材料基礎(chǔ)作+業(yè)+評+講

1、作作 業(yè)業(yè) 評評 講講材料科學(xué)基礎(chǔ)材料科學(xué)基礎(chǔ)作業(yè)一：作業(yè)一： P51:P51:6.6.鐵從鐵從2020加熱到加熱到8080，空位數(shù)增加多少倍？，空位數(shù)增加多少倍？已知：空位形成能為已知：空位形成能為104.6 KJ/mol104.6 KJ/mol根據(jù)：根據(jù)：)exp(RTGCvv1478)35312931(314. 8104600exp2080vvCC 7.7.在簡單立方晶體中，畫出正、負(fù)刃位錯在簡單立方晶體中，畫出正、負(fù)刃位錯b右旋閉合回路右旋閉合回路完整晶體中回路完整晶體中回路b. .用用柏氏回路確定柏氏矢量柏氏回路確定柏氏矢量yx. .位錯線方向反向時，位錯線方向反向時，柏氏矢量隨之反

2、向。柏氏矢量隨之反向。. . .100ab000110021aabb. .畫出畫出 的方向，計算其大小。的方向，計算其大小。. .畫出刃、螺位錯的畫出刃、螺位錯的位錯線位錯線方向方向及指數(shù)。及指數(shù)。10.f.c.c10.f.c.c中位錯滑移面為中位錯滑移面為 ，）（ 1111012ab b22ab1012ab 112e101s13.13.已知已知AlAl晶體晶體 ，位錯密度為，位錯密度為 ，位錯全部集中在亞晶呈六邊形，相鄰亞晶位向差為位錯全部集中在亞晶呈六邊形，相鄰亞晶位向差為5 5 。試估。試估算亞晶界上的位錯密度和亞晶粒的平均尺寸。算亞晶界上的位錯密度和亞晶粒的平均尺寸。212102mma

3、10108 . 218101104 . 48 . 2218010214. 351mbD設(shè)：位錯間距為設(shè)：位錯間距為D，亞晶界邊長亞晶界邊長L L， 亞晶界直徑亞晶界直徑d d。則：亞晶界上的位錯線密度則：亞晶界上的位錯線密度D亞晶亞晶dLmddLdL412811231104 .4102104 .42223D亞晶亞晶dL位錯面密度：位錯面密度：14.14.已知已知 ，若對稱傾斜角，若對稱傾斜角為為 ，求相鄰亞晶間位向差。，求相鄰亞晶間位向差。nmb25.000101 和 當(dāng)當(dāng) = 1 b = 0.25 nm 則則: : D = 14 nm 若若 10時時, , D 1.4 nm 位錯相距太近，位

4、錯相距太近， 不適用。不適用。作業(yè)二：作業(yè)二： P51:DABCb8.8.如圖位錯環(huán)：如圖位錯環(huán)： 位錯環(huán)掃出晶體，表面位錯環(huán)掃出晶體，表面是否形成是否形成4b的臺階？的臺階？答：形成一個答：形成一個b b的臺階。的臺階。 因為位錯環(huán)運動過程中，要么擴大，要么縮小，因為位錯環(huán)運動過程中，要么擴大，要么縮小，滑移面上任一點只有一根位錯通過?；泼嫔先我稽c只有一根位錯通過。 指出各段位錯線的類型；畫出位錯環(huán)掃出晶體后，晶指出各段位錯線的類型；畫出位錯環(huán)掃出晶體后，晶體外形，滑移方向及滑移量。體外形，滑移方向及滑移量。b bABCD/AB位錯線位錯線: 右螺右螺/CD位錯線位錯線: 左螺左螺/BC位

