材料科學(xué)基礎(chǔ)習(xí)題

材料科學(xué)基礎(chǔ)習(xí)題總匯第一章1.

原子中一個電子的空間位置和能量可用哪四個量子數(shù)來決定？2.

在多電子的原子中，核外電子的排布應(yīng)遵循哪些原則？3.

在元素周期表中，同一周期或同一主族元素原子結(jié)構(gòu)有什么共同特點？從左到右或從上到下元素結(jié)構(gòu)有什么區(qū)別？性質(zhì)如何遞變？4.

何謂同位素？為什么元素的相對原子質(zhì)量不總為正整數(shù)？5.

鉻的原子序數(shù)為24，它共有四種同位素：4.31%的Cr原子含有26個中子，83.76%含有28個中子，9.55%含有29個中子，且2.38%含有30個中子。試求鉻的相對原子質(zhì)量。6.

銅的原子序數(shù)為29，相對原子質(zhì)量為63.54，它共有兩種同位素Cu63和Cu65，試求兩種銅的同位素之含量百分比。7.

錫的原子序數(shù)為50，除了4f亞層之外其它內(nèi)部電子亞層均已填滿。試從原子結(jié)構(gòu)角度來確定錫的價電子數(shù)。8.

鉑的原子序數(shù)為78，它在5d亞層中只有9個電子，并且在5f層中沒有電子，請問在Pt的6s亞層中有幾個電子？9.

已知某元素原子序數(shù)為32，根據(jù)原子的電子結(jié)構(gòu)知識，試指出它屬于哪個周期？哪個族？并判斷其金屬性強弱。10.

原子間的結(jié)合鍵共有幾種？各自特點如何？11.

圖1-1繪出三類材料—金屬、離子晶體和高分子材料之能量與距離關(guān)系曲線，試指出它們各代表何種材料。12.

已知Si的相對原子質(zhì)量為28.09，若100g的Si中有5×1010個電子能自由運動，試計算：(a)能自由運動的電子占價電子總數(shù)的比例為多少？(b)必須破壞的共價鍵之比例為多少？13.

S的化學(xué)行為有時象6價的元素，而有時卻象4價元素。試解釋S這種行為的原因。14.

A和B元素之間鍵合中離子特性所占的百分比可近似的用下式表示：這里xA和xB分別為A和B元素的電負性值。已知Ti、O、In和Sb的電負性分別為1.5，3.5，1.7和1.9，試計算TiO2和InSb的IC%。15.

Al2O3的密度為3.8g/cm3，試計算a)1mm3中存在多少原子？b)1g中含有多少原子？16.

盡管HF的相對分子質(zhì)量較低，請解釋為什么HF的沸騰溫度(19.4℃)要比HCl的沸騰溫度(-85℃17. 高分子鏈結(jié)構(gòu)分為近程結(jié)構(gòu)和遠程結(jié)構(gòu)。他們各自包括內(nèi)容是什么？18. 高分子材料按受熱的表現(xiàn)可分為熱塑性和熱固性兩大類，試從高分子鏈結(jié)構(gòu)角度加以解釋之。19. 分別繪出甲烷(CH4)和乙烯(C2H4)之原子排列與鍵合.20. 高密度的聚乙烯可以通過氯化處理即用氯原子來取代結(jié)構(gòu)單元中氫原子的方法實現(xiàn)。若用氯取代聚乙烯中8%的氫原子，試計算需添加氯的質(zhì)量分數(shù)。21. 高分子材料相對分子質(zhì)量具有多分散性。表1-1為聚乙烯相對分子質(zhì)量分布表表1-1分子量范圍(103)平均分子量Mi(103)分子數(shù)分數(shù)xixiMi質(zhì)量分數(shù)wiwiMi5~107.50.053750.0215010~1512.50.01620000.10125015~2017.50.2238500.18315020~2522.50.2760750.29652525~3027.50.2055000.26715030~3532.50.0826000.13422535~4037.50.027500.02750試計算該材料的數(shù)均相對分子質(zhì)量，重均相對分子質(zhì)量以及數(shù)均聚合度nn。22.有一共聚物ABS（A-丙烯腈，B-丁二烯，S-苯乙烯），每一種單體的質(zhì)量分數(shù)均相同，求各單體的摩爾分數(shù)。23.嵌鑲金相試樣用的是酚醛樹脂類的熱固性塑料。若酚醛塑料的密度為1.4g/cm3，試求10cm3的圓柱形試樣含的分子量為多少？24.一有機化合物，其組成的w(C)為62.1%，w(H)為10.3%，w(O)為27.6%。試推斷其化合物名稱。25.尼龍-6是HOCO(CH2)5NH2的縮聚反應(yīng)的產(chǎn)物。a)用分子式表示其縮聚過程；b)已知C-O、H-N、C-N、H-O的鍵能分別為360、430、305、500(kJ/mol)，問形成一摩爾的H2O時，所放出的能量為多少？第二章1.

試證明四方晶系中只有簡單四方和體心四方兩種點陣類型。2.

為什么密排六方結(jié)構(gòu)不能稱作為一種空間點陣？3.

標出面心立方晶胞中（111）面上各點的坐標，并判斷是否位于(111)面上，然后計算方向上的線密度。4.

標出具有下列密勒指數(shù)的晶面和晶向：a)立方晶系,,,,；b)六方晶系，，，，5.

在立方晶系中畫出晶面族的所有晶面，并寫出{123}晶面族和﹤221﹥晶向族中的全部等價晶面和晶向的密勒指數(shù)。6.

在立方晶系中畫出以為晶帶軸的所有晶面。7.

試證明在立方晶系中，具有相同指數(shù)的晶向和晶面必定相互垂直。8.

已知純鈦有兩種同素異構(gòu)體，低溫穩(wěn)定的密排六方結(jié)構(gòu)和高溫穩(wěn)定的體心立方結(jié)構(gòu)，其同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變溫度為882.5℃，計算純鈦在室溫（20℃）和900℃時晶體中（112）和（001）的晶面間距（已知aa20℃=0.2951nm,caaβ900℃=0.3307nm9.

試計算面心立方晶體的（100），（110），（111）等晶面的面間距和面致密度，并指出面間距最大的面。10.

平面A在極射赤平面投影圖中為通過NS極和點0°N，20°E的大圓，平面B的極點在30°N，50°W處，a)求極射投影圖上兩極點A、B間的夾角；b)求出A繞B順時針轉(zhuǎn)過40°的位置。11.

a)說明在fcc的（001）標準極射赤面投影圖的外圓上，赤道線上和0°經(jīng)線上的極點的指數(shù)各有何特點？b)在上述極圖上標出、、極點。12.

由標準的（001）極射赤面投影圖指出在立方晶體中屬于[110]晶帶軸的晶帶，除了已在圖2-1中標出晶面外，在下列晶面中那些屬于[110]晶帶？。13.

