材料科学基础习题及答案

精品文档---下载后可任意编辑 第一章 晶面及晶向。 2.在六方晶体中，绘出以下常见晶向等。 3.写出立方晶体中晶面族{100}，{110}，{111}，{112}等所包括的等价晶面。 4.镁的原子堆积密度和所有hcp金属一样，为0.74。试求镁单位晶胞的体积。已知Mg的密度，相对原子质量为24.31，原子半径r0.161nm。 5.当CN6时离子半径为0.097nm，试问 1当CN4时，其半径为多少2当CN8时，其半径为多少 6.试问在铜（fcc,a0.361nm）的100方向及铁bcc,a0.286nm的100方向,原子的线密度为多少 7.镍为面心立方结构，其原子半径为。试确定在镍的（100），（110）及（111）平面上1中各有多少个原子。 8.石英。试问 11中有多少个硅原子（与氧原子） 2当硅与氧的半径分别为0.038nm与0.114nm时，其堆积密度为多少（假设原子是球形的） 9.在800℃时个原子中有一个原子具有足够能量可在固体内移动，而在900℃时个原子中则只有一个原子，试求其激活能（J/原子）。 10.若将一块铁加热至850℃，然后快速冷却到20℃。试计算处理前后空位数应增加多少倍（设铁中形成一摩尔空位所需要的能量为104600J）。 11.设图1-18所示的立方晶体的滑移面ABCD平行于晶体的上、下底面。若该滑移面上有一正方形位错环，假如位错环的各段分别与滑移面各边平行，其柏氏矢量b∥AB。 1有人认为“此位错环运动移出晶体后，滑移面上产生的滑移台阶应为4个b,试问这种看法是否正确为什么 2指出位错环上各段位错线的类型，并画出位错运动出晶体后，滑移方向及滑移量。 12.设图1-19所示立方晶体中的滑移面ABCD平行于晶体的上、下底面。晶体中有一条位错线段在滑移面上并平行AB，段与滑移面垂直。位错的柏氏矢量b与平行而与垂直。试问1欲使段位错在ABCD滑移面上运动而不动，应对晶体施加怎样的应力2在上述应力作用下位错线如何运动晶体外形如何变化 为滑移面，位错滑移后的滑移矢量为。 1在晶胞中画出柏氏矢量b的方向并计算出其大小。 2在晶胞中画出引起该滑移的刃型位错和螺型位错的位错线方向，并写出此二位错线的晶向指数。 14. 推断下列位错反应能否进行。 12 3 4 15. 若面心立方晶体中有b的单位位错及b的不全位错，此二位错相遇产生位错反应。1问此反应能否进行为什么2写出合成位错的柏氏矢量，并说明合成位错的类型。 16.若已知某晶体中位错密度。1由实验测得F-R位错源的平均长度为，求位错网络中F-R位错源的数目。2计算具有这种F-R位错源的镍晶体发生滑移时所需要的切应力。已知Ni的Pa，。 17.已知柏氏矢量b0.25nm，假如对称倾侧晶界的取向差1及10，求晶界上位错之间的距离。从计算结果可得到什么结论 18. 由n个刃型位错组成亚晶界，其晶界取向差为0.057。设在形成亚晶界之前位错间无交互作用，试问形成亚晶界后，畸变能是原来的多少倍（设形成亚晶界后，） 19. 用位错理论证明小角度晶界的晶界能与位向差的关系为。式中和A为常数。 20.简单回答下列各题。 1空间点阵与晶体点阵有何区别 2金属的3种常见晶体结构中，不能作为一种空间点阵的是哪种结构 3原子半径与晶体结构有关。当晶体结构的配位数降低时原子半径如何变化 4在晶体中插入柱状半原子面时能否形成位错环 5计算位错运动受力的表达式为，其中是指什么 6位错受力后运动方向处处垂直于位错线，在运动过程中是可变的，晶体作相对滑动的方向应是什么方向 7位错线上的割阶一般如何形成 8界面能最低的界面是什么界面 9“小角度晶界都是由刃型位错排成墙而构成的”这种说法对吗 答案 1．有关晶面及晶向附图2.1所示。 2．见附图2.2所示。 3． {100}＝100十010001，共3个等价面。 {110}＝110十101011，共6个等价面。 {111}＝111，共4个等价面。共12个等价面。 4．单位晶胞的体积为VCu＝0.14 nm3或1.410-28m3 5．10.088 nm；20.100 nm。 6．Cu原子的线密度为2.77106个原子/mm。Fe原子的线密度为3.50106个原子/mm。 7．1.6ll013个原子/mm213个原子/mm2；1.861013个原子/mm2。 8．1 5.291028个矽原子/m3； 2 0.33。 9．9. 0.410-18/个原子。 10．1.061014倍。 11．1 这种看法不正确。在位错环运动移出晶体后，滑移面上、下两部分晶体相对移动的距离是由其柏氏矢量决定的。位错环的柏氏矢量为b，故其相对滑移了一个b的距离。2 AB为右螺型位错，CD为左螺型位错；BC为正刃型位错，DA为负刃型位错。位错运动移出晶体后滑移方向及滑移量如附图2.3所示。 12。1应沿滑移面上、下两部分晶体施加一切应力τ0，的方向应与de位错线平行。2在上述切应力作用下，位错线de将向左或右移动，即沿着与位错线de垂直的方向且在滑移面上移动。在位错线沿滑移面旋转360后，在晶体表面沿柏氏矢量方向产生宽度为一个b的台阶。 13．1，其大小为，其方向见附图2.4所示。 2 位错线方向及指数如附图2.4所示。 14．1 能。几何条件∑b前＝∑b后＝；能量条件∑b前2＝∑b后2＝2 不能。能量条件∑b前2＝∑b后2，两边能量相等。 3 不能。几何条件∑b前＝a/6[557]，∑b后＝a/6[111]，不能满足。 4 不能。能量条件∑b前2＝a2 ∑b后2＝，即反应后能量升高。 15．1 能够进行。因为既满足几何条件∑b前＝∑b后＝，又满足能量条件∑b前2＝∑b后2＝2 b合＝；该位错为弗兰克不全位错。 16．1假设晶体中位错线互相缠结、互相钉扎，则可能存在的位错源数目个／Cm3。2 τNi＝1.95107 Pa。 17．当θ＝1，D＝14 nm；θ＝10，D＝1.4 nm时，即位错之间仅有5～6个原子间距，此时位错密度太大，说明当θ角较大时，该模型已不适用。 18．畸变能是原来的0.75倍 说明形成亚晶界后，位错能量降低。 19．设小角度晶界的结构由刃型位错排列而成，位错间距为D。晶界的能量γ由位错的能量E构成，设l为位错线的长度，由附图2.5可知， 由位错的能量计算可知，取R＝D 超过D的地方，应力场相互抵消，r0＝b和θ＝b/D代入上式可得 式中 20．1晶体点阵