第二章纯金属的结晶

第二章纯金属的结晶一．名词解释结晶、过冷度、临界过冷度、结晶潜热、结构起伏、能量起伏、晶胚、晶核、枝晶、晶粒度、均匀形核、非均匀形核、形核功、形核率、光滑界面、粗糙界面、正温度梯度、负温度梯度、变质处理二．填空题1．在金属学中，通常把金属从液态向固态的转变称为，而把金属从一种结构的固态向另一种结构的固态的转变称为。2．金属实际结晶温度与理论结晶温度之差称为。3．金属冷却时的结晶过程是一个热过程。4．过冷是金属结晶的条件。5．过冷度是。一般金属结晶时，过冷度越大，则晶粒越。6．液态金属结晶时，结晶过程的推动力是，阻力是。7．金属结晶两个密切联系的基本过程是和。8．纯金属结晶必须满足的热力学条件为___________。9．液态金属结晶时，获得细晶粒组织的主要方法是和。液态金属的结构特点为。10．当对金属液体进行变质处理时，变质剂的作用是。11．如果其它条件相同，则金属模浇注铸件的晶粒比砂模浇注的__________，高温浇注铸件的晶粒比低温浇注的_____________，采用振动浇注铸件的晶粒比不采用振动的，薄铸件的晶粒比厚铸件。12．影响非晶体凝固的主要因素是和。三．选择题1．液态金属结晶的基本过程是_____________。A、边形核边长大B、先形核后长大C、自发形核和非自发形核D、突发相变2．金属结晶时，冷却速度越快，其实际结晶温度将____________。A、比理论结晶温度越低B、比理论结晶温度越高C、越接近理论结晶温度D、同理论结晶温度相等3．液态金属结晶时，___________越大，结晶后金属的晶粒越细小。A、形核率NB、长大率GC、比值N/GD、比值G/N4．纯金属结晶过程中，过冷度越大，则_____________。A、形核率增大、长大率减少，所以晶粒细小B、形核率增大、长大率增大，所以晶粒细小C、形核率增大、长大率增大，所以晶粒粗大D、形核率减少、长大率减少，所以晶粒细小5．若纯金属结晶过程处在液－固相平衡共存状态下，此时的温度同理论结晶温度相比_____________。A、相等B、更高C、更低D、难以确定6．纯金属结晶的冷却曲线中，由于结晶潜热而出现结晶平台现象。这个结晶平台对应的横坐标和纵坐标表示_____________。A、自由能和温度B、温度和自由能C、理论结晶温度和时间D、时间和理论结晶温度四．判断题1.金属由液态转变为固态的过程称为凝固，是一相变过程。（）2.金属的纯度越高，则过冷度越大，实际结晶温度越高。（）3.液态纯金属的温度以极慢的冷却速度连续降低到其理论结晶温度时，该金属即开始结晶。（）4.金属的理论结晶温度总是高于实际结晶温度。（）5.过冷度的大小取决于冷却速度和金属的本性。（）6.近代研究表明液态金属的结构与固态金属接近，而与气态相差较远。（）7.金属的熔化潜热与结晶潜热均属于相变潜热。（）8.液态金属冷却结晶过程分为两个阶段：先形核，形核停止以后，便发生长大，使晶粒充满整个容积。（）9.金属由液态转变成固态的过程，是由近程有序排列向远程有序排列转变的过程。（）10.同液态金属的结晶类似，金属相变的基本过程均为形核和核长大过程。（）11.纯金属结晶时，形核率随过冷度的增加而不断增加。（）12.液态金属结晶过程中，冷却速度愈大，结晶后的晶粒愈细。（）13.纯金属结晶过程中，晶核的长大速度随过冷度的增大而增大（）。14.过冷是液态金属结晶的必要条件，无论过冷度大小，均能保证结晶过程得以进行。（）15.过冷度较大时，纯金属晶体主要以平面状方式长大。（）16.形成树枝状晶体时，枝晶的各次晶轴将具有不同的位向，最后形成的枝晶是一个多晶体。()17.从宏观上观察，若液／固界面是平直的，称为光滑界面结构；若是呈金属锯齿形的，称为粗糙界面结构。（）18.纯金属结晶若呈垂直方式生长，其界面时而光滑，时而粗糙，交替生长。（）19.纯金属结晶或以树枝状形态生长，或以平面状形态生长，与该金属的熔化熵无关。（）20.金属结晶时，晶体长大所需要的动态过冷度有时还比形核所需要的临界过冷度大。（）21.液态纯金属中加人形核剂，其生长形态总是呈树枝状。（）22.在实际生产条件下，金属凝固时的过冷度都很小（20℃），其主要原因在于非均匀形核的结果。（）五．简答题1.什么是过冷度，过冷度大小与什么因素有关？2.结晶的普遍规律是什么？绘图说明金属结晶的微观过程。3.试画出纯金属的冷却曲线，简要说明曲线中出现“平台”的原因。4.结晶时必需要过冷，固态金属溶化时是否一定要过热？为什么？5.金属结晶时形核方式有哪几种？通常金属结晶是通过哪种方式形核？6.何谓结构起伏？它与过冷度有何关系？7.分别简述纯金属均匀形核的条件。8.液态金属形核后，晶核长大需要满足哪些条件？9.画图解释纯金属凝固过程中固液界面前沿液体中的正、负温度梯度。10.简述纯金属生长形态与温度梯度的关系?11.什么是形核率？什么是长大速度？它们与晶粒大小有何关系？12.晶核的形成率和成长速度受到哪些因素的影响?13.为什么实际生产条件下，纯金属晶体常以树枝状方式进行长大?14.当对液态金属进行变质处理时，变质剂的作用是什么？15.纯金属结晶过程中，可采用哪些措施控制晶粒大小？六.综合论述题1.为什么金属结晶时必须过冷？试从过冷度对金属结晶时基本过程的影响，分析细化晶粒、提高金属材料常温机械性能的措施。2.试述结晶相变的热力学条件、动力学条件、能量及结构条件。3.试述纯金属结晶过程的一般规律。4.分析金属均匀形核时的能量变化规律，绘出相应曲线图，并推导临界形半经K及临界形核功△GK的公式。5.试比较均匀形核与非均匀形核的异同点。金属结晶时通常以哪一种方式形核？叙述非均匀形核的必要条件。6.纯金属结晶过程中，晶核长大的条件是什么？长大机制有几种？过冷度对长大方式和长大速度有什么影响？7.为获得非金属晶态金属，经常将金属液滴到高速旋转的铜盘上，而玻璃则不需要采取这种措施，试阐述其原因。8.铜在20℃和熔点之间的热容可用322.66.2710PCTJ/(mol·K)表示，铜的熔化热为13290J/mol，平衡凝固温度为1356K，试求在绝热条件下要有多大过冷度，1mol铜才能完全凝固而温度不回升到熔点。解释在实际条件下能否达到这样大的过冷度。