不用極射投影圖，利用解析幾何方法，如何確定立方晶系中a)兩晶向間的夾角；b)兩晶面夾角；c)兩晶面交線的晶向指數(shù)；d)兩晶向所決定的晶面指數(shù)。14.

圖2-2為α-Fe的x射線衍射譜，所用x光波長λ=0.1542nm，試計算每個峰線所對應(yīng)晶面間距，并確定其晶格常數(shù)。圖2-215.

采用Cukα(λ=0.1542nm)測得Cr的x射線衍射譜為首的三條2=44.4°，64.6°和81.8°，若(bcc)Cr的晶格常數(shù)a=0.2885nm，試求對應(yīng)這些譜線的密勒指數(shù)。16.

歸納總結(jié)三種典型的晶體結(jié)構(gòu)的晶體學(xué)特征。17.

試證明理想密排六方結(jié)構(gòu)的軸比c/a=1.633。18.

Ni的晶體結(jié)構(gòu)為面心立方結(jié)構(gòu)，其原子半徑為r=0.1243nm，試求Ni的晶格常數(shù)和密度。19.

Mo的晶體結(jié)構(gòu)為體心立方結(jié)構(gòu)，其晶格常數(shù)a=0.3147nm，試求Mo的原子半徑r。20.

Cr的晶格常數(shù)a=0.2884nm，密度為ρ=7.19g/cm3，試確定此時Cr的晶體結(jié)構(gòu)。21.

In具有四方結(jié)構(gòu)，其相對原子質(zhì)量Ar=114.82，原子半徑r=0.1625nm，晶格常數(shù)a=0.3252nm，c=0.4946nm，密度ρ=7.286g/cm3，試問In的單位晶胞內(nèi)有多少個原子?In致密度為多少？22.

Mn的同素異構(gòu)體有一為立方結(jié)構(gòu)，其晶格常數(shù)為0.632nm，ρ為7.26g/cm3，r為0.112nm，問Mn晶胞中有幾個原子，其致密度為多少？23.

a)按晶體的鋼球模型，若球的直徑不變，當(dāng)Fe從fcc轉(zhuǎn)變?yōu)閎cc時，計算其體積膨脹多少？b)經(jīng)x射線衍射測定在912℃時，α-Fe的a=0.2892nm，γ-Fe的a=0.3633nm,計算從γ-Fe轉(zhuǎn)變?yōu)棣?Fe時，其體積膨脹為多少？與a)相24.

a)計算fcc和bcc晶體中四面體間隙及八面體間隙的大?。ㄓ迷影霃絉表示），并注明間隙中心坐標；b)指出溶解在γ-Fe中C原子所處位置，若此類位置全部被C原子占據(jù)，那么問在此情況下，γ-Fe能溶解C的質(zhì)量分數(shù)為多少？而實際上碳在鐵中的最大溶解質(zhì)量分數(shù)是多少？兩者在數(shù)值上有差異的原因是什么？25.

a)根據(jù)下表所給之值，確定哪一種金屬可作為溶質(zhì)與鈦形成溶解度較大的固溶體：Tihcpa=0.295nmBehcpa=0.228nmAlfcca=0.404nmVbcca=0.304nmCrbcca=0.288nm b)計算固溶體中此溶質(zhì)原子數(shù)分數(shù)為10%時，相應(yīng)質(zhì)量分數(shù)為多少？26. Cu-Zn和Cu-Sn組成固溶體最多可溶入多少原子數(shù)分數(shù)的Zn或Sn？若Cu晶體中固溶入Zn的原子數(shù)分數(shù)為10%，最多還能溶入多少原子數(shù)分數(shù)的Sn?27. 含w(Mo)為12.3%，w(C)為1.34%的奧氏體鋼，點陣常數(shù)為0.3624nm，密度為7.83g/cm3，C，F(xiàn)e，Mn的相對原子質(zhì)量分別為12.01，55.85，54.94，試判斷此固溶體的類型。28. 滲碳體（Fe3C）是一種間隙化合物，它具有正交點陣結(jié)構(gòu)，其點陣常數(shù)a=0.4514nm，b=0.508nm，c=0.6734nm，其密度=7.66g/cm3，試求Fe3C每單位晶胞中含F(xiàn)e原子與29. 從晶體結(jié)構(gòu)的角度，試說明間隙固溶體、間隙相以及間隙化合物之間的區(qū)別。30. 試證明配位數(shù)為6的離子晶體中，最小的正負離子半徑比為0.414。31.

MgO具有NaCl型結(jié)構(gòu)。Mg2+的離子半徑為0.078nm，O2-的離子半徑為0.132nm。試求MgO的密度（ρ）、致密度（K）。32.

某固溶體中含有x(MgO)為30%，x(LiF)為70%。a)試計算Li+1，Mg2+，F(xiàn)-1和O2-之質(zhì)量分數(shù)；b)若MgO的密度為3.6g/cm3，LiF的密度為2.6g/cm3，那么該固溶體的密度為多少？33.銫與氯的離子半徑分別為0.167nm，0.181nm,試問a)在氯化銫內(nèi)離子在<100>或<111>方向是否相接觸？b)每個單位晶胞內(nèi)有幾個離子？c)各離子的配位數(shù)是多少？d)ρ和K？34. K+和Cl-的離子半徑分別為0.133nm，0.181nm，KCl具有CsCl型結(jié)構(gòu)，試求其ρ和K？35.

Al3+和O2-的離子半徑分別為0.051nm，0.132nm，試求Al2O3的配位數(shù)。36.

ZrO2固溶體中每6個Zr4+離子同時有一個Ca2+離子加入就可能形成一立方體晶格ZrO2。若此陽離子形成fcc結(jié)構(gòu)，而O2-離子則位于四面體間隙位置。計算a)100個陽離子需要有多少O2-離子存在？b)四面體間距位置被占據(jù)的百分比為多少？37.

試計算金剛石結(jié)構(gòu)的致密度。38.

金剛石為碳的一種晶體結(jié)構(gòu)，其晶格常數(shù)a=0.357nm，當(dāng)它轉(zhuǎn)換成石墨(g/cm3)結(jié)構(gòu)時，求其體積改變百分數(shù)？39.

Si具有金剛石型結(jié)構(gòu)，試求Si的四面體結(jié)構(gòu)中兩共價鍵間的夾角。40.

