材料科学基础16章.docx

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材料科学基础16章

第一章作业

1.金属中的与相互作用所构成的键合称为金属键。

2.由两个或多个相差不大的原子间通过而形成的化学键叫共价键。

3.决定材料性能的最根本的因素是组成材料的各元素的，其中又以

对材料的性能影响最大。

4.化学键中既无方向性又无饱和性的是键。

NaCl是以键结合的。

5.属于物理键的是（）。

A.共价键  B.范德华力C.氢键 

6原子Ca、Ar的电子结构表达？

第二章作业

1.fcc结构的密排方向是，密排面是，致密度为,配位数是,晶胞中原子数为，把原子视为刚性球时，原子的半径r与点阵常数a的关系是:

。

2.bcc结构的密排方向是，密排面是,致密度为,配位数是,晶胞中原子数为，原子的半径r与点阵常数a的关系是:

。

3.hcp结构的密排方向是，密排面是，致密度为，配位数是，晶胞中原子数为。

4.根据溶质原子在溶剂点阵中所处的位置，可将固溶体分为和。

5.纯Al是结构，密排面是,晶胞致密度,晶胞中原子数为，原子的半径r与点阵常数a的关系是:

。

6.α-Fe是结构，密排面是,晶胞致密度为,晶胞中原子数为，原子的半径r与点阵常数a的关系是:

。

7.在晶面（110）和（111）所在的晶带，其晶带轴的指数为:

（）

A.[1-10]B.[100]C.[011]D.[011]；

8．渗碳体是一种（）。

A.间隙相B.金属化合物C.电子化合物D.固溶体

9．晶体的本质特征是：

（）

A.内部质点在三维空间周期排列B.具有规则的几何外形

C.具有对称性D.具有各向异性

10．以[112]为晶带轴的共带面为：

（）

A.（111）B.（11

）C.（

）D.（

1

）

11．晶面（011）和（111）所在晶带轴。

（）

A.［

10］B.［1

0］C.［01

］D.［

01］

12．影响置换固溶体溶解度的因素表述正确的是。

（）

A尺寸差，原子尺寸差越小，溶解度越小

B电负性差，电负性差越小，溶解度越小

C电子浓度，电子浓度越小，溶解度越小

D晶体结构，晶格类型相同溶解度越大

13.立方晶系中（110）和（211）同属于晶带。

（）

A.[110]B.[100]C.[211]D.[

11]；

14.关于固溶体与中间相，以下说法正确的是。

（）

A.中间相有稳定的化学配比B.固溶体有稳定的化学配比

C.中间相的晶体结构与组元相同D.以上说法都正确

15.体心立方晶体结构中，每个晶胞所占有的原子数为。

（）

A.2B.4C.6D.8

16.Cu的晶胞常数为0.3615nm，其{110}面的面间距为。

（）

 A.0.2087nm  B.0.3710nm C.0.1470nm D.0.2556nm 

17.立方晶系中（111）和（110）同属于晶带。

（）

A.[010]B.[100]C.[211]D.[

10]；

18.面心立方晶体结构中，单个晶胞原子体积占有率为。

（）

A.68%B.74%C.100%

19.Al的晶胞常数为0.4049nm，其{111}面的面间距为。

（）

 A.0.2863nm   B.0.3710nm C.0.1470nm  D.0.2338nm 

20.标出面心立方晶胞中（111）面上各点的坐标，并判断[

10]是否位于（111）面上。

21.晶体结构与空间点阵的区别

22.画出立方晶系中（111）面、（435）面。

写出立方晶系空间点阵特征。

23.分别画出立方晶系晶胞内的（110）、（112）晶面和[110]、[111]晶向。

24.在立方晶胞中画出（111）、（110）、（123）晶面以及[111]、[110]晶向。

第三章作业

填空题：

1.按照缺陷在空间分布的情况，可将晶体结构中存在的缺陷分为、、三类。

2.位错的运动方式有两种最基本形式，即和。

3.从位错的几何机构来看，可将位错分为和。

4.刃型位错除了可以在滑移面上外，还可以在垂直于滑移面的方向上发生，螺型位错由于没有多余的半原子面，不会发生。

5.刃型位错的割阶部分仍为，扭折部分为；螺型位错中的割阶和扭折部分均为。

6.按几何特征，晶体缺陷分为点缺陷、线缺陷和面缺陷三大类。

其中点缺陷包括、、杂质或溶质原子等；线缺陷表现为各种类型的______；而面缺陷主要包括、亚晶界、等。

7.晶体的位错按其几何特征分为和两大类，其中，位错的位错线与柏氏矢量平行，而位错的位错线与柏氏矢量垂直。

在实际晶体中，位错的滑移矢量往往是既不垂直也不平行于位错线，这种位错称为______位错。

选择题：

1.位错线上的割阶一般通过形成。

A位错的交割B交滑移C孪生

2.在体心立方结构中，柏氏矢量为a[110]的位错分解为a/2[111]+a/2[11-1]。

（A）不能（B）能（C）可能

3.界面对材料的性质有着重要的影响，界面具有的特性。

A会引起界面吸附B界面上原子扩散速度较快

C对位错运动有阻碍作用D以上都是

4.位错塞积的一个重要效应是在它的前端引起。

A应力偏转B应力松弛C应力集中

5.刃型位错的滑移方向与位错线之间的几何关系？

A垂B平行C交叉

6.位错反应能否进行？

A不能B能C可能

7.能进行攀移的位错必然是。

A刃型位错B螺型位错C混合位错 

8．柏氏矢量反应位错线周围畸变的大小，因此柏氏矢量的大小。

A与回路大小有关B与回路位置有关

C与回路大小、位置无关D与回路大小无关，但与回路位置有关

9.关于柏氏矢量，以下说法错误的是。

A柏氏矢量越大，表明累积畸变越大

B柏氏矢量相等的同种同号位错相遇时相互排斥

C柏氏矢量相等的大小与所取回路大小有关

D以上说法都正确

计算：

1.试分析在（111）面上运动的柏氏矢量为b=

[

10]的螺形位错受阻时，能否通过交滑移转到（1

1）、（11

）、（

11）面中的某个面继续运动？

为什么？

2.某面心立方晶体的可动滑移系为（11

）[

10]。

（1）请指出引起滑移的单位位错的柏氏矢量；

（2）若滑移由刃位错引起，试指出位错线的方向；

（3）请指出在

（2）的情况下，位错线的运动方向；

（4）假设在该滑移系上作用一大小为0.7MPa的切应力，试计算单位刃位错线受力的大小（取点阵常数为a＝0.2nm）。

3.在铝单晶体中（fcc结构），位错反应+能否进行？

第四章作业

1.菲克第一定律表述了稳态扩散的特征，即不随变化。

2.A和A-B合金焊合后发生柯肯达尔效应，测得界面向A试样方向移动，则A组元的大于B组元。

3.扩散的热力学分析表明，扩散的驱动力是，由此可以解释某些情况下物质从低浓度向高浓度扩散的现象，也称。

4.影响固体中原子扩散的因素主要包括、、固溶体类型、晶体缺陷、化学成分、应力状况等。

选择题：

1.原子扩散过程的驱动力是：

A组员的浓度梯度B组元的化学势梯度

C扩散的温度D扩散的时间

2.在置换型固溶体中，原子扩散的方式一般为：

A原子互换机制B间隙机制C空位机制

3.扩散之所以能进行，在本质上是由于体系内存在：

 A化学势梯度        B浓度梯度

 C温度梯度         D压力梯度 

4.晶体的表面扩散系数Ds、界面扩散系数Dg和体积扩散系数Db之间存在

的关系。

ADs> Dg> Db        BDb< Dg< Ds 

CDg> Ds> Db       DDg< Ds< Db 

5.稳定扩散（稳态扩散）是指在垂直扩散方向的任一平面上，单位时间内通过该平面单位面积的粒子数。

A随时间而变化B不随时间而变化

C随位置而变化DA或B

6.菲克（Fick）第一定律指出，扩散通量与浓度梯度成正比，扩散方向与浓度梯度方向。

A相同 B无关 C相反   D前三者都不是

7.一般晶体中的扩散为。

A空位扩散B间隙扩散C易位扩散 DA和B 

8.菲克第一定律描述了稳态扩散的特征，即浓度不随变化。

A距离B时间C温度

简答：

1.简述菲克第一定律和菲克第二定律的含义，写出其表达式，并标明其字母的物理含义。

2.说明影响扩散系数的因素有哪些，并简单说明?

