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。