材料科学基础课后习题西工大版

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。 3  SiOMg/m 2 8.石英的密度为 2.65。试问： 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 900℃时10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，如果位错环的各段分别与滑移面各边平行，其 柏氏矢量b∥AB。 9 3 10 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 aa a[100] [101][101]; 22 1) 2) 3) aaa [112][111] [111]; 326 aa a[100] [111][111]. 22 4) aa [101][121] 26 15. 若面心立方晶体中有b b=的单位位错及b 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。 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 10G  7.910 Ni 的Pa，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 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？ 第二章 1.说明间隙固熔体与间隙化合物有什么异同。 2.有序合金的原子排列有何特点？这种排列和结合键有什么关系？为什么许 多有序合金在高温下变成无序？ 3.已知 Cd,Zn,Sn,Sb 等元素在 Ag 中的固熔度（摩尔分数）极限分别为 x Cd  42.5/102 ，xZn  20/102 ，xSn 12/102 ，xSb  7/102 ，它们的原子直 径分别为 0.3042nm，0.314nm，0.316nm，0.3228nm，Ag 为 0.2883nm。试分 析其固熔度（摩尔分数）极限差别的原因，并计算它们在固熔度（摩尔分数） 极限时的电子浓度。 4.试分析 H、N、C、B 在 Fe 和  Fe 中形成固熔体的类型、存在位置和固 溶度（摩尔分数）。各元素的原子半径如下： H 为 0.046nm，N 为 0.071nm，C 为 0.077nm，B 为 0.091nm， Fe 为 0.124nm，  Fe 为 0.126 nm。 5.金属间化合物 AlNi 具有 CsCl 型结构， 其点阵常数 a=0.2881nm,试计算其密 度（Ni 的相对原子质量为 58.71，Al 的相对原子质量为 26.98）。 3 Mg/m 6.ZnS 的密度为 4.1，试由此计算两离子的中心距离。 x C  8.9/102   7.碳和氮在Fe 中的最大固熔度（摩尔分数）分别为， x N 10.3/102 。已知 C、N 原子均位于八面体间隙，试分别计算八面体间隙 被 C、N 原子占据的百分数。 8.为什么只有置换固熔体的两个组元之间才能无限互溶，而间隙固熔体则不 能？ 9.计算在 NaCl 内，钠离子的中心与下列各离子中心的距离（设Na和Cl的 半径分别为 0.097nm 和 0.181nm）。 1)最近邻的正离子； 2)最近邻的离子； 3)次邻近的Cl离子； 4)第三邻近的Cl离子； 5)最