。,2.,根据材料的性能特点和用途，材料分为,结构材料,和,功能材料,两大类。,根据原子之间的键合特点，材料分为,金属,、,陶瓷,(,无机非金属）,、,高分子,和,复合材料,四大类。,第一章 材料的原子结构,1.,金属材料中原子结合以,金属,键为主，,陶瓷材料（无机非金属材料）以,共价键,和,离子键,结合键为主，,聚合物材料以,共价键,和,氢键,和,范德华,键为主。,第二章 材料的结构,一、填空题,1,、晶体是,基元（原子团）以周期性重复方式在三维空间作有规则的排列的固体,。,2,、晶体与非晶体的最根本区别是,晶体原子排布长程有序，而非晶体是长程无序短程有序,。,3,、晶胞是,晶体结构中的最小单位,。,4,、根据晶体的对称性，晶系有,3,大晶族，,7,大晶系，,14,种布拉菲,Bravais,点阵，,32,种点群，,230,种空间群。,5,、金属常见的晶格类型有,体心立方,、,面心立方,、,密排六方,。,6,、,fcc,晶体的最密排方向为,，最密排面为,111,，最密排面的堆垛顺序为,ABCABCABCABC,。,7,、,fcc,晶体的致密度为,0.74,，配位数为,12,，原子在（,111,）面上的原子配位数为,6,。,8,、,bcc,晶体的最密排方向为,，最密排面为,110,，致密度为,0.68,，配位数为,8,。,9,、晶体的宏观对称要素有,对称点、对称轴、对称面,。,10,、,CsCl,型结构属于,简单立方格子,，,NaCl,型结构属于,面心立方格子,，,CaF,2,型结构属于,面心立方格子,。,11,、,MgO,晶体具有,NaCl,型,结构，其对称型是,3L,4,4L,3,6L,2,9PC,，晶族是,高级晶族,，晶系是,立方晶系,，晶体的键型是,离子键,。,12,、硅酸盐晶体结构中的基本结构单元是,硅氧四面体,SiO,4,。,13,、几种硅酸盐晶体的络阴离子分别为,Si,2,O,7,6-,、,Si,2,O,6,4-,、,Si,4,O,10,4-,、,AlSi,3,O,8,1-,，它们的晶体结构类型分别为,组群状,，,链状,，,层状,，和,架状,。,14,、表征晶体中晶向和晶面的方法有,解析法,和,图示,法。（,晶体投影图,）,二、分析计算,1,、（,2-3,）（,1,）晶面,A,在,x,、,y,、,z,轴上的截距分别是,2a,、,3b,和,6c,，求该晶面的米勒指数；（,2,）晶面,B,在,x,、,y,、,z,轴上的截距分别是,a/3,、,b/2,和,c,，求该晶面的米勒指数。,所以晶面指数为（,3 2 1,）,（,2,）截距倒数为：,3,，,2,，,1,；,晶面指数为（,3 2 1,）,2 P89,，,2,4,：,O,X,Y,Z,P89,，,2,4,：,思考！,111,上的特征晶向（,111,）与,的关系,3,、写出立方晶系中晶面族,100,、,110,、,111,包含的等价晶面。写出,晶向族包含的等价晶向。,100=,（,100)+(010)+(001),4,、（,2-9,）,4,、（,2-9,）求（,1,）晶面（,121,）和（,100,）的晶带轴指数；晶面（,100,）和（,010,）的晶带轴指数；（,2,）晶向,001,和,111,确定的晶面指数；包含,010,和,100,晶向的晶面指数。,4,、（,2-9,）,5,、,(2-11),（,1,）,abc,、,=90,的晶体属于什么晶族和晶系？（,2,）,abc,、,=90,的晶体属于什么晶族和晶系？（,3,）能否据此确定这,2,种晶体的,Bravis,点阵？,(1),属于正交晶系，,由题中条件不能决定是什么布拉菲点阵，,因为正交晶系可以有体心、面心、底心和,简单正交点阵。,（,2,）属于三斜晶系，,因为三斜晶系只有一种简单点阵，可以,确定布拉菲点阵是三斜点阵。,6,、,Ni,为面心立方结构，原子半径,r=0.1243nm,，求,Ni,的晶格常数和密度。