《材料科学基础》作业

五．简述纯金属枝晶的形成条件和长大过程。
《材料科学基础》作业（七）
1．铜和镍固态完全互溶，它们的熔点分别是TCu＝1083℃，TNi=1452℃,问：
Ni－10%Cu及Ni－50%Cu两种合金在浇铸和凝固条件相同的条件下，哪种合金形成
柱狀晶的倾向大？哪种合金的枝晶偏析严重？为什么？
2．画图并说明共晶成分的AL-Si合金在快冷条件下得到亚共晶组织 ＋（ ＋Si）的
5）上坡扩散是指_______________。下坡扩散是指______________________________。
反应扩散是____________________________原子扩散是_____________________________
6）扩散通量为____________________________________
4．fcc结构晶体的滑移面（密排晶面）是—————，滑移方向（密排晶向）是—————；bcc
结构晶体的滑移面是——————，滑移方向为——————；hcp结构的滑移面是——————，
滑移方向为————————。
5．某晶体的致密度为74％,该晶体的晶体结构为————————————————————。
三．问答题
③若此单位位错是纯螺型位错在（11 ）晶面上运动受阻后将交滑移到哪一个晶面上？
④若此单位位错在（11 ）晶面内可以分解为扩展位错，写出位错分解的反应式并判断能否进行。
⑤若扩展位错在（11 ）晶面内滑移受阻还能否运动？如何运动？
6．在面心立方结构的（11 ）晶面上有b＝ [ 01]的单位位错以及b＝ [12 ]的肖克莱部分位错，两
第三章晶体结构习题课习题（二）
1．判断下列位错是否能够进行：
（1）a [100]＋a [010]→ [111] + [11 ]（2）a [100]→ [111] + [1 ]
（3） [10 ]＋ [ 21]→ [11 ]（4） [110]→ [12 ]＋ [211]
2．在面心立方晶体的（11 ）晶面上有b＝ [ 10]的单位位错，试问该位错的刃型分量及螺型分量应
《材料科学基础》作业（一）
1.写出立方晶系的{112}晶面族所包含的所有晶面。
2.在立方晶系的四面体中，画图并表示出四面体所包含的{111}晶面族的四组晶面。
3. ( 10)和(112)晶面是否属于同一晶带？为什么？画图表示出晶带轴和晶带面。
4.分别在三个晶胞中画图表示[ 11]与（110）、[1 1]与（ 01）、（211）与[211]晶
（2）试根据能量条件分析上述位错反应能否进行。
（3）为什么把此种位错称为固定位错？
4．在具有fcc结构的单晶体中有一ABC晶面，其
晶面指数为（1 1）：
（1） 写出位于该晶面上柏氏矢量平行于 的位错在运动中受阻，将交滑移到哪一个晶面上？
（3）若该单位位错可在（1 1）晶面上分解，写出位错分解的反应式，并指出分解后的位错类型。
胞（a = b≠c ,α＝β＝γ＝90o）空间点阵的原因。
5．求fcc结构中面间距d(111)、d(110)、d(100)的大小，并指出面间距最大的晶面。
材料科学基础作业（三）
一．填空题
1．位错线与柏氏矢量垂直，该位错为_________ ;位错线与柏氏矢量平行时为_______位错。
2．无限固溶体永远是________________；间隙固溶体永远是_____________。
1）在任何温度下，液态金属中出现的相起伏都是晶胚。（）
2）在过冷的液态金属中，凡是出现大于或等于临界晶核的晶胚都是晶核。（）
3）不论晶胚大小，凡是体积自由能的减少不能补偿表面自由能的增高，就是有足够高的形核功提供，也不能形核。（）
4）所谓临界晶核，就是形成晶胚时体积自由能的减少正好补偿三分之二表面自由能增加时的晶胚大小。（）
9．在切应力的作用下，当位错在晶体中滑移运动时，刃位错运动方向与b方向_____,与 方向_______，
与位错线________；螺型位错线的运动方向与b________,与 方向_______，与位错线方向_____。
