《材料科学基础》习题与思考题电子教案

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最新材料科学基础习题与答案讲课讲稿

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第二章思考题与例题1. 离子键、共价键、分子键和金属键的特点,并解释金属键结合的固体材料的密度比离子键或共价键固体高的原因?2. 从结构、性能等方面描述晶体与非晶体的区别。

3. 何谓理想晶体?何谓单晶、多晶、晶粒及亚晶?为什么单晶体成各向异性而多晶体一般情况下不显示各向异性?何谓空间点阵、晶体结构及晶胞?晶胞有哪些重要的特征参数?4. 比较三种典型晶体结构的特征。

(Al、α-Fe、Mg三种材料属何种晶体结构?描述它们的晶体结构特征并比较它们塑性的好坏并解释。

)何谓配位数?何谓致密度?金属中常见的三种晶体结构从原子排列紧密程度等方面比较有何异同?5. 固溶体和中间相的类型、特点和性能。

何谓间隙固溶体?它与间隙相、间隙化合物之间有何区别?(以金属为基的)固溶体与中间相的主要差异(如结构、键性、性能)是什么?6. 已知Cu的原子直径为2.56A,求Cu的晶格常数,并计算1mm3Cu的原子数。

7. 已知Al相对原子质量Ar(Al)=26.97,原子半径γ=0.143nm,求Al晶体的密度。

8 bcc铁的单位晶胞体积,在912℃时是0.02464nm3;fcc铁在相同温度时其单位晶胞体积是0.0486nm3。

当铁由bcc转变为fcc时,其密度改变的百分比为多少?9. 何谓金属化合物?常见金属化合物有几类?影响它们形成和结构的主要因素是什么?其性能如何?10. 在面心立方晶胞中画出[012]和[123]晶向。

在面心立方晶胞中画出(012)和(123)晶面。

11. 设晶面(152)和(034)属六方晶系的正交坐标表述,试给出其四轴坐标的表示。

反之,求(3121)及(2112)的正交坐标的表示。

(练习),上题中均改为相应晶向指数,求相互转换后结果。

12.在一个立方晶胞中确定6个表面面心位置的坐标,6个面心构成一个正八面体,指出这个八面体各个表面的晶面指数,各个棱边和对角线的晶向指数。

13. 写出立方晶系的{110}、{100}、{111}、{112}晶面族包括的等价晶面,请分别画出。

《材料科学基础》课后习题及参考答案

《材料科学基础》课后习题及参考答案

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?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。

8、根据最密堆积原理,空间利用率越高,结构越稳定,金钢石结构的空间利用率很低(只有34.01%),为什么它也很稳定?9、证明等径圆球面心立方最密堆积的空隙率为25.9%;10、金属镁原子作六方密堆积,测得它的密度为1.74克/厘米3,求它的晶胞体积。

材料科学基础习题与参考答案(doc 14页)(优质版)

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第一章材料的结构一、解释以下基本概念空间点阵、晶格、晶胞、配位数、致密度、共价键、离子键、金属键、组元、合金、相、固溶体、中间相、间隙固溶体、置换固溶体、固溶强化、第二相强化。

二、填空题1、材料的键合方式有四类,分别是(),(),(),()。

2、金属原子的特点是最外层电子数(),且与原子核引力(),因此这些电子极容易脱离原子核的束缚而变成()。

3、我们把原子在物质内部呈()排列的固体物质称为晶体,晶体物质具有以下三个特点,分别是(),(),()。

4、三种常见的金属晶格分别为(),()和()。

5、体心立方晶格中,晶胞原子数为(),原子半径与晶格常数的关系为(),配位数是(),致密度是(),密排晶向为(),密排晶面为(),晶胞中八面体间隙个数为(),四面体间隙个数为(),具有体心立方晶格的常见金属有()。

6、面心立方晶格中,晶胞原子数为(),原子半径与晶格常数的关系为(),配位数是(),致密度是(),密排晶向为(),密排晶面为(),晶胞中八面体间隙个数为(),四面体间隙个数为(),具有面心立方晶格的常见金属有()。

7、密排六方晶格中,晶胞原子数为(),原子半径与晶格常数的关系为(),配位数是(),致密度是(),密排晶向为(),密排晶面为(),具有密排六方晶格的常见金属有()。

