材料科学基础》习题课讲解
作 业 评 讲中国矿业大学材料科学基础课后习题讲解_ppt课件
Ld’中:
4.3 2.11 47.8% 6.69 2.11
共晶Fe3C
W%
Fe3CⅡ
W%
2.11 0.77 (1 0.478) 11.8% 6.69 0.77
共析Fe3C
W%
0.77 0.0218 (1 0.478 0.118) 4.53% 6.69 0.0218
Ⅱ的相：α ＋ β ； mα = 12% ；mβ = 88% Ⅱ的室温组织：β初 ＋ ( α ＋ β )共晶 ； mβ初= 75% ；m( α ＋ β )共晶= 25% （3）mβ初= 52% 。 （4）І组织中不出现βⅡ ，会有离异共晶发生；Ⅱ组织中β 初 将减少，呈树枝状，( α ＋ β )共晶 变细，略有增加。
作 业 评 讲中国矿业大学材 料科学基础课后习题讲解
习题1:
1.
（123）
(P51)
(0 1 2)
[1 02]
[211]
[346]
（421）
2018/11/15
2.计算f.c.c{100}、{110}、{111}面间距
d
a a (100) 2 2
a 2 d (110) a 4 4
2018/11/15
习题5：（P209）
0.01mm
2. 稳态扩散问题: J
30mm
已知: 700℃N在Fe中
D700 4 10 7 cm 2 / s
求:单位时间通过铁膜片的 N原子总量。
1000 mol/m3 100 mol/m3
dc Q A J A D 2.54 10 6 mol / s dx 1.53 1018 个N原子 / s
材料科学基础第6章 习题课ppt课件
.
5. 如果纯镍凝固时的最大过冷度与其熔点（Tm=1453 ℃)的比 值为0.18，试求其凝固驱动力。（ΔH=-18075 J/mol)
解： T 0 .1 8 Tm
则 G V L m T m T 1 8 0 7 5 0 .1 8 3 2 5 3 .5 J
.
6.试分析单晶体形成的基本条件。 答：形成单晶体的基本条件是使液体金属结晶时只采用的模子是 （ ） A 、冷砂模 B 、热砂模 C 、冷金属模 D 、热金属模
20. 纯金属均匀形核时 （ ） A 、当过冷度△T很小时，原子可动性低，相变驱动力 低， 因此，形核率低； B、当过冷度△T很小时，原子可动性高，相变驱动力高， 因此，形核率低； C、当过冷度△T很小时，原子可动性低，相变驱动力高， 因此，形核率低； D、当过冷度△T很小时，原子可动性高，相变驱动力低， 因此，形核率低。
.
12.非均匀形核时，临界晶核（曲率）半径决定了晶核 的形状和体积大小（ ）×
13.液态金属只要过冷到其熔点一下就会发生结晶（ ×）
14.晶粒度级数越大，晶粒越细。（ √）
.
1. 金属结晶的过冷度越大，结晶驱动力 越，大临界晶核尺寸 ，
临界形越核小功 ，形核率 越小，结晶后的晶粒尺越寸大 ，金
属强度
(1) 平面状长大：当液体具有正温度梯度时，晶体以平直界面方式推移长 大。此时，界面上任何偶然的、小的凸起伸入液体时，都会使其过冷 度减小，长大速率降低或停止长大，而被周围部分赶上，因而能保持 平直界面的推移。长大中晶体沿平行温度梯度的方向生长，或沿散热 的反方向生长，而其他方向的生长则受到抑制。
(2) 树枝状长大：当液体具有负温度梯度时，在界面上若形成偶然的凸起 伸入前沿液体时，由于前方液体有更大的过冷度，有利于晶体长大和 凝固潜热的散失，从而形成枝晶的一次轴。一个枝晶的形成，其潜热 使邻近液体温度升高，过冷度降低，因此，类似的枝晶只在相邻一定 间距的界面上形成，相互平行分布。在一次枝晶处的温度比枝晶间温 度要高，这种负温度梯度使一次轴上又长出二次轴分枝。同样，还会 产生多次分枝。枝晶生长的最后阶段，由于凝固潜热放出，使枝晶周 围的液体温度升高至熔点以上，液体中出现正温度梯度，此时晶体长 大依靠平界面方式推进，直至枝晶间隙全部被填满为止。
《材料科学基础》课后答案(1-7章)讲解