5、錯線位錯線: 正刃正刃/AD位錯線位錯線: 負(fù)刃負(fù)刃9.L9.L型位錯如圖所示：型位錯如圖所示： 施加怎樣的力可使施加怎樣的力可使de段位錯在滑移面上運動，而段位錯在滑移面上運動，而ef段段位錯不動？位錯不動？bDABCfde 在滑移面在滑移面ABCD上，且上，且平行于平行于b方向施加切應(yīng)力方向施加切應(yīng)力，可使可使dede段位錯運動。段位錯運動。 由于由于作用面垂直于作用面垂直于efef段位錯的滑移面，故對段位錯的滑移面，故對efef段段位錯的滑移力無貢獻(xiàn)。位錯的滑移力無貢獻(xiàn)。 在切應(yīng)力在切應(yīng)力作用下位錯如何運動？作用下位錯如何運動？ 以以e點為中心旋轉(zhuǎn)運動，點為中心旋轉(zhuǎn)運動，位錯每旋轉(zhuǎn)一周，

6、上下晶體位錯每旋轉(zhuǎn)一周，上下晶體相對滑動一個相對滑動一個b。旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)n周，周，晶體表面將留下晶體表面將留下nb的臺階。的臺階。bDABCfde單邊的單邊的Frank-Read源源11.11.判斷下列位錯反應(yīng)能否進(jìn)行：判斷下列位錯反應(yīng)能否進(jìn)行：111321161102aaa111321161102aaa362222aaa結(jié)構(gòu)條件：結(jié)構(gòu)條件：能量條件：能量條件：滿足滿足滿足滿足可行可行11021012100aaa11021012100aaa22222aaa結(jié)構(gòu)條件：結(jié)構(gòu)條件：能量條件：能量條件：滿足滿足不確定不確定111611121123aaa111611121123aaa結(jié)構(gòu)條件：結(jié)構(gòu)條件：不滿

7、足不滿足反應(yīng)不能進(jìn)行反應(yīng)不能進(jìn)行111 21112100aaa111 21112100aaa4343222aaa結(jié)構(gòu)條件：結(jié)構(gòu)條件：能量條件：能量條件：滿足滿足不滿足不滿足反應(yīng)不能進(jìn)行反應(yīng)不能進(jìn)行12.f.c.c12.f.c.c中中 ， 兩位錯相遇：兩位錯相遇： 位錯反應(yīng)能否進(jìn)行？位錯反應(yīng)能否進(jìn)行？ 能。因為：能。因為：0112ab 1126ab 111311260112aaa滿足結(jié)構(gòu)條件：滿足結(jié)構(gòu)條件：滿足能量條件：滿足能量條件：362222aaa 寫出合成位錯的柏氏矢量，并指出其性質(zhì)。寫出合成位錯的柏氏矢量，并指出其性質(zhì)。1113ab 為不可動的純?nèi)行蜑椴豢蓜拥募內(nèi)行虵rank偏位錯偏位錯

8、作業(yè)三：作業(yè)三： P246. P246. 1 1、拉伸銅單晶，畫出（、拉伸銅單晶，畫出（111111）表面）表面 的滑移痕跡，求出滑移線間夾角。的滑移痕跡，求出滑移線間夾角。 銅為銅為f.c.cf.c.c結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)111111密排面密排面 如圖，它們與（如圖，它們與（111111）交線就是）交線就是 滑移痕跡?；坪圹E。（111111）606060（111）2 2、銅單晶沿、銅單晶沿001001方向拉伸，方向拉伸， ，問需要多，問需要多大的拉力才能使晶體開始塑性變形？大的拉力才能使晶體開始塑性變形？MPak64. 0011/011)111 (011/101)111(101/ 110111011/

9、 110)111(）（ 110001解：如圖有解：如圖有4個滑移系個滑移系m=0，8個滑移系個滑移系處于同等地位，分別為：處于同等地位，分別為：111111222001 110333001111CosCos66CosCosmMPamks57. 1664. 03 3、鋅單晶拉伸試驗數(shù)據(jù)如下：、鋅單晶拉伸試驗數(shù)據(jù)如下：( )( )2578 mm.A s=P/A7.907.903.213.212.342.341.891.892.212.213.483.486.696.69838372.572.5626248.548.530.530.517.617.65 525.525.526263838464663

