11 《材料科学基础》习题答案.pdf

第1页：习题与答案

附：习题答案0绪论一、填空题1.结构，性能2.原子结构、原子的空间排列、显微组织3.结构材料，功能材料；金属材料，无机非金属材料（陶瓷），高分子材料（聚合物）。第1章一、填空题1、金属键，离子键、共价键，分子键、共价键2、金属键、离子键、共价键，_范德华键_、氢键。3、共价键4、共价键5、共价键，氢键二、判断题1错。离子键没有方向性和饱和性。2对。3错。改为：S原子轨道的角度分布图为一个从原子核为球心的球面，而s电子云图是一个球体，其剖面图是个圆。P轨道的角度分布图为两个在原点相切的球面。而p电子云图像或几率分布是一个哑铃形体，其剖面图是∞字型。4错。改为：若用小黑点的疏度表示几率密度的大小，则黑点密的地方，表示|Ψ|2数值大，电子出现的几率大；黑点稀的地方表示|Ψ|2数值小，电子出现的几率小。5错。改为：主量子数为4时，有4s、4p、4d、4f四个亚层。共16条轨道。6错。改为：多电子原子轨道能级与氢原子能级不同。三、简答题1.H>He；Ba>Sr；Sc<Ca；Cu>N；Zr≈Hf;La>Gd；S2->S；Na>Al3+；Fe2+>Fe3+；Pb2+>Sn2+2．（1）金属性：Ge>Si>As(3)电负性：As>Si≈Ge(2)电离能：As>Si>Ge(4)原子半径：Ge>As>Si3．因氢原子核外只有一个电子，核外运动的电子能量由主量子数n决定，n相同时能量相同。而氯原子中核外有17个电子，核外运动的电子能量不仅与主量子数n有关，而且也与角量子数L有关，3s的穿透能力大于3p，故3s能级低于3p能级。

第2页：习题与答案

第2章综合习题----基础练习一、填空题1、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、是否在三维空间作周期性重复规则排列（晶体原子排布长程有序，非晶体是长程无序短程有序）。3、晶体结构中的最小单位。4、3，7，14，32，230。5、3次轴（体对角线，<111>）。6、简单立方、体心立方、面心立方，简单正交、体心正交、面心正交、底心正交。7、对称点、对称轴、对称面。8、解析法，图示（晶体投影图）。9、32，230.二、分析计算1.解：（1）由已知1:1:1

• 3:2:1所以晶面指数为（3 21）236（2）晶面指数为（321）2.3.{100}包括（100）,（010）,(001）3组等价面。{110}包括(110),(101),(011),(110),(101),(011)6组等价面。{111}包括(111),(111),(111),(111)4组等价面。<112>包括[112],[112],[112],[112],[121],[121],[121],[121], [211],[211],[211],[211]12组等价晶向。4.（1）（121）和(100)面所在的晶带的晶带指数为：211112000110u:v:w
• 0:1:2，所以晶带指数为[012]。（100）和（010）面所在的晶带的晶带指数为：u:v:w

第3页：习题与答案

• 晶带指数为[001]。或：由晶胞结构图也可知，晶带指数为[001]或写为[001]。（2）[001]和[111]晶向所决定的晶面的晶面指数为：111111011000h:k:l
• 1:1:0，所以晶面指数为（110）或（110）。[010]和[100]晶向所决定的晶面的晶面指数为100001000110h:k:l
• 0:0:1，所以晶面指数为（001）或（001）。5.(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。综合习题----拓展练习一、选择题（单项选择）BBCADCDDDBCD二、计算题1.[321]与[120]晶向之间的夹角为：u1u2
• v1v2
• w1w2111222u2
• v2
• w2u2
• v2
• w2cos
• 2.（111）与(111)晶面之间的夹角为：111222h1h2
• k1k2
• l1l2cos
• h2
• k2
• l2h2
• k2
• l212

