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1、10.S 的化学行为有时象 6 价的元素，而有时却象 4价元素。试解释 S 这种行为的原因？11.Al2O3的密度为 3.8g/cm3，试计算 a）1mm3 中存在多少原子？b）1g中含有多少原子？12.尽管 HF的相对分子质量较低，请解释为什么 HF的沸腾温度（19.4）要比 HCl的沸腾温度（-85）高？13.高分子材料按受热的表现可分为热塑性和热固性两大类，试从高分子链结构角度加以解释之。14.高密度的聚乙烯可以通过氯化处理即用氯原子来取代结构单元中氢原子的方法实现。若用氯取代聚乙烯中 8%的氢原子，试计算需添加氯的质量分数。第 2章 固体结构 1.标出面心立方晶胞中（111）面上各点的

2、坐标，并判断-110是否位于（111）面上，然后计算-110方向上的线密度。2.在立方晶系中画出001为晶带轴的所有晶面。3.由标准的（001）极射赤面投影图指出在立方晶体中属于110晶带轴的晶带，在下列晶面中那些属于110晶带?（1-12）,（0-12）,（-113）,（1-32）,（-221）。4.Ni的晶体结构为面心立方结构，其原子半径为 r=0.1243nm，试求 Ni 的晶格常数和密度。5.Mo 的晶体结构为体心立方结构，其晶格常数 a=0.3147nm，试求 Mo 的原子半径r。6.Cr的晶格常数 a=0.2884nm，密度为=7.19g/cm3，试确定此时 Cr的晶体结构。7.I

3、n 具有四方结构，其相对原子质量 Ar=114.82，原子半径 r=0.1625nm，晶格常数 a=0.3252nm，c=0.4946nm，密度=7.286g/cm3，试问 In的单位晶 胞内有多少个原子?In 致密度为多少？8.Mn 的同素异构体有一为立方结构，其晶格常数为 0.632nm，为 7.26g/cm3，r为 0.112nm，问 Mn晶胞中有几个原子，其致密度为多少？9.a）按晶体的钢球模型，若球的直径不变，当 Fe从 fcc转变为 bcc 时，计算其体积膨胀多少？b）经 x 射线衍射测定在 912时，-Fe的 a=0.2892nm，-Fe的 a=0.3633nm,计算从-Fe转变

4、为-Fe 时，其体积膨胀为多少？与 a）相比，说明其差别原因。10.a）根据下表所给之值，确定哪一种金属可作为溶质与钛形成溶解度较大的固溶体：Ti hcp a=0.295nm Be hcp a=0.228nm Al fcc a=0.404nm V bcc a=0.304nm Cr bcc a=0.288nm b）计算固溶体中此溶质原子数分数为 10%时，相应质量分数为多少？11.Cu-Zn和 Cu-Sn 组成固溶体最多可溶入多少原子数分数的 Zn或 Sn？若 Cu晶体中固溶入 Zn的原子数分数为 10%，最多还能溶入多少原子数分数的 Sn?12.含 w（Mo）为 12.3%，w（C）为 1.3

5、4%的奥氏体钢，点阵常数为 0.3624nm，密度为7.83g/cm3，C，Fe，Mn 的相对原子质量分别为 12.01，55.85，54.94，试判断此固溶体的类型。13.渗碳体（Fe3C）是一种间隙化合物，它具有正交点阵结构，其点阵常数a=0.4514nm，b=0.508nm，c=0.6734nm，其密度=7.66g/cm3，试求 Fe3C 每单位晶胞中含 Fe原子与 C 原子的数目。14.铯与氯的离子半径分别为 0.167nm，0.181nm,试问 a）在氯化铯内离子在或方向是否相接触？b）每个单位晶胞内有几个离子？c）各离子的配位数是多少？d）和 K？15.K+和 Cl-的离子半径分别

