Физика металлов

ГОУ ВПО СПИ ИжГТУ

РЕГ.№ __________

Дата __________

Регистрация учебной части ЗО

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА №___

По дисциплине: «Физика металлов»

Преподаватель: Белякова А.Ф.

студента 1 курса группы 112 ЗДУ

специальности «Технология машиностроения»

шифр 151001

Клюева Сергея Александровича

Сарапул, 2009 г.

1.27 Чему соответствует атомный номер элемента в таблице Д.И. Менделеева?

Ответ: В таблице Д.И. Менделеева атомный номер соответствует числу протонов и суммарному заряду ядра

1.33 Сопоставьте квантовые числа с определяемыми ими категориями.

 1. Главное квантовое число. 2. Орбитальное квантовое число. 3. Побочное квантовое число. 4. Азимутальное квантовое число. 5. Магнитное квантовое число. 6. Спиновое квантовое число.

 а) наиболее вероятное расстояние электрона от ядра;

 б) средние размеры электронного облака;

 в) среднюю энергию электрона;

 г) форму электронного облака;

 д) отклонение энергетического состояния электрона от среднего значения;

 е) ориентация электронного облака в пространстве;

 ж) собственное вращение электрона вокруг своей оси.

Ответ: 1) а, б, в

 2) г, д

 3) г, д

 4) г, д

 5) е

 6) ж

2.5 Взаимодействие каких частиц обуславливается связь между атомами в металлах?

Взаимодействие между 1) ионами; 2) положительными ионами и электронным газом; 3) электронами.

Ответ: 2

2.23 Какие свойства металлов обусловлены металлическим типом связи?

Ответ: Ковкость

3.18 Приведите классификацию и краткое описание дефектов строения кристаллов.

Ответ: 1. Точечные дефекты малы в трёх измерениях. К ним относятся: вакансии (атомы, отсутствующие в узлах решётки); дислоцированные атомы (атомы, которые переместились в междоузлия решётки); примесные атомы замещения (чужие атомы в узлах решётки) и примесные атомы внедрения (атомы С, N. Н, имеющие малые атомные радиусы и располагающиеся в междоузлиях решётки и в её растянутых дефектных местах).

Точечные дефекты изменяют период решетки, сопровождаются появлением внутренних напряжений, распространяющихся в объёме двух-трёх атомных радиусов, повышают свободную энергию, влияют на свойства.

2. Линейные дефекты малы в двух измерениях, велики в одном. К ним относятся: ряд вакансий, ряд примесных атомов замещения и главные дефекты - дислокации (линейные, или краевые, винтовые и смешанные).

Дислокации образуются главным образом при кристаллизации и пластической деформации.

 Линейные (краевые) дислокации: над плоскостью скольжения вдвинута лишняя полуплоскость - «экстраплоскость». Край экстраплоскости является местом наибольшей деформации и наивысших напряжений в кристаллической решётке и называется ядром или осью линейной дислокации.

 Винтовые дислокации можно представить следующим образом. Монокристалл надрезается плоскостью скольжения на определённую глубину, и одна часть кристалла сдвигается параллельно плоскости надреза на одно межатомное расстояние вниз. В результате получается, что горизонтальные плоскости кристиллической решётки закручиваются винтом вокруг оси и выходят на поверхность кристалла. Винтовые дислокации, в основном, образуются при затвердевании (кристаллизации) металлов

 Смешанные дислокации состоят из участков линейных и винтовых дислокаций.

Дислокации подразделяют на положительные (экстраплоскость сверху) и отрицательные (экстраплоскость снизу).

Дислокации разного знака взаимно притягиваются; при их сближении на межатомное расстояние происходит их взаимное уничтожение - «аннигиляция дислокаций, т. с. восстановление целой вертикальной плоскости, Дислокации одного знака взаимно отталкиваются.

3. Поверхностные дефекты малы в одном измерении (в толщину), велики в двух. К ним относятся различные поверхности раздела: фаз, структурных составляющих и кристаллов (зёрен и субзёрен).

