发布时间 : 星期六 文章材基课后习题答案 - 图文更新完毕开始阅读c26d836b0b1c59eef8c7b44c
16．总结影响金属强度的因素。
解答：金属及合金主要是以金属键合方式结合的晶体。完美金属的理论抗拉强度是指与结合键能（结合力和结合能）相关的材料物理量（双原子作用模型），其影响因素可以从该模型去考虑（如温度、键能、原子间距、点阵结合方式、原子尺寸、电负性电子浓度等，这些在金属材料学应该都有）；
由于实际的金属及合金材料并非完美晶体，存在点、线、面缺陷（空位、位错、晶界相界等）或畸变，为此材料强度远低于它的理论强度。从缺陷的角度去考虑材料强化。工程及应用中最广的的屈服强度，该强度发生在材料的塑性变形紧密相关，可以从金属滑移及其机制去分析材料机制，（如位错机制等，阻碍位错运动的方式都为强化机制，如细晶强化、时效、固溶、形变强化)
17．为什么过饱和固溶体经过适当时效处理后，其强度比它的室温平衡组织强度要高？什么合金具有明显的时效强化效果？把固溶处理后的合金冷加工一定量后再进行时效，冷加工对合金的时效有何影响？
18．知一个铜单晶体试样的两个外表面分别是（001）和（111）。分析当此单晶体在室温下滑移时在上述每个表面上可能出现的滑移线彼此成什么角度；
解答：铜单晶体为fcc，滑移系为{111}<110>。表面是（001），塑性变形表面滑移线为{111}与 {001}的交线<110>，滑移线表现为平行或垂直 若表面是（111），塑性变形表面滑移线为{111}与 {111}的交线<110>，滑移线表现为平行或为60°(8个（111）面组成的交线即为<110>)
19.孪晶和滑移的变形机制有何不同?
答：主要的不同1）晶体位向在滑移前后不改变，而在孪生前后晶体位向改变，形成镜面对称关系。2）滑移的变形量为滑移方向原子间距的整数倍，而孪生过程中的位移量为孪生方向的原子间距的分数倍。3）滑移是全位错运动的结果而孪生是分位错运动的结果。
20.金属单晶体的塑性变形方式。
? 答：滑移和孪生
21.什么是滑移系？产生晶面滑移的条件是什么？写出面心立方金属在室温下所有可能的滑
移系。 答：滑移系是一个滑移面和该面上一个滑移方向的组合。产生晶面滑移的条件是 在这个面上的滑移方向的分切应力大于其临界分切应力。
22.在室温下对铅板进行弯折，越弯越硬，但如果稍隔一段时间再弯折，铅板又像最初一样柔软，这是什么原因?
? 答：铅板在室温下的加工属于热加工，加工硬化的同时伴随回复和再结晶过程。 ? 越弯越硬是由于位错大量增加而引起的加工硬化造成，而过一段时间又会变软是因
为室温对于铅已经是再结晶温度以上，所以伴随着回复和再结晶过程，等轴的没有变形晶粒取代了变形晶粒，硬度和塑性又恢复到了未变形之前。
1 沿铁单晶的[110]方向对其施加拉力，当力的大小为50MPa时，在(101)面上的 方向的分切应力应为多少?若τc=31.1MPa，外加拉应力应为多大?
