2005物理冶金原理思考题

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1、《物理冶金原理》复习思考题（来自：龙鹕谷QQ:171975803）晶体学基础、金属及合金相结构、固体金属原子扩散1、简述题及基本概念：1）、金属键及金属的性能特点；在金属晶体中，自由电子是所有金属晶体所共有，并在金属正离子之间运动，形成所谓电子云，金属键就是电子云和金属正离子之间的静电引力。金属键特点：自由电子公有化；无方向性；无饱和性；不选择结合对象；→种类及潜力无穷；→塑性变形及加工硬化金属性能特点：一、优异的物理性能：磁、光、电子、信息、储能等；优良的导电性及正的电阻温度系数；优异的导热性；…………….二、优异的力学性能配合：优异的强韧性配合（高强度～40

2、00MPa；高塑性及加工硬化；高韧性及损伤容限）；使用温度范围宽广(高温、中温、室温、低温)且力学性能优异；优异的耐蚀、耐摩、抗氧化、抗热腐蚀等性能三、优异的成形加工性能Processingability：优异与灵活的凝固加工成型性能（铸造成型：各种复杂形状及各种重量的零件；焊接成型：同种及异种金属材料的连接制造）；独特的塑性变形及加工硬化特性与优异的冷加工成型能力（冷轧、冷冲压、冷旋压、冷拔、冷挤压…；冷加工过程中同时实现零件及材料的强化）；优异的热加工成型能力（锻造、热轧、热挤压）四、独特的抗过载能力及使用安全性(加工硬化)：零件局部过载à塑性变形à加工硬化

3、à材料强度提高à不但不会失效、承载能力反而提高、使用安全；加工硬化à避免变形集中、均匀变形、均匀承载、零件材料潜力得以充分利用；加工硬化à避免变形集中、材料均匀变形à冷加工热加工成型成为可能。2）、金属晶体及其性质；晶体:原子或原子集团在三维空间周期性无限重复排列的物质性质：高的热力学稳定性；各向异性(AnisotropyofProperties)；宏观性质的均匀性；一定的熔点；规则的外形（外表面为往往低表面能的特殊晶面）3）、金属非晶及性能特点；材料Materials有机高分子材料PolymersandRubbers无机非金属材料CeramicsandGlas

4、s复合材料Composites(MMCs,CMCs,PMCs)金属材料MetallicMaterials(MetalsandAlloys)非金属材料Non-MetallicMaterialsl原子排列长程无序或短程有序Long-rangedisorderorshort-rangeorderl无晶界、无成分偏析、成分完全均匀l没有固定熔点(玻璃转化温度）l各向同性（Isotropic)l高强度、无加工硬化、低塑性l高弹性、高耐蚀、高耐磨l优异的磁性、储氢性能、4）、材料分类方法及各类材料的优缺点；陶瓷材料的性能缺点Ø无塑性、几乎无韧性、脆性极大、难承受动载荷、应用

5、面窄；Ø对缺陷极其敏感、无损伤容忍性(NoDamage－Tolerance)、使用不安全Ø加工制造困难(切削加工困难；无法焊接、锻压、扎制、锚接、无法修复等)Ø回收利用(Recycling)难度大、成本高按功能分类：结构材料（按组成、性质、用途……）；功能材料（磁性材料、电子材料、超导材料、光电子信息材料、催化材料、储能材料、含能材料……）。陶瓷材料的性能优点：Ø共价键及离子键原子间结合键强、化学稳定性高Ø高温强度高、耐蚀性好、高温抗氧化性能好Ø硬度高、耐磨性优异Ø导热系数低、隔热性能好(TBCs)Ø不导电，绝缘材料5高分子材料的性能缺点：使用温度范围窄(高温软

6、、低温脆)；高温力学性能低、高温老化；低温韧性差、低温脆化；长期化学及力学性能稳定性低à性能退化(Degradation)；回收问题(Recycling)复合材料的性能缺点(金属基及陶瓷基):Ø材料制备工艺复杂、成本高；Ø性能一致性差、质量保障技术；Ø缺乏可靠的制造技术(ManufacturingTechnologies)→切削加工、焊接与连接、锻压、扎制、表面处理、修复等Ø长期性能稳定性及性能退化问题Ø无法回收利用(Recycling)5）、复合材料性能特点及存在的问题；复合材料的性能优点•有机结合充分发挥各种材料的性质•凭借高明的设计加工合成灵活控制各种性质

7、•实现任何单一组成无法达到的性能6）、空间点阵、晶胞及点阵常数；把基元看成几何点，这些点在三维空间构成空间点阵（SpaceLattice）在晶格中，能表现出其结构的一切特征的最小部分称为晶胞。以三个平移基矢为棱所作的平行六面体称为点阵晶胞，或称简单晶胞。如果在点阵晶胞的范围内，标出相应晶体结构中各原子的位置，这部分原子构成了晶体结构中具有代表性的部分，含有这一附加信息的晶胞称为结构晶胞。三个棱长abc,和棱间夹角abg共六个参数叫做点阵常数或晶格常数。7）、晶体结构符号（Pearson符号）：小写字母(晶系)＋大写字母(晶格类型)＋数字(原子数)晶面指数

8、的求法:(hkl)l选定