材料科學(xué)基礎(chǔ)習(xí)題與答案

1、1第二章第二章思考題與例題思考題與例題1.離子鍵、共價鍵、分子鍵和金屬鍵的特點(diǎn)，并解釋金屬鍵結(jié)合的固體材料的密度比離子鍵或共價鍵固體高的原因？2.從結(jié)構(gòu)、性能等方面描述晶體與非晶體的區(qū)別。3.何謂理想晶體？何謂單晶、多晶、晶粒及亞晶？為什么單晶體成各向異性而多晶體一般情況下不顯示各向異性？何謂空間點(diǎn)陣、晶體結(jié)構(gòu)及晶胞？晶胞有哪些重要的特征參數(shù)？4.比較三種典型晶體結(jié)構(gòu)的特征。（Al、αFe、Mg三種材料屬何種晶體結(jié)構(gòu)？描述它們的晶體結(jié)構(gòu)

2、特征并比較它們塑性的好壞并解釋。）何謂配位數(shù)？何謂致密度？金屬中常見的三種晶體結(jié)構(gòu)從原子排列緊密程度等方面比較有何異同？5.固溶體和中間相的類型、特點(diǎn)和性能。何謂間隙固溶體？它與間隙相、間隙化合物之間有何區(qū)別？（以金屬為基的）固溶體與中間相的主要差異（如結(jié)構(gòu)、鍵性、性能）是什么？6.已知Cu的原子直徑為2.56，求Cu的晶格常數(shù)，并計(jì)算1mm3Cu的原子數(shù)。A7.已知Al相對原子質(zhì)量Ar（Al）=26.97，原子半徑γ=0.143nm，

3、求Al晶體的密度。8bcc鐵的單位晶胞體積，在912℃時是0.02464nm3；fcc鐵在相同溫度時其單位晶胞體積是0.0486nm3。當(dāng)鐵由bcc轉(zhuǎn)變?yōu)閒cc時，其密度改變的百分比為多少？9.何謂金屬化合物？常見金屬化合物有幾類？影響它們形成和結(jié)構(gòu)的主要因素是什么？其性能如何？10.在面心立方晶胞中畫出[012]和[13]晶向。在面心立方晶胞中畫出（012）和（13）22晶面。11.設(shè)晶面（152）和（034）屬六方晶系的正交坐標(biāo)表述

4、，試給出其四軸坐標(biāo)的表示。反之，求（）及（22）的正交坐標(biāo)的表示。（練習(xí)），上題中均改為相應(yīng)晶向指數(shù)，求312111相互轉(zhuǎn)換后結(jié)果。12.在一個立方晶胞中確定6個表面面心位置的坐標(biāo)，6個面心構(gòu)成一個正八面體，指出這個八面體各個表面的晶面指數(shù)，各個棱邊和對角線的晶向指數(shù)。13.寫出立方晶系的110、100、111、112晶面族包括的等價晶面，請分別畫出。14.在立方晶系中的一個晶胞內(nèi)畫出（111）和（112）晶面，并寫出兩晶面交線的晶向指

5、數(shù)。15在六方晶系晶胞中畫出[110]，[101]晶向和（102）晶面，并確定（102）晶面2111與六方晶胞交線的晶向指數(shù)。16.在立方晶系的一個晶胞內(nèi)同時畫出位于（101），（011）和（112）晶面上的[11]晶1向。17.在1000℃，有WC為1.7%的碳溶于fcc鐵的固溶體，求100個單位晶胞中有多少個碳3作柏氏回路，b=？；（2）圍繞單個作柏氏回路，b=？（表明方向和強(qiáng)度）7.方形晶體中有兩根刃型位錯，如下圖4：（1）當(dāng)周圍

6、晶體中：（a）空位多于平衡值；(b）空位少于平衡值；(c）間隙原子多于平衡值；（d）間隙原子少于平衡值時，位錯易于向何種方向攀移？（2）加上怎樣的外力，才能使這兩根位錯線通過純攀移而相互靠攏？8.簡單立方晶體中（100）面上有一位錯，=[00]，[001]，問：（1）若在（001）b?1面上有一個=[010]，[100]的位錯與之相割，結(jié)果如何？（2）若在（001）面上有一個b?b?=[100]，[001]的位移與之相割，結(jié)果如何？（3

7、）交割反應(yīng)的結(jié)果對位錯進(jìn)一步運(yùn)動有何影響？9.畫一方形位錯環(huán)，并在這個平面上畫出柏氏矢量（沿對角線方向）及位錯線方向（順時針），據(jù)此指出位錯環(huán)各段的性質(zhì)，并示意畫出晶體滑移后的結(jié)果。10.在實(shí)際晶體中存在有哪幾類缺陷？各有什么特征？11.何謂刃型位錯和螺型位錯？全面比較兩者有何異同？何謂柏氏矢量？如何用柏氏矢量來判斷位錯類型？12.兩個相同符合的的刃型位錯，在同一滑移面相遇；它們會排斥還是會吸引？13.試說明晶體中位錯運(yùn)動的方式——滑移

8、，攀移及交滑移的條件，過程和結(jié)果，并闡述如何確定位錯滑移運(yùn)動的方向？在刃型位錯與螺型位錯的滑移運(yùn)動中，滑移方向與柏氏矢量、切應(yīng)力及位錯線的位向關(guān)系是什么？14.晶界在金屬材料中所起的作用有哪些？當(dāng)金屬熔化時，是先在晶界還是先在晶粒中心熔化，為什么？15.試分別描述位錯增殖的FR源機(jī)制和雙交滑移機(jī)制。如果進(jìn)行雙交滑移的那段螺形位錯的長度為50nm，而位錯的柏氏矢量為0.8nm，試求實(shí)現(xiàn)位錯增殖所必需的切應(yīng)力（G=40Gpa）16.何謂小角

9、度晶界？有哪些類型？原子排列上有什么特征？17.一個位錯環(huán)能否各部分都是螺位錯？能否各部分都是刃位錯？為什么？18.在刃型位錯與螺型位錯的滑移運(yùn)動中，滑移方向與柏氏矢量、切應(yīng)力及位錯線的位向關(guān)系是什么？19.何謂割階、扭折？割階或扭折的長短和位向如何？割階或扭折的柏氏矢量如何？產(chǎn)生割階或扭折后位錯應(yīng)變能的增加量如何？割階或扭折對原位錯線運(yùn)動有何影響？20.舉例或畫圖說明什么是小角度晶界的位錯模型？描述大角度晶界有何模型？其含義是什么？2