,解：面心立方结构在面对角线上原子相切，所以，代入条件可得，,7,、,Mo,为体心立方结构，晶格常数,a=0.3147nm,，求,Mo,的原子半径,r,。,解：体心立方结构在体对角线上原子相切，所以，,82-15:,CsCl,中铯与氯的离子半径分别为,0.167nm,、,0.181nm,。试问（,1,）在,CsCl,内离子在,或,方向是否相接触？（,2,）每单位晶胞内有几个离子？（,3,）各离子的配位数是多少？（,4,）密度,和堆积系数（致密度）,K,？,（,1,）,CsCl,内离子在,方向相接触,.,（,2,）每单位晶胞内有,2,个离子,;,（,3,）,Cs,+,和,Cl,-,离子的,配位数是,8.,CsCl 8,或,ClCs8,配位,六面体。,（,4,）,对,CsCl,晶体，晶体结构为简单立方，晶胞中含有一个正离子一个负离子，沿体对角线正负离子相切:,a=0.4018nm,CsCl,的密度,(4)CsCl的分子量为:,(,35.453+132.905,)=168.358，,阿佛加得罗常数是6.023810,23,;,每个CsCl分子的质量,A,为：,168.358/(6.023810,23,),CsCl结构：z=1,92-16:,MgO,具有,NaCl,型结构。,Mg,2+,的离子半径为,0.072nm,，,O,2-,的离子半径为,0.140 nm,。试求,MgO,的密度,和堆积系数（致密度）,K,。,解：,MgO,结构为面心立方,r,+,/r,-,正离子,配位数,负离子,多面体,实例,0.155,2,直线形,干冰,CO,2,0.225,3,三角形,B,2,O,3,0.414,4,四面体,SiO,2,0.732,6,八面体,NaCl,MgO,TiO,2,1.000,8,立方体,ZrO,2,CaF,2,CsCl,1.000,12,立方八面体,Cu,解：,MgO,结构为面心立方，晶胞中有四个正离子和四个负离子，沿棱边方向正负离子相切:,MgO,的密度,MgO,的分子量为（,24.305+15.999,）,40.30,，,阿佛加得罗常数是,6.023810,23,，,每个,MgO,分子的质量,A,为：,40.30/(6.023810,23,),。,MgO结构：z=4,102-24:,第一种，橄榄石 MgFe,2,SiO,4,Si:O=1:4，岛状，,共顶数为0；,第二种:异极矿 Zn,4,Si,2,O,7,(OH),2,，共顶数一个，,成对硅氧团，组群状；,第三种：蓝锥矿 BaTiSi,3,O,9,Si:O=1：3，,共顶数为两个，组群状；三节环；,第四种：绿宝石Be,3,Al,2,Si,6,O,18,Si:O=1:3，组群状；,六节环；,第五种：硅灰石Ca,3,Si,3,O,9,三节环，组群状；,第六种：鱼眼石 KCa,4,Si,4,O,10,2,F,8H,2,O,Si:O=4：10，,层状；,第七种:钙长石 CaAl,2,Si,2,O,8,Si(Al):O=1:2，架状。,第八种：白榴石 KAlSi,2,O,6,Si(Al):O=1:2，架状。,第三章 晶体结构缺陷,P116,一、填空题,1,、按几何组态，晶体中的缺陷分为,点缺陷,、,线缺陷,、,面缺陷,和体缺陷,。,2,、点缺陷主要包括,空位,、,间隙原子,、,置换原子,；,线缺陷有,位错,；,面缺陷包括,晶界、相界、表面,等,。,3,、描述位错性质及特征的是,柏氏矢量,b,。,4,、位错的类型有,刃位错、螺位错,和,混合位错,。,5,、位错线与柏氏矢量垂直的位错为,刃位错,，,位错线与柏氏矢量平行的位错称为,螺位错,。,6,、位错的基本运动方式有,滑移,和,攀移,。,7,、,刃位错,可以滑移和攀移,，,螺位错,可以滑移而不攀移，能进行交滑移的位错必然是,螺位错,。