結(jié)晶態(tài)的聚乙烯分子結(jié)構(gòu)如圖2-3所示，其晶格屬斜方晶系，晶格常數(shù)a=0.74nm，b=0.492nm，c=0.253nm，兩條分子鏈貫穿一個晶胞。a)試計算完全結(jié)晶態(tài)的聚乙烯的密度；b)若完整非晶態(tài)聚乙烯的密度為0.9g/cm3，而通常商用的低密度聚乙烯的密度為0.92g/cm3，高密度聚乙烯的密度為0.96g/cm3，試估算上述兩種情況下聚乙烯的結(jié)晶體積分數(shù)。41. 聚丙烯是由丙烯聚合而成，其化學(xué)式是C3H6，結(jié)晶態(tài)聚丙烯屬單斜晶系，其晶格常數(shù)a=0.665nm，b=2.096nm，c=0.65nm，α=γ=90°,β=99.3°，其密度ρ=0.91g/cm3。試計算結(jié)晶態(tài)聚丙烯的單位晶胞中C和H原子的數(shù)目。42. 已知線性聚四氟乙烯的數(shù)均相對分子質(zhì)量為5105，其C-C鍵長為0.154nm，鍵角為109°，試計算其總鏈長L和均方根長度。43. 何謂玻璃？從內(nèi)部原子排列和性能上看，非晶態(tài)和晶態(tài)物質(zhì)主要區(qū)別何在？44.

有一含有蘇打的玻璃，SiO2的質(zhì)量分數(shù)為80%，而Na2O的質(zhì)量分數(shù)為20%，。試計算形成非搭橋的O原子數(shù)分數(shù)。第三章1.

設(shè)Cu中空位周圍原子的振動頻率為1013s-1,⊿Em為0.1510-18J，exp(⊿Sm/k)約為1，試計算在700K和室溫（27℃2.

Nb的晶體結(jié)構(gòu)為bcc，其晶格常數(shù)為0.3294nm，密度為8.57g/cm3,試求每106Nb中所含空位數(shù)目。3.

Pt的晶體結(jié)構(gòu)為fcc，其晶格常數(shù)為0.3923nm，密度為21.45g/cm3，試計算其空位粒子數(shù)分數(shù)。4.

若fcc的Cu中每500個原子會失去一個，其晶格常數(shù)為0.3615nm，試求Cu的密度。5.

由于H原子可填入-Fe的間隙位置，若每200個鐵原子伴隨著一個H原子，試求-Fe理論的和實際的密度與致密度（已知-Fea=0.286nm，rFe=0.1241nm，rH=0.036nm）。6.

MgO的密度為3.58g/cm3,其晶格常數(shù)為0.42nm，試求每個MgO單位晶胞內(nèi)所含的Schottky缺陷之?dāng)?shù)目。7.

若在MgF2中溶入LiF，則必須向MgF2中引入何種形式的空位（陰離子或陽離子）？相反，若欲使LiF中溶入MgF2，則需向LiF中引入何種形式的空位（陰離子或陽離子）？8.

若Fe2O3固溶于NiO中，其質(zhì)量分數(shù)w(Fe2O3)為10%。此時，部分3Ni2+被（2Fe3++□）取代以維持電荷平衡。已知，，，求1m3中有多少個陽離子空位數(shù)？9.

某晶體的擴散實驗中發(fā)現(xiàn)，在500℃時，1010個原子中有一個原子具有足夠的激活能可以跳出其平衡位置而進入間隙位置；在600℃時，此比例會增加到109。a)求此跳躍所需要的激活能？b)在10.

某晶體中形成一個空位所需要的激活能為0.32×10-18J。在800℃時，1×104個原子中有一個空位，在何種溫度時，10311.

已知Al為fcc晶體結(jié)構(gòu)，其點陣常數(shù)a=0.405nm，在550℃式的空位濃度為2×10-612.

在Fe中形成1mol空位的能量為104.675kJ，試計算從20℃升溫至85013.

由600℃降至300℃時，Ge晶體中的空位平衡濃度降低了六個數(shù)量級，試計算14.

W在20℃時每1023個晶胞中有一個空位，從20℃升至1020℃，點陣常數(shù)膨脹了410-415.

Al的空位形成能(EV)和間隙原子形成能(Ei)分別為0.76eV和3.0eV,求在室溫（20℃）及500℃時16.

若將一位錯線的正向定義為原來的反向，此位錯的柏氏矢量是否改變？位錯的類型性質(zhì)是否變化？一個位錯環(huán)上各點位錯類型是否相同？17.

有兩根左螺旋位錯線，各自的能量都為E1，當(dāng)他們無限靠攏時，總能量為多少？18.

如圖3-1表示兩根純螺位錯，一個含有扭折，而另一個含有割階。從圖上所示的箭頭方向為位錯線的正方向，扭折部分和割階部分都為純?nèi)行臀诲e。a)若圖示滑移面為fcc的（111）面，問這兩對位錯線段中（指割階和扭折），那一對比較容易通過他們自身的滑移而去除？為什么？b)解釋含有割階的螺型位錯在滑動時是怎樣形成空位的。19.

假定有一個b在晶向的刃型位錯沿著（100）晶面滑動，a)如果有另一個柏氏矢量在[010]方向，沿著（001）晶面上運動的刃型位錯，通過上述位錯時該位錯將發(fā)生扭折還是割階？b)如果有一個b方向為[100]，并在（001）晶面上滑動的螺型位錯通過上述位錯，試問它將發(fā)生扭折還是割階？20.

有一截面積為1mm2，長度為10mm的圓柱狀晶體在拉應(yīng)力作用下，a)與圓柱體軸線成45°的晶面上若有一個位錯線運動，它穿過試樣從另一面穿出，問試樣將發(fā)生多大的伸長量（設(shè)b=210-10m）？b)若晶體中位錯密度為1014m-2，當(dāng)這些位錯在應(yīng)力作用下，全部運動并走出晶體，試計算由此而發(fā)生的總變形量（假定沒有新的位錯產(chǎn)生）。c)21.

有兩個被釘扎住的刃型位錯A-B和C-D，他們的長度x相等，且具有相同的b大小和方向（圖3-2）。每個位錯都可看作F-R位錯源。試分析在其增值過程中兩者間的交互作用。若能形成一個大的位錯源，使其開動的c多大？若兩位錯b相反，情況又如何？22.

如圖3-3所示，在相距為h的滑移面上有兩個相互平行的同號刃型位錯A、B。試求出位錯B滑移通過位錯A上面所需的切應(yīng)力表達式。23.

已知金晶體的G=27GPa，且晶體上有一直刃位錯b=0.2888nm，試作出此位錯所產(chǎn)生的最大分切應(yīng)力與距離關(guān)系圖，并計算當(dāng)距離為2m時的最大分切應(yīng)力。24.

兩根刃位錯的b大小相等且相互垂直（如圖3-4所示），計算位錯2從其滑移面上x=處移至x=a處所需的能量。25.

已知Cu晶體的點陣常數(shù)a=0.35nm，切變模量G=4×104MPa，有一位錯b，其位錯線方向為，試計算該位錯的應(yīng)變能。26.