8、合金的相结构分为两大类,分别是()和()。

9、固溶体按照溶质原子在晶格中所占的位置分为()和(),按照固溶度分为()和(),按照溶质原子与溶剂原子相对分布分为()和()。

10、影响固溶体结构形式和溶解度的因素主要有()、()、()、()。

11、金属化合物(中间相)分为以下四类,分别是(),(),(),()。

12、金属化合物(中间相)的性能特点是:熔点()、硬度()、脆性(),因此在合金中不作为()相,而是少量存在起到第二相()作用。

13、CuZn、Cu5Zn8、Cu3Sn的电子浓度分别为(),(),()。

14、如果用M表示金属,用X表示非金属,间隙相的分子式可以写成如下四种形式,分别是(),(),(),()。

《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

《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。

《材料科学与工程基础》习题和思考题及答桉.doc

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《材料科学与工程基础》习题和思考题及答案第二章2.1.按照能级写出N、0、Si、Fe、Cu、Br原子的电子排布(用方框图表示)。

2・2.的镁原子有13个中子,11.17%的镁原子有14个中子,试计算镁原子的原子量。

2.3.试计算N壳层内的最大电子数。

若K、L、M、N壳层中所有能级都被电子填满时,该原子的原子序数是多少?2-4.计算O壳层内的最大电子数。

并定出K、L、N、O壳层中所有能级都被电子填满时该原子的原子序数。

2-5.将离子键、共价键和金属键按有方向性和无方向性分类,简单说明理由。

2-6.按照杂化轨道理论,说明下列的键合形式:(1)CO?的分子键合(2)甲烷CH’的分子键合(3)乙烯C2H4的分子键合(4)水HQ的分子键合(5)苯环的分子键合(6)城基中C、。

间的原子键合2.7.影响离子化合物和共价化合物配位数的因素有那些?2-8.试解释表2.3-1中,原子键型与物性的关系?2-9.0°C时,水和冰的密度分别是1.0005 g/cm3和0.95g/cm3,如何解释这一现象?2.10.当CN=6时,K+离子的半径为0.133nm(a)当CN=4时,半径是多少? (b)CN=8时,半径是多少?2-11 .(a)利用附录的资料算出一•个金原子的质量?(b)每mm3的金有多少个原子?(c)根据金的密度,某颗含有10由个原子的金粒,体积是多少?(d)假设金原子是球形(E=0.1441nm), 并忽略金原子之间的空隙,则10刀个原子占多少体积?(e)这些金原子体积占总体积的多少百分比?12.—个CaO的立方体晶胞含有4个Ca*离子和4个O?-离子,每边的边长是0.478nm, 则CaO的密度是多少?-硬球模式广泛的适用于金属原子和离子,但是为何不适用于分子?14.计算(a)面心立方金属的原子致密度;(b)面心立方化合物NaCl的离子致密度(离子半径r Na+=0.097,心=0.181);(C)由计算结果,可以引出什么结论?2-15.铁的单位品胞为立方体,品格常数a=0.287nm,请由铁的密度算出每个单位品胞所含的原子个数。

《材料科学与工程基础》习题和思考题及答案

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《材料科学与工程基础》习题和思考题及答案《材料科学与工程基础》习题和思考题及答案第二章2-1.按照能级写出N、O、Si、Fe、Cu、Br原子的电子排布(用方框图表示)。