,8,、位错滑移一般沿着晶体的,密排,（面）和,密排,（方向）进行,。,9,、柏氏矢量实际上反应了位错线周围区域,晶格畸变,的大小和方向。,10,、两平行同号螺位错间的作用力为,斥力,（引力或斥力？）。,11,、全位错是,柏氏矢量等于点阵矢量的位错,；,不全位错是,柏氏矢量不等于点阵矢量的位错,。,12,、面心立方晶体的不全位错类型主要有,Shockley,不全位错,和,Franker,不全位错,，,柏氏矢量分别为,b=a/6,，,b=a/3,。,只能发生攀移运动的位错是,Franker,不全位错,。,13,、位错间转化（位错反应）要满足的条件有,几何条件：柏氏矢量守恒,和,能量条件：反应后位错的总能量降低,。,14,、两个不全位错夹一片层错的位错称为,扩展,位错。,二、分析题,1,、（,3-6,）画一个方形位错环，,（,1,）在此平面上画出柏氏矢量，使其平行于位错环的其中一边，任意选择并画出位错线方向，据此指出位错环各段的性质。,（,2,）能否使该位错环处处为刃位错？,（,3,）能否使该位错环处处为螺位错？,3-6,2,、在滑移面上有一位错环，柏氏矢量为,b,，位错环的方向和柏氏矢量的方向如图所示。（,1,）指出位错环各段的性质。,（,2,）能否使该位错环处处为刃位错？,（,3,）能否使该位错环处处为螺位错？,（,4,）该位错环滑移出晶体后，晶体有怎样的滑动（大小和方向）？,3,、（,3-11,）试分析在,fcc,中，下列位错反应能否进行,?,并指出其中三个位错的性质类型？反应后生成的新位错能否在滑移面上运动？,3-11,几何条件：,能量条件：,shockley,不全位错,Franker,不全位错,全位错,b=a/3,和,111,面垂直。,纯刃位错。,b,垂直于滑移面，不是,fcc,晶体的滑移方向，不能滑移，只可攀移。,shockley,不全位错,Franker,不全位错,全位错,4,、（,3-8,）比较刃位错和螺位错的异同点。,刃位错,螺位错,不,同,点,位错线和柏氏矢量的关系,垂直。,刃位错线不一定是直线，可以是折,/,曲线,平行。,螺位错线一定是直线。,有无,交滑移,刃位错的滑移面只有一个。,无（位错线和柏氏矢量垂直所以其构成的平面，不能改变）。,螺位错的滑移面不是唯一的。,有（位错线和柏氏矢量平行，,滑移可以从一个滑移面到另一个滑移面，,滑移面可以改变）。,应力场,刃位错周围的应力场既有切应力，又有正应力；,螺位错只有切应力而无正应力。,攀移,有（有多余半原子面）,无（无多余半原子面）,相同点,都是线缺陷。,位错的运动使扫过区间两边的原子层发生,b,的相对滑动，,晶体两部分的相对移动量只决定于,b,的大小和方向。,刃型位错与螺型位错有什么异同点,?,第四章,晶态固体中的扩散,一、填空题,1,、,菲克第一定律描述的是,稳态扩散,状态下的扩散规律；菲克第二定律描述的是,非稳态扩散,状态下的扩散规律,。,2,、,稳态扩散是指,单位时间内通过垂直于给定方向的单位面积的净原子数（扩散通量,/,浓度）不随时间变化,；,非稳态扩散是指,单位时间内通过垂直于给定方向的单位面积的净原子数（扩散通量,/,浓度）随时间变化,。,3,、,Fick,扩散第二方程的高斯解适合求解,总量为,M,的扩散元素沉积为一薄层,扩散问题；,Fick,扩散第二方程的误差函数解适合求解,无限长棒（扩散偶）或半无限长棒的,扩散问题,。,4,、,扩散的微观机理有,空位扩散,、,间隙扩散、位错扩散 、表面扩散、晶界扩散,等。,5,、,空位扩散的阻力比间隙扩散,大,，,激活能,高,。,6,、,在表面扩散、晶界扩散、体扩散、位错扩散方式中，扩散系数,D,最大的是,表面扩散,。,7,、,在间隙固溶体中，,H,、,O,、,C,等原子以,间隙扩撒机制,方式扩散,。,8,、,Cu-Al,合金和,Cu,组成的扩散偶发生柯肯达尔效应，标记向,Cu-Al,合金一侧漂移，则,Al,的扩散通量大,。