在同一滑移面上有兩根相平行的位錯線，其柏氏矢量大小相等且相交成角，假設(shè)兩柏氏矢量相對位錯線呈成對配置（圖3-5），試從能量角度考慮，在什么值時兩根位錯線相吸或相斥。27.

圖3-6所示某晶體滑移面上有一柏氏矢量為b的位錯環(huán)并受到一均勻切應(yīng)力的作用，a)分析各段位錯線所受力的大小并確定其方向；b)在作用下，若要使它在晶體中穩(wěn)定不動，其最小半徑為多大？28.

試分析在fcc中，下列位錯反應(yīng)能否進行?并指出其中三個位錯的性質(zhì)類型？反應(yīng)后生成的新位錯能否在滑移面上運動？29.

試證明fcc中兩個肖克萊不全位錯之間的平衡距離ds可近似由下式給出。30.

已知某fcc的堆垛層錯為0.01J/m2，G為71010Pa，a=0.3nm，v=0.3，試確定和兩不全位錯之間的平衡距離。31.

在三個平行的滑移面上有三根平行的刃型位錯線A、B、C（圖3-7）其柏氏矢量大小相等，AB被釘扎不能動，a)若無其它外力，僅在A、B應(yīng)力場作用下，位錯C向哪個方向運動？b)指出位錯向上述方向運動，最終在何處停下?32.

如圖3-8所示，離晶體表面l處有一螺位錯1，相對應(yīng)的在晶體外有一符號相反的鏡像螺位錯2，如果在離表面l/2處加以同號螺位錯3,試計算加至螺位錯3上的力，并指出該力將使位錯3向表面運動還是向晶體內(nèi)部運動；如果位錯3與位錯1的符號相反，則結(jié)果有何不同（所有位錯的柏氏矢量都為b）？33.

銅單晶的點陣常數(shù)a=0.36nm，當(dāng)銅單晶樣品以恒應(yīng)變速率進行拉伸變形時，3秒后，試樣的真應(yīng)變?yōu)?%，若位錯運動的平均速度為410-3cm/s34.

銅單晶中相互纏結(jié)的三維位錯網(wǎng)絡(luò)結(jié)點間平均距離為D，a)計算位錯增殖所需的應(yīng)力；b)如果此應(yīng)力決定了材料的剪切強度,為達到G/100的強度值，且已知G=50GPa，a=0.36nm，D應(yīng)為何值？c)計算當(dāng)剪切強度為42MPa時的位錯密度。35.

試描述位錯增殖的雙交滑移機制。如果進行雙交滑移的那段螺型位錯長度為100nm，而位錯的柏氏矢量為0.2nm，試求實現(xiàn)位錯增殖所必需的切應(yīng)力（G=40GPa）。36.

在Fe晶體中同一滑移面上有三根同號且b相等的直刃型位錯線A、B、C，受到分切應(yīng)力x的作用，塞積在一個障礙物前（圖3-9），試計算出該三根位錯線的間距及障礙物受到的力（已知G=80GPa,x=200MPa，b=0.248nm）。37.

不對稱傾斜晶界可看成由兩組柏氏矢量相互垂直的刃位錯b┴和b├交錯排列而構(gòu)成的。試證明兩組刃型位錯距離為D┴，D├。38.

證明公式也代表形成扭轉(zhuǎn)晶界的兩個平行螺型位錯之間的距離，這個扭轉(zhuǎn)晶界是繞晶界的垂直線轉(zhuǎn)動了角而形成。39.

在鋁試樣中，測得晶粒內(nèi)部密度為5109/cm2。假定位錯全部集中在亞晶界上，每個亞晶粒的截面均為正六邊形。亞晶間傾斜角為5°，若位錯全部為刃型位錯，，柏氏矢量的大小等于210-10m，試求亞晶界上的位錯間距和亞晶的平均尺寸。40.

Ni晶體的錯排間距為2000nm，假設(shè)每一個錯排都是由一個額外的（110）原子面所產(chǎn)生的，計算其小傾角晶界的角。41.

若由于嵌入一額外的（111）面，使得-Fe內(nèi)產(chǎn)生一個傾斜1°的小角度晶界，試求錯排間的平均距離。42.

設(shè)有兩個晶粒與一個β相晶粒相交于一公共晶棱，并形成三叉晶界，已知β相所張的兩面角為100°，界面能為0.31Jm-2，試求相與β相的界面能β。43證明一維點陣的-β相界面錯配可用一列刃型位錯完全調(diào)節(jié)，位錯列的間距為，式中β為β相的點陣常數(shù)，為錯配度第四章1.有一硅單晶片，厚0.5mm，其一端面上每107個硅原子包含兩個鎵原子，另一個端面經(jīng)處理后含鎵的濃度增高。試求在該面上每107個硅原子需包含幾個鎵原子，才能使?jié)舛忍荻瘸蔀?×1026原子/m3.m硅的點陣常數(shù)為0.5407nm。2.在一個富碳的環(huán)境中對鋼進行滲碳，可以硬化鋼的表面。已知在1000℃下進行這種滲碳熱處理，距離鋼的表面1mm處到2mm處，碳含量從5at%減到4at%。估計在近表面區(qū)域進入鋼的碳原子的流入量J(atoms/m2s)。（γ-Fe在1000℃的密度為7.63g/cm3，碳在γ-Fe中的擴散常數(shù)D0=2.0×103.為研究穩(wěn)態(tài)條件下間隙原子在面心立方金屬中的擴散情況，在厚0.25mm的金屬薄膜的一個端面（面積1000mm2）保持對應(yīng)溫度下的飽和間隙原子，另一端面為間隙原子為零。測得下列數(shù)據(jù)：溫度（K）薄膜中間隙原子的溶解度（kg/m3）間隙原子通過薄膜的速率（g/s）122314．40.0025113619．60.0014計算在這兩個溫度下的擴散系數(shù)和間隙原子在面心立方金屬中擴散的激活能。4.一塊含0.1%C的碳鋼在930℃滲碳，滲到0.05cm的地方碳的濃度達到0.45%。在t>0的全部時間，滲碳氣氛保持表面成分為1%，假設(shè)=2.0×10-5exp(-140000/RT)(m2/s)，(a)計算滲碳時間；(b)若將滲層加深一倍，則需多長時間？(c)若規(guī)定0.3%C作為滲碳層厚度的量度，則在930℃滲碳10小時的滲層厚度為8705.含0.85%C的普碳鋼加熱到900℃(a)