[110]方向与 滑移方向的夹角λ： [110]方向与(101)面法线方向夹角φ：
在(101)面上的 方向的分切应力应为20.4Mpa。Mpa 若τc=31.1MPa，外加拉应力应为76.2Mpa。
2有一70MPa应力作用在fcc晶体的[001]方向上，求作用在（111） 和（111） 滑移系上的分切应力。
[001]方向与 滑移方向的夹角λ： [001]方向与(111)面法线方向夹角φ：
在(111)面上的 方向的分切应力应为28.6Mpa。 [001]方向与 滑移方向的夹角λ：
在(111)面上的 方向的分切应力应为0Mpa。
3. 有一bcc晶体的 [111]滑移系的临界分切力为60MPa，试问在[001]和[010]方向必须施加多少的应力才会产生滑移？
（1） [001]方向与[111]滑移方向的夹角λ： [001]方向与 面法线方向夹角φ：
由于[001]方向与滑移面 平行，因此，无论在[001]方向施加多大的应力不会使 [111]滑移系产生滑移。
（2） [010]方向与[111]滑移方向的夹角λ： [010]方向与 面法线方向夹角φ：
在[010]方向必须施加147Mpa的应力才会产生滑移。 4．为什么晶粒大小影响屈服强度？经退火的纯铁当晶粒大小为16个/mm2时，σs=100MPa；而当晶粒大小为4096个／mm2时，σs＝250MPa，试求晶粒大小为256个/mm2时的σs。 16个/mm2时----d=0.25mm；4096个／mm2时----64个/mm-----d=1/64mm 256个/mm2时----16个/mm-----d=1/16mm
5.在室温下对铅板进行弯折，越弯越硬，但如果稍隔一段时间再弯折，铅板又像最初一样柔软，这是什么原因?
答：铅板在室温下的加工属于热加工，加工硬化的同时伴随回复和再结晶过程。 越弯越硬是由于位错大量增加而引起的加工硬化造成，而过一段时间又会变软是因为室温对于铅已经是再结晶温度以上，所以伴随着回复和再结晶过程，等轴的没有变形晶粒取代了变形晶粒，硬度和塑性又恢复到了未变形之前。
6．位错在金属晶体中运动可能受到哪些阻力? （对金属专业要求详细展开）
答：晶格阻力，位错之间的相互作用力，固溶体中的溶质原子造成的晶格畸变引起的阻力，晶界对位错的阻力，弥散的第二相对位错运动造成的阻力。
金属材料的强化方式有哪些？
解答：金属材料的塑性变形通过位错运动实现，故强化途径有两条：
1.减少位错，小于10－2 cm－2，接近于完整晶体，如晶须。 2.增加位错，阻止位错运动并抑制位错增殖
强化手段有多种形式：冷加工变形强化，细晶强化，固溶强化，有序强化，第二相强化（弥散或沉淀强化，切过与绕过机制），复合材料强化
某面心立方晶体可动滑移系为（11-1）[-110]，点阵常数a=0.2nm. 1.指出引起滑移的单位位错柏氏矢量
2.滑移由刃型位错引起，指出滑移线方向 3.滑移由螺型位错引起，指出滑移线方向 4.上述情况下滑移时位错线滑移方向
5.假定该滑移系上作用0.7MPa的切应力，计算单位刃型位错和螺型位错线受力大小和方向
解答：1.单位位错柏氏矢量b= a [-110] /2，即滑移方向上最紧邻原子间距间矢量。 2.设位错线方向为[uvw]，滑移线在（11-1）上，则有u+v-w＝0；
位错为刃型位错，故与柏氏矢量方向 [-110]垂直，有-u+v＝0；可得位错线方向 [uvw]为[112]
3.同理，设位错线方向为[uvw]，滑移线在（11-1）上，u+v-w＝0；位错为螺型位错，故与柏氏矢量方向 [-110]平行，可得位错线方向 [uvw]为[-110]
4.刃型位错滑移时位错线滑移方向平行b；螺型位错滑移时位错线滑移方向垂直b 5.晶体受切应力τ，单位长度位错线受力F= τb；方向均与位错线垂直，b＝ a [-110] /2，大小为0.707a，带入可得F＝9.899×10-11MN/m
