机械工程材料试题库(有答案)

—1—第一章金属的晶体结构一、名词概念解释1、金属键、晶体、非晶体2、晶格、晶胞、晶格常数、致密度、配位数3、晶面、晶向、晶面指数、晶向指数4、晶体的各向异性、伪各向同性5、晶体缺陷、空位、位错、柏氏矢量6、单晶体、多晶体、晶粒、亚晶粒7、晶界、亚晶界、相界二、思考题1、常见的金属晶体结构有哪几种?试画出晶胞简图,说明其晶格常数特点。2、α-Fe、γ-Fe、Cu的晶格常数分别是2.066A°、3.64A°、3.6074A°,求(1)α-Fe与γ-Fe的原子半径及致密度；(2)1mm3Cu的原子数。3、画出下列立方晶系的晶面及晶向(1)(100)、(110)、(111)及[100]、[110]、[111](2)(101)、(123)及[101]、[123]4、在立方晶体结构中,一平面通过21=y、Z=3并平行于x轴,它的晶面指数是多少?试绘图表示。5、体心立方晶格中的{110}晶面族,包括几个原子排列相同而空间位向不同的晶面?试绘图表示。6、已知立方晶胞中三点A、B、C如图所示,A、B是晶胞角顶,C是棱边中点,求：(1)ABC面晶面指数；(2)ABC面的法向指数；(3)晶向CABCAB..的晶向指数。—2—7、何为晶向及晶面的原子密度?体心立方晶格中,哪个晶面及晶向的原子密度昀大?8、为何单晶体具有各向异性，而多晶体在一般情况下不显示出各向异性?9、何为晶体缺陷?金属中存在哪些晶体缺陷?10、实际晶体与理想晶体有何区别?11、位错的定义是什么?了解三种基本位错的模型及其特点。12、怎样确定位错的柏氏矢量?柏氏矢量的物理意义是什么?三、填空题1、常见的金属晶格类型有、＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿三种,α-Fe、Cr、W、Mo属于＿＿＿＿＿＿＿，γ-Fe、Al、Cu、Ni属于＿＿＿＿＿＿＿,而Be、Mg、Zn、Cd属于＿＿＿＿＿＿＿＿。2、晶胞中原子排列的紧密程度,可以用＿＿＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿＿＿两个参数来衡量。3、面心立方晶格{100}、{110}、{111}晶面的原子密度分别是＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿；100、110、111晶向的原子密度分别是＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿。可见,＿＿＿＿＿＿＿晶面和＿＿＿＿＿＿＿晶向的原子密度昀大。4、与理想晶体比较,实际金属的晶体结构是＿＿＿晶体,而且存在＿＿＿＿＿＿。5、三种典型金属晶格中,＿＿＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿＿＿晶格的原子排列是昀紧密的。6、晶格常数为a的面心立方晶胞,其原子数为＿＿＿＿＿＿,原子半径为＿＿＿＿＿,配位数为＿＿＿＿＿,致密度为＿＿＿＿＿＿＿。7、实际金属中昀常见的点缺陷是＿＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿；线缺陷是＿＿＿＿＿；面缺陷是＿＿＿＿＿＿＿＿。8、如图立方晶胞中OA的晶向指数为＿＿＿＿＿，与此晶向垂直的晶面的晶面指数是＿＿＿＿＿9、凡金属晶格缺陷都会引起晶格＿＿＿＿,一般都会使金属的强度、硬度＿＿＿＿,塑性、韧性＿＿＿。10、位错是＿＿＿＿＿＿＿＿＿与—3—＿＿＿＿＿＿＿＿的边界线。11、刃型位错的柏氏矢量与位错线互相＿＿＿＿＿＿＿,螺型位错的柏氏矢量与位错线互相＿＿＿＿＿。12、位错的滑移面是＿＿＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿＿＿所构成的平面。刃型位错的滑移面有＿＿＿＿个；螺型位错的滑移面有＿＿＿＿＿＿个。四、选择题1、在金属中能够完整地反映出晶格特征的昀小几何单元叫()。A、晶胞；B、晶格；C、晶体2、单晶体的性能特点是()。A、各向同性；B、各向异性；C、无规律3、体心立方晶胞原子数、原子半径、致密度分别是()。A、2,34a,0.68；B、4,34a,0.74；C、2,24a,0.684、符号{hkl}表示()。A、晶面族；B、晶向族；C、晶面5、立方晶系中,晶格常数是指()。A、昀近邻原子间距；B、昀近邻原子间距的一半；C、晶胞棱边长度6、体心立方晶格原子密度昀大的晶面和晶向分别是()。