材料科學(xué)基礎(chǔ)習(xí)題

1、.莂葿羅腿羋蒈蚄羈膄蒈螇膇蒂蕆衿羀莈薆羈膅芄薅蟻羈膀薄螃膃膆薃羅肆蒅薂蚅節(jié)莁薂螇肅芇薁袀芀膃薀羂肅蒂蠆螞袆莈蚈螄肁芄蚇袆襖芀蚆蚆腿膅蚆螈羂蒄蚅袁膈莀蚄羃羈芆蚃蚃膆膂螂螅罿蒁螁袇膄莇螁聿羇莃螀蝿芃艿莆袁肅膅蒞羄芁蒃莄蚃肄荿莄螆艿芅蒃袈肂膁蒂羀裊蒀蒁蝕肀蒆蒀袂袃莂葿羅腿羋蒈蚄羈膄蒈螇膇蒂蕆衿羀莈薆羈膅芄薅蟻羈膀薄螃膃膆薃羅肆蒅薂蚅節(jié)莁薂螇肅芇薁袀芀膃薀羂肅蒂蠆螞袆莈蚈螄肁芄蚇袆襖芀蚆蚆腿膅蚆螈羂蒄蚅袁膈莀蚄羃羈芆蚃蚃膆膂螂螅罿蒁螁袇膄莇螁聿羇莃螀蝿芃艿莆袁肅膅蒞羄芁蒃莄蚃肄荿莄螆艿芅蒃袈肂膁蒂羀裊蒀蒁蝕肀蒆蒀袂袃莂葿羅腿羋蒈蚄羈膄蒈螇膇蒂蕆衿羀莈薆羈膅芄薅蟻羈膀薄螃膃膆薃羅肆蒅薂蚅節(jié)莁薂螇肅芇薁袀

2、芀膃薀羂肅蒂蠆螞袆莈蚈螄肁芄蚇袆襖芀蚆蚆腿膅蚆螈羂蒄蚅袁膈莀蚄羃羈芆蚃蚃膆膂螂螅罿蒁螁袇膄莇螁聿羇莃螀蝿芃艿莆袁肅膅蒞羄芁蒃莄蚃肄荿莄螆艿芅蒃袈肂膁蒂羀裊蒀蒁蝕肀蒆蒀袂袃莂葿羅腿羋蒈蚄羈膄蒈螇膇蒂蕆衿羀莈薆羈膅芄薅蟻羈膀薄螃膃膆薃羅肆蒅薂蚅 材料科學(xué)基礎(chǔ)習(xí)題第一章 材料的結(jié)構(gòu)1試說明一個(gè)面心立方等于一個(gè)體心正方結(jié)構(gòu)。2在立方系中繪出110、111晶面族所包括的晶面，及（112）和（10）晶面。3求（121）與（100）所決定的晶帶軸和（001）與（111）所決定的晶帶軸所構(gòu)成的晶面的晶面指數(shù)。4計(jì)算面心立方結(jié)構(gòu)（111）、（110）與（100）面的面密度和面間距。5FeAl是電子化合物，具有體

3、心立方點(diǎn)陣，試畫出其晶胞，計(jì)算電子濃度，畫出（112）面原子排列圖。6合金相VC、Fe3C、CuZn、ZrFe2屬于何種類型，并指出其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。第二章 晶體缺陷1銅的空位生成能1.7×10-19J，試計(jì)算1000時(shí)，1cm3銅所包含的空位數(shù)，銅的密度8.9g/cm3，相對(duì)原子質(zhì)量63.5，玻爾茲曼常數(shù)K=1.38×10-23J/K。如圖2-1所示的位錯(cuò)環(huán)，說明各段位錯(cuò)的性質(zhì)，并指出刃位錯(cuò)多余半原子面的位置。 2如圖2-2，某晶體滑移面上有一個(gè) 柏氏矢量為b的位錯(cuò)環(huán)，受到均勻切應(yīng)力作用，試分析：該位錯(cuò)環(huán)各段位錯(cuò)的結(jié)構(gòu)類型；求各段位錯(cuò)所受的力；在的作用下，位錯(cuò)環(huán)將如何運(yùn)動(dòng)？在的

