习题

1、 两种工程材料的原子间距－能量曲线如题2-1图，请根据下列应用目的选取

恰当的材料，并说明理由。 （1）高刚度的横梁 （2）高温下使用的坩锅

（3）由尺寸变化来检测温度变化的传感器

题1-1图

2、已知Si 的。相对原子质量为28.09，若100g 的Si 中有5x1010 个电子能自由运动，计算： （1）能自由运动的电子占价电子总数的比例为多少？ （2）必须破坏的共价键之比例为多少？

3、bcc-Fe 的单胞体积在916℃时是0.02464nm 3；fcc-Fe 在相同温度时其单位晶胞的体积是0.0486nm 3，铁的相对原子质量为55.85。当Fe 由bcc 转变为fcc 时，其致密度改变的百分比为多少？

4、铜的相对原子量为63.55，密度为8.96g/cm 3。（1）计算铜的点阵常数和原子半径。（2）测得Au 的摩尔分数为40%的Cu-Au 固溶体的点阵常数a=0.3795nm ，密度为14.213 g/cm 3，计算说明它是什么类型的固溶体。Au 相对原子量为169.97.

5、计算面心立方晶体（100），（110），（111）等晶面的面间距和面致密度，并指出面间距最大的面。

6、Mn 的同素异构体有一为立方结构，其晶格常数a 为0.632nm ，密度为7.26 g/cm 3，r 为0.122nm ，则Mn 晶胞中有几个原子，其致密度为多少？

7、四方点阵的初基晶胞轴长a=2.5nm ，c=7.5nm ，画出（h 0l ）的倒易阵点（h 和l ≤±4）。 8、标出具有下列密勒支书的晶面和晶向；（1）立方晶系（421），（231），（130），[311]，[112]；（2）六方晶系（1112），（0111），（2123），]1112[，]1321[。

1 某晶体中形成一个空位所需要的激活能为0.32×1018J 。在800℃时，1×104个原子中有一个空位，在何温度时，103个原子中含有一个空位？

2 已知Al 为fcc 晶体结构，其点阵常数a=0.405nm ，在500℃时的空位浓度为2×10-6，计算这些空位分布在晶体中的平均距离。

3在Fe 中形成1mol 空位的能量为104.675KJ ，计算从20℃升温至850℃时空位数目增加多少倍？

4 一块w(C)=0.1%的碳钢在930℃渗碳，渗到0.05cm 的地方，碳的浓度达到0.45%。在时间t>0的全部时间，渗碳气氛保持表面成分为1%，假设

)/)(/140000exp(100.225s m RT D C -⨯=-γ，

（1）计算渗碳时间；

（2）若渗层增加一倍，侧需要多少时间？

（3）若规定w(C)=0.3%作为渗碳层厚度的度量，则在930℃时渗碳10h 的渗层厚度为870℃时渗碳10h 的多少倍？

5 碳在α-Ti 中的扩散系数在以下温度被确定。

（1） 试确定公式)exp(0RT

D D -

=是否适用；若适用，则计算扩散系数D 0和扩散激活能Q 。

（2） 试求出500℃下的扩散系数。

6 γ铁在925℃渗碳4h ，碳原子跃迁频率为s /107.19

⨯=Γ，若考虑碳原子在γ铁中的八面体间隙跃迁，跃迁的步长为2.53×10-10m 。 （1）求碳原子总迁移旅程S ；

（2）求碳原子总迁移的均方根位移2

n R 。

7 纯铜和w(Zn)=30%的Zn-Cu 合金组成的扩散偶，在焊合面上插入标记丝，在785℃保温56d 后，测得标记丝移动了0.0105mm ，标记平面的x(Zn)=22%,浓度梯度

mm xdN mm x x Zn Zn 0161.0,089.022

.00

1

=-=∂∂⎰

-，

求浓度x(Zn)=22%合金的互扩散系数和禀性扩散系数。问扩散偶中的标记丝向扩散偶的哪一侧移动？ 8 用以下资料画出T

D 1

ln -

的曲线图，假设所有误差集中在D 上，用最小二乘法求D 0和Q

3.1. 如图3.1为晶体中形成点缺陷时的能量分析（E D为点缺陷的形成能，n为点缺陷数，ΔS和ΔG分别为点缺陷形成时引起的熵变和自由能变化，T为绝对温度），讨论从该图我们可以了解点缺陷那些信息。

图3.1

3.2. 在面心立方晶体的(111)面上，可以移动的位错的柏氏矢量有哪些？它们相应能在哪些面上运动？

3.3 纯铜单晶在<011>{111}滑移系中的临界分切应力τ = 1MPa，

（1）说明铜的晶体结构

（2）写出临界分切应力定律的公式

（3）为了在(111)面上沿[101[方向滑移，必须在[001]方向加多大的应力？

3.4 讨论以下材料的强化机制：α黄铜、硬铝、低温回火马氏体

3.5 查阅文献，讨论并给出加工硬化、细晶强化、弥散强化、固溶强化等方法的强化效果的定量关系式。

4.1 若要改变固态纯铜晶粒的大小，可以采用什么方法？

4.2 某厂对高锰钢板进行固溶处理，加热后用冷拔钢丝绳吊挂起重机送往淬火水槽，行至途中，钢丝绳突然断裂（该钢丝绳是新出厂且检验合格的）。试分析钢丝绳断裂的原因。

4.3 钨板在1100℃加工变形和锡板在室温加工变形时，它们的组织和性能会有怎样的变化？（钨的再结晶温度为1200℃，锡的再结晶温度为15℃）。

4.4 再结晶晶粒大小与变形程度有什么关系？怎样利用这种关系来获得单晶体？