,9,、,上坡扩散是指,物质从低浓度向高浓度处聚集的反向扩散。,10,、,扩散的驱动力,是,化学位梯度,。,11,、,伴随有反应的扩散称为,反应扩散,。,二、计算题,（,4-1,）含,0.85%C,的普碳钢加热到,900,在空气中保温,1,小时后外层碳浓度降到零。,(a),推导脱碳扩散方程的解，假定,t0,时，,x=0,处，,=0,。,(b),假如要求零件外层的碳浓度为,0.8%,，表面应车去多少深度？（,900,时，,Dc=1.110,-7,cm,2,/s,）,解：（,1,）,X=5.310,-4,m=0.53 mm,t=1h=3600s,Dc=1.110,-7,cm,2,/s,（,2,）,（,4-3,）,20,钢在,930,渗碳，表面碳浓度达到奥氏体中碳的饱和浓度,Cs=1.4%,，此时,Dc=3.610,-2,mm,2,/h,，若渗层深度定为从表面到碳含量,0.4%,的位置，求渗层深度与时间的关系。,4-3,0.4=1.4-(1.4-0.2)erf(,),erf(,)=0.83,=0.97,解：可以用半无限长棒的扩散来解：,x,t?,Cs=1.4%,C,0,=0.2%,C=0.4%,D=3.610,-2,mm,2,/h,(t:s),（,4-7,）,870,渗碳与,927,渗碳相比较，优点是热处理产品晶粒细小，淬火后变形小。若已知,D,0,=2.010-5 m,2,/s,，,Q=140 KJ/mol,，,求：,（,1,）在上两温度下，碳在,铁中的扩散系数。,（,2,）若忽略不同温度下碳在,铁中的溶解度差别，,870,渗碳需用多少时间才能获得,927,渗碳,10,小时的渗层厚度？,4-7,T,1,=870=1143K,T,2,=927=1200K,D,0,=2.010,-5,m,2,/s,Q=140kJ/mol=1410,4,J/mol,D,1,D,0,e,Q/RT,=2.010,-5,exp(-1410,4,/8.3141143),=0.8210,-11,(m,2,/s),D,2,D,0,e,Q/RT,=2.010,-5,exp(-1410,4,/8.3141200),=1.6110,-11,(m,2,/s),（,4-9,）纯铁渗硼，,9004h,生成的,Fe,2,B,层厚度为,0.068mm,，,9604h,为,0.14mm,，假定,Fe,2,B,的生长受扩散速度的控制，求硼原子在,Fe,2,B,中的扩散激活能,Q,。,4-9,D,D,0,e,Q/RT,T,1,=900=1173K,t,1,=4h,x,1,=0.068mm,T,2,=960=1233K,t,2,=4h,x,2,=0.14mm,Q?,Q=2.910,5,J/mol,第五章 相与相平衡,一、填空题,1.,组元是,组成材料最基本的、独立存在的物质,，组元一般是,化学元素,或,化合物,。,2.,相是,系统中成分、结构相同，性能一致的均匀组成部分，不同相之间有界面分开，相界处物质的性能发生突变,。相平衡是指各相的,化学热力学,平衡。,3.,组织是,由各种不同形貌及含量的相或组元所构成的微观图像。,。,平衡凝固是指,极其缓慢,冷却条件下的凝固。,4.,在二元系合金相图中，杠杆法则只能用于,两,相区。,5.,根据渗碳体的形状，钢中珠光体分为,片状珠光体,和,球状珠光体,两种。,6.,根据含碳量，钢分类为,亚共析钢,、,共析钢,和,过共析,钢。,随着碳含量的增加，钢的硬度和塑性的变化规律是,硬度提高，塑性下降,。,7.,在三元系浓度三角形中，凡成分位于,过一顶点直线,上的合金，它们含有另两个顶角所代表的两组元含量之比相等。平行于一边的任一直线上的合金，其成分共性为,含这个边对应顶点的组元含量均相等,。,8.,根据三元相图的垂直截面图，可以分析,合金的凝固过程,。