- •I. Кристаллическое строение металлов
- •II. Формирование структуры металла при кристаллизации.
- •2. Чем отличается гомогенное образование зародышей от гетерогенного.
- •3. Как получить мелкое зерно в литом металле.
- •6. Что такое полиморфное превращение и какие необходимы условия для его протекания.
- •III.Фазы и структура в металлических сплавах
- •1. Что такое твердый раствор? Какие виды твердых растворов Вы знаете?
- •2. Каковы условия полной взаимной растворимости двух компонентов?
- •3. Какие Вы знаете интерметаллические (металлические) соединения?
- •4. Что такое матричная структура?
- •IV.Формирование структуры сплавов при кристаллизации.
- •1. Что такое эвтектика? Опишите процесс кристаллизации эвтектики.
- •2.Чем отличаются механизм и кинетика полиморфного превращения в сплавах от чистых металлов?
- •3. Как получить пересыщенный твердый раствор в системе сплавов с ограниченной растворимостью? Как называется такой технологический процесс?
- •4. Чем отличается дендритная ликвация от ликвации по плотности? Как устранить эти виды ликвации?
- •1. Чем отличаются истинные напряжения от условных?
- •2.Что такое концентраторы напряжений и почему они опасны?
- •3. Что происходит в металле при упругой деформации?
- •4. Как протекает пластическая деформация? Какие стадии можно отметить в процессе деформации монокристалла?
- •5.Чем отличается деформация поликристалла от деформации монокристалла?
- •6. Что такое текстура деформации и как она влияет на свойства металла?
- •7. Чем объяснить упрочнение металла (наклеп) в процессе деформации?
- •8. Каковы признаки вязкого и хрупкого разрушений?
- •9. При каких условиях чаще наблюдается хрупкое разрушение?
- •VI. Влияние нагрева на структуру и свойства деформированного металла.
- •1. Какие факторы влияют на температурный процесс рекристаллизации?
- •2 . Когда будет крупнее рекристаллизованное зерно: после деформации на 25% или на 75%?
- •3. Какие факторы влияют на текстуру рекристаллизации? в каких случаях текстура желательна и когда ее нужно избегать?
- •4. Что называют горячей, теплой и холодной деформацией?
- •VII. Механические свойства металлов
- •1. Что такое конструкционная прочность и какие параметры используются для ее оценки?
- •2. Почему испытания на растяжение наиболее широко применяются по сравнению с другими видами испытаний?
- •3. В каких случаях применяют испытания на статический изгиб?
- •4. Какое практическое применение может найти вязкость разрушения к в конструкторских разработках?
- •5.Какими методами определяется порог хладноломкости и как можно использовать на практике знание температурного запаса вязкости?
- •6. Какой образец будет иметь более высокий предел выносливости – шлифованный или полированный?
- •7. Какие существуют методы упрочнения металлов?
- •VIII. Железо и сплавы на его основе
- •Какие фазы образуют легирующие элементы в стали?
- •Как получить при нормальной температуре структуру аустенит?
- •Как получить ферритную сталь?
- •IX. Фазовые превращения в сплавах железа (теория термической обработки стали).
- •Перечислите этапы превращения ферритно-карбидной структуры в аустенит при нагреве.
- •Каким требованиям должны отвечать закалочные жидкости? Какие применяют жидкости для закалки, каковы их достоинства и недостатки?
- •Установите режим закалки стали, содержащей 0,4 и 1,0% с (температура аустенитизации, время нагрева, среда нагрева, охлаждающая среда).
- •Установите режим отпуска для резца из стали, содержащей 1% с и шатуна из стали с 0,45% с.
- •XI.Химико-термическая обработка стали
- •Чем отличается химико-термическая обработка от термической обработки стали?
- •Насыщение железа проводится при температуре 1000 ºС в течение 6 ч углеродом и хромом. В каком случае будет больше толщина слоя и почему?
- •В каких случаях применяют цементацию, нитроцементацию и азотирование?