推導(dǎo)脫碳擴散方程的解，假定t>0時，x=0處，ρ=0。(b)假如要求零件外層的碳濃度為0.8%，表面應(yīng)車去多少深度？（=1.1×10-7cm2/s）6.在950℃下對純鐵進行滲碳，并希望在0.1mm的深度得到0.9wt%的碳含量。假設(shè)表面碳含量保持在1.20wt%，擴散系數(shù)Dγ-Fe=10-107.設(shè)純鉻和純鐵組成擴散偶，擴散1小時后，Matano平面移動了1.52×10-3cm。已知摩爾分數(shù)CCr=0.478時，=126/cm，互擴散系數(shù)=1.43×10-9cm2/s，試求Matano面的移動速度和鉻、鐵的本征擴散系數(shù)DCr，DFe。（實驗測得Matano面移動距離的平方與擴散時間之比為常數(shù)。）8.有兩種激活能分別為E1=83.7KJ/mol和E2=251KJ/mol的擴散反應(yīng)。觀察在溫度從25℃升高到6009.碳在α-Ti中的擴散速率在以下溫度被確定：測量溫度擴散系數(shù)D（m2/s）7362×10-137825×10-138351.3×10-12(a)試確定公式D=D0exp(-Q/RT)是否適用；若適用，則計算出擴散常數(shù)D0和激活能Q。(b)

試求出500℃10.γ鐵在925℃滲碳4h，碳原子躍遷頻率為1.7×109/s,若考慮碳原子在γ鐵中的八面體間隙躍遷，(a)

求碳原子總遷移路程s；(b)

求碳原子總遷移的均方根位移；(c)

若碳原子在20℃時的躍遷頻率為Γ=2.1×10-9/s，求碳原子在4h的總遷移路程和均方根位移。11.根據(jù)實際測定lgD與1/T的關(guān)系圖，計算單晶體銀和多晶體銀在低于700℃12.對于體積擴散和晶界擴散，假定擴散激活能Q晶界Q體積，試畫出其InD相對溫度倒數(shù)1/T的曲線，并指出約在哪個溫度范圍內(nèi)，晶界擴散起主導(dǎo)作用。13．試利用Fe-O分析純鐵在1000℃14.在NiO中引入高價的W6+。（a）

將產(chǎn)生什么離子的空位？（b）

每個W6+將產(chǎn)生多少個空位？（c）

比較NiO和滲W的NiO(即NiO-WO3)的抗氧化性哪個好？15.已知Al在Al2O3中擴散常數(shù)D0=2.8×10-3(m2/s)，激活能477（KJ/mol），而O（氧）在Al2O3中的D0=0.19(m2/s),Q=636(KJ/mol)。(a)分別計算兩者在2000K溫度下的擴散系數(shù)D；(b)

說明它們擴散系數(shù)不同的原因。16.在NaCl晶體中摻有少量的Cd2+，測出Na在NaCl的擴散系數(shù)與1/T的關(guān)系，如圖所示。圖中的兩段折現(xiàn)表示什么，并說明DNaCl與1/T不成線性關(guān)系的原因。17.假定聚乙烯的聚合度為2000，鍵角為109.5°(如圖所示)，求伸直鏈的長度為Lmax與自由旋轉(zhuǎn)鏈的均方根末端距之比值，并解釋某些高分子材料在外力作用下可產(chǎn)生很大變形的原因。（鏈節(jié)長度l=0.514nm,=nl2）18.試分析高分子的分子鏈柔順性和分子量對粘流溫度的影響。19.已知聚乙烯的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度Tg=-68℃，聚甲醛的Tg=-83℃,聚二甲基硅氧烷的Tg=20.50%結(jié)晶高分子的模量與隨溫度的變化，如圖所示。（a）

在圖中粗略畫出，不同模量范圍內(nèi)的玻璃態(tài)，皮革態(tài)，橡膠態(tài)和粘流態(tài)的位置，并說明原因。（b）

在該圖上，粗略畫出完全非晶態(tài)和完全晶態(tài)的模量曲線，并說明原因。第五章1．有一根長為5m，直徑為3mm的鋁線，已知鋁的彈性模量為70GPa，求在200N的拉力作用下，此線的總長度。2．一Mg合金的屈服強度為180MPa，E為45GPa，a）求不至于使一塊10mm2mm的Mg板發(fā)生塑性變形的最大載荷；b）在此載荷作用下，該鎂板每mm的伸長量為多少？3. 已知燒結(jié)Al2O3的孔隙度為5%，其E=370GPa。若另一燒結(jié)Al2O3的E=270GPa，試求其孔隙度。 4.有一Cu-30%Zn黃銅板冷軋25%后厚度變?yōu)?cm，接著再將此板厚度減少到0.6cm，試求總冷變形度，并推測冷軋后性能變化。5.有一截面為10mm10mm的鎳基合金試樣，其長度為40mm，拉伸實驗結(jié)果如下：載荷（N）標距長度（mm）040.043，10040.186，20040.2102，00040.4104，80040.8109，60041.6113，80042.4121，30044.0126，90046.0127，60048.0113，800（破斷）50.2試計算其抗拉強度b，屈服強度0.2，彈性模量以及延伸率。6. 將一根長為20m，直徑為14mm的鋁棒通過孔徑為12.7mm的模具拉拔，求a）這根鋁棒拉拔后的尺寸；b）這根鋁棒要承受的冷加工率。7. 確定下列情況下的工程應(yīng)變e和真應(yīng)變T，說明何者更能反映真實的變形特性：a）由L伸長至1.1L；b）由h壓縮至0.9h；c）由L伸長至2L；d）由h壓縮至0.5h。8. 對于預(yù)先經(jīng)過退火的金屬多晶體，其真實應(yīng)力—應(yīng)變曲線的塑性部分可近似表示為，其中k和n為經(jīng)驗常數(shù)，分別稱為強度系數(shù)和應(yīng)變硬化指數(shù)。若有A，B兩種材料，其k值大致相等，而nA=0.5，nB=0.2，則問a）那一種材料的硬化能力較高，為什么？b）同樣的塑性應(yīng)變時，A和B哪個位錯密度高，為什么？c）導(dǎo)出應(yīng)變硬化指數(shù)n和應(yīng)變硬化率之間的數(shù)學(xué)公式。9. 有一70MPa應(yīng)力作用在fcc晶體的[001]方向上，求作用在（111）和（111）滑移系上的分切應(yīng)力。10. 有一bcc晶體的[111]滑移系的臨界分切力為60MPa，試問在[001]和[010]方向必須施加多少的應(yīng)力才會產(chǎn)生滑移？11. Zn單晶在拉伸之前的滑移方向與拉伸軸的夾角為45，拉伸后滑移方向與拉伸軸的夾角為30，求拉伸后的延伸率。12. Al單晶在室溫時的臨界分切應(yīng)力C=7.9×105Pa。若室溫下對鋁單晶試樣作為拉伸試驗時，拉伸軸為[123]方向，試計算引起該樣品屈服所需加的應(yīng)力。13. Al單晶制成拉伸試棒（其截面積為9mm2）進行室溫拉伸，拉伸軸與[001]交成36.7，與[011]交成19.1，與[111]交成22.2，開始屈服時載荷為20.40N，試確定主滑移系的分切應(yīng)力。14. Mg單晶體的試樣拉伸時，三個滑移方向與拉伸軸分別交成38°、45°、85°，而基面法線與拉伸軸交成60°。如果在拉應(yīng)力為2.05MPa時開始觀察到塑性變形，則Mg的臨界分切應(yīng)力為多少？15. MgO為NaCl型結(jié)構(gòu)，其滑移面為{110}，滑移方向為<110>，試問沿哪一方向拉伸（或壓縮）不能引起滑移？16. 一個交滑移系包括一個滑移方向和包含這個滑移方向的兩個晶面，如bcc晶體的(101)(110)，寫出bcc晶體的其他三個同類型的交滑移系。17. fcc和bcc金屬在塑性變形時，流變應(yīng)力與位錯密度的關(guān)系為，式中0為沒有干擾位錯時，使位錯運動所需的應(yīng)力，也即無加工硬化時所需的切應(yīng)力，G為切變模量，b為位錯的柏氏矢量，為與材料有關(guān)的常數(shù)，為0.3~0.5。實際上，此公式也是加工硬化方法的強化效果的定量關(guān)系式。若Cu單晶體的0=700kPa，初始位錯密度0=105cm-2,則臨界分切應(yīng)力為多少？已知Cu的G=42103MPa，b=0.256nm，[111]Cu單晶產(chǎn)生1%塑性變形所對應(yīng)的=40MPa，求它產(chǎn)生1%18. 證明：bcc及fcc金屬產(chǎn)生孿晶時，孿晶面沿孿生方向的切變均為0.707。19. 試指出Cu和-Fe兩晶體易滑移的晶面和晶向，并求出他們的滑移面間距，滑移方向上的原子間及點陣阻力。（已知GCu=48.3GPa，G-Fe=81.6GPa，v=0.3）.20. 設(shè)運動位錯被釘扎以后，其平均間距(為位錯密度)，又設(shè)Cu單晶已經(jīng)應(yīng)變硬化到這種程度，作用在該晶體所產(chǎn)生的分切應(yīng)力為14MPa，已知G=40GPa，b=0.256nm，計算Cu單晶的位錯密度。21.

