资源描述
单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2012/6/13,#,2024/9/11,作 业 评 讲,材料科学基础,2024/9/11,习题,1: (P51) 1.,（,421,）,（1,23,）,2024/9/11,2.,计算,f.c.c100,、,110,、,111,面间距,2024/9/11,3.,计算,f.c.c110,面密度，,线密度,2024/9/11,z,x,1,x,3,x,2,指数转化法,例：,uvw,101,0,1,1,2,?,1,1,2,4.,在（,0110,）面上画出,2113,晶向。,2024/9/11,7.,计算化合物,(1)MgO,、,(2)GaAs,中离子键结合的比例。,解,(1) MgO,(2) GaAs,2024/9/11,习题,2,：（,P79,）,1.,固,溶,体与金属化合物在成分、结构和性能上有何差异？,固溶体：成分在一定范围变化，位于相图两端；结构同溶剂组元；强度、硬度约高于纯溶剂，远低于金属化合物，塑性、韧性相反。,金属化合物：典型成分可用分子式表示，可以化合物为基形成固溶体，位于相图中间；结构不同于任何组元；熔点高、硬而脆。,2024/9/11,2.,溶解度分析,Agd,0,=0.288,，,f.c.c,结构，,极限,电子浓度,1.36,价电子数,1,元素,原子直径,价电子数,溶解度极限,理论值,电子浓度,Cd,0.304,2,0.435,0.36,1.435,In,0.314,3,0.210,0.18,1.42,Sn,0.316,4,0.130,0.12,1.39,Sb,0.323,5,0.078,0.09,1.312,原子直径差越小，价电子数差越小，溶解度越高。,2024/9/11,5.,银和铝都具有面心立方结构，它们的原子半径分别为,r,Ag,=0.1441nm，r,Al,=0.1428nm，,问它们在固态下能否无限互溶？为什么？,不能。虽然,Ag,和,Al,结构相同，原子半径相差很小，但,Ag,的价电子数为,1,，,Al,为,3,，理论溶解度只有,18%,，所以在固态下它们不能无限互溶。,2024/9/11,7.,立方,ZnS,的密度为,4.1Mg/m,3,，试计算两离子的中心距离。,ZnS,：,f.c.c,结构，,晶胞分子数：4；,摩尔质量：,m,0,= 97.39,设：,体积为,V,0,Zn,+2,S,-2,2024/9/11,习题,3,:(P109),2.,分析纯,金属,生长形态与温度梯度的关系。,正的温度梯度：凸出前端过冷度较小，生长慢。平面推移。,负的温度梯度：凸出前端过冷度较大，生长更快。树枝晶长大。,2024/9/11,4.,试分析单晶体形成的基本条件,超纯和小过冷度，,籽晶引种,有利于单晶形成。,2024/9/11,1,2,：,L ,；,2,3,1,2,（,1,）,的结晶过程,：,至,1,，从,L,相中开始析出晶体；,至,2,，结晶结束，为单相,；,2,3,：, ,。,习题,4,：（,P188,）,2024/9/11,1,2,2,3,的结晶过程：,至,1,，从,L,相中开始析出晶体；,1,2,：,L ,；,刚至,2,，两相平衡共存，,L,0.5,0.9,；,2,2,：剩余,L,发生共晶反应，,L,0.5,0.2,0.9,；,至,2,，共晶反应结束；,2,3,：, ,。,2024/9/11,（,2,）,的相和室温组织,：,；,m = 82%,；,m = 18%,；,的相,：,；,m = 12%,；,m = 88%,的室温组织,：,初 ,( , ),共晶 ；,m,初,= 75%,；,m( , ),共晶,= 25%,（,3,）,m,初,= 52%,。,（,4,）,组织中不出现,，会有离异共晶发生；,组织中,初,将减少，呈树枝状，,( , ),共晶,变细，略有增加。,2024/9/11,4,合金圆棒内组织组成物的分布：,( , ),共晶,共晶体组织在合金棒中所占比例：,m,( , ),共晶,= 11.8%,沿圆棒长度上,Cu,浓度的分布曲线：,即沿圆棒长度上,Cu,浓度逐渐升高，当结晶出来的,浓度为,0.0563,时，液相浓度达到,0.332,，此时固液界面离圆棒左端,Z,0.882,，剩余液相发生共晶反应。,2024/9/11,6.,绘制,Au-V,相图,Au,V,1200,1000,1400,2000,80,60,40,20,1600,1800,L,1920,1064,1522,1400,0.19,0.75,0.25,0.52,0.345,0.45,0.4,0.27,0.43,2024/9/11,7. Fe-Fe,3,C,相图计算相对量,1,2,A,C,D,E,F,G,912,S,P,Q,1148,727,L,A,4.3%,2.11%,0.0218%,6.69%,Ld,F,P,0.77%,Ld,K,P+F,P+Fe,3,C,P+Ld,Ld+Fe,3,C,A,cm,A,1,B,H,J,N,2024/9/11,室温组织：,P + Fe,3,C,+ Ld,P,中,:,2024/9/11,Ld,中,:,共析,Fe,3,C,共晶,Fe,3,C,Fe,3,C,习题,5,：（,P209,）,2.,稳态扩散问题,:,已知,: 700,N,在,Fe,中,求,:,单位时间通过铁膜片的,N,原子总量。,30mm,0.01mm,1000 mol/m,3,100 mol/m,3,J,6.,铁从,20,加热到,80,，空位数增加多少倍？