A、{111}、110；B、{110}、111；C、{100}、1117、在立方晶格中,晶向指数[UVW]与晶面指数(hkl)满足hU+kV+lW=0时,则此晶面与晶向()。A、平行；B、垂直；C、成45°夹角8、实际金属结晶后往往形成(),使性能呈无向性。A、单晶体；B、多晶体；C、非晶体9、实际金属中存在许多缺陷,其中晶界属于()。A、点缺陷；B、线缺陷；C、面缺陷五、判断题()1、凡是原子具有规则排列的物质都叫晶体。()2、密排六方晶胞共有17个原子。—4—()3、空间点阵相同的晶体,它们的晶体结构不一定相同。()4、体心立方晶胞体心位置上的原子的配位数比角上原子的配位数大。()5、在立方晶系中，改变晶向指数的数字顺序,所表示的晶向上的原子排列情况是完全相同的。()6、立方晶系中指数相同的晶面及晶向互相垂直。()7、晶格中每个结点都具有完全相同的周围邻点。()8、工业上使用的实际金属材料都表现出鲜明的各向异性特征。()9、金属晶格中的空位和间隙原子会引起晶格畸变，从而导致金属塑性提高。()10、晶体结构的配位数愈大,其晶格致密度也愈大。()11、刃位错线运动方向垂直于位错线。()12、位错引起的晶格畸变的大小可用柏氏矢量表示出来。—5—第二章纯金属的结晶一、名词概念解释1、过冷、过冷度2、均匀形核、非均匀形核3、形核率、长大线速度4、正温度梯度、负温度梯度5、平面长大、枝晶长大6、变质处理二、思考题1、金属结晶的基本规律是什么?2、结晶的热力学条件是什么?3、金属晶核的形成率和长大线速度受哪些因素影响?4、晶粒大小对金属力学性能有何影响?怎样控制铸件晶粒大小?实际生产中常用什么有效方法获得细晶粒?5、简述铸锭的典型组织与缺陷。6、钢锭、铜锭、铝锭在一般情况下各希望减少或扩大柱状晶区?为什么?三、填空题1、＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿称为金属结晶的过冷现象,＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿称为过冷度。2、金属结晶过程是＿＿＿＿＿＿与＿＿＿＿＿＿的过程,这是结晶的基本规律。3、金属结晶时的冷却速度越快,则过冷度越＿＿＿＿＿,结晶后的晶粒越＿＿＿＿,其强度越＿＿＿＿＿＿,塑性和韧性＿＿＿＿＿＿＿。4、对晶核的形成和长大来说,＿＿＿＿＿＿＿是驱动力,＿＿＿＿＿＿＿是必须条件。5、纯金属结晶时,如果结晶前沿液相存在正的温度梯度,晶体只能按＿＿＿＿＿＿—6—方式长大,昀后晶体生长成主要以＿＿＿＿＿＿作为外表面的规则形状。6、典型的金属铸锭组织由三层组成,即＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿。7、在金属铸锭中,除组织不均匀外,还经常存在＿＿＿＿＿＿＿＿等各种铸造缺陷。8、其它条件相同时,在下列铸造条件下,就铸件晶粒大小来说：(1)金属模浇注的比砂模浇注的＿＿＿＿＿＿＿；(2)铸成薄件的比铸成厚件的＿＿＿＿＿＿＿＿；(3)浇注时采用震动的比不采用震动的＿＿＿＿＿＿＿＿。四、选择题1、在具有一定过冷度的金属液体结晶时,液体与固相晶体的自由能差(△G=G固-G液)()。A、0；B、=0；C、02、纯金属结晶时冷却曲线上的水平台阶,表示()。A、结晶时放出结晶潜热；B、由外界补偿一定热量使其结晶；C、结晶时的孕育期3、金属结晶后晶粒大小取决于结晶时的形核率N和核长大速度G,要细化晶粒必须()。A、增大N和G；B、增大N、降低G；C、降低N、增大G4、较大型铸件一般是通过()来细化晶粒的。A、增大过冷度；B、降低冷却速度；C、变质处理5、纯金属材料凝固后的晶粒大小主要取决于()A、过冷度的大小；B、温度梯度的正负；C、晶体长大方式五、判断题()1、物质从液态到固态的转变过程称为“结晶”。()2、液态金属冷却速度越快,其实际结晶温度越接近理论结晶温度。()3、结晶时非均匀形核总比均匀形核容易。()4、在铁水中加入硅铁颗粒,使铸铁晶粒细化,这种方法称为变质处理。()5、液态金属结晶时,过冷度越大,晶体越呈树枝状长大,且分枝越细密。—7—第三章金属的塑性变形与再结晶一、名词概念解释1、弹性变形、塑性变形2、滑移、滑移线、滑移带、孪生3、滑移面、滑移方向、滑移系4、软位向、硬位向5、纤维组织、织构、丝织构、板织构6、加工硬化7、回复、多边化8、再结晶、再结晶温度、临界变形度9、热加工、冷加工10、流线、带状组织二、思考题1、在晶胞中画出体心立方、面心立方、密排六方的滑移系。2、什么叫临界分切应力?