第4页：习题与答案

第3章综合习题----基础练习一、填空题1、体心立方、面心立方、密排六方。2、4，r

55.84A3.解

体心立方结构在体对角线上原子相切，所以，4r

0.1363nm44.解

对CsCl晶体，晶体结构为简单立方，1CsCl内离子在<111>方向相接触，沿体对角线正负离子相切。2每单位晶胞内有2个离子，一个正离子和一个负离子。3Cs+和Cl-离子的配位数都是8，[CsCl8]或[ClCs8]配位六面体。（4）3a

r)CsCl的分子量为

(35.453+132.905)=168.358，阿佛加得罗常数是6.0238×1023;3a3ZM/N1

4.31(g/cm)5.解

氧化镁结构为面心立方，晶胞中有四个正离子和四个负离子，z=4，沿棱边方向正负离子相切，所以边长a

3.51(g/cm)6.第一种

橄榄石

，Si

O=1:4，岛状；

42a3、<110>，{111}，ABCABCABCABC……。4、0.74，12，6。5、<111>，{110}，0.68，8。6、2，r

43a7、简单立方sc，面心立方fcc，面心立方fcc。8、NaCl型fcc结构，高级，立方，3L44L36L29PC，离子键。9、硅氧四面体[SiO4]。10、组群状，链状，层状，架状二、分析计算1.解：面心立方结构在面对角线上原子相切，所以，4r

2a代入条件可得a

4r

0.3516nm。面心立方结构晶胞原子数为4，2密度

MNi

8.967(g/cm3)a3N(0.3516

58.69A2.铁为体心立方bcc结构，单位晶胞原子数为2。密度

MNi

7.93(g/cm3)a3N(2.86

3ar

3a

2r

2r

0.696nm，a

0.4018nm。堆积系数K=33a34

(r

1023)CsCl的密度

A

2r

2r

0.424nm3333+-443=3=0.685a30.42434

（r+r）4

（0.140+0.072）堆积系数K=MgO的分子量为（24.305+15.999）=40.30。3a3ZM/N4

1023)MgO的密度

A

4MgFeSiO2

第5页：习题与答案

4272ZnSiOOH第二种

异极矿

，成对硅氧团，组群状；第三种

蓝锥矿BaTi

，Si

O=1：3，组群状；三节环；第四种：绿宝石Be3Al2

，Si

O=1:3，组群状，六节环；第五种：硅灰石Ca3

，三节环，组群状；第六种

鱼眼石

，Si(Al)

O=1:2，架状。第八种：白榴石K

，Si(Al)

O=1:2，架状。综合习题----拓展练习一、填空1、6，12，α-Fe,Ti,W,Mo等。2、4，8，Au、Ag、Cu、Al等。3、2（6），R=a/2，12，0.74，

Si3O9

Si6O18

Si3O9

4410822KCaSiOFHO，Si:O=4：10，层状；第七种:钙长石Ca

Al2Si2O8

AlSi2O6

，{0001}，Mg,Zn,Be,Co等。4、八面体，立方体，四面体。二、单项选择题DC DBD,BBACC,BCBDB,DBABA,DBD三、多项选择题1.ABCE2.BCE3.ABCE4.AB5.AE四、判断正误ⅹ

第6页：教材与参考书

第4章综合习题----基础练习一、填空题

• 1、点缺陷、线缺陷、面缺陷。2、空位、间隙原子、置换原子；位错；晶界、相界、表面。3、柏氏矢量b。4、刃位错、螺位错，混合位错。5、刃位错，螺位错。6、滑移和攀移。7、刃位错，螺位错，螺位错。8、密排（面）和密排（方向）。9、晶格畸变。10、斥力11、柏氏矢量等于点阵矢量的位错；柏氏矢量不等于点阵矢量的位错。12、b=a/2<111>，b=a/2<110>.13、Shockley不全位，Franker不全位错，b=a/6<112>，b=a/3<111>。Franker不全位错。14、几何条件：柏氏矢量守恒，能量条件：反应后位错的总能量降低。15、扩展位错。16、表面原子一侧无原子键结合（断键），能量较高；越多。最密排，少。最密排面。17、小角晶界，大角晶界。18、倾转晶界，扭转晶界。刃位错，螺位错。19、变形储存能和弯曲界面化学位差。消失（更小），长大。20、相界。21、共格相界，半共格相界，非共格相界。22、球状，薄片（圆盘）形状。23、晶面，晶棱，角隅。二、分析题1.（1）位错环各段的性质如右图所示。2能使该位错环处处为刃位错，只要柏氏矢量b垂直于位错环所在平面即可。3不能使该位错环处处为螺位错。2.（1）位错环各段的性质如图所示。2能使该位错环处处为刃位错，只要柏氏矢量b垂直于位错环所在平面即可。3不能使该位错环处处为螺位错。4该位错环滑移出晶体后，晶体沿柏氏矢量b的大小和方向滑动。3.1a
• 1a
• 1a
• 2632631a
• 为全位错，1a
• 为shockley不全位错，1a
• 为Franker不全位错。66631111几何条件：a
• a
• a
• a
• 111能量条件：a2
• a2
• a2263b=a/3<111>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。4.（略，见教材）