第一章8．计算下列晶体的离于键与共价键的相对比例(1)NaF (2)CaO (3)ZnS解：1、查表得：X Na =0.93,X F =3.98根据鲍林公式可得NaF 中离子键比例为：21(0.93 3.98)4[1]100%90.2%e ---⨯=共价键比例为：1-90.2%=9.8% 2、同理，CaO 中离子键比例为：21(1.00 3.44)4[1]100%77.4%e---⨯=共价键比例为：1-77.4%=22.6%3、ZnS 中离子键比例为：21/4(2.581.65)[1]100%19.44%ZnS e --=-⨯=中离子键含量共价键比例为：1-19.44%=80.56%10说明结构转变的热力学条件与动力学条件的意义．说明稳态结构与亚稳态结构之间的关系。
答：结构转变的热力学条件决定转变是否可行，是结构转变的推动力，是转变的必要条件；动力学条件决定转变速度的大小，反映转变过程中阻力的大小。
稳态结构与亚稳态结构之间的关系：两种状态都是物质存在的状态，材料得到的结构是稳态或亚稳态，取决于转交过程的推动力和阻力(即热力学条件和动力学条件)，阻力小时得到稳态结构，阻力很大时则得到亚稳态结构。
稳态结构能量最低，热力学上最稳定，亚稳态结构能量高，热力学上不稳定，但向稳定结构转变速度慢，能保持相对稳定甚至长期存在。
但在一定条件下，亚稳态结构向稳态结构转变。
第二章1．回答下列问题：(1)在立方晶系的晶胞内画出具有下列密勒指数的晶面和晶向：(001）与[210]，(111）与[112]，(110)与 [111],(132)与[123],(322)与[236］(2)在立方晶系的一个晶胞中画出（111)和 （112)晶面，并写出两晶面交线的晶向指数。
(3)在立方晶系的一个晶胞中画出同时位于（101). (011)和（112)晶面上的[111]晶向。
解：1、2．有一正交点阵的 a=b, c=a/2。
某晶面在三个晶轴上的截距分别为 6个、2个和4个原子间距，求该晶面的密勒指数。
《材料科学基础》课后习题(西工大版)-图文
《材料科学基础》课后习题（西工大版）-图文第一章晶面及102,211,346晶向。
1.作图表示立方晶体的123,012,421,2110,1010,1120,1210等。
2.在六方晶体中，绘出以下常见晶向00013.写出立方晶体中晶面族{100}，{110}，{111}，{112}等所包括的等价晶面。
4.镁的原子堆积密度和所有hcp金属一样，为0.74。
试求镁单位晶胞的体积。
已知Mg的密度r=0.161nm。
5.当CN=6时Na离子半径为0.097nm，试问：1)当CN=4时，其半径为多少？2)当CN=8时，其半径为多少？6.试问：在铜（fcc,a=0.361nm）的<100>方向及铁(bcc,a=0.286nm)的<100>方向,原子的线密度为多少？mg1.74Mg/m3，相对原子质量为24.31，原子半径nm。
试确定在镍的（100），7.镍为面心立方结构，其原子半径为rNi0.1246（110）及（111）平面上1mm中各有多少个原子。
3SiOMg/m28.石英的密度为2.65。
试问：21)1m中有多少个硅原子（与氧原子）？2)当硅与氧的半径分别为0.038nm与0.114nm时，其堆积密度为多少（假设原子是球形的）？10109.在800℃时个原子中有一个原子具有足够能量可在固体内移动，而在3900℃时10个原子中则只有一个原子，试求其激活能（J/原子）。
10.若将一块铁加热至850℃，然后快速冷却到20℃。
试计算处理前后空位数应增加多少倍（设铁中形成一摩尔空位所需要的能量为104600J）。
11.设图1-18所示的立方晶体的滑移面ABCD平行于晶体的上、下底面。
若该滑移面上有一正方形位错环，如果位错环的各段分别与滑移面各边平行，其柏氏矢量b∥AB。