其表达式是什么?3、为什么实际测定的晶体滑移所需的临界切应力远小于理论计算值?4、多晶体塑性变形与单晶体相比,有何特点?5、为什么金属晶粒愈细,强度愈高,塑性与韧性也愈好?6、金属经塑性变形后,组织和性能发生什么变化?如接着加热,随加热温度提高,组织和性能又发生什么变化?7、什么叫加工硬化?它的重要意义是什么?8、说明回复与再结晶在工业上的应用。9、金属铸件能否通过再结晶退火来细化晶粒,为什么?10、金属经塑性变形后会造成哪几种残余内应力?对金属制品有何影响?如何消除?11、影响再结晶温度的因素有哪些?12、再结晶后的晶粒大小主要取决于什么因素?13、为什么生产中一般应尽量避免在临界变形度这一范围内加工变形?—8—14、冷热加工的本质区别何在?讨论室温下反复弯折细铁丝和铅丝的过程及引起的结果。15、热加工对金属组织和性能有何影响?钢材在热变形加工(如锻造时),为什么不出现硬化现象?16、在室温下对铅板快速进行弯折,愈弯愈硬,而稍隔一段时间再行弯折,铅板又象昀初一样柔软,这是什么原因?17、你认为室内用的花线与户外架空铜导线在冷拔加工后的热处理是否相同?为什么?三、填空题1、塑性变形的方式主要有＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿,而大多数情况下是＿＿＿＿＿。2、滑移常沿晶体中＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿的晶面及晶向发生。3、在体心立方晶格中,原子密度昀大的晶面是{},有＿＿＿＿个,原子密度昀大的晶向是,有＿＿＿＿个,因此其滑移系数目为＿＿＿＿＿；在面心立方晶格中,原子密度昀大的晶面是{},有＿＿＿个,原子密度昀大的晶向是,有＿＿＿个,因此其滑移系数目为＿＿＿＿＿。两者比较,具有＿＿＿＿＿＿＿＿晶格的金属塑性较好,其原因是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。4、τK与σS的关系式为＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿,由此式可知,当外力与滑移面和滑移方向的夹角都接近于45°时,σS昀＿＿＿＿,滑移面处于此位向时称为＿＿＿＿位向。5、多晶体金属的塑性变形由于受到＿＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿＿的影响,与单晶体金属相比,塑性变形抗力＿＿＿＿＿＿＿。6、金属在塑性变形时,随变形量的增加，变形抗力迅速＿＿＿＿＿,即强度、硬度＿＿＿＿,塑性、韧性＿＿＿＿,产生所谓加工硬化现象。这种现象可通过＿＿＿＿＿加以消除。7、冷深冲件出现“制耳”现象,是由于原板材在轧制时组织出现了＿＿＿＿＿＿＿＿。8、变形金属在加热时,会发生＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿三个阶段的变化。9、冷绕成形的钢质弹簧,成形后应进行＿＿＿＿＿＿退火,温度约为＿＿＿＿＿＿℃。10、回复退火也称＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。11、冷拉拔钢丝,如变形量大,拉拔工序间应穿插＿＿＿＿退火,目的是＿＿＿＿＿。12、热加工与冷加工的划分应以＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿为界线。＿＿＿＿＿＿＿＿＿的塑性变形称为冷加工；＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿的塑性变形称为热加工。13、热加工后钢中的＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿沿加工方向延伸,形成彼此平行的宏观条纹组织,称为＿＿＿＿＿＿。14、热加工“纤维组织(流线)”使金属力学性能具有明显各向异性,纵向的强度、塑—9—性、韧性＿＿＿＿＿＿＿于横向。四、选择题1、晶体在滑移的同时向()方向发生转动。A、切应力；B、正应力；C、外力2、根据滑移系的数目,三种典型金属晶格的塑性好坏顺序是()。A、体心立方面心立方密排六方B、面心立方体心立方密排六方C、密排六方体心立方面心立方3、滑移是由于滑移面上的()而造成的。A、位错运动；B、晶格畸变；C、晶格位向差4、滑移面及滑移方向与外力()时,昀易滑移。A、平行；B、成45°夹角；C、垂直5、滑移过程中晶体转动的结果,使原来有