6、为 0.133nm，0.181nm，KCl 具有 CsCl型结构，试求其 和 K？16.试计算金刚石结构的致密度。第 3章 晶体缺陷 1.Nb的晶体结构为 bcc，其晶格常数为 0.3294nm，密度为 8.57g/cm3,试求每106Nb中所含空位数目。2.Pt 的晶体结构为 fcc，其晶格常数为 0.3923nm，密度为 21.45g/cm3，试计算其空位粒子数分数。3.若 fcc的 Cu 中每 500 个原子会失去一个，其晶格常数为 0.3615nm，试求 Cu的密度。4.由于 H原子可填入-Fe的间隙位置，若每 200个铁原子伴随着一个 H原子，试求-Fe理论的和实际的密度与致密度（已

7、知-Fe a=0.286nm，rFe=0.1241nm，rH=0.036nm）。5.MgO的密度为 3.58g/cm3,其晶格常数为 0.42nm，试求每个 MgO 单位晶胞内所含的 Schottky缺陷之数目。6.若在 MgF2中溶入 LiF，则必须向 MgF2 中引入何种形式的空位（阴离子或阳离子）？相反，若欲使 LiF中溶入 MgF2，则需向 LiF中引入何种形式的空位（阴离子或阳离子）？7.某晶体的扩散实验中发现，在 500时，1010个原子中有一个原子具有足够的激活能可以跳出其平衡位置而进入间隙位置；在 600时，此比例会增加到 109。a）求此跳跃所需要的激活能？b）在 700时，

8、具有足够能量的原子所占的比例为多少？8.某晶体中形成一个空位所需要的激活能为 0.32 10-18J。在 800时，1 104个原子中有一个空位，在何种温度时，103个原子中含有一个空位？9.已知 Al 为 fcc晶体结构，其点阵常数 a=0.405nm，在 550式的空位浓度为2 10-6，计算这些空位平均分布在晶体中的平均间距。10.在 Fe中形成 1mol 空位的能量为 104.675kJ，试计算从 20升温至 850时空位数目增加多少倍？11.由 600降至 300时，Ge晶体中的空位平衡浓度降低了六个数量级，试计算Ge晶体中的空位形成能。12.Al的空位形成能（EV）和间隙原子形成能

9、（Ei）分别为 0.76eV和 3.0eV,求在室温（20）及 500时 Al 空位平衡浓度与间隙原子平衡浓度的比值。13.假定有一个 b在0-10晶向的刃型位错沿着（100）晶面滑动，a）如果有另一个柏氏矢量在010方向，沿着（001）晶面上运动的刃型位错，通过上述位错时该位错将发生扭折还是割阶？b）如果有一个 b方向为100，并在（001）晶面上滑动的螺型位错通过上述位错，试问它将发生扭折还是割阶？14.有一截面积为 1mm2，长度为 10mm 的圆柱状晶体在拉应力作用下，a）与圆柱体轴线成 45 的晶面上若有一个位错线运动，它穿过试样从另一面穿出，问试样将发生多大的伸长量（设 b=210

10、-10m）？b）若晶体中位错密度为 1014m-2，当这些位错在应力作用下，全部运动并走出晶体，试计算由此而发生的总变形量（假定没有新的位错产生）。c）求相应的正应变。15.铜单晶的点阵常数 a=0.36nm，当铜单晶样品以恒应变速率进行拉伸变形时，3秒后，试样的真应变为 6%，若位错运动的平均速度为 410-3cm/s，求晶体中的平均位错密度。16.铜单晶中相互缠结的三维位错网络结点间平均距离为 D，a）计算位错增殖所需的应力；b）如果此应力决定了材料的剪切强度,为达到 G/100的强度值，且已知G=50GPa，a=0.36nm，D应为何值？c）计算当剪切强度为 42MPa时的位错密度。17

11、.试描述位错增殖的双交滑移机制。如果进行双交滑移的那段螺型位错长度为100nm，而位错的柏氏矢量为 0.2nm，试求实现位错增殖所必需的切应力（G=40GPa）。18.若由于嵌入一额外的（111）面，使得-Fe内产生一个倾斜 1 的小角度晶界，试求错排间的平均距离。19.设有两个 晶粒与一个 相晶粒相交于一公共晶棱，并形成三叉晶界，已知 相所张的两面角为 100，界面能 为 0.31Jm-2，试求 相与 相的界面能。第 4章 固体中原子及分子的运动 1.有一硅单晶片，厚 0.5mm，其一端面上每 107个硅原子包含两个镓原子，另一个端面经处理后含镓的浓度增高。试求在该面上每 107 个硅原子需