91)有人认为“此位错环运动移出晶体后，滑移面上产生的滑移台阶应为4个b,试问这种看法是否正确？为什么？2)指出位错环上各段位错线的类型，并画出位错运动出晶体后，滑移方向及滑移量。
《材料科学基础》习题集讲解
材料科学基础习题集第1章原子结构与键合概念与名词：分子，原子；主量子数n，轨道角动量量子数l，磁量子数m，自旋角动量量子数s；能量最低原理，Pauli不相容原理，Hund规则；元素，元素周期表，周期，族；结合键，金属键，离子键，共价键，范德华力，氢键；第2章固体结构概念与名词：晶体，非晶体；晶体结构，空间点阵，阵点，晶胞， 7 个晶系， 14 种布拉菲点阵；宏观对称元素，微观对称元素，点群，空间群；极射投影，极点，吴氏网，标准投影；晶向指数，晶面指数，晶向族，晶面族，晶带轴，共价面，晶面间距；面心立方，体心立方，密排立方，多晶型性，同素异构体；点阵常数，晶胞原子数，配位数，致密度，四面体间隙，八面体间隙；合金，相，固溶体，中间相，短程有序参数a ，长程有序参数 S ；置换固溶体，间隙固溶体，有限固溶体，无限固溶体，无序固溶体，有序固溶体；正常价化合物，电子化合物，电子浓度，间隙相，间隙化合物，拓扑密堆相；离子晶体， NaCl 型结构，闪锌矿型结构，纤锌矿型结构，硅酸盐 [SiO 4 ] 4- 四面体；共价晶体，金刚石结构；聚集态结构，球晶，缨状微束模型，折叠链模型，伸直链模型；玻璃，玻璃化转变温度[ U V W ] 与 [ u v t w ] 之间的互换关系：晶带定律：立方晶系晶面间距计算公式:六方晶系晶面间距计算公式：电子浓度计算公式：1．假定有一个晶向BC ，通过坐标原点O 作直线与BC 平行，在直线上任取一点P ，P 点在三个坐标轴上的坐标分别为Xa=a/2,Yb=b/2,Zc=c,求晶相BC 的晶相指数，并画出晶向BC 。
2.已知一个晶向在四轴上坐标分别为OX=a ，OY=-1/2b ，OU=-1/2d ，OZ=0；求该晶向的晶向指数，并画出该晶向。
3. 四方晶系，a=b 、c=1/2a ，一个晶面在X 、Y 、Z 轴上的截距分别为2a,3b,6c,求该晶面的晶面指数，并用图表示。
4. 在四轴定向的六方晶体中，一个晶面在四个结晶轴上截距分别为∞、b 、-d 、∞，求该晶面的晶面指数，并画出该晶面。
材料科学基础习题课共45页
11、获得的成功越大，就越令人高兴 。野心 是使人 勤奋的 原因， 节制使 人枯萎 。 12、不问收获，只问耕耘。如同种树 ，先有 根茎， 再有枝 叶，尔 后花实 ，好好 劳动， 不要想 太多， 那样只 会使人 胆孝懒 惰，因 为不实 践，甚 至不接 触社会 ，难道 你是野 人。(名 言网) 13、不怕，不悔(虽然只有四个字，但 常看常 新。 14、我在心里默默地为每一个人祝福 。我爱 自己， 我用清 洁与节 制来珍 惜我的 身体， 我用智 慧和知 识充实 我的头 脑。 15、这世上的一切都借希望而完成。 农夫不 会播下 一粒玉 米，如 果他不 曾希望 它长成 种籽； 单身汉 不会娶 妻，如 果他不 曾希望 有小孩 ；商人 或手艺 人不会 工作， 如果他 不曾希 望因此 而有收 益。-- 马钉路 德。
拉
60、生活的道路一旦选定，就要勇敢地 走到底 ，决不 回头。 ——左
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
56、书不仅是生活，而且是现在、过 去和未 来文化 生活的 源泉。 ——库 法耶夫 57、生命不可能有两次，但许多人连一 次也不 善于度 过。— —吕凯 特 58、问渠哪得清如许，为有源头活水来 。—— 朱熹 59、我的努力求学没有得到别的好处， 只不过 是愈来 愈发觉 自己的 无知。 ——笛 卡儿
材料科学基础典型习题助解
材料科学基础典型习题助解材料科学基础基本概念及典型习题助解前言一结晶学基础为什么研究晶体结构要使用任意坐标系？晶体是构成晶体的物质基元在三维空间重复排列而形成的固态聚集体。
在研究某种晶体时，通常把那种晶体的布拉菲晶胞作为晶体的结构基元。