設(shè)合金中一段直位錯線運動時受到間距為的第二相粒子的阻礙，試求證使位錯按繞過機制繼續(xù)運動所需的切應(yīng)力為：，式中T—線張力，b—柏氏矢量，G—切變模量，r0—第二相粒子半徑，B—常數(shù)。22.

40鋼經(jīng)球化退火后滲碳體全部呈半徑為10m的球狀，且均勻地分布在Fe基礎(chǔ)上。已知Fe的切變模量G=7.9×104Mpa，F(xiàn)e的點陣常數(shù)a=0.28nm，試計算40鋼的切變強度。23.

已知平均晶粒直徑為1mm和0.0625mm的-Fe的屈服強度分別為112.7MPa和196MPa,問平均晶粒直徑為0.0196mm的純鐵的屈服強度為多少？24.

已知工業(yè)純銅的屈服強度S=70MPa，其晶粒大小為NA=18個/mm2，當(dāng)NA=4025個/mm2時，S=95MPa。試計算NA=260個/mm2時的？25.

簡述陶瓷材料（晶態(tài)）塑性變形的特點。26.

脆性材料的抗拉強度可用下式來表示： 式中為名義上所施加的拉應(yīng)力，l為表面裂紋的長度或者為內(nèi)部裂紋長度的二分之一，r為裂紋尖端的曲率半徑，m實際上為裂紋尖端處應(yīng)力集中導(dǎo)致最大應(yīng)力。現(xiàn)假定Al2O3陶瓷的表面裂紋的臨界長度為l=2×10-3mm，其理論的斷裂強度為E/10，E為材料的彈性模量等于393GPa，試計算當(dāng)Al2O3陶瓷試樣施加上275MPa拉應(yīng)力產(chǎn)生斷裂的裂紋尖端臨界曲率半徑rC27.

三點彎曲試驗常用來檢測陶瓷材料的力學(xué)行為。有一圓形截面Al2O3試樣，其截面半徑r=3.5mm，兩支點間距為50mm，當(dāng)負荷達到950N，試樣斷裂。試問當(dāng)支點間距為40mm時，具有邊長為12mm正方形截面的另一同樣材料試樣在多大負荷會發(fā)生斷裂?28.

對許多高分子材料，其抗拉強度b是數(shù)均相對分子質(zhì)量的函數(shù)： 式中0為無限大分子量時的抗拉強度，A為常數(shù)。已知二種聚甲基丙烯酸甲酯的數(shù)均相對分子質(zhì)量分別為4×104和6×104，所對應(yīng)的抗拉強度則分別為107MPa和170MPa，試確定數(shù)均相對分子質(zhì)量為3×104時的抗拉強度b。29. 解釋高聚物在單向拉伸過程中細頸截面積保持基本不變現(xiàn)象。30. 現(xiàn)有一6mm鋁絲需最終加工至0.5mm鋁材，但為保證產(chǎn)品質(zhì)量，此絲材冷加工量不能超過85%，如何制定其合理加工工藝？31. 鐵的回復(fù)激活能為88.9kJ/mol，如果經(jīng)冷變形的鐵在400℃進行回復(fù)處理，使其殘留加工硬化為60%需160分鐘，問在450℃32. Ag冷加工后位錯密度為1012/cm2,設(shè)再結(jié)晶晶核自大角度晶界向變形基體移動，求晶界弓出的最小曲率半徑（Ag:G=30GPa，b=0.3nm，=0.4J/m2）。33. 已知純鐵經(jīng)冷軋后在527℃加熱發(fā)生50%的再結(jié)晶所需的時間為104s，而在727℃加熱產(chǎn)生50%再結(jié)晶所需時間僅為0.1s，試計算要在105s時間內(nèi)產(chǎn)生34. 假定將再結(jié)晶溫度定義為退火1小時內(nèi)完成轉(zhuǎn)變量達95%的溫度，已知獲得95%轉(zhuǎn)變量所需要的時間t0.95：式中、G分別為在結(jié)晶的形核率和長大線速度：，a)根據(jù)上述方程導(dǎo)出再結(jié)晶溫度TR與G0、N0、Qg及Qn的函數(shù)關(guān)系；b)說明下列因素是怎樣影響G0、N0、Qg及Qn的：1)預(yù)變形度；2)原始晶粒度；3)金屬純度。c)說明上述三因素是怎樣影響再結(jié)晶溫度的。35.

已知Fe的Tm=1538℃，Cu的Tm=1083℃，試估算Fe和36.

工業(yè)純鋁在室溫下經(jīng)大變形量軋制成帶材后，測得室溫力學(xué)性能為冷加工態(tài)的性能。查表得知工業(yè)純鋁的T再=150℃，但若將上述工業(yè)純鋁薄帶加熱至10037.