2-2.的镁原子有13个中子,11.17%的镁原子有14个中子,试计算镁原子的原子量。

2-3.试计算N壳层内的最大电子数。

若K、L、M、N壳层中所有能级都被电子填满时,该原子的原子序数是多少?2-4.计算O壳层内的最大电子数。

并定出K、L、M、N、O壳层中所有能级都被电子填满时该原子的原子序数。

2-5.将离子键、共价键和金属键按有方向性和无方向性分类,简单说明理由。

2-6.按照杂化轨道理论,说明下列的键合形式:(1)CO2的分子键合(2)甲烷CH4的分子键合(3)乙烯C2H4的分子键合(4)水H2O的分子键合(5)苯环的分子键合(6)羰基中C、O间的原子键合2-7.影响离子化合物和共价化合物配位数的因素有那些?2-8.试解释表2-3-1中,原子键型与物性的关系?2-9.0℃时,水和冰的密度分别是1.0005 g/cm3和0.95g/cm3,如何解释这一现象?2-10.当CN=6时,K+离子的半径为0.133nm(a)当CN=4时,半径是多少?(b)CN=8时,半径是多少?2-11.(a)利用附录的资料算出一个金原子的质量?(b)每mm3的金有多少个原子?(c)根据金的密度,某颗含有1021个原子的金粒,体积是多少?(d)假设金原子是球形(rAu=0.1441nm),并忽略金原子之间的空隙,则1021个原子占多少体积?(e)这些金原子体积占总体积的多少百分比?2-12.一个CaO的立方体晶胞含有4个Ca2+离子和4个O2-离子,每边的边长是0.478nm,则CaO的密度是多少?2-13.硬球模式广泛的适用于金属原子和离子,但是为何不适用于分子?2-14.计算(a)面心立方金属的原子致密度;(b)面心立方化合物NaCl的离子致密度(离子半径rNa+=0.097,rCl-=0.181);(C)由计算结果,可以引出什么结论?2-15.铁的单位晶胞为立方体,晶格常数a=0.287nm,请由铁的密度算出每个单位晶胞所含的原子个数。

材料科学基础课后习题及参考答案

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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,O2-半径为,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。

8、根据最密堆积原理,空间利用率越高,结构越稳定,金钢石结构的空间利用率很低(只有%),为什么它也很稳定9、证明等径圆球面心立方最密堆积的空隙率为25.9%;10、金属镁原子作六方密堆积,测得它的密度为克/厘米3,求它的晶胞体积。

《材料科学基础》习题与思考题

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《材料科学基础教程》复习题与思考题一、选择与填空1-1下列组织中的哪一个可能不是亚稳态,即平衡态组织a)马氏体+残余奥氏体 b)上贝氏体 c)铁素体+珠光体 d)奥氏体+贝氏体1-2下列组织中的哪一个可能不是亚稳态a) 铁碳合金中的马氏体 b) 铁碳合金中的珠光体+铁素体c) 铝铜合金中的α+GPZ d) 铁碳合金中的奥氏体+贝氏体1-3单相固溶体在非平衡凝固过程中会形成成分偏析:a)若冷却速度越大,则成分偏析的倾向越大;b)若过冷度越大,则成分偏析的倾向越大;c)若两组元熔点相差越大,则成分偏析的倾向越小;d)若固相线和液相线距离越近,则成分偏析的倾向越小。

1-4有两要平等右螺旋位错,各自的能量都为E1,当它们无限靠近时,总能量为。

a) 2E1 b) 0 c) 4E11-13两根具有反向柏氏矢量的刃型位错在一个原子面间隔的两个平行滑移面上相向运动以后,在相遇处。

a) 相互抵消 b) 形成一排间隙原子 c) 形成一排空位1-15位错运动方向处处垂直于位错线,在运动过程中是可变的,晶体做相对滑动的方向。

a) 随位错线运动方向而改变 b) 始终是柏氏矢量方向 c) 始终是外力方向1-16位错线张力是以单位长度位错线能量来表示,则一定长度位错的线张力具有量纲。

a) 长度的 b) 力的 c) 能量的1-17位错线上的割阶一般通过形成。

a) 位错的交割 b) 共格界面 c) 小角度晶界1-7位错上的割阶一般通过形成。

a) 孪生 b) 位错的交滑移 c) 位错的交割1-23刃形位错的割阶部分。

a) 为刃形位错 b) 为螺形位错 c) 为混合位错1-24面心立方晶体中Frank不全位错最通常的运动方式是。

a) 沿{111}面滑移 b) 沿垂直于{111}的面滑移 c) 沿{111}面攀移1-25位错塞积群的一个重要效应是在它的前端引起。

a)应力偏转 b)应力松弛 c)应力集中1-26面心立方晶体中关于Shcockley分位错的话,正确的是。

材料科学基础武汉理工大学张联盟版课后习题及答案word精品文档74页

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第二章答案2-1略。

2-2(1)一晶面在x、y、z轴上的截距分别为2a、3b、6c,求该晶面的晶面指数;(2)一晶面在x、y、z轴上的截距分别为a/3、b/2、c,求出该晶面的晶面指数。

答:(1)h:k:l==3:2:1,∴该晶面的晶面指数为(321);(2)h:k:l=3:2:1,∴该晶面的晶面指数为(321)。

2-3在立方晶系晶胞中画出下列晶面指数和晶向指数:(001)与[],(111)与[],()与[111],()与[236],(257)与[],(123)与[],(102),(),(),[110],[],[]答:2-4定性描述晶体结构的参量有哪些?定量描述晶体结构的参量又有哪些?答:定性:对称轴、对称中心、晶系、点阵。