12、包含几个镓原子，才能使浓度梯度成为 2 1026 原子/m3.m 硅的点阵常数为 0.5407nm。2.在一个富碳的环境中对钢进行渗碳，可以硬化钢的表面。已知在 1000下进行这种渗碳热处理，距离钢的表面 1mm 处到 2mm 处，碳含量从 5at%减到 4at%。估计在近表面区域进入钢的碳原子的流入量 J（atoms/m2s）。（-Fe在 1000的密度为7.63g/cm3，碳在-Fe 中的扩散常数 D0=2.0 10-5m2/s,激活能 Q=142kJ/mol）。3.为研究稳态条件下间隙原子在面心立方金属中的扩散情况，在厚 0.25mm 的金属薄膜的一个端面（面积 1000mm2）保持对应

13、温度下的饱和间隙原子，另一端面为间隙原子为零。测得下列数据：温度（K）薄膜中间隙原子的溶解度（kg/m3）间隙原子通过薄膜的速率（g/s）1223 144 0.0025 1136 196 0.0014 计算在这两个温度下的扩散系数和间隙原子在面心立方金属中扩散的激活能。4.在 950下对纯铁进行渗碳，并希望在 0.1mm 的深度得到 0.9wt%的碳含量。假设表面碳含量保持在 1.20wt%，扩散系数 D-Fe=10-10m2/s。计算为达到此要求至少要渗碳多少时间。5.有两种激活能分别为 E1=83.7KJ/mol 和 E2=251KJ/mol 的扩散反应。观察在温度从 25升高到 600时

14、对这两种扩散的影响，并对结果作出评述。6.碳在-Ti 中的扩散速率在以下温度被确定:测量温度 扩散系数 D（m2/s）736 210-13 782 510-13 835 1.310-12（a）试确定公式 D=D0exp（-Q/RT）是否适用；若适用，则计算出扩散常数 D0和激活能 Q。（b）试求出 500下的扩散速率。7.在 NiO中引入高价的 W6+。（a）将产生什么离子的空位？（b）每个 W6+将产生多少个空位？（c）比较 NiO和渗 W 的 NiO（即 NiO-WO3）的抗氧化性哪个好？8.已知 Al 在 Al2O3 中扩散常数 D0=2.8 10-3（m2/s），激活能 477（KJ/

15、mol），而 O（氧）在 Al2O3中的 D0=0.19（m2/s）,Q=636（KJ/mol）。（a）分别计算两者在 2000K温度下的扩散系数 D；（b）说明它们扩散系数不同的原因。9.在 NaCl 晶体中掺有少量的 Cd2+，测出 Na 在 NaCl 的扩散系数与 1/T 的关系，如图所示。图中的两段折现表示什么，并说明 DNaCl 与 1/T 不成线性关系的原因。第 5章 材料的形变和再结晶 1.有一根长为 5 m，直径为 3mm 的铝线，已知铝的弹性模量为 70GPa，求在 200N的拉力作用下，此线的总长度。2一 Mg合金的屈服强度为 180MPa，E为 45GPa，a）求不至于使

16、一块10mm2mm 的 Mg板发生塑性变形的最大载荷；b）在此载荷作用下，该镁板每 mm 的伸长量为多少？3.已知烧结 Al2O3 的孔隙度为 5%，其 E=370GPa。若另一烧结 Al2O3 的E=270GPa，试求其孔隙度。4.有一 Cu-30%Zn 黄铜板冷轧 25%后厚度变为 1cm，接着再将此板厚度减少到0.6cm，试求总冷变形度，并推测冷轧后性能变化。5.有一截面为 10mm10mm 的镍基合金试样，其长度为 40mm，拉伸实验结果如下：载荷（N）标距长度（mm）43，100 40.1 86，200 40.2 102，000 40.4 104，800 40.8 109，600 4