Поверхностные дефекты подразделяются на границы зёрен, блоков и фрагментов.

3.22 1.Укажите точечные дефекты. 2.Укажите линейные дефекты. 3. Укажите поверхностные дефекты. 3. Укажите объемные дефекты.

а) линейные, винтовые и смешанные дислокации; б) границы зерен, блоков и фрагментов; в) поры, трещины и раковины; г) примесные атомы (внедрения и замещения), вакансии и дислоцированные атомы.

Ответ: 1г; 2а; 3б; 4в.

4.19 1. Как называется переход вещества (металла) из одного агрегатного состояния в другое? 2. Как должна при этом измениться свободная энергия системы?

Ответ: Переход из одного состояния в другое называется превращением и самопроизвольно может происходить в направлении, в котором свободная энергия системы уменьшается.

4.41 Расположите в порядке очередности процессы роста древовидных кристаллитов в затвердевающем металлическом слитке.

 1. Образование осей второго порядка. 2. Образование осей первого порядка. 3. Утолщение осей трех порядков. 4. Образование осей третьего порядка. 5. Заполнение межосевого пространства.

Ответ: 2, 1, 4, 3, 5.

5.21 1. Что такое компонент? 2. Что такое фаза? 3. Что такое сплав?

 а) однородная часть системы, характеризующаяся одинаковыми: химическим составом, агрегатным состоянием, свойствами и отделенная от других частей поверхностью раздела; б) независимая составная часть системы; в) металлургическое тело, состоящее из нескольких химических элементов; г) твёрдые, жидкие и газообразные части системы.

Ответ: 1б; 2а; 3в.

5.28 Расположите этапы технологического процесса производства сплавов методом порошковой металлургии в порядке их прохождения.

 1. Спекание порошкового сплава. 2. Прессование металлического порошка. 3. Приготовление порошковой шихты из порошков различных металлов. 4. Получение металлических порошков (механическим, химическим, физико-химическим методами). 5. Введение пластификатора.

Ответ: 4, 3, 5, 2, 1.

6.4 1. Тип диаграммы состояния. 2. Фазовый состав во всех областях диаграммы состояния. 3. Превращения на линиях DCK и LMN. 4. Структура сплава 1. 5. Q_э в сплаве 1 по правилу отрезков. 6. Постройте кривую охлаждения для сплава 1 с применением правила фаз.

Ответ: 1. Диаграмма с устойчивым химическим соединением. 2. Ж, ж+а, ж+A_mB_n, ж+В, A+A_mB_n. 3.

6.10 Что такое компонент, фаза и что обозначает единица в правиле фаз?

Ответ: Компонент – независимая составная часть системы. Фаза – однородная часть системы, отделенная от других частей системы поверхностью раздела, при переходе через которую химический состав или структура вещества изменяется скачком.

7.16 В чем состоит отличие коэффициентов ударной вязкости KCU, KCV и KCT?

Ответ: KCT —образец с предварительно созданной трещиной

KCU —образец с U-образным надрезом

KCV —образец с V-образным надрезом

7.22 Сопоставьте происходящие при нагреве наклепанного металла процессы с изменениями его свойств.

 1. Свойства возвращаются к таковым отожженного металла, то есть до деформации; 2. Свойства изменяются на 10 – 15% - прочностные понижаются, пластические повышаются. 3. У жаропрочных сплавов повышаются характеристики жаропрочности σ_д и σ_пл, уменьшается ползучесть. 4. Понижаются и прочностные и пластические свойства мелкозернистого металла.

 а) возврат 1-го рода – отдых; б) возврат 2-го рода – полигонизация; в) снятие наклепа – завершение первичной рекристаллизации; г) собирательная рекристаллизация; д) начало первичной рекристаллизации; е) вторичная рекристаллизация.

Ответ: 1в; 2а; 3б; 4г,е.