定量:晶胞参数。

2-5依据结合力的本质不同,晶体中的键合作用分为哪几类?其特点是什么?答:晶体中的键合作用可分为离子键、共价键、金属键、范德华键和氢键。

离子键的特点是没有方向性和饱和性,结合力很大。

共价键的特点是具有方向性和饱和性,结合力也很大。

金属键是没有方向性和饱和性的的共价键,结合力是离子间的静电库仑力。

范德华键是通过分子力而产生的键合,分子力很弱。

氢键是两个电负性较大的原子相结合形成的键,具有饱和性。

2-6等径球最紧密堆积的空隙有哪两种?一个球的周围有多少个四面体空隙、多少个八面体空隙?答:等径球最紧密堆积有六方和面心立方紧密堆积两种,一个球的周围有8个四面体空隙、6个八面体空隙。

2-7n个等径球作最紧密堆积时可形成多少个四面体空隙、多少个八面体空隙?不等径球是如何进行堆积的?答:n个等径球作最紧密堆积时可形成n个八面体空隙、2n个四面体空隙。

不等径球体进行紧密堆积时,可以看成由大球按等径球体紧密堆积后,小球按其大小分别填充到其空隙中,稍大的小球填充八面体空隙,稍小的小球填充四面体空隙,形成不等径球体紧密堆积。

2-8写出面心立方格子的单位平行六面体上所有结点的坐标。

答:面心立方格子的单位平行六面体上所有结点为:(000)、(001)(100)(101)(110)(010)(011)(111)(0)(0)(0)(1)(1)(1)。

《材料科学基础》复习思考题

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《材料科学基础》复习思考题第一章:材料的结构一、解释以下基本概念空间点阵、晶格、晶胞、配位数、致密度、共价键、离子键、金属键、组元、合金、相、固溶体、中间相、间隙固溶体、置换固溶体、固溶强化、第二相强化。

二、填空题1、材料的键合方式有四类,分别是(),(),(),()。

2、金属原子的特点是最外层电子数(),且与原子核引力(),因此这些电子极容易脱离原子核的束缚而变成()。

3、我们把原子在物质内部呈()排列的固体物质称为晶体,晶体物质具有以下三个特点,分别是(),(),()。

4、三种常见的金属晶格分别为(),()和()。

5、体心立方晶格中,晶胞原子数为(),原子半径与晶格常数的关系为(),配位数是(),致密度是(),密排晶向为(),密排晶面为(),晶胞中八面体间隙个数为(),四面体间隙个数为(),具有体心立方晶格的常见金属有()。

6、面心立方晶格中,晶胞原子数为(),原子半径与晶格常数的关系为(),配位数是(),致密度是(),密排晶向为(),密排晶面为(),晶胞中八面体间隙个数为(),四面体间隙个数为(),具有面心立方晶格的常见金属有()。

7、密排六方晶格中,晶胞原子数为(),原子半径与晶格常数的关系为(),配位数是(),致密度是(),密排晶向为(),密排晶面为(),具有密排六方晶格的常见金属有()。

8、合金的相结构分为两大类,分别是()和()。

9、固溶体按照溶质原子在晶格中所占的位置分为()和(),按照固溶度分为()和(),按照溶质原子与溶剂原子相对分布分为()和()。

10、影响固溶体结构形式和溶解度的因素主要有()、()、()、()。

11、金属化合物(中间相)分为以下四类,分别是(),(),(),()。

12、金属化合物(中间相)的性能特点是:熔点()、硬度()、脆性(),因此在合金中不作为()相,而是少量存在起到第二相()作用。

13、CuZn、Cu5Zn8、Cu3Sn的电子浓度分别为(),(),()。

材料科学基础习题参考答案.docx

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材料科学基础习题参考答案 第一章材料结构的基本知识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--(0.93-3.98)2根据鲍林公式可得NaF 中离子键比例为:[1-e 4 ]x 100% = 90.2%共价键比例为:1-90.2%=9.8%--(1.00-3.44 )2(2) 同理,CaO 中离子键比例为:[1-e 4 ]x 100% = 77.4%共价键比例为:1-77.4%=22.6%(3) ZnS 中离子键比例为:Z“S 中离子键含量=[1 -£-1/4'2-58-165)2]x 100% = 19.44% 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,取决于转变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。