- •Какое строение (структуру) имеет цементованный и азотированный слой? Увяжите строение слоя с диаграммой состояния Fe–Fe3c и Fe–n.
- •XII. Конструкционные стали и сплавы
- •Какие стали применяют для работы при температурах 550-560 и 600-800 ºС?
- •Когда и для чего используют жаропрочные сплавы на никелевой основе?
- •XIII.Стали и сплавы с особыми физическими свойствами
- •1. Какие требования предъявляются к материалам для постоянных магнитов? Какие стали и сплавы применяют для изготовления постоянных магнитов?
- •2.Какие Вы знаете магнитно-мягкие материалы? Где применяют магнитно-мягкие материалы?
- •3. Какие стали применяют для изготовления деталей, не требующих магнитности?
- •4. Где применяют сплавы инвар и ковар?
- •5. Какие Вы знаете сплавы с эффектом «памяти формы»?
- •6. Какие свойства имеют аморфные сплавы? Где применяют аморфные сплавы?
- •XIV. Титан и сплавы на его основе.
- •1. Каковы характерные физические и механические свойства титана и где он применяется?
- •2. Какие легирующие элементы расширяют область α-фазы и какие – область β-фазы?
- •4. Можно ли α-сплавы упрочнить термической обработкой? Какую термическую обработку проходят α-сплавы?
- •5.Какие примеси наиболее опасны для титана и почему?
- •6.Чем отличается мартенсит α' от мартенсита α’’ в титановых сплавах? Можно ли использовать для упрочнения титановых сплавов ω-фазу?
- •7.Как влияют легирующие элементы на точки Мн и Мк в титановых сплавах?
- •8.Почему не рекомендуется нагревать для отжига и закалки сплавы до области β-фазы?
- •10.Опишите характерные свойства титановых сплавов и область их применения.
- •XV. Алюминий и сплавы на его основе
- •1.Каковы характерные физические и механические свойства алюминия и где он применяется?
- •2. На какие группы делятся алюминиевые сплавы в зависимости от технологии их обработки?
- •3. Опишите в общем виде структуру и фазовый состав алюминиевых сплавов?
- •4. Зачем проводят диффузионный отжиг (гомогенизацию) и отжиг деформируемых алюминиевых сплавов (дуралюмина)?
- •5. Какие структурные и фазовые превращения протекают при закалке и старении дуралюмина?
- •6.Какие Вы знаете высокопрочные алюминиевые сплавы?
- •7.Где применяются и как упрочняются сплавы Al-Mn (aMц) и Al-Mq (aMr)?
- •Какую термическую обработку проходят литые алюминиевые сплавы?
- •9.Какой состав имеет сплав силумин и как он упрочняется?
- •10. Какие требования предъявляют к алюминиевым сплавам для фасонного литья?
- •XVI. Магний и сплавы на его основе
- •Укажите характерные свойства магния и области его променения.
- •Какие сплавы магния применяются? Укажите влияние Zn, Al, Zr, Be и других элемен-тов на механические, технологические свойства и структуру сплава.
- •3.Какие трудности при деформации и литье магниевых сплавов?
- •4.Укажите особенности термической обработки магниевых сплавов.
- •5. Опишите характерные свойства магниевых сплавов, их маркировку и области применения.
- •1.Укажите влияние примесей на свойства меди. Перечислите марки меди.
- •2.Где применяется чистая медь?
- •3.Чем отличаются латуни от бронзы? Как маркируются латуни и бронзы?
- •4.Как влияет цинк на механические и технологические свойства латуни? Укажите состав (марки), свойства и применение латуний.
- •5.Какую структуру имеет латунь, содержащая 20% Zn и 40% Zn?
- •6.Какие Вы знаете многокомпонентные латуни? Какими элементами легируют латунь и зачем?
- •8.Какие Вы знаете безоловянистые бронзы? Укажите их состав (марки), свойства и применение.
- •9.Какую термическую обработку проходят бериллиевые бронзы и где они применяются?