第7页：教材与参考书·综合习题—拓展练习

• 综合习题—拓展练习：一、选择题：DDBDDBBACA二、判断正误：
• ××三、高分子晶体中的缺陷如右图所示。AAACABADCDACA

第8页：填空题

第5章一、填空题1.晶子学说、无规则网络学说。2.网络形成体、网络变性体、网络中间体。3.玻璃是由（氧）离子多面体以顶角相连的形式在三维空间形成网络，拓扑无序，远程无序性，宏观上的无序性、统计均匀性与连续性。4.液态金属原子在快速冷却过程中来不及排列整齐就被“冻结”而形成了同玻璃一样的非晶态合金，液态金属或非晶态合金。5.无规线团模型，折叠链缨状胶束粒子模型。6.一种介于晶体和非晶体之间的固体，具有长程有序的结构，具有晶体所不允许的5，8，10，12次等旋转对称性，但不具有晶体所应有的长程平移对称性。第6章综合习题--基础练习一、填空题1.组成材料最基本的、独立存在的物质，化学元素，化合物。2.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。化学热力学平衡。3.由各种不同形貌及含量的相或组元所构成的微观图像。极其缓慢。4.两相区。5.α（铁素体相），Fe3C（渗碳体相）。6.片状珠光体，球状珠光体。7.亚共析钢、共析钢、过共析钢。硬度提高，塑性下降。8.过一顶点直线，含这个边对应顶点的组元含量均相等。9.合金的凝固过程10.用杠杆法则计算各相的相对量。11.共晶（析）反应、包晶（析）反应。共晶反应，包共晶反应，包晶反应。12.2，3，4。13.共析。14.杠杆。二、改错题1.不能出现四相平衡反应不能出现四相平衡反应液固相线走向不对左端闭合原图错误2.改正为右图：

第9页：分析计算

三、分析计算1.解：（1）在合金成分线与液相线交点作水平线，此水平线与固相线的交点处合金的成分即为刚开始凝固出来的固体成分wB=0.85。2作wB=0.60处的垂直线与α固相线交点的水平线，此水平线与L液相线的交点处的成分即为合金成分wB≈0.15。3原理同上，液体成分wB≈0.20。4利用杠杆定律，液相的相对量为m

25%2.含βII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.（1）300℃以上：液相L（2）183℃，未共晶转变：液相L＋αL%=cx/ec=(30-19)/(61.9-19)=25.6%α%=ex/ec=(61.9-30)/(61.9-19)=74.4%（3）183℃，共晶转变完：相α＋β组织：α＋（α＋β）α%=ex/ec=(61.9-30)/(61.9-19)=74.4%（α＋β）％＝L%=cx/ec=(30-19)/(61.9-19)=25.6%相α＋β（总）α%=dx/cd=(97.5-30)/(97.5-19)=86.0%β%=xc/cd==(30-19)/(97.5-19)=14.0%(4)室温相：α＋β，α%=x’g/fg，β%=fx’/fg。4.（1）共晶转变:ECF线:L4.30↔(γ2.11+Fe3C) →Ld(即LC↔（γE+Fe3C) →Ld莱氏体共析转变：PSK线:（A1温度）727℃，γ0.77↔（α0.0218+Fe3C）→ .亚共析钢组织：F+P，相：

＋Fe3C。（1）0.2%C

组织：P%＝ /PS=0.2/0.77=26%，F%=74%相：

%=91%（3）1.0%C

组织P＋Fe3CII：P%=AK/SK=(6.69-1.0)/(6.69-0.77)=96%Fe3CII%=SA/SK=(1.0-0.77)/(6.69-0.77)=4%相：Fe3C%＝1.0/6.69=15%，

75%L80

40固相的相对量为m

%＝(6.69-0.2)/6.69=97%Fe3C%=0.2/6.69=3%（2）0.6%C:组织：P%＝0.6/0.77=78%，F%=22%相：Fe3C%＝0.6/6.69=9%，

