中南大學(xué)材料科學(xué)基礎(chǔ)課后習(xí)題答案

1、第一章第一章原子排列與晶體結(jié)構(gòu)原子排列與晶體結(jié)構(gòu)1.[110]，(111)，ABCABC…，0.74，124，ar42?；[111]，(110)0.6882，ar43?；]0211[，(0001)，ABAB，0.74，12，6，2ar?。2.0.01659nm3，4，8。3.FCC，BCC，減少，降低，膨脹，收縮。4.解答：見(jiàn)圖1－15.解答：設(shè)所決定的晶面為（hkl），晶面指數(shù)與面上的直線[uvw]之間有hukvlw=0，故有：hkl

2、=02hl=0?？梢郧蟮茫╤kl）＝（112）。6解答：Pb為fcc結(jié)構(gòu)，原子半徑R與點(diǎn)陣常數(shù)a的關(guān)系為ar42?，故可求得a＝0.4949106mm。則（100）平面的面積S＝a2＝0.244926011012mm2，每個(gè)（100）面上的原子個(gè)數(shù)為2。所以1mm2上的原子個(gè)數(shù)sn1?＝4.081012。第二章第二章合金相結(jié)構(gòu)合金相結(jié)構(gòu)一、一、填空填空1）提高，降低，變差，變大。2）（1）晶體結(jié)構(gòu)；（2）元素之間電負(fù)性差；（3）電子濃度

3、；（4）元素之間尺寸差別3）存在溶質(zhì)原子偏聚和短程有序。4）置換固溶體和間隙固溶體。5）提高，降低，降低。6）溶質(zhì)原子溶入點(diǎn)陣原子溶入溶劑點(diǎn)陣間隙中形成的固溶體，非金屬原子與金屬原子半徑的比值大于0.59時(shí)形成的復(fù)雜結(jié)構(gòu)的化合物。二、二、問(wèn)答問(wèn)答1、解答：?Fe為bcc結(jié)構(gòu)，致密度雖然較小，但是它的間隙數(shù)目多且分散，間隙半徑很小，四面體間隙半徑為0.291Ra，即R＝0.0361nm，八面體間隙半徑為0.154Ra，即R＝0.0191n

4、m。氫，氮，碳，硼由于與?Fe的尺寸差別較大，在?Fe中形成間隙固溶體，固溶度很小。?Fe的八面體間隙的[110]方向R=0.633Ra，間隙元素溶入時(shí)只引起一個(gè)方向上的點(diǎn)陣畸變，故多數(shù)處于?Fe的八面體間隙中心。B原子較大，有時(shí)以置換方式溶入?Fe。由于?Fe為fcc結(jié)構(gòu)，間隙數(shù)目少，間隙半徑大，四面體間隙半徑為0.225Ra，即R＝0.028nm，八面體間隙半徑為0.414Ra，即R＝0.0522nm。氫，氮，碳，硼在?Fe中也是形

5、成間隙固溶體，其固溶度大于在?Fe中的固溶度，氫，氮，碳，硼處于?Fe的八面體間隙中心。2、簡(jiǎn)答：異類原子之間的結(jié)合力大于同類原子之間結(jié)合力；合金成分符合一定化學(xué)式；低于臨界溫度（有序化溫度）。第三章第三章純金屬的凝固純金屬的凝固1.填空填空1.結(jié)構(gòu)和能量。6._偽共晶_。7DRekkk????）（0001，1。8.共晶，熔晶，偏析，包析90.0218%，4.3%；P和Fe3C；FCC，間隙，間隙固溶體，BCC，2.11%；0.77，珠

6、光體和滲碳體；4.3%；PF，PFe3C，Ld，AFe3C，PFe3CFe3CII，液相，A，F(xiàn)，6.69，硬、脆，P。2問(wèn)答問(wèn)答1解答：1）見(jiàn)圖中標(biāo)注。兩相區(qū)由相鄰的兩個(gè)單相區(qū)所構(gòu)成。水平線代表三相區(qū)，見(jiàn)3）中的恒溫反應(yīng)式。2）穩(wěn)定化合物為δ、ε，不穩(wěn)定化合物為β、γ。3）1455℃，L＋δ－ε，包晶反應(yīng)；1387℃，L－ε＋Ni，共晶反應(yīng)；1135℃，L＋δ－γ，包晶反應(yīng)；855℃，L＋γ－β，包晶反應(yīng)；640℃，L－Al＋β，共晶

7、反應(yīng)；4）Ni30%(重量)的合金在平衡冷卻時(shí)的相變過(guò)程：L－γ；855℃，L＋γ－β，包晶反應(yīng)；L－β；640℃，L－Al＋β，共晶反應(yīng)；室溫下相組成為Al＋β，%6.28%100423042%????Alβ=1Al%=71.4%。室溫下組織組成為β(Al＋β)共晶，，%4.71%10005.04205.030%??????，(Al＋β)共晶=1β%=28.6%。5）含Ni89%（重量）的NiAl合金其平衡凝固時(shí)室溫組織為Ni和Ni中

8、析出的ε，非平衡凝固后會(huì)出現(xiàn)非平衡共晶組織，即為Ni和少量的1387℃反應(yīng)生成的L－（ε＋Ni）共晶。6）X合金平衡凝固完畢時(shí)的組織?初晶占80%，則(??)共晶＝20％，設(shè)此合金中Ni組元的含量是X，%1000.05X05.0%80???可以求得X＝0.01%。7）1500?時(shí)AlNi合金系的自由能—成分曲線示意圖如圖。2解答：1）?相晶體結(jié)構(gòu)與Cu的結(jié)構(gòu)保持一致，為fcc結(jié)構(gòu)；2）共晶反應(yīng)前的平衡分配系數(shù)61.03.999.600?

9、??LSCCk；3)Cu13.47%Sn合金在正常條件下凝固后，由于固相平均成分線相對(duì)于固相線下移，在合金凝固過(guò)程中剩余少量液相出現(xiàn)非平衡結(jié)晶，發(fā)生包晶反應(yīng)而出現(xiàn)少量?相。這些少量?相可以通過(guò)均勻化退火消除。4）Cu70%Sn合金平衡凝固過(guò)程為L(zhǎng)－ε，L92.4ε38.2—η59.0，L—η，L99.3—η60.9（Sn），η－??共晶反應(yīng)剛完畢時(shí)相組成物為η（Sn），組織組成物為η（ηSn）共晶。相組成物的相對(duì)含量為：%3.23%1)