1.第二章九材料中的騒須勾)与[2廊1)与[112], (110)与[111], (132)与[123], (322)与[236]指数。

题: 系的 (21 在立方晶系的一个晶胞虫画出(111丄和丄112、日面.才晶系的画出同M1)、■'朋两晶面交钱亠 1]晶向。

112) d2. 有一正交点阵的a=b, c=a/2o 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解答

材料科学基础课后习题解答

其它为混合位错。
(2)位错受力为 F = τ b ,方向为垂直位错线。
(3)位错线将扩展
(4)τ
=
Gb 2R
2.6

Rmin
=
Gb 2τ
F
=
−τ 1b2
=

Gb1b2 2r
∫ W
=
r1

Fdr
=

Gb1b2 2Π
ln
3 100
= 1.76 ×10−9 J
r0
2.7 (1)(100)面的螺型位错形成刃型扭折,(001)面的刃型位错 形成刃型割阶 (2)两个面内的位错都形成刃型割阶
材 料 科 学 基 础 部 分 课 后 习 题 参 考 答 案
中南大学 郑子樵
第一章、材料的结构
2.晶体结构=空间点阵+实际原子(原子团等)
3.
原子个数 致密度 配位数 r 与 a 的关系 密排方向 面
fcc
4
0.74
12
3a = 4r {111} <110>
bcc
2
0.68
8
2a = 4r
{,棒轴为[123],今沿棒轴方向拉伸,请分析:
(1)初始滑移系统; (2)双滑移系统 (3)开始双滑移时的切变量 γ; (4)滑移过程中的转动规律和转轴; (5)试棒的最终取向(假定试棒在达到稳定取向前不断裂)。
三、(10
分)如图所示,某晶体滑移面上有一柏氏矢量为
v b
的圆环形位错环,并受到一均匀
用时的反应方向:
(1)
1 2
[10
1]

1 6
[2
1
1] +
1 6

《材料科学基础》习题与思考题

《材料科学基础》习题与思考题

《材料科学基础教程》复习题与思考题一、选择与填空1-1下列组织中的哪一个可能不是亚稳态,即平衡态组织?a)马氏体+残余奥氏体b)上贝氏体c)铁素体+珠光体d)奥氏体+贝氏体1-2下列组织中的哪一个可能不是亚稳态?a) 铁碳合金中的马氏体b) 铁碳合金中的珠光体+铁素体c) 铝铜合金中的α+GPZ d) 铁碳合金中的奥氏体+贝氏体1-3单相固溶体在非平衡凝固过程中会形成成分偏析:a)若冷却速度越大,则成分偏析的倾向越大;b)若过冷度越大,则成分偏析的倾向越大;c)若两组元熔点相差越大,则成分偏析的倾向越小;d)若固相线和液相线距离越近,则成分偏析的倾向越小。

1-4有两要平等右螺旋位错,各自的能量都为E1,当它们无限靠近时,总能量为。

a) 2E1b) 0 c) 4E11-13两根具有反向柏氏矢量的刃型位错在一个原子面间隔的两个平行滑移面上相向运动以后,在相遇处。

a) 相互抵消b) 形成一排间隙原子c) 形成一排空位1-15位错运动方向处处垂直于位错线,在运动过程中是可变的,晶体做相对滑动的方向。

a) 随位错线运动方向而改变b) 始终是柏氏矢量方向c) 始终是外力方向1-16位错线张力是以单位长度位错线能量来表示,则一定长度位错的线张力具有量纲。

a) 长度的b) 力的c) 能量的1-17位错线上的割阶一般通过形成。

a) 位错的交割b) 共格界面c) 小角度晶界1-7位错上的割阶一般通过形成。

a) 孪生b) 位错的交滑移c) 位错的交割1-23刃形位错的割阶部分。

a) 为刃形位错b) 为螺形位错c) 为混合位错1-24面心立方晶体中Frank不全位错最通常的运动方式是。

a) 沿{111}面滑移b) 沿垂直于{111}的面滑移c) 沿{111}面攀移1-25位错塞积群的一个重要效应是在它的前端引起。

a)应力偏转b)应力松弛c)应力集中1-26面心立方晶体中关于Shcockley分位错的话,正确的是。

a) Shcockley分位错可以是刃型、螺型或混合型;b) 刃型Shcockley分位错能滑移和攀移;c) 螺型Shcockley分位错能交滑移。

《材料科学基础》课后习题及参考答案

《材料科学基础》课后习题及参考答案

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?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。