第10页：分析计算

6.(1)组元为

Al2O3，ZrO2；(2)标注如图：(3)特征反应：共晶反应L

SiO)332E2

共晶反应L

(AlO

ZrO).232(4)含80%的Al2O3时(20%ZrO2)室温平衡组织：Al2O3+（Al2O3+ZrO2）Al2O3%=(42.6-20)/42.6=53%（Al2O3+ZrO2）%=20/42.6=47%7.（1）空白相区的相组成如图所示。（2）E1:共晶反应L

(AS

(AS

AlO)3323（3）SiO2-30%Al2O3(wt%)材料，平衡凝固后的室温组织：A3S2+（A3S2+SiO2）A3S2%=(30-10)/(75-10)=30.8%（A3S2+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.n2：相组成物：A+B+C组织组成物：B+(B+C)+(A+B+C)，n1：相组成物：A+B+C组织组成物：A+(A+B+C)，n4：相组成物：A+B+C组织组成物：(A+B)+(A+B+C)n3(E)：相组成物：A+B+C组织组成物：n3：(A+B+C)100%

第11页：教材与参考书

• 9.共晶反应L
• 包共晶反应L+
• 包晶反应L+
• 10.略（见教材）综合习题—拓展练习一、单项选择题B CDDCACC二、简答题1.有问题，根据相律，F=C-P+2=1-P+2=3-P，系统平衡时，F=0，则P=3，硫系统只能是三相平衡系统。2.可逆多晶转变：β-石英←→α-石英α-石英←→α-鳞石英不可逆多晶转变：β-方石英←→β-石英γ-鳞石英←→β-石英3.一次渗碳体是从液相中结晶出的粗大的渗碳体。二次渗碳体是从奥氏体中析出的，又称先共析渗碳体。三次渗碳体是从铁素体中析出的渗碳体。共晶渗碳体是共晶反应时生成的，存在于莱氏体组织中的渗碳体共析渗碳体是由奥氏体共析反应生成的渗碳体，存在于珠光体中。W(C)=2.11%时Fe3CⅡ含量最大，二次渗碳体的数量最大值为:W（Fe3CⅡ）=(2.11-0.77)/(6.69-0.77)=22.6%ω(C)=0.0218%时Fe3CⅢ时含量最大，三次渗碳体的数量最大值为WFe3CⅢ=0.0218/6.69=0.33%4.Fe-Fe3C相图中共晶转变所形成的共晶体称为莱氏体，即（γE+Fe3C）。在共析温度以下的莱氏体组成物发生了变化，但保持了高温莱氏体的形态特征，将共析温度以下的莱氏体称为变态莱氏体，即（P+Fe3C共+Fe3CⅡ）。变态莱氏体中的共晶渗碳体含量为：W（Fe3C）=（4.3-2.11）/（6.69-2.11）=47.8%。W（γE）=1-47.8%=52.2%。W（P）=（6.69-2.11）/（6.69-0.77）×52.2%=40.38%。所以：共析渗碳体的含量为:WFe3C共析=(0.77-0.0218)/(6.69-0.0218)×40.38%=4.5%。所以：W（Fe3C共晶）=47.8%，W（Fe3C共析）=4.5%。5.所有成分的白口铁在加热到高温后（低于1148℃），经长时间保温再冷却后，Fe3C分解为石墨相，使硬度大为降低。6.两者最本质的区别是，二元相图是二元系相平衡的图解，它直接反应二元系的相平衡关系，而三元相图的垂直截面只是特定截面与三元相图的交截图，它一般不反映三元系的相平衡关系，因此前者中可用杠杆定律计算二元系相平衡反应的各相相对量，后者则不能。三、分析计算题1、解：根据已知条件，由杠杆定律得先共晶相的质量分数为0.2350.235-w1B先m
• ，2CCBw
• 0.235m
• Mg2Ni
• 先0.546
• 0.235。由题意知，m
• 先
• m
• 先，由上述两式得：