- •Области применения бериллиевых бронз
- •10. Укажите, почему бронзы часто применяют как антифрикционный материал. Какую бронзу наиболее часто применяют для изготовления вкладышей подшипников скольжения?
- •XVIII. Антифрикционные (подшипниковые) сплавы на оловянной, свинцовой, цинковой и алюминиевой основах
- •1. Какие требования предъявляются к антифрикционным сплавам?
- •2. Укажите марки (состав), структуру и применение оловянных и свинцовых баббитов.
- •Когда применяют цинковые и алюминиевые антифрикционные сплавы?
- •Укажите строение, достоинства и недостатки триметаллических (трехслойных) подшипников.
- •XXI. Неорганические материалы
- •Укажите особенности строения графита и его важнейшие свойства.
- •Как изменяется прочность графита от температуры?
- •Охарактеризуйте технический и пиролитический графиты, назовите области их применения.
- •Опишите неорганическое техническое стекло, назовите его состав, разновидности, свойства и применение. Какими способами повышают качество стекла?
- •Что такое ситаллы, укажите способы их получения, разновидности, свойства и применение?
- •Назовите представителей керамики на основе чистых оксидов. Дайте сравнительную оценку свойств.
- •Что представляет собой техническая керамика, ее разновидности?
- •Какие Вы знаете виды бескислородной керамики? Назовите их разновидности, свойства и применение.
- •XXII. Проводниковые материалы
- •Как можно классифицировать проводниковые материалы?
- •Какие свойства меди обусловливают ее широкое применение в электронной тех-нике? Что такое ''водородная болезнь'' меди?
- •Какими преимуществами и недостатками по сравнению с медью обладает алюминий как проводниковый материал? Возможность соединения
- •4. Какие металлы и в каких условиях могут переходить в состояние сверхпроводимости? Что является причиной образования куперовских пар?
- •5. Как влияет магнитное поле на критическую температуру перехода в состояние сверхпроводимости? Чем различаются сверхпроводники первого и второго рода?
- •6. Какие металлические сплавы высокого сопротивления нашли применение в электронной технике и для каких целей?
- •7. Каким образом обеспечивается прочность и формоустойчивость вольфрамовых нитей и спиралей при высоких температурах эксплуатации?
- •8. Чем обусловлено широкое применение тантала в конденсаторостроении?
- •9. Почему ферромагнитные металлы обладают нелинейной зависимостью удельного сопротивления от температуры?
- •10. Что понимают под мягкими и твердыми припоями?
- •11. Назовите неметаллические проводниковые материалы и приведите примеры их применения в электронной технике.
- •Какова природа магнитного упорядочения в ферритах
- •Что такое точка компенсации и в каких материалах она наблюдается?
- •В каких магнитных материалах и при каких условиях можно получить цилиндрические магнитные домены (цмд)? На чем основано применение цмд в вычислительной технике?
- •XXIII.Магнитные материалы
- •Как классифицируют магнитные материалы по свойствам и техническому назначению?
- •Какие магнитомягкие материалы имеют высокое значение магнитной проницаемости в слабых магнитных полях?
- •Каково влияние кремния на свойства электротехнической стали?
- •Чем различаются свойства высоконикелевого и низконикелевого пермаллоев? Какова природа этих различий?
- •Почему ферриты с высокой начальной магнитной проницаемостью обладают невысокой точкой Кюри?
- •Каковы частотные характеристики высокопроницаемых и низкопроницаемых ферритов?
- •В чем сходство и различие магнитных свойств ферритов и ферромагнетиков?
- •Каково строение магнитодиэлектриков и в каких целях они используются?
I. Кристаллическое строение металлов
1. Чем отличается макроструктура от микроструктуры и субструктуры?
Макроструктура — строение металла, видимое невооруженным глазом или при небольших увеличениях. Выявляет характер излома, усадочные раковины, поры, размеры и форму крупных кристаллов, трещины, химическую неоднородность, волокнистость (после специальной подготовки поверхности исследования: шлифования, протравки).
