两相合金中第二相的分布与形状
两个相各自成为等轴晶粒，这一般是在两个相均是固溶体且数量较多的情况下产生的，这时两者均匀地分布在一起，合金的机械性能是两个相或两种“组织”性能的加权平均值，合金总的性能通常是具有一定的强度、较好的塑性、韧性。另一方面，如果第二相是化合物，而且体积百分数较大，则会使合金显示出极大的脆性，甚至无工业应用价值。在更多情况下，较少数量的第二相以球状、点状或短片状等均匀地分布在固溶体的晶粒内，这时尽管化合物的数量并不很多，但它将起强化基体相的作用，从而提高材料的机械强度。但与此同时，材料的塑性、韧性必将下降。
第七章 固体材料的动力学过程：激活、扩散及相关的材料行为
1.动力学方法可在材料中处理哪几方面的问题？动力学过程的三原理是什么？ 1）研究制备和处理材料的过程；2）合金性能表征的过程；3）使用材料的过程
1）沿着能量降低的方向发生；2）遵循阻力最小的途径进行；3）过程的结果是适者生存。
2.何为亚稳态？举例分析亚稳态的性质。
亚稳态：在热力学上虽然不稳定，但由于某种原因而能暂时或长期存在的状态。 要转入稳定的状态，必须获得必要的附加的能量来越过一定的能垒。
3.写出玻尔兹曼分布和阿伦尼乌斯定律的表达式？分析决定反应速度的主要因素。 玻尔兹曼分布：N/NT?exp(?q/KT)材料中原子数N（具有大于q的能量）与NT（材料中原子总数）之比等于exp（-q/KT）。显然温度越高，N/NT越大；q越大，N/NT就越小。 决定反应速率的主要因素是任一时刻下能量具有等于和大于激活能Q的原子数目，这个数目是由材料的能量分布来决定的，遵循麦克斯韦—玻尔兹曼定律。
阿伦尼乌斯定律：V?Aexp(?Q/KT)，A表示与温度无关的速度常数，R为气体常数，V为反应速率，Q是激活能。
原子间的反应速率取决于参与反映的原子中能量为Q或更高的原子数目。阿尼乌斯定律适用于任何热激活的反应，其速度取决于Q和T。
4.写出Fick第一定律与第二定律。说明如何进行一般的工业应用。 菲克第一定律：J??D?C 即扩散通量J与该截面处的浓度梯度成正比。D为扩散能力，?x常称扩散系数，负号表示扩散从高浓度向低浓度进行。 菲克第一定律适用于在各区域浓度不随时间而改变情况下所发生的扩散（称稳态扩散或稳定扩散） 菲克第二定律：?C???C??D，式中?C?t表示浓度随时间的变化率。可见，非稳态???t?x??x?扩散条件下，浓度随时间的变化正比于浓度梯度的变化，而不是浓度梯度本身。由此可推知，
在开始扩散时，浓度梯度变化较大，故浓度随时间变化较快，越到后来，这个变化就越慢，所以材料通过扩散达到均匀化，需要很长时间。 工业应用：将低碳钢通过渗碳达到某种较高浓度水平，或将带有成分偏析的铸件处理到某一相对比较均匀的程度。
5.原子扩散的主要机制是什么？各自的应用范围、激活能及扩散的快慢如何？ 空位扩散机制是扩散原子跳入空位，同时有空位移动与之配合。实现空位机制的条件是扩散原子的近邻应当有空位，同时空位周围的原子还必须具有超过能垒的能量。 这种扩散的激活能由原子跳动激活能和空位形成能两部分组成。
在体心立方金属（自扩散）和合金置换固溶体（互扩散）中，空位机制扩散占主导地位。在许多面心立方、密排六方金属或合金，以及离子化合物和氧化物中也常有这种扩散。
间隙扩散：在间隙固溶体中，晶体结构中存在小的间隙原子，这些溶质原子尺寸较小而易动，该原子从一个间隙位置跳到另一个间隙位置的扩散即为间隙扩散。这一机制不需要空位，而
且相比之下溶剂原子的扩散可以忽略。
激活能就是溶质原子发生跳动时所需的额外能量，因而必然比空位机制要小。 扩散速度 是间隙扩散大于空位扩散
应用范围：C在γ-Fe或α-Fe中就是这种机制。
6.扩散系数D与激活能Q及温度T的关系如何？与阿伦尼乌斯定律有何关系，并举二、三例说明扩散的工业应用。
温度越高，D越大，即扩散速度越大 激活能越大，扩散速度越慢。
半导体的掺杂、钢件表面渗碳
7.试分析离子晶体、共价晶体和聚合物中扩散的特点。
离子晶体：1）不同于金属和合金，原子可以运动并进入附近的任何点阵空位或间隙位置，，离子材料的扩散离子只能进入具有同样电荷的位置。
2）与金属相比，离子材料的扩散激活能高而扩散速率低，而且其扩散过程远比金属中复杂 3）阳离子扩散系数比阴离子大。
4）大多数离子晶体的扩散是按空位进行的，也有少部分是间隙扩散 影响扩散的缺陷来自1）本征点缺陷2）掺杂点缺陷
共价晶体：扩散和互扩散仍以空位机制为主
特点：方向性的键合使共价晶体的扩散激活能高于熔点相近的金属的激活能。 应用：半导体的掺杂是扩散在工业上的应用。
8.说明相变的条件、生核方式及固态相变的一般特点。 相变的结果产生了一个与起始相性质大为不同的相，所产生的相通常具有与原始相不同的晶体结构。
条件：相变的产生需要相对于平衡温度有一定的过热过冷程度；相变之后自由能降低 生核方式：均匀形核：晶核在母相的微小体积中直接地自发形成。 不均匀形核：晶核在母相中依附于未溶的杂质表面或型壁而形成的。
固态相变特点：1）仍然是生核与长大的过程。固态反应非常缓慢，并经受较大的热滞后，实际上很少真正达到平衡状态；
2）在非自发形核方面，除了外来颗粒以外，母相固态结构上的特点给形核带来催化作用，如点缺陷、线缺陷及面缺陷以及局部的高应变区；
3）转变时在总的能量项中，除了表面能项，还要包括应变能项；
4）可以由总的体积变化引起，也可以由于相界面上原子键合的局部不适应所引起； 5）新旧相之间倾向于有一定的位向关系；
6）允许转变过程经过一个或多个亚稳相，因而常形成过渡点阵。
9.归纳固态相变的主要类型及特点。
晶粒长大：原子运动跨越晶界，扩散距离短，晶体结构不变，而且没有新的晶粒生成，不需形核时间，反应速率对温度很敏感，是晶界曲率的函数，随着晶粒长大，反应速率降低，晶粒长大驱动力是晶界面积的减少。
再结晶：生成无应变的晶粒，驱动力是晶体内部的储存能，成分不变，晶体结构不变，新晶粒在原先变形晶粒的塑性变形区形成，所需时间遵循阿尼乌斯规律。