哈尔滨工业大学工程硕士《金属学与热处理原理》考题汇总.pdf
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1、哈尔滨工业大学工程硕士金属学及热处理原理考题汇总 1. 填写三种典型的晶体结构的参数 晶格类型原子数原子半径配位数致密度 体心立方2 a 4 3 8 68% 面心立方4 a 4 2 12 74% 密排六方6 a 2 1 12 74% 2. 常温下晶粒大小对金属性能有何影响?根据凝固理论,试述细化晶粒的 方法有哪些? 答:金属的晶粒越细小,强度和硬度则越高,同时塑性韧性也越好。 细化晶粒的方法: 1)控制过冷度,在一般金属结晶时的过冷度范围内,过冷度越大,晶 粒越细小; 2)变质处理,在浇注前往液态金属中加入形核剂,促进形 成大量的非均匀晶核来细化晶粒;3)振动、搅动,对即将凝固的金属 进行振动
2、或搅动,一方面是依靠从外面输入能量促使晶核提前形成,另 一方面是使成长中的枝晶破碎,使晶核数目增加。 3. 试叙述滑移的本质。 用位错理论解释晶体滑移时临界切应力的理论值与 实验值相差十分悬殊的原因? 答:滑移的本质: 位错在切应力的作用下沿着滑移面逐步移动。原因: 晶体在滑移时并不是滑移面上的原子一齐移动,而是位错中心原子的逐 一递进,由一个平衡位置转移到另一个平衡体置。位错虽然移动了一 个原子间距,但只需位错中心附近的少数原子作远小于一个原子间距 的弹性偏移。因此位错运动只需要一个很小的切应力就可实现。 4. 试用多晶体的塑性变形过程说明金属晶粒越细强度越高、塑性越好的原 因是什么?(用位
3、错理论解释Hall-Petch 公式) 答:由 Hall-Petch公式可知,屈服强度s 与晶粒直径平方根的倒数 dv2 呈线性关系。在多晶体中,滑移能否从先塑性变形的晶粒转移到相 邻晶粒主要取决于在已滑移晶粒晶界附近的位错塞积群所产生的应力 集中能否激发相邻晶粒滑移系中的位错源,使其开动起来,从而进行协 调性的多滑移。由 =n0知, 塞积位错数目 n 越大, 应力集中 越大。 位错数目 n 与引起塞积的晶界到位错源的距离成正比。晶粒越大,应力 集中越大,晶粒小,应力集中小。在同样外加应力下,小晶粒需要在较 大的外加应力下才能使相邻晶粒发生塑性变形。在同样变形量下,晶粒 细小,变形能分散在更多
4、晶粒内进行,晶粒内部和晶界附近应变度相差 较小,引起的应力集中减小,材料在断裂前能承受较大变形量,故具有 较大的延伸率和断面收缩率。另外,晶粒细小,晶界就曲折,不利于裂 纹传播,在断裂过程中可吸收更多能量,表现出较高的韧性。 5. 影响再结晶温度的因素是什么? 答:1)变形程度:金属冷变形程度增大,储存能提高,再结晶驱动力 增大,再结晶温度降低。 2)金属纯度:金属中的杂质或合金元素能阻碍位错运动和晶界迁 移,所以金属纯度越高,再结晶温度越低。 3)原始晶粒尺寸:原始晶粒尺寸细小,变形抗力较大,冷变形后 金属储存能较高,再结晶温度较低。 4)加热时间和加热速度:加热时间增加,再结晶温度降低;加
5、热 速度提高,再结晶温度提高。 6. 影响再结晶晶粒大小的因素是什么? 答:1)变形程度:变形量很小时,不发生再结晶。变形量达到一定程 度时(一般为 210) ,再结晶晶粒特别粗大。这样的变形度称为临界 变形度。原因:变形量小,再结晶核心少,生长速度却很大。大于临界 变形度后,晶粒尺寸随变形量的增加而下降。 2)原始晶粒尺寸:原始晶粒尺寸细小,再结晶形核位置增多,再 结晶晶粒细小。 3)杂质与合金元素:杂质与合金元素提高变形抗力和储存能,阻 碍晶界移动,细化再结晶晶粒。 4)变形温度:变形温度越高,回复程度越大,储存能越小,再结 晶晶粒越粗大。 5)退火温度:在退火保温时间一定时,再结晶退火温
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