,9.,根据三元相图的水平（等温）截面图，可以,用杠杆法则计算各相的相对量,。,10.,二元合金相图三相平衡转变的类型主要有,共晶（析）反应,和,包晶（析）反应,。,三元合金相图四相平衡转变的类型主要有,共晶反应,，,包共晶反应,和,包晶反应,。,二、改错题,1.,指出下列相图中的错误，说明原因并加以改正，画出正确的相图。,2.,（,5-6,）指出相图中的错误，说明理由并改正。,5-6:,三、分析计算,1.,下图为,A-B,固溶体合金的相图，试根据相图确定：,(a),成分为,(B)=40%,的合金首先凝固出来的固溶体成分；,(b),若首先凝固出来的固溶体成分含,60%B,，合金的成分为多少？,(c),成分为,70%B,的合金最后凝固的液体成分；,(d),合金成分为,50%B,，凝固到某温度时液相含有,40%B,，固体含有,80%B,，此时液体和固体各占多少分数？,(a),成分为,(B)=40%,的合金首先凝固出来的固溶体成分；,(a)80%b,。,(b),若首先凝固出来的固溶体成分含,60%B,，合金的成分为多少？,（,b,）,20%b,(c),成分为,70%B,的合金最后凝固的液体成分；,（,c,）,25%b,。,L%=(80-50)/(80-40)=75%,%=(50-40)/(80-40)=25%,(d),合金成分为,50%B,，凝固到某温度时液相含有,40%B,，固体含有,80%B,，此时液体和固体各占多少分数？,2.,（,5-3,）画出,Pb-Sn,相图，标出各相区存在的组织，指出组织中含,最多和最少的合金成分，指出共晶体最多和最少的合金成分。,5-3:,含,II,最多的成分：,C,点。最少为,f,点。,共晶体最多：成分,e,点。,共晶体最少：,c,点以左，,d,点以右。,3.,（,5-4,）根据,Pb-Sn,相图，说明,(Sn)=30%,的,Pb-Sn,合金在下列温度时，其组织中存在哪些相，并求相的相对含量。（,1,）高于,300,；（,2,）刚冷至,183,，共晶转变尚未开始；（,3,）在,183,共晶转变完毕；（,4,）冷到室温。,（,1,）,300,以上：液相,L,（2）183,，未共晶转变：液相L,L%=cx/ec=(30-19)/(61.9-19)=25.6%,%=ex/ec=(61.9-30)/(61.9-19)=74.4%,X,5-4,：,X,（3）183,，共晶转变完,：相,组织：,（,）,%=ex/ec=(61.9-30)/(61.9-19)=74.4%,（,）L%=cx/ec=(30-19)/(61.9-19)=25.6%,相,（总）,%=dx/cd=(97.5-30)/(97.5-19)=86.0%,%=xc/cd=(30-19)/(97.5-19)=14.0%,X,（,）,%=ed/cd=(97.5-61.9)/(97.5-19)=45.3%,%=ce/cd=(61.9-19)/(97.5-19)=54.7%,总：,%=25.6%,45.3%+74.4%=86.0%,%=25.6%,54.7%=14.0%,(4)室温相：,%=xg/fg,%=fx/fg,4.,（,5-7,）画出简易的铁碳相图，,（,1,）指出,PSK,、,ECF,各点成分、各线的反应特征及反应式；,（,2,）标出各相区的相组成物；,（,3,）标出各相区的组织组成物。