用数学方法研究晶体时，需要在晶体中建立坐标系以确定晶体中某指定晶胞的空间方位。
通常，以布拉菲晶胞的某个结点的空间位置来表征该晶胞的空间位置。
确定某个晶胞的一个结点作为坐标原点，以过坐标原点的三条不共面棱边作为三条坐标轴的基矢建立的坐标系，能够保证每一个晶胞的相同结点的坐标值都为整数。
这一点很重要，它能保证我们对晶体模型进行数学研究时有一个相对简捷的过程和结果。
自然界中的物质，绝大多数在微米尺度上是有序的，即所谓长程有序。
这是我们用晶体模型研究材料结构的前提。
自然界中的物质结构千变万化，用正交等长度坐标系很难甚至不能对晶态结构进行有效的描述和研究，根据每一种晶体结构建立相应的坐标系具有实用价值。
这就是我们研究和运用任意坐标系的意义所在。
三维空间可用三轴坐标系描述。
三条坐标轴的单位长度各不相同，每两条坐标轴之间的夹角也不相同的坐标系称为任意三轴坐标系。
当三条坐标轴的单位长度相等、任意两条坐标之间的夹角都等于90o时，就得到我们常用的三等轴正交坐标系——笛卡尔坐标系。
当用任意坐标系描述空间某点位置时，应该过该点作三条与坐标轴平行的直线，使这三条直线所确定的三个平面与三条坐标轴所确定的三个平面结合构成一个平行六面体。
这个平行六面体的三条共点不共面的棱边长除以相应坐标轴的单位长度后就是被描述点的坐标。
更便捷的做法是：要确定某点A在任意坐标系O-xyz中的的z坐标，就通过A点作一条平行于O-xy面的直线，使其与z轴相交，交点处的z值就是A点的z坐标；x、y坐标类推。
需要特别注意的是被描述点的各个坐标轴向长度与相应坐标值的区别。
每个坐标轴向长度除以相应的单位长度后才是该轴向的坐标值。
材料科学基础课后习题答案讲解
《材料科学基础》课后习题答案第一章材料结构的基本知识4. 简述一次键和二次键区别答：根据结合力的强弱可把结合键分成一次键和二次键两大类。
其中一次键的结合力较强，包括离子键、共价键和金属键。
一次键的三种结合方式都是依靠外壳层电子转移或共享以形成稳定的电子壳层，从而使原子间相互结合起来。
二次键的结合力较弱，包括范德瓦耳斯键和氢键。
二次键是一种在原子和分子之间，由诱导或永久电偶相互作用而产生的一种副键。
6. 为什么金属键结合的固体材料的密度比离子键或共价键固体为高？答：材料的密度与结合键类型有关。
一般金属键结合的固体材料的高密度有两个原因：（1）金属元素有较高的相对原子质量；（2）金属键的结合方式没有方向性，因此金属原子总是趋于密集排列。
相反，对于离子键或共价键结合的材料，原子排列不可能很致密。
共价键结合时，相邻原子的个数要受到共价键数目的限制；离子键结合时，则要满足正、负离子间电荷平衡的要求，它们的相邻原子数都不如金属多，因此离子键或共价键结合的材料密度较低。
9. 什么是单相组织？什么是两相组织？以它们为例说明显微组织的含义以及显微组织对性能的影响。
答：单相组织，顾名思义是具有单一相的组织。
即所有晶粒的化学组成相同，晶体结构也相同。
两相组织是指具有两相的组织。
单相组织特征的主要有晶粒尺寸及形状。
晶粒尺寸对材料性能有重要的影响，细化晶粒可以明显地提高材料的强度，改善材料的塑性和韧性。
单相组织中，根据各方向生长条件的不同，会生成等轴晶和柱状晶。
等轴晶的材料各方向上性能接近，而柱状晶则在各个方向上表现出性能的差异。
对于两相组织，如果两个相的晶粒尺度相当，两者均匀地交替分布，此时合金的力学性能取决于两个相或者两种相或两种组织组成物的相对量及各自的性能。
如果两个相的晶粒尺度相差甚远，其中尺寸较细的相以球状、点状、片状或针状等形态弥散地分布于另一相晶粒的基体内。
如果弥散相的硬度明显高于基体相，则将显著提高材料的强度，同时降低材料的塑韧性。
材料科学基础课后习题答案讲解
《材料科学基础》课后习题答案第一章材料结构的基本知识4. 简述一次键和二次键区别答：根据结合力的强弱可把结合键分成一次键和二次键两大类。
