综合模拟测试6参考答案

综合模拟测试6参考答案一、简答题（每题5分，共30分）1.什么是柏氏矢量？它有哪些特征？答：柏氏矢量是描述晶体中位错性质及其引起畸变方向、程度的一种数学方法。它具有唯一性、同一性和可加性。2.固溶体的固溶度受哪些因素的影响？答：原子尺寸、晶体结构、电负性、电子浓度。3.请总结并简要回答二元合金平衡结晶过程中，单相区、双相区和三相区各相成分的变化规律。答：单相区：相成分为合金平均成分，不随温度变化；双相区：两相成分分别位于该相区的边界，并随温度沿相区边界变化；三相区：三相具有确定成分，且不随结晶过程变化。4.什么是上坡扩散？哪些情况下会发生上坡扩散？答：由低浓度处向高浓度处扩散的现象称为上坡扩散。应力场作用、电场磁场作用、晶界内吸附作用和调幅分解反应等情况下可能发生上坡扩散。5.何为固溶强化？请简述其强化机制。答：固溶强化就是溶质原子通过某种方式阻碍位错运动，从而使合金强度提高的现象。其主要机制包括：（1）柯氏气团，即溶质原子与基体原子尺寸不同，产生的弹性应力场对位错运动产生阻碍；（2）玲木气团，即溶质原子降低了基体的层错能，使位错分解称为扩展位错，阻碍位错运动；（3）电交互作用，即溶质原子为带电粒子，与位错形成静电作用力，阻碍位错运动。6.室温下对某种金属材料进行塑性变形，能发生动态再结晶吗？为什么？答：可能。若再结晶温度低于室温，则室温下的变形属于热变形，就可能发生动态再结晶。二、作图计算题（每题8分，共40分）1.请比较FCC晶体中和两位错的畸变能哪个较大。答：故：b1能量较低。2.面心立方晶体沿[001]方向拉伸，可能有几个滑移系开动？请写出各滑移系指数，并分别绘图示之。答：可能开动的有8个。分别是：、、、、3.假设某合金平衡结晶时形成的临界晶核为边长为a的立方体。已知该合金体系液固界面能为σ，单位体积自由能差为ΔGB。请推导均匀形核时临界晶核边长a*和临界形核功ΔG*的表达式。答：ΔG=a3ΔGB+6a2σ4.500℃时，Al在Cu中的扩散系数为2.6×10-17m2/s；1000℃时则为1.6×10-12m2/s。计算该扩散偶的D0和扩散激活能Q。（R=8.314J/mol·K）答：Q=180435.396J/mol=3×10-19J/atomD0=4.056×10-5m2/s5.请根据附图作出简单三元共晶相图中AF所代表的垂直截面，并标明各个相区的相组成；绘出合金X的冷却曲线，并标明各阶段的相变反应或相组成三、综合分析题（每题15分，共30分）1.请分析回复、再结晶、正常长大、二次再结晶的热力学驱动力和动力学特征。eABCXFLL→BL→A+BL→A+B+CA+B+CLL+CL+A+CL+B+CA+B+CAFL+A答：热力学驱动力动力学特征回复存储能（点阵畸变能）驰豫过程再结晶存储能（点阵畸变能）形核长大正常长大总界面能长大二次再结晶总界面能＋总表面能长大2.Al-Cu相图的局部如附图所示，请分析并回答：1）分析5.6%Cu合金和5.8%Cu合金在平衡结晶和快速冷却不平衡结晶时，室温下的组织特征。2）已知Al为FCC结构，请问图中的相是什么晶体结构？为什么？3）请计算亚共晶合金在共晶反应前一刻的平衡分配系数。4）设X合金平衡结晶完成时的组织为初+(+θ)共，其中初占80%。请问，该合金刚刚凝固完毕时θ相的含量有多少。答：1）5.6%Cu合金平衡结晶至室温组织为初+θII，快速冷却至室温将还出现少量非平衡共晶组织；5.8%Cu合金平衡结晶组织为初+(+θ)共+θII，快冷组织会出现离异共晶。2）相仍然是FCC结构。相为固溶体，保持Al的晶体结构。3）4）X=11.2%Cu