某工廠用一冷拉鋼絲繩將一大型鋼件吊入熱處理爐內(nèi)，由于一時疏忽，未將鋼繩取出，而是隨同工件一起加熱至860℃38. 已知H70黃銅（30%Zn）在400℃的恒溫下完成再結(jié)晶需要1小時，而在390℃完成再結(jié)晶需要2小時，試計算在39. 設(shè)有1cm3黃銅，在700℃退火，原始晶粒直徑為2.1610-3cm，黃銅的界面能為0.5J/m2，由量熱計測得保溫2小時共放出熱量0.035J，求保溫40.

設(shè)冷變形后位錯密度為1012/cm2的金屬中存在著加熱時不發(fā)生聚集長大的第二相微粒，其體積分數(shù)f=1%，半徑為1m，問這種第二相微粒的存在能否完全阻止此金屬加熱時再結(jié)晶（已知G=105MPa，b=0.3nm，比界面能=0.5J/m2）。41.

W具有很高的熔點(Tm=3410℃42. Fe-3%Si合金含有MnS粒子時，若其半徑為0.05m，體積分數(shù)為0.01，在850℃以下退火過程中，當(dāng)基體晶粒平均直徑為6m43. 工程上常常認為鋼加熱至760℃晶粒并不長大，而在870℃時將明顯長大。若鋼的原始晶粒直徑為0.05mm，晶粒長大經(jīng)驗公式為，其中D為長大后的晶粒直徑，D0為原始晶粒直徑，c為比例常數(shù)，t44.

已知760℃時，n=0.1，c=610-16；870℃時，n=0.2，c=210-8，求含0.8%C的鋼在上述兩溫度下保溫1小時晶粒直徑。45.簡述一次再結(jié)晶與二次再結(jié)晶的驅(qū)動力，并如何區(qū)分冷、熱加工？動態(tài)再結(jié)晶與靜態(tài)再結(jié)晶后的組織結(jié)構(gòu)的主要區(qū)別是什么？第六章1.計算當(dāng)壓力增加到500×105Pa時錫的熔點的變化時,已知在105Pa下,錫的熔點為505K，熔化熱7196J/mol，摩爾質(zhì)量為118.8×10-3kg/mol，固體錫的體積質(zhì)量密度7.30×102.根據(jù)下列條件建立單元系相圖：(a)

組元A在固態(tài)有兩種結(jié)構(gòu)A1和A2，且密度A2>A1>液體；(b)

A1轉(zhuǎn)變到A2的溫度隨壓力增加而降低;(c)

A1相在低溫是穩(wěn)定相；(d)

固體在其本身的蒸汽壓1333Pa(10mmHg)下的熔點是8.2℃;(e)

在1.013*105Pa(一個大氣壓)下沸點是90℃;(f)

A1A2和液體在1.013*106Pa(10個大氣壓)下及40℃時三相共存（假設(shè)升溫相變3.考慮在一個大氣壓下液態(tài)鋁的凝固，對于不同程度的過冷度，即：ΔT=1，10，100和200℃，計算：(a)

臨界晶核尺寸；(b)

半徑為r*的晶核個數(shù)；(c)

從液態(tài)轉(zhuǎn)變到固態(tài)時，單位體積的自由能變化ΔG*（形核功）；(d)

從液態(tài)轉(zhuǎn)變到固態(tài)時，臨界尺寸r*處的自由能的變化ΔGv。已知鋁的熔點Tm=993K，單位體積熔化熱Lm=1.836×109J/m3，固液界面比表面能δ=93mJ/m2，書中表6-4是121mJ/m2,原子體積V0=1.66×10-294.（a）已知液態(tài)純鎳在1.013×105Pa(1個大氣壓)，過冷度為319℃時發(fā)生均勻形核。設(shè)臨界晶核半徑為1nm，純鎳的熔點為1726K，熔化熱Lm=18075J/mol，摩爾體積V=6.6cm3/mol，計算純鎳的液-固界面能和臨界形核功。（b）若要在2045K發(fā)生均勻形核，需將大氣壓增加到多少?已知凝固時體積變化ΔV=-0.26cm3/mol(1J=9.87×1055.純金屬的均勻形核率可以下式表示式中A1035,exp(-Q/kT)10-2，ΔG*為臨界形核功，k為波耳茲曼常數(shù)，共值為1.38*10-23J/K（a）假設(shè)過冷度ΔT分別為20℃和200℃，界面能σ=2×10-5J/cm2，熔化熱ΔHm=12600J/mol，熔點Tm=1000K，摩爾體積V=6cm3/mol，計算均勻形核率（b）若為非均勻形核，晶核與雜質(zhì)的接觸角θ=60°，則如何變化？ΔT為多少時？(c)導(dǎo)出r*與ΔT的關(guān)系式，計算r*=1nm時的ΔT/Tm。6.試證明在同樣過冷度下均勻形核時，球形晶核較立方晶核更易形成。7.證明任意形狀晶核的臨界晶核形成功ΔG*與臨界晶核體積V*的關(guān)系：,ΔGV——液固相單位體積自由能差。8.用示差掃描量熱法研究聚對二甲酸乙二酯在232.4℃結(jié)晶時間t(分)7.611.417.421.625.627.631.635.636.638.1結(jié)晶度(%)3.4111.534.754.972.780.091.097.398.299.3試以Avrami作圖法求出Avrami指數(shù)n，結(jié)晶常數(shù)K和半結(jié)晶期t1/2。9.試說明結(jié)晶溫度較低的高分子的熔限較寬，反之較窄。10.測得聚乙烯晶體厚度和熔點的實驗數(shù)據(jù)如下。試求晶片厚度趨于無限大時的熔點Tm。如果聚乙烯結(jié)晶的單位體積熔融熱為ΔH=280焦耳/厘米3，問表面能是多少？L(nm)28.229.230.932.333.934.535.136.539.844.348.3Tm(℃)131.5131.9132.2132.7134.1133.7134.4134.3135.5136.5136.7

第七章1.固溶體合金的相圖如圖所示，試根據(jù)相圖確定：(a)成分為40%B的合金首先凝固出來的固體成分；(b)若首先凝固出來的固體成分含60%B，合金的成分為多少？(c)成分為70%B的合金最后凝固的液體成分；(d)合金成分為50%B，凝固到某溫度時液相含有40%B，固體含有80%B，此時液體和固體各占多少分數(shù)？2.指出下列相圖中的錯誤，并加以改正。3.Mg-Ni系的一個共晶反應(yīng)為：507L(23.5Wt.%Ni)α(純鎂)+Mg2Ni(54.6Wt.%Ni)設(shè)C1為亞共晶合金，C2為過共晶合金，這兩種合金中的先共晶相的重量分數(shù)相等，但C1合金中的α總量為C2合金中的α總量的2.5倍，試計算C1和C2的成分。4.組元A和B在液態(tài)完全互溶，但在固態(tài)互不溶解，且形成一個與A、B不同晶體結(jié)構(gòu)的中間化合物，由熱分析測得下列數(shù)據(jù)：含B量（wt%.%）液相線溫度（℃）固相線溫度（℃）0—1000209007504076575043—7505093075063—10408085064090—640100—800（a）