其中一次键的结合力较强，包括离子键、共价键和金属键。
一次键的三种结合方式都是依靠外壳层电子转移或共享以形成稳定的电子壳层，从而使原子间相互结合起来。
二次键的结合力较弱，包括范德瓦耳斯键和氢键。
二次键是一种在原子和分子之间，由诱导或永久电偶相互作用而产生的一种副键。
6. 为什么金属键结合的固体材料的密度比离子键或共价键固体为高？答：材料的密度与结合键类型有关。
一般金属键结合的固体材料的高密度有两个原因：（1）金属元素有较高的相对原子质量；（2）金属键的结合方式没有方向性，因此金属原子总是趋于密集排列。
相反，对于离子键或共价键结合的材料，原子排列不可能很致密。
共价键结合时，相邻原子的个数要受到共价键数目的限制；离子键结合时，则要满足正、负离子间电荷平衡的要求，它们的相邻原子数都不如金属多，因此离子键或共价键结合的材料密度较低。
9. 什么是单相组织？什么是两相组织？以它们为例说明显微组织的含义以及显微组织对性能的影响。
答：单相组织，顾名思义是具有单一相的组织。
即所有晶粒的化学组成相同，晶体结构也相同。
两相组织是指具有两相的组织。
单相组织特征的主要有晶粒尺寸及形状。
晶粒尺寸对材料性能有重要的影响，细化晶粒可以明显地提高材料的强度，改善材料的塑性和韧性。
单相组织中，根据各方向生长条件的不同，会生成等轴晶和柱状晶。
等轴晶的材料各方向上性能接近，而柱状晶则在各个方向上表现出性能的差异。
对于两相组织，如果两个相的晶粒尺度相当，两者均匀地交替分布，此时合金的力学性能取决于两个相或者两种相或两种组织组成物的相对量及各自的性能。
如果两个相的晶粒尺度相差甚远，其中尺寸较细的相以球状、点状、片状或针状等形态弥散地分布于另一相晶粒的基体内。
如果弥散相的硬度明显高于基体相，则将显著提高材料的强度，同时降低材料的塑韧性。
材料基础第5章习题课
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孪生与滑移的异同
滑 移 相同点
晶体位向
孪 生
是塑变的形式；沿一定的晶面、晶向进行；不改变结构 。
不改变（对抛光面观察无重 现性） 改变，形成镜面对称关系（对 抛光面观察有重现性）
不 同 点
位移量
对塑变的贡献 变形应力 变形条件
滑移方向上原子间距的 整数倍，较大。 很大，总变形量大。 有一定的临界分切压力 一般先发生滑移
材料科学与工程学院 材料科学基础
7．既能提高金属的强 度，又能降低其脆性的 手段是（ ） A 、加工硬化 B 、固溶强化 C 、晶粒细化
zhanglei.hubu@
8. 单晶体的临界分切应力与（ ）有关 A 、外力相对于滑移系的取向 B、拉伸时的屈服应力 C 、金属的类型与纯度
材料科学与工程学院
（1）固溶强化：固溶体材料随溶质含量提高其强度、硬度提 高而塑性、韧性下降的现象。
晶格畸变，阻碍位错运动；
（2）强化机制
柯氏气团强化。 （3）屈服和应变时效 现象：上下屈服点、屈服延伸（吕德斯带扩展）。 预变形和时效的影响：去载后立即加载不出现屈服现象； 去载后放臵一段时间或200℃加热后再加载出现屈服。 原因：柯氏气团的存在、破坏和重新形成。
5.2
晶体的塑性变形
应力超过弹性极限，材料发生塑性变形，即产生不 可逆的永久变形。
单晶体的塑性变形：滑移、孪生、扭折 多晶体的塑性变形：高温阶段有晶界滑动和扩散 性蠕变 合金的塑性变形：单相固溶体合金和多相合金
武汉理工大学材料科学基础(第2版)课后习题和答案
武汉理工大学材料科学基础(第2版)课后习题和答案第一章绪论1、仔细观察一下白炽灯泡，会发现有多少种不同的材料？每种材料需要何种热学、电学性质？2、为什么金属具有良好的导电性和导热性？3、为什么陶瓷、聚合物通常是绝缘体？4、铝原子的质量是多少？若铝的密度为2.7g/cm3，计算1mm3中有多少原子？5、为了防止碰撞造成纽折，汽车的挡板可有装甲制造，但实际应用中为何不如此设计？说出至少三种理由。
6、描述不同材料常用的加工方法。