10、6374.874.882.582.5m0.110.110.270.270.370.370.460.460.390.390.260.260.130.13k0.8690.8690.8670.8670.8660.8660.8690.8690.8620.8620.9050.9050.8700.870 msk 求臨界分切應(yīng)力，并分析其規(guī)律。求臨界分切應(yīng)力，并分析其規(guī)律。 coscosm數(shù)據(jù)表明：數(shù)據(jù)表明：單晶體臨界分切應(yīng)力單晶體臨界分切應(yīng)力k與拉伸方向無關(guān)，與拉伸方向無關(guān)， 為材料的性質(zhì)。為材料的性質(zhì)。k k = 0.872MPa= 0.872MPa 求求m，作，作m-s s曲線，說明曲線，說明m 對對

11、s s的影響。的影響。 m s s ms2460 0.10.30.500.10.36 6、低碳鋼、低碳鋼sd d關(guān)系試驗數(shù)據(jù)如表，說明兩者是關(guān)系試驗數(shù)據(jù)如表，說明兩者是否符合否符合HallPetch公式，試用最小二乘法求其公式，試用最小二乘法求其常數(shù)。常數(shù)。序號序號i12345d400501052s861211802423450.050.1410.3160.4470.7070.00250.01960.10.20.521dd1 如圖符合如圖符合HallHallPetchPetch公式公式 按最小二乘法，應(yīng)使偏差按最小二乘法，應(yīng)使偏差 最小。最小。 經(jīng)處理得方程組：經(jīng)處理得方程組：21d10020

12、030000.20.40.6s21dkos221051kdMis）（212151510511iisiiiiidddk51051521isiiidk按表計算得：按表計算得：8221016611515121.d.diiii33430974515121.diisiisi 代入前式得：代入前式得：334306611822100.k.395k58630.974566110k.解：根據(jù)解：根據(jù)已知：已知：t1 = 1724 = 408 h t2 = 5/60 = 0.0833 h T1 = 273 50 = 223 K R = 8.314 JK/mol得：得： T2 = 0作業(yè)四：作業(yè)四： P279P27

13、9：1、已知鋅單晶、已知鋅單晶Q回回8.37104J/mol，冷變形后在，冷變形后在50經(jīng)經(jīng)17天回復(fù)，加工硬化下降天回復(fù)，加工硬化下降25。問需加熱到多少度可在。問需加熱到多少度可在5分鐘內(nèi)達(dá)到同樣的效果？分鐘內(nèi)達(dá)到同樣的效果？)11(ln2121TTRQtt4 4、固態(tài)下無相變的金屬及合金，如不重熔，能、固態(tài)下無相變的金屬及合金，如不重熔，能否改變其晶粒大小？否改變其晶粒大小？答：能。可通過形變再結(jié)晶。重點控制形變量和再答：能。可通過形變再結(jié)晶。重點控制形變量和再結(jié)晶溫度。結(jié)晶溫度。6 6、為細(xì)化純鋁件晶粒，冷變形、為細(xì)化純鋁件晶粒，冷變形5 5后于后于650650退火退火1h,1h,晶粒

14、反而粗化；變形晶粒反而粗化；變形8080再于再于650650退火退火1h,1h,晶粒仍晶粒仍然粗化。試分析其原因？并制定一合理工藝。然粗化。試分析其原因？并制定一合理工藝。答：根據(jù)純鋁再結(jié)晶圖，上述兩工藝條件正好位于粗晶答：根據(jù)純鋁再結(jié)晶圖，上述兩工藝條件正好位于粗晶區(qū)。前一工藝粗晶由臨界變形度引起；后一工藝的粗區(qū)。前一工藝粗晶由臨界變形度引起；后一工藝的粗晶，是由于溫度過高引起二次再結(jié)晶。合理工藝應(yīng)選晶，是由于溫度過高引起二次再結(jié)晶。合理工藝應(yīng)選擇大變形量，較低的再結(jié)晶溫度。擇大變形量，較低的再結(jié)晶溫度。如：如：冷變形冷變形8080200200400400退火退火1h 1h （ T TK K = 150= 150）9 9、冷拉銅導(dǎo)線在用作架空導(dǎo)線和電燈花導(dǎo)