8、根据最密堆积原理,空间利用率越高,结构越稳定,金钢石结构的空间利用率很低(只有34.01%),为什么它也很稳定?9、证明等径圆球面心立方最密堆积的空隙率为25.9%;10、金属镁原子作六方密堆积,测得它的密度为1.74克/厘米3,求它的晶胞体积。

《材料科学基础》经典习题及答案

《材料科学基础》经典习题及答案

材料科学与基础习题集和答案第七章回复再结晶,还有相图的内容。

第一章1.作图表示立方晶体的()()()421,210,123晶面及[][][]346,112,021晶向。

2.在六方晶体中,绘出以下常见晶向[][][][][]0121,0211,0110,0112,0001等。

3.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3Mg/m 74.1=mg ρ,相对原子质量为24.31,原子半径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?7.镍为面心立方结构,其原子半径为nm 1246.0=Ni r 。

试确定在镍的(100),(110)及(111)平面上12mm 中各有多少个原子。

8. 石英()2SiO 的密度为2.653Mg/m 。

试问: 1) 13m 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)?9.在800℃时1010个原子中有一个原子具有足够能量可在固体内移动,而在900℃时910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 。

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《材料科学基础》习题与思考题《材料科学基础教程》复习题与思考题一、选择与填空1-1下列组织中的哪一个可能不是亚稳态,即平衡态组织?a)马氏体+残余奥氏体 b)上贝氏体 c)铁素体+珠光体 d)奥氏体+贝氏体1-2下列组织中的哪一个可能不是亚稳态?a) 铁碳合金中的马氏体 b) 铁碳合金中的珠光体+铁素体c) 铝铜合金中的α+GPZ d) 铁碳合金中的奥氏体+贝氏体1-3单相固溶体在非平衡凝固过程中会形成成分偏析:a)若冷却速度越大,则成分偏析的倾向越大;b)若过冷度越大,则成分偏析的倾向越大;c)若两组元熔点相差越大,则成分偏析的倾向越小;d)若固相线和液相线距离越近,则成分偏析的倾向越小。

1-4有两要平等右螺旋位错,各自的能量都为E1,当它们无限靠近时,总能量为。

a) 2E1 b) 0 c) 4E11-13两根具有反向柏氏矢量的刃型位错在一个原子面间隔的两个平行滑移面上相向运动以后,在相遇处。

a) 相互抵消 b) 形成一排间隙原子 c) 形成一排空位1-15位错运动方向处处垂直于位错线,在运动过程中是可变的,晶体做相对滑动的方向。

a) 随位错线运动方向而改变 b) 始终是柏氏矢量方向 c) 始终是外力方向1-16位错线张力是以单位长度位错线能量来表示,则一定长度位错的线张力具有量纲。

a) 长度的 b) 力的 c) 能量的1-17位错线上的割阶一般通过形成。

a) 位错的交割 b) 共格界面 c) 小角度晶界1-7位错上的割阶一般通过形成。

a) 孪生 b) 位错的交滑移 c) 位错的交割1-23刃形位错的割阶部分。

a) 为刃形位错 b) 为螺形位错 c) 为混合位错1-24面心立方晶体中Frank不全位错最通常的运动方式是。

a) 沿{111}面滑移 b) 沿垂直于{111}的面滑移 c) 沿{111}面攀移1-25位错塞积群的一个重要效应是在它的前端引起。

a)应力偏转 b)应力松弛 c)应力集中1-26面心立方晶体中关于Shcockley分位错的话,正确的是。

a) Shcockley分位错可以是刃型、螺型或混合型;b) 刃型Shcockley分位错能滑移和攀移;c) 螺型 Shcockley分位错能交滑移。

1-27汤普森四面体中罗-罗向量、不对应罗-希向量、希-希向量分别有个。

a)12,24,8,12 b)24,24,8,12 c)12,24,8,61-32 ,位错滑移的派-纳力越小。

a) 相邻位错的距离越大 b) 滑移方向上的原子间距越大 c)位错宽度越大1-33层错和不全位错之间的关系是。

a)层错和不全位错交替出现; b) 层错和不全位错能量相同;c)层错能越高,不全位错柏氏矢量模越小; d)不全位错总是出现在层错和完整晶体的交界处。

1-34位错交割后原来的位错线成为折线,若。

a) 折线和原来位错线的柏氏矢量相同,则称之为扭折,否则称之为割阶;b) 折线和原来位错线的柏氏矢量不同,则称之为扭折,否则称之为割阶;c) 折线在原来的滑移面上,则称之为扭折;折线和原来的滑移面垂直称之为割阶;d) 折线在原来的滑移面上,则称之为割阶;折线和原来的滑移面垂直称之为扭折。

