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综合模拟测试6 参考答案 一、简答题（每题5分，共30分） 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。 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。 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。 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。 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。 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） 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。 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： 、 、 、 、 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 + 6a2σ 500℃时，Al在Cu中的扩散系数为2.6×10-17 m2/s；1000℃时则为1.6×10-12 m2/s。计算该扩散偶的D0和扩散激活能Q。（R=8.314J/mol·K） 答： Q=180435.396 J/mol =3×10-19 J/atom D0=4.056×10-5 m2/s 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） 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。 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 Al-Cu相图的局部如附图所示，请分析并回答： 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。 已知Al为FCC结构，请问图中的(相是什么晶体结构？为什么？ 请计算亚共晶合金在共晶反应前一刻的平衡分配系数。 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： 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 。 (相仍然是FCC结构 。(相为固溶体，保持Al的晶体结构。 X=11.2%Cu e A B C X F L L→B L→A+B L→A+B+C A+B+C L L+C L+A+C L+B+C A+B+C A F L+A