第一章 金属及合金的晶体结构

一、名词解释：

1．晶体：原子（分子、离子或原子集团）在三维空间做有规则的周期性重复排列的物质。 2．非晶体：指原子呈不规则排列的固态物质。 3．晶格：一个能反映原子排列规律的空间格架。 4．晶胞：构成晶格的最基本单元。 5． 单晶体：只有一个晶粒组成的晶体。

6．多晶体：由许多取向不同，形状和大小甚至成分不同的单晶体（晶粒）通过晶界结合在一起的聚合体。

7．晶界：晶粒和晶粒之间的界面。

8． 合金：是以一种金属为基础，加入其他金属或非金属，经过熔合而获得的具有金属特性的材料。

9． 组元：组成合金最基本的、独立的物质称为组元。 10． 为相。 11．

组织：用肉眼观察到或借助于放大镜、显微镜观察到的相的形态及分布的图象统称相：金属中具有同一化学成分、同一晶格形式并以界面分开的各个均匀组成部分称

为组织。 12．

固溶体：合金组元通过溶解形成成分和性能均匀的、结构上与组元之一相同的固相。

二、填空题：

1．晶体与非晶体的根本区别在于原子（分子、离子或原子集团）是否在三维空间做有规则的周期性重复排列。

2．常见金属的晶体结构有体心立方晶格、面心立方晶格、密排六方晶格三种。 3．实际金属的晶体缺陷有点缺陷、线缺陷、面缺陷、体缺陷。

4．根据溶质原子在溶剂晶格中占据的位置不同，固溶体可分为置换固溶体和间隙固溶体两种。

5．置换固溶体按照溶解度不同，又分为无限固溶体和有限固溶体。

6．合金相的种类繁多，根据相的晶体结构特点可将其分为固溶体和金属化合物两种。 7． 同非金属相比，金属的主要特征是良好的导电性、导热性，良好的塑性，不透明，有光泽，正的电阻温度系数。

8． 金属晶体中最主要的面缺陷是晶界和亚晶界。

9． 位错两种基本类型是刃型位错和螺型位错，多余半原子面是刃型位错所特有的。 10．

在立方晶系中，｛120｝晶面族包括(120)、(120)、(102)、(102)、(210)、 (210)、 (201)、

(201)、(012)、(012)、(021)、(021)、等晶面。 11．

点缺陷有空位、间隙原子和置换原子等三种；属于面缺陷的小角度晶界可以用亚晶界来描述。

三、判断题：

1．固溶体具有与溶剂金属相同的晶体结构。（√）

2． 因为单晶体是各向异性的，所以实际应用的金属材料在各个方向上的性能也是不相同的。（×）

3．金属多晶体是由许多位向相同的单晶体组成的。（×）

4．因为面心立方晶格的配位数大于体心立方晶格的配位数，所以面心立方晶格比体心立方晶格更致密。（√）

5．在立方晶系中，原子密度最大的晶面间的距离也最大。（√） 6．金属理想晶体的强度比实际晶体的强度稍强一些。（×） 7．晶体缺陷的共同之处是它们都能引起晶格畸变。（√）

四、选择题：

1．组成合金中最基本的，能够独立存在的物质称为：（b）

a．相；b．组元；c．合金。 2．正的电阻温度系数的含义是：（b）

a．随温度升高导电性增大；b．随温度降低电阻降低；c．随温度增高电阻减小。 3．晶体中的位错属于：（c）

a．体缺陷；b．面缺陷；c．线缺陷；d．点缺陷。 4．亚晶界是由：（b）

a．点缺陷堆积而成；b．位错垂直排列成位错墙而构成；c．晶界间的相互作用构成。 5．在面心立方晶格中，原子密度最大的晶向是：（b） a．<100>；b．<110>；c．<111>。