10．可滑移面是__________，刃型位错的可滑移面有_________个，这是因为________；螺型位错的可
时间内，渗碳气氛始终保持表面成分含碳量为1％，今设D＝1.4×10－7cm2／s
①试计算渗碳所需的时间。
②计算渗碳层增加一倍所需的时间。
5工业渗碳温度常选择在奥氏体相区（920～930℃），而不在铁素体相区（700～900℃），这说明
Dcγ> Dcα。这一结论是否正确？为什么?试分析工业渗碳常选择在奥氏体相区不在铁素体相区的
5．在体心立方结构晶体内的（011）晶面上有一个b1＝ [1 1]刃型位错，在（01 ）晶
面上有一个b2＝ [111]刃型位错，它们分别沿所在晶面进行滑移，当彼此相遇时，
能否发生位错反应？
第一章纯金属的晶体结构单元练习题
一．判断是非题，对的在括号中划“∨”，错的划“×”：
1．布拉非点阵与晶体结构是同一概念，因此不管离子晶体，分子晶体，还是原子晶体，
位错运动相遇发生位错反应，试问：
①写出反应式并判断是否能够进行？②说明合成位错的性质。
7．写出fcc结构晶体的（111）晶面上所有单位位错可以分解为扩展位错的反应式。
《材料科学基础》作业（五）
1填空
1）扩散系数D的物理意义是—————。2）菲克第一定律的数学表达式为————。
3）菲克第二定律的数学表达式为————。4）扩散系数与温度之间关系的表达式是——。
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。
3．柏氏矢量b＝ [110]的单位位错可以在fcc结构晶体的哪些{111}晶面上存在？试写出该单位位错在
这些晶面上分解为两个肖克莱部分位错的反应式。
4．在面心立方晶体的（111）晶面上有b1= [10 ]和b2= [0 1]的单位位错向相运动相遇后会发生位
向和晶面。
5.在六方晶系中，画图表示（11 0）、（ 010）晶面及[11 3]晶向。并用三坐标系写
出其晶向指数及晶面指数。
金属的晶体结构习题课习题(一)
1．画出立方晶系{111}晶面族构
成的八面体的各晶面指数。
2．标出下列各晶面和晶向指数：
3．试从面心立方晶格中绘出体心正方晶4.试绘图说明hcp结构不是一种
3．位错线在晶体内部可以_________，可以形成_______，但不可以中止于________。
4．NaCL和CaF2晶体各属于_________________空间点阵。
5．影响置换固溶体溶解度的因素主要有_____________________________________。
6．在面心立方结构的单胞中，碳原子可以存在位置的坐标是________________，单位晶胞内最多能有
原因。（工业渗碳是使含碳量0.1~0.2％的碳钢表面达到0.8~1.0％C）
6现对纯铁在540℃进行普通渗氮，炉内氮势足以形成 相（Fe2~3N），试根据Fe－N相图，画出渗
层的氮浓度分布曲线。并说明钢的渗N与钢的渗C在扩散类型上有何不同。
《材料科学基础》作业（六）
一．是非题：对的答（＋），错的答（×）并改正错误
10）在实际生产中，纯金属凝固后形成具有三个晶区的铸锭组织。（）
11）实际金属凝固时过冷度越大，形核率越大。（）
二．分析下面两图，哪个图正确？
并说明原因。（△G－形核功
r－晶核半径，T3>T2>T1)
( a )图（b）图
三．综述金属结晶的热力学条件、能量条件、结构条件和动力学条件。
四．根据凝固理论，试述工业中细化晶粒的基本措施及其机理。
2试说明公式D＝d2P 的物理意义；并比较间隙扩散和空位扩散两者D表达式的区别。
3含碳量为0.8％的碳钢，在900℃的脱碳气氛中保温，此时与气氛相平衡的表面碳浓度为0.2％,
已知在保温3小时后，脱碳层厚度为0.3mm，若保温时间改为7小时，试问脱碳层厚度应是多少？
4有一块含碳量0.1％的碳钢，在930℃渗碳，渗到0.05cm处时，碳浓度为0.45％，且t>0的全部
二．填空题
1．<111>晶向族包括————————————————————————————————————————组晶向。