17、1.6 113，800 42.4 121，300 44.0 126，900 46.0 127，600 48.0 113，800（破断）50.2 试计算其抗拉强度 b，屈服强度 0.2，弹性模量 E以及延伸率。6.将一根长为 20m，直径为 14mm 的铝棒通过孔径为 12.7mm 的模具拉拔，求 a）这根铝棒拉拔后的尺寸；b）这根铝棒要承受的冷加工率。7.Zn单晶在拉伸之前的滑移方向与拉伸轴的夹角为 45，拉伸后滑移方向与拉伸轴的夹角为 30，求拉伸后的延伸率。8 Al单晶在室温时的临界分切应力 C=7.9105Pa。若室温下对铝单晶试样作为拉伸试验时，拉伸轴为123方向，试计算引起该样品屈服

18、所需加的应力。9.Al单晶制成拉伸试棒（其截面积为 9mm2）进行室温拉伸，拉伸轴与001交成36.7，与011交成 19.1，与111交成 22.2，开始屈服时载荷为 20.40N，试确定主滑移系的分切应力。10.Mg单晶体的试样拉伸时，三个滑移方向与拉伸轴分别交成 38、45、85，而基面法线与拉伸轴交成 60。如果在拉应力为 2.05MPa时开始观察到塑性变形，则 Mg的临界分切应力为多少？11 MgO为 NaCl 型结构，其滑移面为110，滑移方向为，试问沿哪一方向拉伸（或压缩）不能引起滑移？12.证明：bcc及 fcc金属产生孪晶时，孪晶面沿孪生方向的切变均为 0.707。13.试指

19、出 Cu和-Fe 两晶体易滑移的晶面和晶向，并求出他们的滑移面间距，滑移方向上的原子间及点阵阻力。（已知 GCu=48.3GPa，G-Fe=81.6GPa，v=0.3）14.40钢经球化退火后渗碳体全部呈半径为 10m 的球状，且均匀地分布在-Fe基础上。已知 Fe的切变模量 G=7.9 104Mpa，-Fe的点阵常数 a=0.28nm，试计算 40钢的切变强度。15.已知平均晶粒直径为 1mm 和 0.0625mm的-Fe的屈服强度分别为 112.7MPa和196MPa,问平均晶粒直径为 0.0196mm 的纯铁的屈服强度为多少？16.三点弯曲试验常用来检测陶瓷材料的力学行为。有一圆形截面

20、Al2O3 试样，其截面半径 r=3.5mm，两支点间距为 50mm，当负荷达到 950N，试样断裂。试问当支点间距为 40mm 时，具有边长为 12mm 正方形截面的另一同样材料试样在多大负荷会发生断裂?17.现有一 6mm 铝丝需最终加工至 0.5mm铝材，但为保证产品质量，此丝材冷加工量不能超过 85%，如何制定其合理加工工艺？18.铁的回复激活能为 88.9 kJ/mol，如果经冷变形的铁在 400进行回复处理，使其残留加工硬化为 60%需 160 分钟，问在 450回复处理至同样效果需要多少时间？19.Ag冷加工后位错密度为 1012/cm2,设再结晶晶核自大角度晶界向变形基体移动，

21、求晶界弓出的最小曲率半径（Ag:G=30GPa，b=0.3nm，=0.4J/m2）。20.已知 H70黄铜（30%Zn）在 400的恒温下完成再结晶需要 1小时，而在390完成再结晶需要 2 小时，试计算在 420恒温下完成再结晶需要多少时间？21.设有 1cm3 黄铜，在 700退火，原始晶粒直径为 2.1610-3cm，黄铜的界面能为 0.5J/m2，由量热计测得保温 2 小时共放出热量 0.035J，求保温 2小时后的晶粒尺寸。22.设冷变形后位错密度为 1012/cm2的金属中存在着加热时不发生聚集长大的第二相微粒，其体积分数 f=1%，半径为 1m，问这种第二相微粒的存在能否完全阻止

22、此金属加热时再结晶（已知 G=105MPa，b=0.3nm，比界面能=0.5J/m2）。1.计算当压力增加到 500 105Pa时锡的熔点的变化时,已知在 105Pa下,锡的熔点为505K，熔化热 7196J/mol，摩尔质量为 118.8 10-3kg/mol，固体锡的体积质量密度7.30 103kg/m，熔化时的体积变化为+2.7%。2.考虑在一个大气压下液态铝的凝固，对于不同程度的过冷度，即：T=1，10，100 和 200，计算：（a）临界晶核尺寸；（b）半径为 r*的晶核个数；（c）从液态转变到固态时，单位体积的自由能变化 G*（形核功）；（d）从液态转变到固态时，临界尺寸 r*处的

