武汉理工大学工程材料作业二答参考案

1作业二参考答案一、填空题(每空1分，共计32分)：1.晶胞2.体心立方晶格面心立方晶格密排六方晶格3.理论结晶温度T0与开始结晶温度Tn_之差，用符号为△T表示4.点缺陷线缺陷面缺陷5.晶核的生成晶核的长大6.玻璃态高弹态粘流态7.增加晶核的数量阻碍晶核的长大细化8.表层细等轴晶区次层柱状晶区中心粗大等轴晶区9.σS(σ0.2)_σb_σb10.塑性11.塑性12.布氏硬度100～45013.洛氏硬度HRAHRBHRC14.材料的冷脆转变温度，它表示当环境温度发生变化时材料由韧性向脆性转变或由脆性向韧性转变的温度15.材料承受动态冲击时所吸收的冲击能量，代表了材料的韧性，Ak值越大，材料的韧性越好。二、选择题(每题2分，共计20分)：1.___a__2..__c___3.___b___4.___a__5.__b____6.___c____7.__a___8.____b__9.__c____10.__c____三、是非判断题（在正确陈述句后面括号内划“√”，反之划“×”。），并对错误进行改正。(第3题为1分，其它每题2分，共9分)：1.(×)改错：实际金属是多晶体，但是它是由许多晶格位向不相同的单晶体组成。2(×)改错：符号HBW是布氏硬度的符号，其值的有效测试范围在450HBW～650HBW之间。3.(√)4.(×)改错：凡是液体变成固体的过程都是凝固过程。只有当液体变成固体形成的是晶体时才被称为结晶，该过程称为结晶过程。5.(×)改错：室温下，金属晶粒越细，则强度越高，塑性越好(高)。这是因为晶粒细化，有利于提高金属材料的强度和改善金属材料的韧性四、简答及分析题：(各小题分数为：12分+11分+5分+9分+2分，共计39分)1.答：实际金属晶体中存在点缺陷、线缺陷和面缺陷三大类。(每个1分，共计3分)点缺陷包括晶格空位、间隙原子和置换原子；点缺陷的存在对使用性能，即物理性能、化学性能和力学性能的影响如下：(每个性能1分，共计3分)a.点缺陷的存在使晶体体积膨胀或缩小，密度改变；b.点缺陷引起金属电阻增加；c.使表面氧化增加，抗蚀性下降；d.点缺陷提高金属的强度、硬度，塑、韧性下降。线缺陷包括韧性位错和螺型位错，其影响如下：(每个性能1分，共计3分)a.在退火态，由于位错密度低，位错的存在使金属变形容易，随冷变形进一步加大，位错密度增加，位错间相互作用增强，金属强度增加，塑性降低。b.金属为理想晶体或含极少量位错时,金属的屈服强度σs很高。在这种理想晶体中增加位错,强度会迅速降低。c.溶质原子和第二相粒子的存在阻碍位了错线的运动，使强度、硬度提高，塑性、韧性下降。d.使电阻率增加，抗蚀性下降。面缺陷包括晶界和亚晶界，面缺陷对使用性能的影响表现为：(每个性能1分，共计3分)a.面缺陷可提高金属的强度。晶粒越细，晶界越多，强度、硬度和塑、韧性越高；b.使理化性能下降。2.答：①冷却速度越大，则过冷度也越大。（2分）②由于金属结晶过程受自由能F和原子扩散速度vD的综合影响，随着冷却速度v的增大，结晶温度降低，自由能差⊿F值变大，则晶体内形核率和长大速度都加快，2加速结晶过程的进行；但当冷却速度达到一定值以后,尽管此时自由能差⊿F值继续变大，但由于温度的降低，原子的扩散速度vD变小，则结晶过程将减慢。（能量⊿F的影响3分，扩散的影响3分）③铸造时，冷却速度增大，过冷度增大，⊿F值大，结晶驱动力大，形核率N和长大速度G都增大，且N的增加比G增加得快，提高了N与G的比值，铸件晶粒变细。(3分)3.答：线型非晶态高分子材料有三种力学状态，分别为：玻璃态、高弹态和粘流态。(3分)从线型非晶态高聚物的温度-变形曲线分析可知，降低Tg温度可以降低橡胶制品的使用温度，提高橡胶制品在高寒地区的使用性能，能满足高寒地区恶劣环境下的使用；同理，提高Tf温度能提高橡胶制品在高温恶劣环境下的使用性能，降低橡胶制品的老化速度，延长橡胶制品的使用寿命，可见降低Tg温度或提高Tf温度能扩大材料高弹态的温度范围，使之在较宽的温度范围内保持高弹性。（2分）4.答：陶瓷的组织由三部分组成，即晶体相、玻璃相和气相。(3分)晶体相是陶瓷材料的主要组成相，其形态、数量、大小和分布对陶瓷材料的使用性能起做主导和决定作用，改善陶瓷材料组织中晶体相的形态、数量、大小和分布就能非常有效的改善陶瓷材料的使用性能；玻璃相是在烧制过程中产生的一种非晶态相，也是陶瓷材料组织中一种不可缺少的组成相；玻璃相的存在可以降低烧结温度，在冷却时对分散的晶体相起到粘结作用，能抑制晶体相的晶粒长大和填充气孔，但因其热稳定性差，强度较晶体相低，所以为确保陶瓷材料的使用性能，在烧制过程中应该对玻璃相的数量进行适当的控制，一般控制在总体积的20%～40%之内；气相是陶瓷材料生产工艺过程中不可避免地形成并保留下来的一种相，气相的存在对陶瓷性能有利有弊，它使陶瓷密度减少，降低陶瓷材料的自重，并能吸收工作过程中的震动，这是其有利的一面，但它又使其强度降低，电击穿强度下降，绝缘性下降，这是不利的，因此对陶瓷中的气孔数量、形状、大小和分布应有所控制，一般控制在其总体积的5%~10%体积。（6分）5.答：复合材料是由两种或两种以上化学性质或组织结构不同的材料以微观或宏观的形式经人工合成的多相固体材料，其性能优于它的组成材料。