发布时间 : 星期一 文章材料科学基础课后作业及答案(分章节)更新完毕开始阅读6dcdd3dcce2f0066f53322d6
6．在图 4-53所示的晶体中有一位错线 fed, de段正好处于位错的滑移面上，of段处于非滑移面上，位错的柏氏矢量 b与 AB平行而垂直于 BC, (1)欲使de段位错线在 ABCD滑移面上运动 （of段因处于非滑移面是固定不动的），应对晶体施加怎样的应力？ (2）在 上述 应力作用下 de段位错线如何运动 ，晶体外协 如 1可贾 化 ？ 7．在图 4-54所示的面心立方 晶体 的 （111)滑移 面上有 两条弯 折 的位错线 OS和 O'S'其 中 O'S'位错 的台阶垂直十 （(111),它们的桕氏天量如图中箭头P)rT o 0）判断位错线上各段位错的类型。 (2）有一切应力施加于滑移面，且与柏氏矢量平行时，两条位错线的滑移特征有何差异？
8．在两个相互垂直的滑移面上各有一条刃型位错线，位错线的柏氏矢量如图 4-55a, b所示。设其中一条位错线 AB在切应力作用下发生如图所示的运动，试问交截后两条位错线的形状有何变化？各段位错线的位错类型是什么？ (1)交截前两条刃位错的柏氏矢量相互垂直的情况 （图a) (2)交截前两条刃位错的柏氏矢量相互平行的情况 （图b)
9．在晶体的同一滑移面上有两个直径分别为 r；和r：的位错环，其中rl>r2，它们的柏氏矢量相同，试问在切应力作用下何者更容易运动？为什么？ 10．判断下列位错反应能否进行：
aaa[101]?[121]?[111] 263aaaa几何条件：[101]?[121]?[222]?[111]
2663a222a222能量条件：反应前 ?b?(1?1)?(1?22?12)2?a2
263a222212222 反应后?b?(1?1?1)?a?a
333满足几何条件和能量条件，故反应能够进行。
aaa[100]?[101]?[101]
22aaa几何条件：[101]?[101]?[200]?a[100]
222?b?(aa 反应后?b?2(2能量条件：反应前
2212)2?a2
12?12)2?a2
满足几何条件，但反应前后能量相等，不满足能量条件，故无外力作用时，该位错反应不能进行。
aaa[112]?[111]?[111] 362aaaa几何条件：[112]?[111]?[333]?[111]
3662a22a31?1?22)2?(12?12?12)2?a2 364a2222322 反应后?b?(1?1?1)?a
24能量条件：反应前
?b2?(满足几何条件，但反应前后能量相等，不满足能量条件，故无外力作用时，该位错反应不能
进行。
aaa[100]?[111]?[111]
22aaa几何条件：[111]?[111]?[200]?a[100]
222?b?(aa 反应后?b?2(2能量条件：反应前
2212)2?a2
12?12?12)2?32a?a2 2满足几何条件，但反应后能量增加，故反应不能进行。
11.若面心立方晶体中”一号[101〕的全位错以及”一音C1211的不全位错，此两位错相遇发生位错反应，试问： (1)此反应能否进行？为什么？ (2)写出合成位错的柏氏矢量，并说明合成位错的性质 12·在面心立方晶体的““）面上有”一号叮‘。彐的位错，试问该位错的刃型分量及螺型分量应处于什么方向上，在晶胞中画出它们的方向，并写出它们的晶向指数。
13．已知Cu的点阵常数为0. 255nm，密度为8. 9g/cm\摩尔质量为63. 54g/mol。如果Cu在交变载荷作用下产生的空位浓度为 5 X 10-4，并假定这些空位都在｛111｝面上聚集成直径为20nm的空位片，（相当于抽出一排原子而形成位错环） (1)计算 lcm3晶体中位错环的数 目。 (2）指出位错环的位错类型。 (3）位错环在｛111｝面上如何运动？ 14．为什么点缺陷在热力学上是稳定的，而位错则是不平衡的晶体缺陷了 15．柏氏矢量为
