单元系-题库(学)

判断题1)相图表示的是体系的热力学平衡状态。[]2)晶胚的临界半径rk随着△T的增大而减小。[]3)液态金属的结构特点是短程有序，长程无序。[]4)液态金属只要过冷到其熔点以下就会发生结晶。[]5)非均匀形核时，临界晶核（曲率）半径决定了晶核的形状和体积大小[]6)无论固-液界面微观结构呈粗糙型还是光滑型，晶体生长时液相原子都是一个个地沿着固相面的垂直方向连接上去的。[]7)无论温度如何分布，纯金属都是以树枝状方式生长。[]8)纯晶体结晶时的过冷度是指在冷却曲线上出现平台的温度与熔点之差。[]9)在任何温度下，液相中出现的最大结构起伏都成为晶核。[]10)所谓临界晶核，就是体系自由能的减少完全抵偿表面自由能的增加时的晶胚大小。[]11)在液态金属中，凡是涌现出小于临界晶核半径的晶胚都不能成核，但是只要由足够的能量起伏提供形核功，还是可以成核的。[]12)非均匀形核总是比均与均匀形核容易，因为非均匀形核一般是以外加固体杂质作为现成晶核，不需要形核功。[]13)非均匀形核，当接触角θ=0°时，非均匀形核的形核功最大。[]14)固-液界面的微观结构可根据杰克逊因子α来判断：当α≤2时，固-液界面为光滑界面；当α≥5时，固-液界面为粗糙界面。[]15)结晶的热力学条件是：0VGVGS。[]16)不论晶核大小，形成晶核时都需要形核功。[]17)纯金属结晶时若呈垂直方式生长，其界面时为光滑，时而粗糙，交替变化。[]18)从宏观上观察，若液-固界面时平直的称为光滑界面；若液-固界面时由若干小平面组成，呈锯齿形的称为粗糙界面。[]19)一般金属结晶时，形核率随着过冷度的增加而增加，超过某一极大值后，出现反的变化。[]20)由于均匀形核需要的过冷度很大，所以液态金属多为非均匀形核。[]21)形核过程中，表面自由能是液固相变的驱动力，而体积自由能是其阻力。[]22)粗糙界面的材料一般只有较小的结晶潜热，所以生长速率较高。[]填空题1)液体金属形核时，当形成半径为r*的临界晶核时，体系的自由能变化______。.2)金属液体在凝固时产生临界晶核半径的大小主要取决于_____。3)相：。5）纯金属的结晶时，形核需要起伏和起伏。金属结晶时的过冷度越大，则结晶驱动力越，临界晶核尺寸越，临界形核功越，形核率越，结晶后的晶粒尺寸越，金属强度越。6）形核功：液态金属凝固时形成临界晶核需的能量，其值为表面能的三分之一，依靠液态金属中的提供7）液体结构的重要特征；8）非均匀形核模型中晶核与基底平面的接触角2/，表明形核功为均匀形核功的，°表明不能促进形核；9）相平衡时，系统内的相数可以通过系统自由度、和对系统平衡状态能够产生影响的外界因素数目的关系式来进行计算；10）过冷度是指；11）液固界面按原子尺度，可分为界面和界面12）结晶过程中晶体界面向液相推移的方式被称为，与液固界面的微观结构有关。13）液-固相界面按照原子结构可分为界面和界面，。晶体的长大方式与液-固相界面结构有关，可有、、等方式。14）正温度梯度是指，负温度梯度是指。小平面状方式长大是在种温度梯度下。选择题1）在同一体系和相同的过冷度下，非均匀成核速率总是_________均匀成核速率。a．大于或等于b．小于或等于c，等于d．不一定2）纯金属均匀形核时，临界半径*r与a．该金属的熔点有关，熔点越高，*r越小b．与该金属的表面能有关，表面能越高，r’越小c．与过冷度有关，过冷度越大，*r越小d．与过冷度有关，过冷度越大，*r越大4）形成临界晶核时,体积自由能的减少只能补偿表面能的。【】A、1/3B、2/3C、3/4D、2/55）下列对液－固粗糙界面描述正确的是：【】A微观粗糙，宏观平整B微观粗糙，宏观粗糙C微观平整，宏观粗糙D微观平整，宏观平整6）下列对金属结晶描述错误的是：【】A包括形核－长大两个过程B熔点开始进行凝固C需要能量起伏D需要结构起伏7）以下不属于细化金属铸件晶粒的方法是：【】A提高过冷度B变质处理C振动和搅拌D高温慢速浇铸简答题1．纯金属凝固时，均匀形核和非均匀形核的形核功大小是否相同?一般情况下两者哪一个大?为什么?什么情况下两者相同?2.在均匀形核时，如果形成的晶胚是立方体，请推导出形核功*G和临界尺寸(立方体边长*a)的表达式，并证明，式中，*A是临界晶核的表面积。4．什么是能量起伏?它与晶体均匀形核有什么关系?5.请简要的分析晶体凝固过程中晶核形成能的能量变化。**A31G6.细化金属铸件晶粒的方法有哪些？说明其基本原理。7.分析纯金属生长形态与温度梯度的关系.8.简述纯金属晶体长大机制及其与固-液界面微观结构的关系.9.与非均匀形核具有相同的临界晶核半径，非均匀形核的临界形核功也等于三分之一表面能，为什么非均匀形核比均匀形核容易？10.具有粗糙界面的金属，在何种温度梯度下以平面方式长大？在何种温度梯度下以树枝状方式长大？分别说明其长大过程。计算题1.考虑在一个大气压下液态铝的凝固，当过冷度ΔT=1℃，计算：(a)临界晶核尺寸；(b)半径为r*的晶核个数；(c)从液态转变到固态时，单位体积的自由能变化ΔGv（形核功）；(d)从液态转变到固态时，临界尺寸r*处的自由能的变化ΔG*。铝的熔点Tm=933K，单位体积熔化热Lm=1.836×109J/m3，固液界面比表面能δ=93mJ/m2，原子体积V0=1.66×10-29m3。2.已知液态纯镍在1.013×105Pa(1个大气压)，过冷度为319℃时发生均匀形核。设临界晶核半径为1nm，纯镍的熔点为1726K，熔化热Lm=18075J/mol，摩尔体积V=6.6cm3/mol，计算纯镍的液-固界面能和临界形核功证明1）均匀形核的临界形核功*G。等于表面能的1/3(注：单位面积表面能用表示，单位体积固相与液相的自由能差值用表示)。2）试证明在同样过冷度下均匀形核时，球形晶核较立方晶核更易形成。VG