4、作用下，位錯(cuò)環(huán)穩(wěn)定不動(dòng)，其最小半徑應(yīng)該多大？3畫圖說明F-R位錯(cuò)源位錯(cuò)增殖過程。4證明位錯(cuò)密度和彎曲晶體曲率半徑R的關(guān)系為=。5圖3-1表示兩個(gè)被釘扎的刃位錯(cuò)A-B、C-D，它們的長(zhǎng)度均為x，且具有相同的位錯(cuò)線方向和柏氏矢量，每個(gè)位錯(cuò)都可作為F-R位錯(cuò)源。假定這兩個(gè)位錯(cuò)正在擴(kuò)大，試問位錯(cuò)環(huán)在交互作用時(shí)，是將位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)釘扎住，還是形成一個(gè)大位錯(cuò)源？如果能夠形成一個(gè)大位錯(cuò)源，試問該大位錯(cuò)源開動(dòng)所需臨界切應(yīng)力有多大？第三章 純金屬的凝固1若液態(tài)金屬中形成一球形晶核，試證明臨界晶核形成功Gc與臨界晶核體積Vc的關(guān)系為Gc=。2分析純金屬生長(zhǎng)形態(tài)與溫度梯度的關(guān)系。4細(xì)化鑄件晶粒的途徑有那些？為什么？5液態(tài)

5、金屬結(jié)晶時(shí)需要過冷，那么固態(tài)金屬熔化時(shí)是否會(huì)出現(xiàn)過熱？ 第四章 材料的相結(jié)構(gòu)與二元相圖1何為成份過冷？影響成份過冷的因素有那些？試述區(qū)域提純的原理。2簡(jiǎn)述枝晶偏析形成過程和消除方法。3分析0.45%C，1.2%C和2.3%C 的鐵碳合金的平衡結(jié)晶過程，計(jì)算室溫下組織組成 物的相對(duì)量及兩相相對(duì)量。4根據(jù)顯微組織分析，一灰口鐵內(nèi)石墨的體積占12%，鐵素體的體積占88%，試求該合金的碳含量。5簡(jiǎn)述鑄錠三區(qū)的形成機(jī)理，采用什么方法可使柱狀晶更發(fā)達(dá)？采用什么方法可使中心等軸晶更發(fā)達(dá)？6鋼中有那些常見雜質(zhì)？何為鋼的“熱脆” ？何為鋼的“冷脆”？如何防止？第五章 三元相圖1固態(tài)下完全不互溶的三元共晶相圖如圖

6、6-1所示，分析O與合金的結(jié)晶過程，畫出冷卻曲線、結(jié)晶示意圖、注明反應(yīng)式，并計(jì)算室溫下組織組成物的相對(duì)量。 2固態(tài)下完全不互溶的三元共晶相圖如圖6-2所示，畫出過Am、PQ的垂直截面。若三組元的熔點(diǎn)tAtBtC，請(qǐng)畫出tB ttA溫度下的水平截面。 3液相面投影圖如圖6-3，分析O合金的結(jié)晶過程，畫出冷卻曲線、結(jié)晶示意圖、注明反應(yīng)式，并計(jì)算室溫下組織組成物的相對(duì)量。4液相面投影圖如圖6-4，請(qǐng)寫出全部四相平衡轉(zhuǎn)變。第六章、擴(kuò)散1在鋼棒的表面，每20個(gè)鐵的晶胞中含有一個(gè)碳原子，在離表面1mm處每30個(gè)鐵的晶胞中含有一個(gè)碳原子，知鐵為面心立方結(jié)構(gòu)( a=3.65A),1000時(shí)碳的擴(kuò)散系數(shù)為3&#

7、215;10-11m2s，求每分鐘內(nèi)因擴(kuò)散通過單位晶胞的碳原子數(shù)是多少? 2在恒定源條件下820時(shí)，鋼經(jīng)1小時(shí)的滲碳，可得到一定厚度的表面滲碳層，若在同樣條件下要得到兩倍厚度的滲碳層需要幾個(gè)小時(shí)?3在不穩(wěn)定擴(kuò)散條件下800ºC時(shí)，在鋼中滲碳100分鐘可得到合適厚度的滲碳層，若在1000C時(shí)要得到同樣厚度的滲碳層，需要多少時(shí)間（D0=2.4×10-12m2sec：D1000=3×10-11m2sec）? 4在制造硅半導(dǎo)體器體中，常使硼擴(kuò)散到硅單品中，若在1600K溫度下保持硼在硅單品表面的濃度恒定(恒定源半無限擴(kuò)散)，要求距表面10-3cm深度處硼的濃度是表面濃度的

8、一半，問需要多長(zhǎng)時(shí)間（已知D1600=8×10-12cm2/sec；當(dāng)時(shí)，）？5Zn2+在ZnS中擴(kuò)散時(shí)，563時(shí)的擴(kuò)散系數(shù)為3×10-14cm2/sec;450時(shí)的擴(kuò)散系數(shù)為1.0×10-14cm2/sec，求：1）擴(kuò)散的活化能和D0；2）750時(shí)的擴(kuò)散系數(shù)。6實(shí)驗(yàn)冊(cè)的不同溫度下碳在鈦中的擴(kuò)散系數(shù)分別為2×10-9cm2/s(736)、5×10-9cm2/s(782)、1.3×10-8cm2/s(838)。a)請(qǐng)判斷該實(shí)驗(yàn)結(jié)果是否符合，b)是否符合，請(qǐng)計(jì)算擴(kuò)散活化能（J/mol），并求出在500時(shí)談的擴(kuò)散系數(shù)。7在某種材料中，某種粒

