材料科学基础课后习题西工大版-考研必备

材料科学基础课后习题及答案 –考研必备 第一章 1.作图表示立方晶体的  123, 012 ,421晶面及102 , 211,346晶向。 2.在六方晶体中，绘出以下常见晶向  0001, 2110 , 1010 , 1120 , 1210 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 r=0.161nm。 5.当 CN=6 时 Na 离子半径为 0.097nm，试问： 1)当 CN=4 时，其半径为多少？ 2)当 CN=8 时，其半径为多少？ 6.试问：在铜（fcc,a=0.361nm）的方向及铁(bcc,a=0.286nm)的 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 2          mg 1.74Mg/m3 ，相对原子质量为 24.31，原子半径 rNi 0.1246nm 。试确定在镍的（100）， （110）及（111）平面上 1mm中各有多少个原子。 8.石英  SiO 2的密度为 2.65 Mg/m 。试问： 3 1)1m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10个原子中有一个原子具有足够能量可在固体内移动，而在 9 10 900℃时个原子中则只有一个原子，试求其激活能（J/原子）。 3 10 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，如果位错环的各段分别与滑移面各边平行，其 柏氏矢量b 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 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 fed,de 段在滑移面上并平行 AB， ef 段与滑移面垂直。位 错的柏氏矢量b b与de平行而与 ef 垂直。试问： 1)欲使de段位错在 ABCD 滑移面上运动而 ef 不动， 应对晶体施加怎样的应 力？ 2)在上述应力作用下de位错线如何运动？晶体外形如何变化？ a 110 (111) 2 13. 设面心立方晶体中的为滑移面，位错滑移后的滑移矢量为。   1)在晶胞中画出柏氏矢量b 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. 判断下列位错反应能否进行。 aaa [101][121] [111]; 263 1) aa a[100] [101][101]; 22 2) aaa [112][111] [111]; 326 3) 4) aa a[100] [111][111]. 22 aa [101][121] 15. 若面心立方晶体中有b b=2的单位位错及b b=6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。 67310 ~10 cm/cm 16. 若已知某晶体中位错密度。 4 1)由实验测得 F-R 位错源的平均长度为10 cm，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G  7.910Pa，a  0.350nm。 17. 已知柏氏矢量 b=0.25nm，如果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 R 10,r 0  b 10; 48 10 形成亚晶界后， R  D  b  ）？ 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  0 A ln。式中 0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 f b ，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(010)+(001)，共 3 个等价面。 {110}＝(110)十(110)+(101)+(101)+(011)+(011)，共 6 个等价面。 {111}＝(111)+(111)+(111)+(111)，共 4 个等价面。 {112} (112)(112)(112)(112)(121)(121) (121)(121)(211)(211)(211)(211) 共 12 个等价面。 4． 单位晶胞的体积为 V Cu＝0.14 nm 3(或 1.4×10-28m3) 5． (1)0.088 nm；(2)0.100 nm。 6． Cu 原子的线密度为 2.77×106个原子/mm。 Fe 原子的线密度为 3.50×106个原子/mm。 7． 1.6l×l013个原子/mm2；1.14X1013个原子/mm2；1.86×1013个原子/mm2。 8． (1) 5.29×1028个矽原子/m3； (2) 0.33。 9． 9. 0.4×10-18/个原子。 10．1.06×1014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 b， 故其相对滑移了一个b b的距离。 (2) A B 为右螺型位错，C D 为左螺型位错；B C 为正刃型位错，D A 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 τ 0，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