7、叙述金属材料的类型及其分类依据。
8、试将下列材料按金属、陶瓷、聚合物或复合材料进行分类：黄铜钢筋混凝土橡胶氯化钠铅-锡焊料沥青环氧树脂镁合金碳化硅混凝土石墨玻璃钢9、Al2O3陶瓷既牢固又坚硬且耐磨，为什么不用Al2O3制造铁锤？第二章晶体结构1、解释下列概念晶系、晶胞、晶胞参数、空间点阵、米勒指数（晶面指数）、离子晶体的晶格能、原子半径与离子半径、配位数、离子极化、同质多晶与类质同晶、正尖晶石与反正尖晶石、反萤石结构、铁电效应、压电效应.2、（1）一晶面在x、y、z轴上的截距分别为2a、3b、6c，求出该晶面的米勒指数；（2）一晶面在x、y、z 轴上的截距分别为a/3、b/2、c，求出该晶面的米勒指数。
3、在立方晶系的晶胞中画出下列米勒指数的晶面和晶向：（001）与[210]，（111）与[112]，（110）与[111]，（322）与[236]，（257）与[111]，（123）与[121]，（102），（112），（213），[110]，[111]，[120]，[321]4、写出面心立方格子的单位平行六面体上所有结点的坐标。
5、已知Mg2+半径为0.072nm，O2-半径为0.140nm，计算MgO晶体结构的堆积系数与密度。
6、计算体心立方、面心立方、密排六方晶胞中的原子数、配位数、堆积系数。
7、从理论计算公式计算NaC1与MgO的晶格能。
MgO的熔点为2800℃，NaC1为80l℃, 请说明这种差别的原因。
材料科学基础(课后习题讲解)
第二页，共49页。
1-4 金属固态相变有哪些主要特征？那些因素构成相 变阻力？那些因素构成相变驱动力？
1. 金属固态相变有哪些主要特征 新相和母相间存在不同的界面（相界面特殊） 新相晶核与母相间的晶体学关系（有一定的位向关
系、存在惯习面） 相变阻力大（应变能的产生） 母相晶体缺陷的促进作用 易出现过渡相
当原始组织相同时，提高A化温度，延长保温时间，将 促进碳化物溶解，也会使C曲线右移。 4，塑性变形的影响
无论高温和低温塑性变形，均加速过冷A的转变。
原因：未经变形的A向P转变时仅在晶界形核，而变形后，
过冷A在等温转变时，可出现晶内形核。
26
第二十六页，共49页。
6-5 何谓淬火临界速度？如何用IT图进行估计？
• 淬火临界速度：保证过冷奥氏体不发生分解而全部得到马氏 体的最小冷却速度。
从 纵 轴 由 A1 开 始 作 冷 却 曲 线 与TTT图开始线相切，该冷却曲线 所代表的冷却速度VC´，可用下式 描述：
VC(A1TR)/ZR
考 虑 到 CCT 图 位 于 TTT 图 的右下方，将上式修正，即得
到近似的VC：
网）。
• 2.最终热处理:用于力学性能ຫໍສະໝຸດ 求不•高的普通零件。
13
第十三页，共49页。
4-1 试说明钢中马氏体的晶体结构，马氏体的 正方度取决于什么？为何出现反常正方度？
1. 马氏体的晶体结构类型有两种： 体心立方结构（WC<0.2%） 体心正方结构（WC>0.2%）
（a）C原子在马氏体的晶胞中可能存在的位置； （b）C原子在马氏体的晶胞中一组扁八面体间隙位置可能存 在的情况；
板条马氏 体
片状 马氏
材料科学基础第3-4章小结及习题课讲解
b a u2 v2 w2 n
六方晶系中: b=（a/n）[uvtw]
同一晶体中，柏氏矢量愈大，表明该位错导致点阵畸变愈 严重，它所在处的能量也愈高。
3.2.3 位错的运动
基本形式:滑移和攀移
滑移（slip）:三种位错的滑移过程 攀移（climb）：在垂直于滑移面方向上运动，
第三章 晶体缺陷
晶体缺陷分类及特征（几何形态、相对于晶体的尺寸、影响范围） ：
1. 点缺陷：特征是三维空间的各个方面上尺寸都很小，尺寸
范围约为一个或几个原子尺度，包括空位、间隙原子、杂质 和溶质原子。
2. 线缺陷：特征是在两个方向上尺寸很小，另外一个方面上
很大，如各类位错。
3. 面缺陷：特征是在一个方向上尺寸很小,另外两个方向上