1-18在单相组织中存在着大小不等的晶粒,在长大过程中会发生。

a) 小晶粒将移向大晶粒一方,直至晶粒大小相等;b) 界面将移向小晶粒一方,最后小晶粒将消失;c) 大小晶粒借吞并相邻晶粒同时长大。

1-5在单相组织中存在着大小不等的晶粒,由界面曲率驱动界面移动的规律可知。

a) 小晶粒将移向大晶粒一方,直到晶粒大小相等;b) 大小晶粒吞并相邻晶粒,同时长大;c) 晶界将移向小晶粒一方,最后小晶粒将消失。

1-6界面能量最低的相界面是。

a) 共格界面 b) 孪晶界面 c) 小角度界面1-8许多面心立方金属,在过程中会形成孪晶。

a) 塑性变形 b) 从高温急冷到室温 c) 再结晶退火1-11 在具有FCC、BCC、HCP三种晶体结构的材料中,塑性变形时最容易生成孪晶的是。

a) FCC b) BCC c) HCP1-55经过冷塑性变形和再结晶过程,在下列何种情况下必定会得到粗大的晶粒组织是。

a)在临界变形量进行塑性变形加工 b)大变形量 c)较长的退火时间 d)较高的退火温度1-56对面心立方晶体而言,表面能最低的晶面是。

a) (100) b) (110) c) (111) d) (121)1-56经冷变形后的金属在回复过程中,位错会发生。

a)增殖 b)大量消失 c)部分重排 d)无变化1-57位错上的割阶是在过程中形成的。

a)交滑移 b)复滑移 c)孪生 d)交割1-9冷变形金属中产生大量的空位、位错等晶体缺陷,这些缺陷的存在,。

a) 阻碍原子的移动,减慢扩散过程;b) 对扩散过程无影响;c) 加速了原子的扩散过程。

1-14 A和A-B合金焊合后发生柯肯达尔效应,测得界面向A试样方向移动,则。

a) A组元的扩散速率大于B组元; b) A组元的扩散速率小于B组元;c) A和B组元的扩散速率相同。

1-28原子的扩散具有结构敏感性。

因此,在多晶金属和合金中有。

(Q为扩散激活能,下标体积、晶界、表面分别代表体扩散、晶界扩散和表面扩散)a) Q体积≥Q晶界≥Q表面b) Q表面≥Q体积≥Q晶界c) Q晶界≥Q表面≥Q体积1-31Cu-Al合金和Cu焊接成的扩散偶发生柯肯达尔效应,其原始标记面向Cu-Al合金一侧漂移,则两元素的扩散通量关系为。

a) J Cu<J Al b=J Cu>J Al c=J Cu=J Al1-36原子扩散过程的驱动力是。

a) 组元的浓度梯度 b) 组元的化学势梯度 c) 扩散的温度 d) 扩散的时间1-48下列过程与晶体中空位迁移过程关系不大的是:a)形变孪晶 b)自扩散 c)回复 d)位错攀移1-49下列有关固体中扩散的说法中,正确的是。

a) 原子扩散的驱动力是存在着浓度梯度;b) 空位扩散是指间隙固溶体中溶质原子从一个空位间隙跳到另一个空位间隙;c) 晶界上点阵畸变较大,因而原子迁移阻力较大,所以比晶内的扩散系数要小;d) 成分均匀的材料中也存在着扩散。