23、自由能的变化 Gv。铝的熔点 Tm=993K，单位体积熔化热 Lm=1.836 109J/m3，固液界面比表面能=93mJ/m2，书中表 6-4是 121mJ/m2,原子体积 V0=1.66 10-29m3。3.（a）已知液态纯镍在 1.013 105Pa（1个大气压），过冷度为 319时发生均匀形核。设临界晶核半径为 1nm，纯镍的熔点为 1726K，熔化热 Lm=18075J/mol，摩尔体积 V=6.6cm3/mol，计算纯镍的液-固界面能和临界形核功。（b）若要在 2045K 发生均匀形核，需将大气压增加到多少?已知凝固时体积变化 V=-0.26cm3/mol（1J=9.87 105

24、cm3.Pa）。4.用示差扫描量热法研究聚对二甲酸乙二酯在 232.4的等温结晶过程，由结晶放热峰测得如下数据。结晶时间 t（分）7.6 11.4 17.4 21.6 25.6 27.6 31.6 35.6 36.6 38.1 结晶度（%）3.41 11.5 34.7 54.9 72.7 80.0 91.0 97.3 98.2 99.3 试以 Avrami 作图法求出 Avrami 指数 n，结晶常数 K和半结晶期 t1/2。5.试说明结晶温度较低的高分子的熔限较宽，反之较窄。第 7章 二元系相图及合金的凝固 1.组元 A和 B在液态完全互溶，但在固态互不溶解，且形成一个与 A、B不同晶体结构

25、的中间化合物，由热分析测得下列数据：含 B量（wt%.%）液相线温度（）固相线温度（）0 1000 20 900 750 40 765 750 43 750 50 930 750 63 1040 80 850 640 90 640 100 800（a）画出平衡相图，并注明个区域的相、各点的成分及温度，并写出中间化合物的分子式（原子量 A=28，B=24）。（b）100kg的含 20wt.%B的合金在 800平衡冷却到室温，最多能分离出多少纯A。2.假定我们在 SiO2 中加入 10at%的 Na2O，请计算氧与硅之比值。如果 O:Si2.5是玻璃化趋势的判据，则形成玻璃化的最大 Na2O是多少

26、？3.根据所示的 CaO-ZrO2 相图，做下列工作：（a）写出所有的三相恒温转变（b）计算 4wt%CaO-ZrO2陶瓷在室温时为单斜 ZrO2固溶体（Monoclinic ZrO2 SS）和立方 ZrO2固溶体（Cubic ZrO2 SS）的相对量（用 mol%表示）。假定单斜 ZrO2固溶体和立方 ZrO2固溶体在室温的溶解度分别为 2mol%CaO 和 15mol%CaO。第 8章 三元相图 1.某三元合金 K在温度为 t1 时分解为 B组元和液相，两个相的相对量WB/WL=2。已知合金 K 中 A组元和 C 组元的重量比为 3，液相含 B 量为 40%，试求合金 K的成分。2.三组元

27、 A、B和 C 的熔点分别是 1000、900和 750，三组元在液相和固相都完全互溶，并从三个二元系相图上获得下列数据：成分（wt.%）温度（）A B C 液相线 固相线 50 50 975 950 50 50 920 850 50 50 840 800（a）在投影图上作出 950和 850的液相线投影；（b）在投影图上作出 950和 850的固相线投影;（c）画出从 A组元角连接到 BC 中点的垂直截面图；3.成分为 40%A、30%B和 30%C 的三元系合金在共晶温度形成三相平衡，三相成分如下：液相：50%A 40%B 10%C 相 85%A 10%B 5%C 相 10%A 20%B 70%C （a）计算液相、相和 相各占多少分数；（b）试估计在同一温度，相和 相的成分同上，但各占 50%时合金的成分。第 6章 单组元相图及纯晶体凝固