第12页：教材与参考书

• 12CCBBw
• 1.323w(1)0.5460.546-wC111
• B总总令C1中α总量为
• ，则
• 2令C中α总量为220.546-wC2B0.546总总
• ，则
• 由题意得21总总
• 0.5460.546即B
• B
• wC10.546
• wC2(2)将式（1）代入式（2）可求得：C1合金成分为0.873Mg-0.127Ni，C2合金成分为0.66Mg-0.378Ni。2.A-B合金相图如图：wA=20%合金室温下相组成物：A+β:A%=(0.9-0.2)/0.9=78%；β%=0.2/0.9=22%。组织组成物:A+(A+β):A%=(0.4-0.2)/0.4=50%；(A+β)%=0.2/0.4=50%。wA=45%合金室温下相组成物：A+β:A%=(0.9-0.45)/0.9=50%；β%=0.45/0.9=50%。组织组成物：β+A+(A+β)：(A+β)%=(0.7-0.45)/(0.7-0.4)=83%β%=0.7/0.9ⅹ(0.45-0.4)/(0.7-0.4)=0.78ⅹ0.17=13%A%=(0.9-0.7)/0.9ⅹ(0.45-0.4)/(0.7-0.4)=0.22ⅹ0.17=4%；wA=80%合金室温下相组成物：A+β:A%=(0.9-0.8)/0.9=11%；β%=0.8/0.9=89%。组织组成物：β+A:A%=(0.9-0.8)/0.9=11%；β%=0.8/0.9=89%。3.解：（1）高温区水平线为包晶线，包晶反应：Lj
• k
• n中温区水平线为共晶线，共晶反应：Ld
• g
• h2各区域相和组织组成物如图所示。3合金Ⅰ的冷却过程：1～2匀晶转变，L→δ不断结晶出δ相。2点温度，发生包晶反应L+δ→α。2～3，剩余液相继续结晶为α。3点温度凝固完成，全部为α。3～4，为单一α相，无变化。4～5，发生脱溶转变α→βⅡ，室温下的组织为α+βⅡ。合金Ⅱ的冷却过程：1～2液相L结晶出α初，随温度下降α相不断析出，液相不断减少。2点温度下，剩余液相发生共晶转变L→α+β。2～3温度，α→βⅡ，β→αⅡ，室温下的组织为：α初+（α+β）共+βⅡ。（4）室温时，合金Ⅰ、Ⅱ组织组成物的相对量可由杠杆定律求得。合金Ⅰ：ebW
• eccb，W
• 100%ebⅡ
• 。ig共eg/dieg/di合金Ⅱ：W
• be
• dg
• 100%，W
• dg
• 100%，W
• be
• dg

第13页：教材与参考书

第7章综合习题----拓展练习一、填空题1、稳态扩散；非稳态扩散。2、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；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、总量为M的扩散元素沉积为一薄层扩散问题；无限长棒（扩散偶）或半无限长棒。4、空位扩散、间隙扩散、位错扩散、表面扩散、晶界扩散等。5、大，高。6、表面扩散。7、间隙扩撒机制。8、Al。9、物质从低浓度向高浓度处聚集的反向扩散。10、化学位梯度。11、反应扩散二、计算题ss02Dt1.C

4ss0x2Dt2.解

可以用半无限长棒的扩散来解：C

6t，(t

s)3.T1=870℃=1143K,T2=927℃=1200K，D0=2.0×10-5m2/s,Q’=140kJ/mol=14×104J/mol

C

(C

C)erf()，Cs

0,C0

0.85，Dcγ=1.1×10-7cm2/sx)t=1h=3600s，C

0.85)erf(21.1

3600xxC

0.85erf()3.98

4x，erf()

40xx（2）0.8

0.85erf()，

1.34，X=5.3×10-4m=0.53mm3.98

C

(C

C)erf()Cs=1.4%,C0=0.2%,C=0.4%,D=3.6×10-2mm2/h0.4=1.4-(1.4-0.2)erf(β)，erf(β)=0.83，β=0.97

x

tx

Q

D

D0eRT，D1＝D0e－Q’/RT=2.0×10-5exp(-14×104/8.314×1143)=0.82×10-11(m2/s)D2＝D0e－Q’/RT=2.0×10-5exp(-14×104/8.314×1200)=1.61×10-11(m2/s)11222Dt2Dt1

xxD1.61

2，t1

2t2

D0.82

20h。4.T1=900℃=1173K,t1=4h,x1=0.068mm，T2=960℃=1233K,t2=4h,x2=0.14mm。1122xx2Dt2Dt22DRTRT1221

Q

X2DQQQQX2RTRT1

2，D

D0eRT，1

exp(

exp(

).Q=2.9×105J/mol

第14页：教材与参考书

综合习题----拓展练习一、填空题1.缺陷扩散，体扩散2.间隙扩散，空位扩散3.空位扩散4.置换固溶体，扩散能力，低熔点。5.化学位（势）梯度，浓度梯度，上坡扩散。6.相同。二、选择题C BAAABBADACADBDC