,5,7,5,8,亚共析钢组织：,F+P,0.2%C:,P%,P4/PS,=0.2/0.77=26%,F%=74%,0.6%C:,P%,0.6/0.77=78%,F%=22%,5,8,相,：,Fe,3,C,0.2%C:,%,(6.69-0.2)/6.69=97%,Fe,3,C,%=0.2/6.69=3%,0.6%C:,Fe,3,C,%,0.6/6.69=9%,F%=91%,1.0%C:,组织,P,Fe,3,C,II,：,P%=AK/SK=(6.69-1.0)/(6.69-0.77)=96%Fe,3,C,II,%=SA/SK=(1.0-0.77)/(6.69-0.77)=4%,相,：,Fe,3,C,1.0%C:,Fe,3,C,%,1.0/6.69=15%,F%=85%,5-9:,组织,:P,Fe,3,C,II,Ld,:,Ld%=(,3.5-2.11)/(4.3-2.11)=63.5%A=36.5%,Fe,3,C,II,%=(2.11-0.77)/(6.69-0.77),36.5%=8.3%P%=36.5-8.3=28.2%,组织转变,L L,A A,Ld A,Fe,3,C,II,Ld P,Fe,3,C,II,Ld,组织转变,L L,A A,Ld A,Fe,3,C,II,Ld P,Fe,3,C,II,Ld,相,：,Fe,3,C,3.5%C:,Fe,3,C,%,3.5/6.69=52.3%,F%=47.7%,组织转变,L L+Fe,3,C,I,Fe,3,C,I,+Ld Fe,3,C,I,+Ld,组织,:Fe,3,C,I,Ld:Ld%=(6.69-4.5)/(6.69-4.3)=91.6%Fe,3,C,I,%=(4.5-4.3)/(6.69-4.3)=8.4%,相,：,Fe,3,C,4.5%C:,Fe,3,C,%,4.5/6.69=67%,F%=33%,6.,如下相图：（,1,）该相图的组元是什么？,（,2,）标出所有相区的组成相。,（,3,）指出该相图中有何特征反应，写出反应式。,（,4,）指出含,80%,的,Al,2,O,3,时的室温平衡组织，并计算组织组成物的相对含量。,(1),组元为：,Al,2,O,3,，,ZrO,2,；,(2),标注如图：,(3),特征反应：,共晶反应,(4),含,80%,的,Al,2,O,3,时,(20%ZrO,2,),室温平衡组织：,Al,2,O,3,+,（,Al,2,O,3,+ZrO,2,）,Al,2,O,3,%=(42.6-20)/42.6=53%,（,Al,2,O,3,+ZrO,2,）,%=20/42.6=47%,7.,下图为使用高纯原料在密封条件下的,Al,2,O,3,SiO,2,相图，,A,3,S,2,（,3 Al,2,O,3,2 SiO,2,）为莫来石固溶体，共晶成分,E1,点为,10wt%Al,2,O,3,，含,60%,摩尔分数,Al,2,O,3,的,A,3,S,2,的质量分数为,75%,。,要求：,（,1,）填写空白相区的相组成。,（,2,）写出,2,个水平反应线的反应，并指出反应类型。,E1:,共晶反应,E2:,共晶反应,（,3,）一种由,SiO2-30%Al,2,O,3,(wt%),构成的耐高温材料，分析其平衡凝固后的室温组织是什么，并计算组织组成物的含量。该材料能否用来盛装熔融态的钢（,1600,）？在此情况下有多少百分率的耐热材料会熔化？,（,3,）,SiO,2,-30%Al,2,O,3,(wt%),材料，,平衡凝固后的室温组织：,A,3,S,2,+,（,A,3,S,2,+SiO,2,）,A,3,S,2,%=(30-10)/(75-10)=30.8%,（,A,3,S,2,+SiO2,）,%=(75-30)/(75-10)=69.2%,不能盛装熔融态的钢（,1600,），会熔化。,有,69.2%,的耐热材料会熔化。,8.,（,5-14,）下图为,A-B-C,三元共晶相图的投影图，指出,n1,、,n2,、,n3(E),、,n4,点从液态平衡冷却结晶的室温相和组织组成物，并分别计算相和组织的相对含量。