晶界：属于同一固相但位向不同的晶粒之间的界面 称为晶界。
亚晶界：每个晶粒有时又由若干个位向稍有差异的 亚晶粒所组成，相邻亚晶粒间的界面称为亚晶界。
确定晶界位置方法： (1)两晶粒的位向差θ (2)晶界相对于一个点阵某一平面的夹角φ。
晶界分类（按θ的大小）： 小角度晶界θ<10º 大角度晶界θ>10º
（3）刃型位错标记 正刃型位错用“⊥”表示，负刃型位错用“┬”表示；其
正负只是相对而言。
（4）刃型位错特征： ① 有一额外的半原子面，分正和负刃型位错；
② 可理解为是已滑移区与未滑移区的边界线，可是直线也 可是折线和曲线，但它们必与滑移方向和滑移矢量垂直；
③ 只能在同时包含有位错线和滑移矢量的滑移平面上滑移； ④ 位错周围点阵发生弹性畸变，有切应变，也有正应变；
表面能(γ）：产生单位面积新表面所做的功。 表示法：①γ= dw/ds ②γ= T/L （N/m） ③γ= [被割断的结合键数/形成单位新表面]×[能量/每个键] 影响γ的因素： (1)晶体表面原子排列的致密程度。 (2)晶体表面曲率。 (3)外部介质的性质。 (4)晶体性质。
东南大学材料科学基础习题讲解44页PPT
东南大学材料科学基不公。 ——西 塞罗 57、法律一旦成为人们的需要，人们 就不再 配享受 自由了 。—— 毕达哥 拉斯 58、法律规定的惩罚不是为了私人的 利益， 而是为 了公共 的利益 ；一部 分靠有 害的强 制，一 部分靠 榜样的 效力。 ——格 老秀斯 59、假如没有法律他们会更快乐的话 ，那么 法律作 为一件 无用之 物自己 就会消 灭。— —洛克
60、人民的幸福是至高无个的法。— —西塞 罗
66、节制使快乐增加并使享受加强。 ——德 谟克利 特 67、今天应做的事没有做，明天再早也 是耽误 了。——裴斯 泰洛齐 68、决定一个人的一生，以及整个命运 的，只 是一瞬 之间。 ——歌 德 69、懒人无法享受休息之乐。——拉布 克 70、浪费时间是一桩大罪过。——卢梭
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6．根据下列实验数据绘出概略的二元共晶相图：组元 A的熔点为1000℃，组元B的熔点为700℃； WB=25wt%的合金在500℃结晶完毕，并由73.33%的 先共晶α相和26.67%的共晶体组成； WB=50wt%的合 金在500℃结晶完毕后，则由40%的先共晶α相与60% 的 的共晶体组成，而此合金中的α相总量为50%。
相图部分典型作业题
9．分析 wC 0.2%的铁-碳合金从液态平衡 冷却至室温的转变过程，用冷却曲线和 组织示意图，说明各阶段的组织，并分 别计算室温下的相组成物及组织组成物 的相对量。来自典型作业题
知识基础 Fe-Fe3C相图 复杂相图 3 个恒温转变 相图分析 相区 线 点
典型作业题
典型作业题
（5）温度下降到与GS线相交时，奥氏体开始向铁素体 转变（Aα），奥氏体的成分沿着GS线变化，铁素体 的成分沿GP同素异构转变终了线变化； （6）直到温度达到727℃，奥氏体中C含量降到 0.77wt%；此时，奥氏体在这一温度下发生恒温转变， 即共析转变，形成铁素体和渗碳体片层相间的珠光体 组织（A0.77P(F+Fe3C)）； (7)在727℃以下继续冷却，先析出的铁素体和珠光体 中的铁素体中析出Fe3CIII，直到室温。 因此，室温下该成分合金的相组成为F+Fe3C，组织为P+ F+Fe3CIII。
凝 固 结 晶 后 组 织
典型作业题
典型作业题
确定材料成分点位置 从高温到室温经历相区转变点，是否经 历恒温转变。 从高温液相开始叙述，一直到室温相变 过程。 室温下的相和组织及其相对量杠杆定律 计算。
典型作业题