1．室温下枪弹击穿一铜板和铅板，试分析长期保持后二板弹孔周围组织的变化及原因。
解答：枪弹击穿为快速变形，可以视为冷加工，铜板和铅板再结晶温度分别为远高于室温和室温以下。
故铜板可以视为冷加工，弹孔周围保持变形组织 铅板弹孔周围为再结晶组织。
2．试讨论金属的堆垛层错能对冷变形组织、静态回复、动态回复、静态再结晶和动态再结晶的影响。
3．固溶体中溶入合金元素之后常会减小再结晶形核率，但固溶体型合金的再结晶晶粒并不粗大，为什么？
4．试比较去应力退火过程与动态回复过程位错运动有何不同？从显微组织上如何区分动、静态回复和动、静态再结晶？
解答：去应力退火过程中，位错攀移与滑移后重新排列，高能态转变为低能态，动态回复过程是通过螺型位错的交滑移和刃型位错的攀移使得异号位错相互抵消，保持位错增殖率与消失率之间动态平衡。
从显微组织上，静态回复可以看到清晰亚晶界，静态再结晶时形成等轴晶粒，动态回复形成胞状亚结构，动态再结晶时形成等轴晶，又形成位错缠结，比静态再结晶的晶粒细小。
5．讨论在回复和再结晶阶段空位和位错的变化对金属的组织和性能所带来的影响。
解答：回复可分为低温回复、中温回复、高温回复。低温回复阶段主要是空位浓度明显降低。中温回复阶段由于位错运动会导致异号位错合并而相互抵消，位错密度有所降低，但降幅不大。所以力学性能只有很少恢复。高温回复的主要机制为多边化。多边化由于同号刃型位错的塞积而导致晶体点阵弯曲，通过刃型位错的攀移和滑移，使同号刃型位错沿垂直于滑移面的方向排列成小角度的亚晶界。此过程称为多边化。多晶体金属塑性变形时滑移通常是在许多互相交截的滑移面上进行，产生由缠结位错构成的胞状组织。因此，多边化后不仅所形成的亚晶粒小得多，而且许多亚晶界是由位错网组成的。
对性能影响：去除残余应力，使冷变形的金属件在基本保持应变硬化状态的条件下，降低其内应力，以免变形或开裂，并改善工件的耐蚀性。再结晶是一种形核和长大的过程，靠原子的扩散进行。冷变形金属加热时组织与性能最显著的变化就是在再结晶阶段发生的。特点：a组织发生变化，由冷变形的伸长晶粒变为新的等轴晶粒；b力学性能发生急剧变化，强度、硬度急剧下降，应变硬化全部消除，恢复到变形前的状态c变形储能在再结晶过程中全部释放。三类应力（点阵畸变）变形储能在再结晶过程中全部释放。
6．举例说明织构的利弊及控制织构的方法
7．在生产中常常需要通过某些转变过程来控制金属的晶粒度。为了适应这一要求，希望建立一些计算晶粒度的公式。若令d代表转变完成后晶粒中心之间的距离，并假定试样中转变量达95%作为转变完成的标准，则根据约翰逊-梅厄方程，符合下式：d =常数(G/N’)1/4。式中，N’为形核率；G为生长率。设晶粒为立方体，求上式中的常数。
解答：根据J-M方程及题意，有
0.95＝1-exp[(-πN’G3t04) /3]，所以有
ln0.05＝ -（πN’G3t04）/3， 所以t0=[9/πN’G3]1/4 设再结晶完成后单位体积内晶粒数目为Nv，
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式中，x为再结晶体积分数，取值为0－1.0，简化运算取平均值0.5，则再结晶后一个晶粒体积为1/Nv，而晶粒平均直径d∝ （1/Nv ）1/3，以k’代表晶粒体积形状系数，则Nv k’d3＝1，所以
1?3?1?3?191N914?13N3G434?d?1.15k() d ? [ k ? ( ) 4 ( ) 4 ] 3 d?[k?()]()]?N16?G16?G
8．一楔形板坯经过冷轧后得到厚度均匀的板材，如图，若将该板材加热到再结晶温度以上
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