,5-14,组织组成物：,n1,：,A+(A+B+C),n2,：,B+(B+C)+(A+B+C),n3,：,(A+B+C),n4,：,(A+B)+(A+B+C),相组成物：,A+B+C,5-14,n1,：,相组成物：,A+B+C,5-14,n1,：,组织组成物：,A+(A+B+C),5-14,n2,相组成物：,A+B+C,5-14,n2,组织组成物：,B+(B+C)+(A+B+C),n3,相组成物：,A+B+C,5-14,组织组成物：,n3,：,(A+B+C),100%,n4,5-14,相组成物：,A+B+C,组织组成物：,(A+B)+(A+B+C),9.,下图为某三元相图投影图上,3,条液相单变量线及其温度走向，判断四相平衡反应类型，写出反应式。,共晶反应,包共晶反应,包晶反应,10.,下图是,MgO-Al,2,O,3,-SiO,2,三元系相图的平面投影图及局部放大图，写出四相平衡点处代表的反应特征及反应式。,第六章 材料的凝固,1,、凝固过程包括,形核,和,长大,2,个过程。,2,、材料的凝固的驱动力是,液固相变自由能差,，阻力是,界面能,。,3,、凝固形核的方式有,均匀形核,和,非均匀形核,，其中,非均匀形核,的临界形核功较小。,4,、均匀形核时液、固两相自由能差只能补偿表面能的,（,2/3,），,其他靠系统中的,（能量起伏）,补偿。,5,、液,/,固界面的微观结构分为,粗糙界面,和,光滑界面,。,6,、在正温度梯度下，晶体生长成,平直,界面；负温度梯度下成长时，一般金属界面都呈,树枝,状。,7,、在正的温度梯度下，纯金属以,平面,状形式长大，固溶体合金由于存在,成分过冷,以,树枝,状形式长大。,8,、固溶体结晶的形核条件是,结构起伏,、,能量起伏,、,温度场,、,成分过冷,和,过冷度,。,9,、固溶体结晶与纯金属结晶的差异表现为,温度场,、,浓度场,及,成分过冷,现象。,10,、平衡结晶是指,无限缓慢,冷却，组元间互扩散,充分,，每个阶段都达到,平衡相,均匀成份。,11,、晶内偏析（枝晶偏析）是,一个晶粒内部出现的成份不均匀现象,。,消除晶内偏析（枝晶偏析）方法,扩散退火或均匀化退火,。,12,、宏观偏析,是非平衡凝固条件下，沿长度方向上溶质的偏析（富集）现象,。,13,、对于,ko,1,的合金棒，从左端向右端区域提纯，杂质元素会富集于,右,端。,14,、固溶体不平衡凝固时，,凝固速度很慢，充分对流、搅拌，扩散很快混合均匀,条件下凝固后溶质分布愈不均匀，宏观偏析愈严重。,15,、成分过冷是,由液相浓度变化引起熔点变化，与实际温度分布之差决定的特殊过冷现象,。,16,、界面前沿温度梯度,G,越小,，凝固速度,R,越大,，成分过冷倾向大。,17,、液,-,固界面前沿成分过冷区越大，晶体越易长成,树枝状,形貌。,18,、常见的共晶组织形态有,片层状、棒条状、球状、针状、螺旋状,等。,19,、铸锭组织包括,激冷层（表面细晶区）,、,柱状晶区,和,中心等轴晶区,三个晶区。,20,、对于液,-,固相变过程可通过控制过冷度来获得数量和尺寸不等的晶体，要获得晶粒多而尺寸小的细晶，则,T,大,。,第七章 晶态固体材料中的界面,1,、表面能来源于,表面原子一侧无原子键结合（断键），能量较高,；一般地，割断的键数,越多,，表面能越高。,最密排,表面，割断的键数,少,，表面能最低。因此，晶体的外表面一般为,最密排面,。,2,、根据晶粒取向差的大小，晶界分为,小角晶界,和,大角晶界,。,3,、小角晶界分为,倾转晶界,和,扭转晶界,。倾转晶界由,刃,位错构成，扭转晶界由,螺,位错构成。,4,、晶界迁移的驱动力是,变形储存能 和 弯曲界面化学位差,。晶界移动的结果是小晶粒,消失（更小）,，大晶粒,长大,。,5,、根据两相界面上的原子排列情况，相界分为,共格相界,，,半共格相界,和,非共格相界,。,6,、单相多晶体平衡时一般规律是两个晶粒相遇于,晶面,，三个晶粒相遇于,晶棱,，四个晶粒相遇于,角隅,。,7,、在晶粒内部形成第二相时，若第二相和基体之间的界面能大，则其形状一般为,球状,，若要减少弹性应变能，一般会长成,薄片（圆盘）,形状。,祝同学们,:,学有所成！,考试顺利！,