1-10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 d) 第二相强化1-29加工硬化是一种有效的强化手段,其缺点是。

a)只适用于双相材料 b)材料在高温下不适用 c)只适用于单晶体1-30复相合金中,当一相为脆性相分布在另一相基体上时,对材料的强韧性比较有利的组织形态是。

a)一相呈网状分布在另一相晶界上; b)一相以颗粒状弥散分布在另一相基体上;c)一相以大块状分布在另一相基体上。

1-12如下说法哪个是正确的,。

a) 形成点缺陷所引起的熵的变化使晶体能量增加;b) 晶体总是倾向于降低点缺陷的浓度;c) 当点缺陷浓度达到平衡值时,晶体自由能最低。

1-21金属中点缺陷的存在使热导率。

a) 增大 b) 减小 c) 不受影响1-22过饱和点缺陷(如淬火空位、辐照缺陷)金属的屈服强度。

a) 降低 b) 提高 c) 不改变1-19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1-20在金相试样表面上几组交叉滑移线的产生是由于。

a) 交滑移 b) 多系滑移 c) 单滑移1-35再结晶过程包含晶粒的形核与长大。

a)形核与长大的驱动力都来源于形变储存能;b)形核与长大的驱动力都来源于晶界能;c)形核的驱动力来源于储存能,长大的驱动力来源于晶界能;d) 形核的驱动力来源于晶界能,长大的驱动力来源于储存能。

1-37在情况下再结晶后若在更高文书保温还可能发生异常晶粒长大。

a) 金属在临界变形量进行冷变形 b) 冷变形金属中存在着弥散分布的第二相微粒 c) 冷变形前的原始晶粒粗大 d) 冷变形金属纯度非常高1-38 14种布拉菲点阵。

a)按其对称性分类,可归结为七大晶系; b)按其点阵常数分类,可归结为七大晶系;c)按阵点所在位置分类,可归结为七大晶系; d)按其几何形状分类,可归结为七大晶系。

1-39如果某一晶体中若干晶面同属于某晶带,则。

a)这些晶面必定是同族晶面 b)这些晶面必定相互平行c)这些晶面上原子排列相同 d)这些晶面之间的交线相互平行1-40与(113)和(112)同属一晶带的有:a)(1-12) b)(-221) c)(110) d)(211)1-41晶体点阵的对称性越高,则。

a)独立的点阵常数越少 b)晶体中原子排列越紧密c)晶胞中原子越多 d)晶体结构越复杂1-42拓扑密排与几何密排相比。

a)几何密排的配位数高,致密度大 b)几何密排的配位数高,致密度小c)拓扑密排的配位数高,致密度大 d)拓扑密排的配位数高,致密度小1-43 TiC和CaO都具有NaCl型结构,但。

a) TiC属离子晶体,CaO属共价晶体 b) TiC属共价晶体,CaO属离子晶体c) TiC属间隙化合物,CaO属离子晶体 d) TiC属间隙相,CaO属离子晶体1-44引入点阵概念是为了。

a) 描述原子在晶胞中的位置 b) 描述晶体的对称性c) 描述晶体结构的周期性 d) 同时描述晶体结构的周期性和对称性1-45 A、B两晶体,如果。

a) 所属的空间点阵相同,则此两晶体的结构相同;b) 晶体结构相同,它们所属的空间点阵可能不同;c) 晶体结构相同,它们所属的空间点阵必然相同;d) 所属的空间点阵不同,两晶体的结构可能相同。

1-46体心立方(BCC)晶体中间隙半径比面心立方(FCC)中的小,但BCC的致密度却比FCC低,这是因为。

a) BCC中原子半径小;b) BCC中的密排方向<111>上的原子排列比FCC密排方向上的原子排列松散;c) BCC中的原子密排面{110}的数量太少;d) BCC中原子的配位数比FCC中原子配位数低。

1-47组成固溶体的两组元完全互溶的条件是。

a) 两组元的电子浓度相同 b) 两组元的晶体结构相同c) 两组元的原子半径相同 d) 两组元电负性相同1-50晶体结构和空间点阵的相互关系是。

a) 空间点阵的每一个阵点代表晶体中的一个原子;b) 每一种空间点阵代表唯一的一种晶体结构;;c) 晶体结构一定,它所属的空间点阵也唯一地确定;d) 每一种晶体结构可以用不同的空间点阵表示。

1-51晶体中配位数和致密度之间的关系是。

a)配位数越大,致密度越大 b) 配位数越小,致密度越大c) 配位数越大,致密度越小 d) 两者之间无直接关系1-52间隙相和间隙固溶体的区别之一是。

a) 间隙相结构比间隙固溶体简单 b) 间隙相中的间隙原子尺寸比间隙固溶体中的大c) 间隙相的固溶度比间隙固溶体大 d) 间隙相的结构和其组元的结构不同1-53在离子晶体中。

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