以含碳0.2%钢的结晶过程为例，自液态缓慢冷却，根据相图， （1）首先遇到液相线，开始析出高温铁素体（Lδ），随着 温度下降，L成分沿液相线变化，δ成分沿固相线变化； （2）温度下降到1495℃，L成分达到0.52%， δ成分达到 0.09%，此时，发生恒温包晶转变（δ0.09+L0.52γ0.17）， 形成成分为0.17%的γ，这个过程一直持续到δ完全消耗，进入 L和γ两相区； （3）继续降温，发生剩余L向γ的匀晶转变，直到L完全消耗， 单相γ从0.17沿固相线变化达到合金原始成分0.2%，进入单相 γ； （4）温度继续下降在遇到GS同素异构转变开始线前，一直处 于单相区，没有任何变化；
有系统 不尽完整 从重要概念出发，系统专门知识 掌握体系 应用
习题课纲要
作业点评与典型题举例 课程要点回顾 重要概念
二元相图部分作业点评
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? 3．（1）间隙化合物与间隙固溶体有何根本区别? （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、Fe4N、 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？
典型作业题
根据杠杆定律室温下， 组织组成物百分含量 为：
0.20-0.0218 wP 23.8% 0.77 0.0218 6.69-0.0218 w （ 1 23.8%） 76.0% 6.69-0.0008 wFe3CIII 1 23.8% 76.0%=0.2%
Ni4W+α1+α2 重心法则：
Bf W 1 = ； ef Be df W 2 = ； ef cd Be cf WNi 4W = ； ef cd
典型例题
全投影 见课件上内容，有问题可答疑。
相图部分知识要点
相与相结构
固溶体（重点）
2类合金固溶体 陶瓷材料中固溶方式 固溶体偏聚与有序
相图部分作业点评
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=50wt%的合金 在520℃时开始结晶出成分为WSb=87wt%的固相。 WBi=80%的合金在400℃时开始结晶出成分为 WSb=64wt%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=40wt%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。
《材料科学基础》习题课
“相图与凝固”部分
席生岐
2012年秋冬
起因
作业现状
认真、正确 答题不完整、有错误 空白
反映问题
对专业课的认识—学习态度 知识掌握情况---专业课程学习方法 更高境界—学习能力—猎枪与面包
习题课解决的问题
知识掌握情况---专业课程学习方法 课程学习目标 专业课特点
三元相图作业点评
补充作业 1、在成分三角形ABC中，标出合金（a）75wt%A、 15wt%B、10wt%C与合金（b）50wt%A、 30wt%B、20wt%C的位置；用50Kg的a合金与 20Kg的b合金熔配成一个新合金c，用作图法求出 新合金的成分点，并用代数法验算。
2、为什么三元相图中四相平衡共晶面是一个水平 面？该水平面上部与下部有哪些相平衡空间？
典型例题
等温截面 W-Ni-Cr三元系800℃等 温截面如图所示。 （1）指出A点合金在该 温度下的平衡相，并 计算各平衡相的百分 含量（写出表达式即 可）。
Ab W 1 = ； ab aA W( Ni ) = ； ab
典型例题
（2）指出B点合金 在该温度下的平衡 相，并计算各平衡 相的百分含量（写 出表达式即可）。
化合物（中间相）（掌握）
化合物特点 正常价化合物 电子价化合物 尺寸因素化合物
相图部分知识要点
二元系相图及类型 相图基本知识--组元 相图 相律
一元系相图—相区 液相线 多晶转变线 二元系相图（重点） 匀晶相图及固溶体结晶（重点）
匀晶转变（LS两相区 液相线 固相线） 选分结晶 平衡2相杠杆定律 固溶体不平衡结晶 晶内偏析