2．{110}晶面族包括————————————————————————————————————————组晶面。
3．晶面（12 ）和（10 ）为共带面，其晶带轴的晶向指数为————————————————。
5）纯金属均匀形核时，形核率随过冷度的增加而增加。（）
6）实际金属凝固时，过冷度很小，这主要是由于非均匀形核的原因。（）
7）临界晶核半径主要取决于过冷度，过冷度越大，临界晶核半径越小。（）
8）非均匀形核功大小主要取决于过冷度，过冷度越大，临界形核功越小。（）
9）纯金属凝固时，要得到枝晶组织，界面前沿液体中的温度梯度必须是正的温度梯度.( )
1．画图并计算fcc和bcc结构晶体的八面体间隙半径大小。
2．画图并说明hcp结构不是一种空间点阵的原因，并计算 ≌1.633。
3．作图表示（ 11）、（11 ）、（112）晶面及[11 ]、[112]晶向。
4．求bcc结构（111）、（100）及（110）晶面的面间距大小，并指出面间距最大的晶面。
1）试画出P点处的刃型位错和螺型位错分量。
2）并说明是正刃还是负刃型位错及半原子面的位置？
3）说明是左螺型还是右螺型位错。
材料科学基础作业（四）
1．图a）和图b）分别表示一对同号刃型位错和
一对异号刃型位错。假定位于原点的刃型位错
固定不动，在位错滑移力（Fx）的作用下,另一
位错运动到何位置才处于稳定平衡状态？试在
图中标出，并说明原因。图a）图b)
2.画图说明在fcc结构晶体的（ 11）晶面上，可以运动的单位位错的柏氏矢量有哪些？
它们相应能在哪些晶面上运动？
3．在面心立方结构的晶体中，沿[ 01]晶向上有一单位位错与沿[12 ]晶向的一个肖克莱
部分位错反应合成一个弗兰克部分位错：
（1）求合成后的弗兰克部分位错的柏氏矢量。
2）AL－CuAL2共晶属于__型共晶，AL-Si共晶属于__型共晶，Pb－Sn共晶属于__型共晶。
原因。
3．画出Pb－Sb相图，求：
1）分析过共晶合金的平衡结晶过程（写出反应式）、画出冷却曲线及组织示意图、
写出结晶后的室温组织。
2）求室温组织中组织组成物的相对重量、共晶组织中的共晶 及共晶 的相对重量。
（二次相忽略不计）
3）求室温组织中组成相的相对重量。
《材料科学基础》作业（八）
1．填空
1）固溶体合金，在铸造条件下，容易产生_______偏析，用__________方法处理可以消除。
_____个碳原子可以溶入单胞内。
7．间隙相和间隙化合物都是由原子半径较小的非金属元素和过渡族元素组成，它们的主要区别是____。
8．刃型位错在切应力的作用下可以进行_________运动；在垂直于半原子面的正应力的作用下可以进行
____，即半原子面的_____和_____运动；正攀移机制是___________，负攀移机制为__________。
滑移面有_________个，因为_________________________________。
二．写出b＝[00 ]，位错线运动方向为[110]位错的可滑移面，并指出是何种类型的位错？
三．FeAL是电子化合物，具有体心立方结构，试计算其电子浓度值，并画出其晶体结构的单胞。
四．AB线为一混合型位错，其位错线方向和柏氏矢量方向如图所示。
晶体结构类型共有14种。（）
2．如果某晶面（hkl）平行于某晶向[uvw] ,晶向与晶面之间存在hu+kv+lw=1的关系（）
3．fcc结构中，四面体间隙数是单胞原子数的1倍。（）
4．温度相同时，碳原子在 -Fe中的溶解度小于在 -Fe中的溶解度，这是因为 -Fe
的致密度小于 -Fe的致密度。（）
5．fcc结构的晶体中（ 11）晶面上含有[110]、[101]、[01 ]三个最密排方向。（）
错反应形成新的位错，试写出反应式。若两单位位错在各自的滑移面内又可分解为扩展位错，试写
出位错分解的反应式。
5．在外力作用下，fcc结构的晶体在（11 ）晶面上沿[ 10]方向滑移，试回答下列问题：
①若晶体的滑移是由单位位错的运动引起的，写出该单位位错的柏氏矢量。
②若此单位位错是纯刃型位错，写出位错线方向及在外力作用下滑移运动的方向。