第15页：综合习题—基础练习

第8章综合习题—基础练习一、填空题1、形核,长大。单晶（体），多晶（体）。2、液固相变自由能差，界面能（表面能）。3、晶胚，临界半径。4、均匀形核，非均匀形核，非均匀形核。5、自由能，界面能（表面能），动力，阻力。6、2/3，能量起伏。7、粗糙界面，光滑界面。8、平直；树枝状。9、平面，成分过冷，树枝。10、结构起伏、能量起伏、温度场、成分过冷、过冷度。11、温度场、浓度场、成分过冷。12、无限缓慢，充分，平衡相。13、一个晶粒内部出现的成份不均匀现象。扩散退火或均匀化退火。14、非平衡凝固条件下，沿长度方向上溶质的偏析（富集）现象。15、右端。16、凝固速度很慢，充分对流、搅拌，扩散很快混合均匀。17、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。18、越小，越大。19、树枝状。20、片层状、棒条状、球状、针状、螺旋状等。21、激冷层（表面细晶区）、柱状晶区、中心等轴晶区。22、大。23、增加过冷度，变质处理（孕育处理），振动与搅拌。24、相等，小，大，细小。25、越小，越大，越大。综合习题—拓展练习一、单项选择题1、B2、C3、C4、C5、C6、C7、B8、A9、A11、C12、D13、B二、多项选择题10、B1.ABD,2.ACD,3.ABCD,4.ADE5.ACE三、判断正误1、

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第9章综合习题-基础练习一、填空题1.粉末或压坯在低于主要组分熔点的温度下的致密化过程。2.粉状物料的表面能与多晶烧结体的晶界能的差值，由于表面张力而产生压力差，_流动传质、扩散传质、蒸发-凝聚传质、溶解-沉淀传质。3.正常长大被抑制而发生的少数晶粒异常长大的现象。晶界过剩界面能。4.本体聚合、乳液聚合、悬浮聚合和溶液聚合。5.熔融聚合、溶液聚合、界面聚合和固相聚合。6.自由基聚合、阳离子聚合、阴离子聚合和配位聚合。7.单体、引发剂、水和分散剂。二、简答题1.晶粒的大小取决于起始晶粒的大小,烧结温度和烧结时间；防止二次再结晶引起的晶粒异常长大。2.晶粒正常长大时，如果晶界受到第二相杂质的阻碍，其移动可能出现三种情况。1晶界能量较小，晶界移动被杂质或气孔所阻挡，晶粒正常长大停止。2晶界具有一定的能量，晶界带动杂质或气孔继续移动，这时气孔利用晶界的快速通道排除，坯体不断致密。3晶界能量大，晶界越过杂质或气孔，把气孔包裹在晶粒内部。由于气孔脱离晶界，再不能利用晶界这样的快速通道排除，使烧结停止，致密度不再增加，这将出现二次再结晶现象。从实现致密化目的考虑，晶界应按第二种情况移动，控制晶界的能量以增加致密度。3.二次再结晶发生后，由于个别晶粒异常长大，气孔进入晶粒内部，成为孤立闭气孔，不易排除，使烧结速率降低甚至停止,肧体不再致密；加之大晶粒的晶界上有应力存在，使其内部易出现隐裂纹,继续烧结时肧体易膨胀而开裂，使烧结体的机械，电学性能下降。