畫出平衡相圖，并注明個區(qū)域的相、各點的成分及溫度，并寫出中間化合物的分子式（原子量A=28，B=24）。（b）

100kg的含20wt.%B的合金在800℃5.Mg-Ni系的一個共晶反應(yīng)為：507L(23.5Wt.%Ni)α(純鎂)+Mg2Ni(54.6Wt.%Ni)設(shè)C1為亞共晶合金，C2為過共晶合金，這兩種合金中的先共晶相的重量分數(shù)相等，但C1合金中的α總量為C2合金中的α總量的2.5倍，試計算C1和C2的成分。6.假定我們在SiO2中加入10at%的Na2O，請計算氧與硅之比值。如果O:Si≤2.5是玻璃化趨勢的判據(jù)，則形成玻璃化的最大Na2O是多少？7.一種由SiO2-45%Al2O3(wt%)構(gòu)成的耐高溫材料被用來盛裝熔融態(tài)的鋼（1600℃(a)

在此情況下有多少百分率的耐熱材料會熔化？（共晶成分10wt%Al2O3）(b)

選用該耐高溫材料是否正確？（實際使用，液相不能超過20%）8.根據(jù)所示的CaO-ZrO2相圖，做下列工作：（a）寫出所有的三相恒溫轉(zhuǎn)變；（b）

計算4wt%CaO-ZrO2陶瓷在室溫時為單斜ZrO2固溶體(MonoclinicZrO2SS)和立方ZrO2固溶體(CubicZrO2SS)的相對量(用mol%表示)。假定單斜ZrO2固溶體和立方ZrO2固溶體在室溫的溶解度分別為2mol%CaO和15mol%CaO9.(a)根據(jù)Fe-Fe3C10.根據(jù)所示的Al-Si共晶相圖，試分析下列（a,b,c）三個金相組織屬什么成分并說明理由。指出細化此合金鑄態(tài)組織的可能用途。11.假設(shè)質(zhì)量濃度為ρ0的固溶體進行正常凝固，若k0<1,并用g表示固溶體相的分數(shù)x/L，試證明固相平均質(zhì)量濃度可表達為：固相中的溶質(zhì)總量M=ρsg，則12.證明題：1)如下圖所示，已知液、固相線均為直線，證明k0=ws/wl=常數(shù)；2)當(dāng)k0=常數(shù)時，試證明液、固平面狀界面的臨界條件G/R=[mw0(1-k0)]/(k0D)可簡化為G/R=T/D。式中m是液相線斜率，w0是合金原始成分，D是原子在液體中的擴散系數(shù)，k0是平衡分配系數(shù)，T=T1-T2。

13.證明：在液相完全不混合得情況下，亞共晶成分W0合金獲得偽共晶組織時的平直界面臨界條件為：GCR=mR(we-w0)/D14.Al-Cu合金相圖如圖4-10所示，設(shè)分配系數(shù)K和液相線斜率均為常數(shù)，試求：(a)

含1%Cu固溶體進行緩慢的正常凝固，當(dāng)凝固分數(shù)為50%時所凝固出的固體成分；(b)

經(jīng)過一次區(qū)域熔化后在x=5處的固體成分，取熔區(qū)寬度l=0.5；(c)

測得鑄件的凝固速率R=310-4cm/s，溫度梯度G=30℃/cm，擴散系數(shù)D=31015.利用上題中的數(shù)據(jù)，設(shè)合金成分為Al-0.5wt.%Cu，液體無對流，計算：（c）

開始凝固時的界面溫度；（d）

保持液—固界面為平面界面的溫度梯度；（e）

在同一條件下含銅量增至2wt.%Cu時（a）、(b)題的變化。16.青銅（Cu-Sn）和黃銅（Cu-Zn）相圖如圖所示：（a）

敘述Cu-10%Sn合金的不平衡冷卻過程并指出室溫時的金相組織；（b）

比較Cu-10%Sn合金鑄件和Cu-30%Zn合金鑄件的鑄造性能及鑄造組織；說明Cu-10%Sn合金鑄件中有許多分散砂眼的原因；（c）

分別含2%Sn、11%Sn和15%Sn的青銅合金，哪一種可進行壓力加工，哪種可利用鑄造法來制造機件？17.根據(jù)所示Pb-Sn相圖：(1)畫出成分為w(Sn)=50%合金的冷卻曲線及其相應(yīng)的平衡凝固組織；（2）計算該合金共晶反應(yīng)后組織組成體的相對量和組成相的相對量；（3）計算共晶組織中的兩相體積相對量，由此判斷兩相組織為棒狀還是為層片狀形態(tài)。在計算中忽略Sn在相和Pb在相中的溶解度效應(yīng)，假定相的點陣常數(shù)為Pb的點陣常數(shù)aPb=0.390nm，晶體結(jié)構(gòu)為面心立方，每個晶胞4個原子；相的點陣常數(shù)為-Sn的點陣常數(shù)aSn=0.583nm，cSn=0.318nm，晶體點陣為體心四方，每個晶胞4個原子。Pb的原子量207，Sn的原子量為119。18.什么是均聚物，共聚物，均加聚，共縮聚？19.為什么拉伸能提高結(jié)晶高分子的結(jié)晶度？20.簡述高分子合金化的方法和優(yōu)點第八章1.某三元合金K在溫度為t1時分解為B組元和液相，兩個相的相對量WB/WL=2。已知合金K中A組元和C組元的重量比為3，液相含B量為40%，試求合金K的成分。2.三組元A、B和C的熔點分別是1000℃、900℃和成分（wt.%）溫度（℃）ABC液相線固相線5050—97595050—50920850—5050840800（a）在投影圖上作出950℃和850℃的液相線投影；（b）在投影圖上作出950℃

3.已知A、B、C三組元固態(tài)完全不互溶，成分為80％A、10％B、10％C的O合金在冷卻過程中將進行二元共晶反應(yīng)和三元共晶反應(yīng)，在二元共晶反應(yīng)開始時，該合金液相成分(a點)為60％A、20％B、20％C，而三元共晶反應(yīng)開始時的液相成分(E點)為50％A、10％B、40％C。(a)試計算A初％、(A+B)%和(A+B+C)%的相對量。(b)寫出圖中I和P合金的室溫平衡組織。

4.成分為40%A、30%B和30%C的三元系合金在共晶溫度形成三相平衡，三相成分如下：液相：50%A40%B10%Cα相85%A10%B5%Cβ