扩散机制有哪些？

分别加以说明

计算：

1.已知930℃碳在γ铁中的扩散系数D=1.61×10-12m2/s,在这一温度下对含碳0.1%的碳钢渗碳，若表面碳浓度为1.0%，规定含碳0.3处的深度为渗层深度：

（1）求渗层深度x与与渗碳实践的关系式；

（2）计算930℃渗10h、20h后的渗层深度x10、x20。

erf（β）=0.778，β=0.865。

2.含C量0.20%的低碳钢在927℃进行气体渗碳。

假定表面C含量增加到0.9%，试求距表面0.5mm处，C含量达0.4%所需的时间。

已知D927=1.28×10-11m2/s；erf（β）=0.7143,可查表得β=0.755。

第五章作业

一、填空题

1.冷变形金属加热过程中发生回复的驱动力是。

2．在常温和低温下，金属的塑性变形主要是通过方式进行的。

此外还有和等方式。

3.金属再结晶是一个与过程。

4.当施加的应力超过材料的弹性极限时，材料将发生塑性变形，其与弹性变形比较显著的特征是。

5.多晶材料中，室温下晶界的存在对位错滑移有作用，实践证明，多晶体的强度随其晶粒细化而。

二、选择题

1.既能提高金属的强度，又能降低其脆性的手段是。

A加工硬化B固溶强化C晶粒细化

2.面心立方晶体的孪晶面是孪生方向是。

A{112}B{110}C{111}

3.影响再结晶温度的因素与规律正确的是。

A纯度越高，再结晶温度越低

B冷变形越大，再结晶温度越低

C加热速度越大，再结晶温度越低

D金属本性，熔点越低，再结晶温度越低

4.从金属与合金的角度看，冷加工和热加工一般是以温度为界限区分的。

A.结晶B.再结晶C.相变D.25℃

5.影响金属结晶过冷度的因素。

A金属本性，金属不同，其过冷度不同

B金属纯度，纯度越高，过冷度越大

C冷却速度，速度越大，过冷度越大

D铸造模具所用材料，金属模具大于砂模的过冷度

6.冷变形金属的回复温度再结晶温度。

A高于B等于C低于

7.冷变形金属的回复温度再结晶温度。

A高于B等于C低于

8.变形后的材料在升温加热时发生回复和再结晶现象，则点缺陷浓度下降明显发生在。

A回复阶段B再结晶阶段

C晶粒长大阶段D以上都不是

三、简答与计算题

1.请简述回复的机制。

2.如何区分金属的热变形和冷变形？

3.低碳钢的拉伸曲线上会出现明显的屈服点，什么是屈服？

试解释屈服现象的物理本质。

4.已知铜的临界切分应力为1Mpa，问要使（-111）面上产生[101]方向的滑移，应在[001]方向上施加多大的力？

4.在面心立方晶体中，分别画出（101）、[110]和（

）、[1

0]，指出哪些是滑移面、滑移方向，并就图中情况分析它们能否构成滑移系？

第六章作业（含第五章部分补充内容）

1．经冷变形的金属在退火回复阶段，、等力学性能指标略有降低，略有升高，点缺陷密度明显。

2.具有粗糙晶面的固溶体合金在正的温度梯度下。

A以二维晶核方式长大B以螺型位错方式长大

C以垂直方式长大D晶体形态可能呈树枝状

3.具有光滑界面的物质在负的温度梯度下长大时。

A以二维晶核方式长大

B以螺旋方式长大

C以垂直方式长大

D呈现树枝状结晶

4.临界晶核是能够稳定存在的且能成长为新相的核胚，临界晶核的半径越大，晶核的形成。

A越容易B需要更低的能量

C越困难D不受影响

5.在相同条件下，非均匀成核与均匀成核比较，非均匀成核。

A晶核数目更多              B晶核大小更均匀 

C需要更大的过冷度          D均不对

6.凝固时不能有效降低晶粒尺寸的是以下哪种方法？

A加入形核剂  B减小液相过冷度  C对液相实施搅拌

7.形成临界晶核时体积自由能的减少只能补偿表面能的。

A1/3    B2/3    C3/4

8.影响金属结晶过冷度的因素。

A金属本性，金属不同，其过冷度不同

B金属纯度，纯度越高，过冷度越大

C冷却速度，速度越大，过冷度越大

D铸造模具所用材料，金属模具大于砂模的过冷度

9.下面关于回复与再结晶的说法中，正确的为。

A回复阶段材料的塑性韧性明显提高

B回复不需要激活能，而再结晶需要激活能

C回复阶段材料的显微组织几乎没有变化，但是内应力显著降低

10.在相同条件下，非均匀成核与均匀成核比较，非均匀成核。

A晶核数目更多              B晶核大小更均匀 

C需要更大的过冷度            D均不对

11.关于晶胚，以下说法错误的是

A晶胚尺寸大，能够稳定生长    

B达到临界晶核之前，晶胚时而存在，时而消失

C晶胚是由结构起伏引起的

D晶胚尺寸增大，自由能升高

12.根据凝固理论，试述细化晶粒的基本途径。

13.何谓过冷，过冷度，它们对结晶过程有何影响？

15.简述纯金属凝固的条件。