,已知：空位形成能为,104.6 KJ/mol,根据：,习题,6,：（,P51,）,7.,在简单立方晶体中，画出正、负刃位错,右旋闭合回路,完整晶体中回路,.,用,柏氏回路确定柏氏矢量,y,x,.,位错线方向反向时，,柏氏矢量随之反向。,.,.,.,画出 的方向，计算其大小。,.,画出刃、螺位错的,位错线,方向及指数。,10.f.c.c,中位错滑移面为 ，,13.,已知,Al,晶体 ，位错密度为 ，位错全部集中在亚晶呈六边形，相邻亚晶位向差为,5,。试估算亚晶界上的位错密度和亚晶粒的平均尺寸。,设：位错间距为,D,，,亚晶界边长,L,，,亚晶界直径,d,。,则：亚晶界上的位错线密度,D,亚晶,d,L,D,亚晶,d,L,位错面密度：,D,A,B,C,8.,如图位错环：, 位错环扫出晶体，表面是否形成,4b,的台阶？,答：形成一个,b,的台阶。,因为位错环运动过程中，要么扩大，要么缩小，滑移面上任一点只有一根位错通过。,习题,7,：（,P51,）,指出各段位错线的类型；画出位错环扫出晶体后，晶体外形，滑移方向及滑移量。,b,A,B,C,D,/,AB,位错线,:,右螺,/,CD,位错线,:,左螺,/,BC,位错线,:,正刃,/,AD,位错线,:,负刃,9.L,型位错如图所示：,施加怎样的力可使,de,段位错在滑移面上运动，而,ef,段位错不动？,D,A,B,C,f,d,e,在滑移面,ABCD,上，且平行于,b,方向施加切应力,，可使,de,段位错运动。,由于,作用面垂直于,ef,段位错的滑移面，故对,ef,段位错的滑移力无贡献。,在切应力,作用下位错如何运动？,以,e,点为中心旋转运动，,位错每旋转一周，上下晶体,相对滑动一个,b,。,旋转,n,周，,晶体表面将留下,nb,的台阶。,D,A,B,C,f,d,e,单边的,Frank-Read,源,11.,判断下列位错反应能否进行：,结构条件：,能量条件：,满足,满足,可行,结构条件：,能量条件：,满足,不确定,结构条件：,不满足,反应不能进行,结构条件：,能量条件：,满足,不满足,反应不能进行,12.f.c.c,中 ， 两位错相遇：,位错反应能否进行？,能。因为：,满足结构条件：,满足能量条件：,写出合成位错的柏氏矢量，并指出其性质。,为不可动的纯刃型,Frank,偏位错,1,、拉伸铜单晶，画出（,111,）表面,的滑移痕迹，求出滑移线间夹角。,铜为,f.c.c,结构,111,密排面,如图，它们与（,111,）交线就是,滑移痕迹。,（,111,）,60,60,60,（,111,）,习题,8,：（,P246,）,2,、铜单晶沿,001,方向拉伸， ，问需要多大的拉力才能使晶体开始塑性变形？,001,解：如图有,4,个滑移系,m=0,，,8,个滑移系,处于同等地位，分别为：,111,3,、锌单晶拉伸试验数据如下：,( ),s,7.90,3.21,2.34,1.89,2.22,3.48,6.69,83,72.5,62,48.5,30.5,17.6,5,25.5,26,38,46,63,74.8,82.5,m,0.11,0.27,0.37,0.46,0.39,0.25,0.13,k,0.87,0.87,0.87,0.87,0.87,0.87,0.87,求临界分切应力，并分析其规律。,数据表明：,单晶体临界分切应力,k,与拉伸方向无关，,为材料的性质。,求,m,，作,m,-,s,曲线，说明,m,对,s,的影响。,m,s,m,s,200,400,600,0,0.1,0.3,0.5,0,0.1,0.3,6,、低碳钢,s,d,关系试验数据如表，说明两者是否符合,Hall,Petch,公式，试用最小二乘法求其常数。,序号,i,1,2,3,4,5,d,400,50,10,5,2,s,86,121,180,242,345,0.05,0.141,0.316,0.447,0.707,0.0025,0.0196,0.1,0.2,0.5,如图符合,Hall,Petch,公式,按最小二乘法，应使偏差,最小。,经处理得方程组：,100,200,300,0,0.2,0.4,0.6,s,按表计算得：,代入前式得：,解：根据,已知：,t,1,= 17,24 = 408,h,t,2,= 5/60 = 0.0833,h,T,1,= 273 50 = 223,K,R,= 8.314,JK/mol,得：,T,2,= 0,作业,9,：,P279,：,1,、已知锌单晶,Q,回,8.3710,4,J/mol,，冷变形后在,50,经,17,天回复，加工硬化下降,25,。问需加热到多少度可在,5,分钟内达到同样的效果？,4,、固态下无相变的金属及合金，如不重熔，能否改变其晶粒大小？,答：能。可通过形变再结晶。重点控制形变量和再结晶温度。,6,、为细化纯铝件晶粒，冷变形,5,后于,650,退火,1h,晶粒反而粗化；变形,80,再于,650,退火,1h,晶粒仍然粗化。试分析其原因？并制定一合理工艺。,答：根据纯铝再结晶图，上述两工艺条件正好位于粗晶区。前一工艺粗晶由临界变形度引起；后一工艺的粗晶，是由于温度过高引起二次再结晶。合理工艺应选择大变形量，较低的再结晶温度。,如：,冷变形,80,300,400,退火,1h,9,、冷拉铜导线在用作架空导线和电灯花导线时，应分别采用什么样的最终热处理工艺？,答：,架空导线：,应采用回复退火工艺，在基本保持加工硬化的条件下，尽量改善其导电性能。,花导线：,应采用再结晶退火工艺，使导线具有很好的柔韧性和导电性。,
展开阅读全文