a[110]的全位错可以在面心立方晶体的哪些｛111｝面上存在？试写出该全2位错在这些面上分解为两个a/6<112＞分位错的反应式。
a[110]的全位错可以在面心立方晶体的(111)和(111)面上存在。 2aaa在(111)面上分解反应：[110]?[121]?[211]
266方法：从与(111)点积为0的<112>中寻找满足几何条件的晶向
解：柏氏矢量为
在(111)面上分解反应：[110]?a2aa[211]?[121] 66
16．根据单位长度位错应变能公式（4-7)以及位错密度与位向差的关系式（4-10)，推导出小角度晶界能Y(；与0之间的关系式： 汽=Y,)B ( B一1nB式中、4洽h-o l。为与位错中心。能有关的积分常数·提示：在式（4-7）中未考虑位错中心 （YGYo）的错排能，推导时可另加上一常数项。
17．金属在真空高温加热时，抛光表面上晶界处由于能量较高，原子蒸发速度较快因而产生沟槽，这一沟槽常称为热蚀沟，假定自由表面的表面能为晶界能的三倍，且晶界与表面垂直，试在图上画出各项界面能之间的平衡情况，并计算热蚀沟底部的二面角。
解：各项界面能之间的平衡情况如图所示，图中θ角即为热蚀沟底部的二面角 由图及题意可得：
?G?2?Scos3?G??S?2
解得：??160.81
γsθγsγ
18．在如图 4-56所示的 Cu晶界上有一双球冠形第二相 、Cu晶粒工R，已知 Cu的大角度晶界能为0. 5J· m-',丫一一荟一一月一汤一一丫 (l）分别计算当“一‘0, )=400, )=60’时Cu与第二相之间 ／ C晶痴一＼的相 界能。 (2）讨论晶界上第二相形态与相界能及晶界能之间的关图 4-56系。 19．表面为什么具有吸附效应？物理吸附及化学吸附各起源于什么？试举出生活中的例子说明吸附现象的实际意义。
20。从热力学角度解释润湿现象的本质。
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第五章习题
1．按不同特点分类，固溶体可分为哪几种类型？影响置换固溶体固溶度的因素有哪些？
2．影响固溶体的无序、有序和偏聚的主要因素是什么？
解：溶质原子在溶剂晶格中的分布状态，主要取决于固溶体中同类原子结合能与异类原子间结合能的相对大小；当同类原子间结合能大于异类原子间结合能时，溶质原子便倾向于聚集在一起 ，呈偏聚状态；当同类原子间结合能小于异类原子结合能时，溶质原子便倾向于按一定规则有序排列。当同类原子间结合能与异类原子间结合能相当时，呈无序排列。此外，温度对排列有很大影响。
3.（1）间隙化合物与间隙固溶体有何根本区别？ 结构改变与不变
(2)下列中间相各属什么类型？指出其结构特点及主要控制因素： MnS, Fe3C, Mg2Si, SiC, Cu31Zn8, Fe,N, WC, Cr23C6
4.陶瓷材料中的固溶方式与金属相比有何不同？影响陶瓷材料中离子代换或固溶度的因素有哪些？
5.铋(熔点为 271.5℃)和锑 (熔点为630.7℃)在液态和固态时均能彼此无限互溶，wBi=50％的合金在 520℃时开始结晶出成分为 wSb = 87%的固相。wBi =80％的合金在 400℃时开始结晶出成分为wSb =64%的固相。根据上述条件，
(1)绘出 Bi-Sb相图，并标出各线和各相区的名称。
(2）从相图上确定含锑量为wSb =40％合金的开始结晶和结晶终了温度，并求出它在400℃时的平衡相成分及相对量。 解：(1)Bi-Sb相图
L630.7520484400332271.5αL+αBi2040WSb（%）6080Sb