9、子的晶界擴(kuò)散系數(shù)與體積擴(kuò)散系數(shù)分別為Dgb=2.00×10-10exp（-19100/T）和Dv=1.00×10-4exp(-38200/T)，是求晶界擴(kuò)散系數(shù)和溫度擴(kuò)散系數(shù)分別在 什么溫度范圍內(nèi)占優(yōu)勢(shì)？8假定碳在-Fe(體心立方)和；-Fe（面心立方)中的擴(kuò)散系數(shù)分別為： D=0.0079exp-83600(J/mol/RT)cm2/sec D=0.21exp-141284(J/mol/RT)cm2/ssec計(jì)算800C時(shí)各自的擴(kuò)散系數(shù)并解釋其差別。第七章 固體材料的變形與斷裂1將一根長(zhǎng)20m，直徑14mm鋁棒，通過12.7mm的模具拉拔，求：這根棒材拉拔后的尺寸；這根棒

10、材承受的工程應(yīng)變與真應(yīng)變。2畫出體心立方、面心立方和密排六方晶體的滑移系。3體心立方晶體110111；112111；123111滑移系共有多少個(gè)？可否產(chǎn)生交滑移？單晶表面為100面，假定晶體可以在任何滑移系上滑移，討論表面上可能見到的滑移線。5證明面心立方晶體發(fā)生孿生變形時(shí)，產(chǎn)生的切變量為0.707。6試用多晶體塑變理論解釋，室溫下金屬的晶粒越細(xì)強(qiáng)度越高。7有一塊密排六方高純金屬板（a/c=1.586），軋成薄板后產(chǎn)生（0001）110織構(gòu)，沿軋向取樣，屈服強(qiáng)度較低，當(dāng)金屬中加入一定碳后，在相同條件下拉伸屈服強(qiáng)度很高，請(qǐng)說明原因。第八章 回復(fù)與再結(jié)晶（10h）1某單晶冷壓80%，在20停留7天

11、后，性能回復(fù)到一定程度。若在100回復(fù)到相同程度則需要50min，求該金屬的回復(fù)激活能。2冷變形黃銅在400溫度下完成再結(jié)晶需要1h，而390溫度下完成再結(jié)晶需要2h，試計(jì)算420再結(jié)晶需要多少時(shí)間？3Fe-3%Si合金含MnS粒子時(shí)，當(dāng)粒子半徑為0.05m，體積分?jǐn)?shù)為1%，850以下退火，當(dāng)基體的晶粒平均直徑為6m的時(shí)候，正常長(zhǎng)大停止，試分析原因。4將一楔形銅片置于兩軋輥滾之間軋制，畫出再結(jié)晶后晶粒大小沿片長(zhǎng)方向的變化示意圖。如果加熱到再結(jié)晶溫度以上保溫，何處先發(fā)生再結(jié)晶？5將純銅冷軋98%后，在不同溫度下再結(jié)晶，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一方案測(cè)定出再結(jié)晶激活能。6燈泡中鎢絲在非常高的溫度下工作，晶粒會(huì)顯著長(zhǎng)大，當(dāng)形成橫跨鎢絲的大晶粒時(shí)，燈絲變脆，會(huì)在工作中造成的熱應(yīng)力作用下，產(chǎn)生破壞。試找出能夠延長(zhǎng)燈絲壽命的方法。 肇膆莇薃袀肂莆蚅肅羈蒅螇?mèng)缕P蒄蕆蟻膃蒄蕿袆腿蒃螂蠆肅蒂蒁羅羈蒁薄螈艿蒀蚆羃膅葿螈螆肁薈蒈羈羇薈薀螄芆薇螞羀節(jié)薆裊袂膈薅薄肈肄膁蚇袁羀膁蝿肆艿膀葿衿膅艿薁肅肁羋蚃袇羇芇袆蝕蒞芆薅羆芁芅蚈螈膇芅螀羄肅芄蒀螇罿芃薂羂羋莂蚄螅膄莁螆羈肀莀蒆螃肆荿蚈聿羂荿螁袂芀莈蒀肇膆莇薃袀肂莆蚅肅羈蒅螇?mèng)缕P蒄蕆蟻膃蒄蕿袆腿蒃螂蠆肅蒂蒁羅羈蒁薄螈艿蒀蚆羃膅葿螈螆肁薈蒈羈羇薈薀螄芆薇螞羀節(jié)薆裊袂膈薅薄肈肄膁蚇袁羀膁蝿肆艿膀葿衿膅艿薁肅肁羋蚃袇羇芇袆蝕蒞芆薅羆芁芅蚈螈膇芅螀羄肅芄蒀螇罿芃薂羂