Микроструктура — строение металла, выявл. с помощью свет, и эл-нных микроскопов. Определяет размеры форму кристаллов, их распределение и относительные объемные количества, форму инородных включений и микропустот, ориентирование кристаллов.
Субструктура металла, внутреннее строение зёрен, характеризуемое типом, количеством и взаимным расположением дефектов кристаллической решётки. В недеформированном металле зёрна состоят из блоков (субзёрен), развёрнутых друг относительно друга на углы порядка угловых минут; эти блоки разделены субграницами.
2. Что такое микрофрактография?
МИКРОФРАКТОГРАФИЯ — изучение строения изломов с применением световых микроскопов, ПЭМ и ПРЭМ; микрофрактографии - область знания о строении излома.
3. Чему равно координационное число для решеток ОЦК, ГЦК и ГПУ?
|
Простая кубическая |
ОЦК |
ГЦК |
ГПУ |
Коордиционное число К(число ближ сосед.) |
6 |
8 |
12 |
12 |
Коэффициент компактности |
0,52 |
0,68 |
0,74 |
0,74 |
Число атомов прих. на решетку |
1 |
2 |
4 |
6 |
4. Чем отличается линейная дислокация от винтовой дислокации? Что характеризует вектор Бюргерса?
Дислокация — линейный дефект кристаллической решетки, искажающий правильное расположение атомных (кристаллографических) плоскостей. … Различают два типа дислокации: краевая и винтовая
Краевая дислокация характеризуется тем, что в какую-то часть кристаллической решетки как бы внедрена добавочная атомная плоскость, получившая название экстраплоскости. Поперечное сечение края экстраплоскости, называемой линией дислокации, состоит из наиболее упруго искаженной области кристаллической решетки размером от 2 до 5 периодов, а длина линии дислокации может достигать многих десятков тысяч периодов решетки.
Мерой искажения кристаллической решетки служит так называемый вектор Бюргерса, который получается, если провести замкнутый контур вокруг любого произвольного участка в идеальной решетке, а затем этот же путь повторить в реальном кристалле, заключив дислокацию внутрь контура. Можно заметить, что число атомов над экстраплоскостью в выделенном контуре будет на один ряд больше, чем под ней. Величина параметра кристаллической решетки, на которую отличается количество атомов над дислокацией и под дислокацией, получила название вектора Бюргерса.
Винтовая дислокация образуется в результате частичного сдвига в кристалле по плоскости Q. Это линия EF, вокруг которой атомные плоскости изогнуты по винтовой поверхности. Обойдя верхнюю изогнутую атомную плоскость по часовой стрелке, приходим к краю второй атомной плоскости и т.д. В этом случае кристалл можно рассматривать как состоящий из одной атомной плоскости, закрученной по винтовой поверхности. Если в краевой дислокации вектор Бюргерса перпендикулярен линии дислокации, то в винтовой дислокации он параллелен ей.
Важной характеристикой дислокаций, находящихся в реальном материале, является их плотность - суммарная длина всех линий дислокаций в единице объема. У отожженных металлов она составляет 106…108 см-2, а после холодной пластической деформации - 1011…1012 см-2. Попытка увеличить плотность дислокаций свыше 1012 см-2 приводит к появлению трещин и разрушению металла.
5. Какое строение имеют малоугловые и большеугловые границы?
Малоугловые границы наблюдаются между субзернами и имеют дислокационное строение. Малоугловую границу можно представить с помощью ряда параллельных краевых дислокаций. Образование субзерен с малоугловыми дислокациями называется полигонизацией . Структура большеугловых границ более сложная. Субграницы образованы определенными системами дислокаций. В зависимости от того, какой материал и какое воздействие на него оказывает окружающая среда, находится расположение дислокаций. Если металл мало деформирован, то местом скопления дислокаций являются плоскости скольжения. Если же такие металлы, как алюминий, железо подвергаются сильной деформации, то дислокации представлены в виде сложных сплетений: пространств, сетки.