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第10章综合习题—基础练习一、填空题1、晶体结构，有序度。2、最小驱动力。3、无扩散性，共格切变。4、过饱和间隙固溶体，体心正方，板条马氏体，片状（针状）马氏体。5、小于0.25%C，大于1.0%C，高密度位错，孪晶。6、固溶强化，位错强化，界面强化，析出强化。7、降低，增加，降低。8、马氏体，膨胀。9、不能扩散，尚可扩散。10、切变，扩散。11、上贝氏体，下贝氏体。12、羽毛，高密度位错。13、下贝氏体。14、综合力学性能，下贝氏体。二、选择题1、B2、D3、C4、C5、A三、分析题冷却曲线1：过冷奥氏体全部转变为马氏体M。11点为过冷奥氏体，室温为M；冷却曲线2：过冷奥氏体部分转变为珠光体P，剩余过冷奥氏体来不及转变为贝氏体B而转变为马氏体M。21点P+过冷奥氏体，22点—P+过冷奥氏体，室温为P+M；冷却曲线3：过冷奥氏体全部转变为P。31点为P+过冷奥氏体，32点为P，室温为P；冷却曲线4：过冷奥氏体在等温过程中全部转变为B，继续冷却无变化。41点为过冷奥氏体，42点为B+过冷奥氏体，43点为B，室温为B；冷却曲线5：过冷奥氏体在等温过程中全部转变为P，继续冷却无变化。51点为过冷奥氏体，52点为P+过冷奥氏体，53点为P，室温为P；冷却曲线6：过冷奥氏体转变过程同曲线3。61点为P+过冷奥氏体，62点为P，室温为P，但因冷却速度较曲线3小而组织较粗大。综合习题—拓展练习1、（1）固态相变阻力大，更容易在较大的过冷度下发生。因为新相与母相的界面能更大，而且存在弹性应变能。2对于扩散型相变，因原子在固体中扩散系数较在液相中小而迁移率低，致使相变速度较慢。3固态相变的临界晶核尺寸和形核功都增大，形核更为困难，要求的过冷度更大。4固态相变中的非均匀形核更为普遍。在相界/晶界/层错/位错等晶体缺陷处形核时，缺陷能量的释放提供部分相变驱动力，降低形核功，因而晶体缺陷是有利于形核的位置。5固态相变阻力大，原子迁移率低，不易产生平衡相，特别在低温相变时易出现亚稳相。6新相形状具有多样性。其形状同时受界面能和弹性应变能控制，可能呈盘片状、针状、球状等形状。7新/旧两相往往存在惯析面和位向关系。为降低相变阻力，新相往往在母相的一定晶面上形成（惯析面），两相的密排面和密排方向也尽量平行（位向关系）。而凝固无惯析面和位向关系。

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2、M转变B转变P转变比较内容Ms~Mf550℃~MsA1~550℃转变温度形核与长大形核与长大形核与长大形成过程无有有孕育期晶体缺陷晶界、晶内晶界形核部位极快快慢转变速度有有无切变共格性、浮凸效应无有有C原子扩散无无有Fe与合金原子的扩散高中低转变产物的硬度3、（1）固溶强化：马氏体中过饱和间隙碳原子的固溶强化效果非常显著。虽然固溶于奥氏体A与马氏体M中的碳原子均处于Fe原子组成的八面体中心，但C原子溶解在A中的固溶强化效果却不大，这是因为奥氏体中的八面体为正八面体，间隙碳原子的溶入只能使奥氏体点阵产生对称膨胀。而M中的八面体为扁八面体，过饱和的C原子溶入后形成以C原子为中心的畸变偶极应力场，这个应力场与位错产生强烈的交互作用，而使马氏体强度升高。2位错与晶界强化：马氏体中含有大量的界面、孪晶界、高密度位错和孪晶，提高强度和硬度。3碳原子偏聚与析出强化：由于马氏体中碳原子过饱和度很大，故极易扩散，在-60℃以上就可以发生碳原子在位错等晶体缺陷处偏聚，从而使位错钉扎，提高材料的强度。另外，在马氏体中极易析出碳化物，产生第二相强化。4、扩散型形核与长大相变的速率同时受相变驱动力和原子扩散能力的控制。随着转变温度的降低，过冷度增大，相变驱动力增加，但是原子的扩散能力降低。在“鼻尖”上部转变温度较高，相变驱动力增大的效果超过了扩散系数降低对相变的影响，使相变速度随温度降低而增加；而在C曲线的“鼻尖”下部转变温度较低，虽然随着温度降低，过冷度增大，相变驱动力增加，但原子的扩散能力大大降低，扩散系数降低的效果超过了相变驱动力增大的影响，导致相变速度随温度降低而减小。在C曲线的“鼻尖”处，相变驱动力和原子扩散能力均较大，过冷奥氏体最容易分解、转变速度最快。5、（1）同一种材料的CCT曲线处于TTT曲线的右下方。这是由于连续冷却速度较快，转变开始时间被推迟、转变开始温度降低的原因而造成的。（2）共析钢连续冷却时，只有珠光体转变区和马氏体转变区，而不发生贝氏体转变。这是由于贝氏体转变的孕育期较长，当冷却速度缓慢时，过冷奥氏体将全部转变为珠光体，当冷却速度较快时，则过冷奥氏体在中温区停留时间还未达到贝氏体转变的孕育期，已经降到Ms点开始转变为马氏体。但有些钢，如亚共析钢、合金钢等在连续冷却时会发生贝氏体转变。