6．在体心立方晶格中，原子密度最大的晶面是：（b） a．｛100｝；b．｛110｝；c．｛111｝。 7．α-Fe和γ-Fe分别属于什么晶格类型：（b）

a．面心立方和体心立方； b．体心立方和面心立方；

c．均为面心立方； d．均为体心立方 8．固溶体的晶体结构与 相同。（a）

a．溶剂； b．溶质； c．其它晶型。 9．间隙相的性能特点是：（c）

a．熔点高，硬度低； b．硬度高，熔点低；c．硬度高，熔点高

五、问答题：

1．常见的金属晶格类型有哪几种？

回答要点：

1）体心立方晶格；其晶胞是一个立方体，在立方体的八个顶角和中心各有一个原子。 2）面心立方晶格；其晶胞是一个立方体，在立方体的八个顶角和六个面的中心各有一个原子。

3）密排六方晶格；其晶胞是一个立方六柱体，在六方柱体的各个角上和上下底面中心各排列着一个原子，在顶面和底面间还有三个原子。

2．金属化合物具有什么样的性能特点？

回答要点：熔点高、硬度高、脆性大。

3．指出下面四个晶面和四个晶向的指数填写在对应的括号内。

z (100

(11

(112

(111)

A: [100]

C F A D B: [110]

y C: [201]

B x 4．标出图2-1中给定的晶面指数与晶向指数：

晶面OO′A′A、OO′B′B、OO′C′C、OABC、AA′C′C、AA′D′D；晶向OA、OB、OC、OD、OC′、OD′。

答：晶面OO′A′A：（010）；晶面OO′B′B：（110）； 晶面OO′C′C：（100）；晶面OABC：（001）； 晶面AA′C′C：（110）；晶面AA′D′D：（210）。 晶向OA：[100]；晶向OB：[110]； 晶向OC：[010]；晶向OD：[120]； 晶向OC′：[011]；晶向OD′：[122]。

5．在立方晶胞中标出以下晶面和晶向：

晶面DEE′ D′：（210）；

晶面DBC′：（111）or （1 1 1） 晶向D′ E′：[120]； 晶向C′ D：[011]。

第二章 金属及合金的相图

一、名词解释：

1． 枝晶偏析：固溶体合金结晶时，如果冷却较快，原子扩散不能充分进行，则形成成分不均匀的固溶体。先结晶的树枝晶晶枝含高熔点组元较多，后结晶的树枝晶晶枝含低熔点组元较多。结果造成在一个晶粒内化学成分分布不均，这种现象称为枝晶偏析或晶内偏析。 2． 中间相：金属化合物也叫中间相，是不同组元间发生相互作用，形成了不同于任一组元的具有独特原子排列和性质的新相，这种新相可以用分子式来大致表示其组成，但这种分子式不一定符合传统化学价的概念。

3． 固溶强化：通过形成固溶体使金属强度和硬度提高的现象。

4． 脱溶反应：α’ →α+β，式中α’是亚稳定的过饱和固溶体，β是稳定的或亚稳定的脱溶物，α是一个更稳定的固溶体，晶体结构和α’一样，但其成分更接近平衡状态。 5． 包晶偏析：包晶转变的产物β相包围着初生相α，使液相与α相隔开，液相和α相中原子之间的相互扩散必须通过β相，这就导致了包晶转变的速度往往是极缓慢的。实际生产中的冷速较快，包晶反应所依赖的固体中的原子扩散往往不能充分进行，导致生成的β固溶体中发生较大的偏析，称之为包晶偏析。

二、填空题：

1． 固溶体的强度和硬度比溶剂的强度和硬度 高 。 2． Cu-Ni合金进行塑性变形时，其滑移面为 {111} 。 3． 固溶体出现枝晶偏析后，可用扩散退火加以消除。 4． 以电子浓度因素起主导作用而生成的化合物称电子化合物。

5． 共晶反应式为Ld←→αc+βe，共晶反应的特点是发生共晶反应时三相共存，它们各自的成分是确定的，反应在恒温下平衡的进行。

三、判断题：

1． 间隙固溶体一定是无限固溶体。（×）

2． 间隙相不是一种固溶体，而是一种金属间化合物。（√）

3． 平衡结晶获得的20%Ni的Cu-Ni合金比40%的Cu-Ni合金的硬度和强度要高。（×） 4． 在共晶相图中，从L中结晶出来的β晶粒与从α中析出的βⅡ晶粒具有相同的晶体结构。（√）

5． 一个合金的室温组织为α+βⅡ+（α+β），它由三相组成。（×）