西工大材料科学基础作业讲评2

1、返回返回作作 业业 评评 讲讲材料科学基础材料科学基础返回返回作业一：作业一： P51:P51:6.6.铁从铁从2020加热到加热到8080，空位数增加多少倍？，空位数增加多少倍？已知：空位形成能为已知：空位形成能为104.6 KJ/mol104.6 KJ/mol根据：根据：)exp(RTGCvv1478)35312931(314. 8104600exp2080vvCC返回返回 7.7.在简单立方晶体中，画出正、负刃位错在简单立方晶体中，画出正、负刃位错b右旋闭合回路右旋闭合回路完整晶体中回路完整晶体中回路b. .用用柏氏回路确定柏氏矢量柏氏回路确定柏氏矢量yx返回返回. .位错线方向反向时，

2、位错线方向反向时，柏氏矢量随之反向。柏氏矢量随之反向。. . .100ab000110021aabb返回返回. .画出画出 的方向，计算其大小。的方向，计算其大小。. .画出刃、螺位错的画出刃、螺位错的位错线位错线方向方向及指数。及指数。10.f.c.c10.f.c.c中位错滑移面为中位错滑移面为 ，）（ 1111012ab b22ab1012ab 112e101s返回返回13.13.已知已知AlAl晶体晶体 ，位错密度为，位错密度为 ，位错全部集中在亚晶呈六边形，相邻亚晶位向差为位错全部集中在亚晶呈六边形，相邻亚晶位向差为5 5 。试估。试估算亚晶界上的位错密度和亚晶粒的平均尺寸。算亚晶界上

3、的位错密度和亚晶粒的平均尺寸。212102mma10108 . 218101104 . 48 . 2218010214. 351mbD设：位错间距为设：位错间距为D，亚晶界边长亚晶界边长L L， 亚晶界直径亚晶界直径d d。则：亚晶界上的位错线密度则：亚晶界上的位错线密度D亚晶亚晶dL返回返回mddLdL412811231104 .4102104 .42223D亚晶亚晶dL位错面密度：位错面密度：返回返回14.14.已知已知 ，若对称倾斜角，若对称倾斜角为为 ，求相邻亚晶间位向差。，求相邻亚晶间位向差。nmb25.000101 和 当当 = 1 b = 0.25 nm 则则: : D = 14

4、 nm 若若 10时时, , D 1.4 nm 位错相距太近，位错相距太近， 不适用。不适用。返回返回作业二：作业二： P51:DABCb8.8.如图位错环：如图位错环： 位错环扫出晶体，表面位错环扫出晶体，表面是否形成是否形成4b的台阶？的台阶？答：形成一个答：形成一个b b的台阶。的台阶。 因为位错环运动过程中，要么扩大，要么缩小，因为位错环运动过程中，要么扩大，要么缩小，滑移面上任一点只有一根位错通过。滑移面上任一点只有一根位错通过。返回返回 指出各段位错线的类型；画出位错环扫出晶体后，晶指出各段位错线的类型；画出位错环扫出晶体后，晶体外形，滑移方向及滑移量。体外形，滑移方向及滑移量。b

5、 bABCD/AB位错线位错线: 右螺右螺/CD位错线位错线: 左螺左螺/BC位错线位错线: 正刃正刃/AD位错线位错线: 负刃负刃返回返回9.L9.L型位错如图所示：型位错如图所示： 施加怎样的力可使施加怎样的力可使de段位错在滑移面上运动，而段位错在滑移面上运动，而ef段段位错不动？位错不动？bDABCfde 在滑移面在滑移面ABCD上，且上，且平行于平行于b方向施加切应力方向施加切应力，可使可使dede段位错运动。段位错运动。 由于由于作用面垂直于作用面垂直于efef段位错的滑移面，故对段位错的滑移面，故对efef段段位错的滑移力无贡献。位错的滑移力无贡献。返回返回 在切应力在切应力作用

6、下位错如何运动？作用下位错如何运动？ 以以e点为中心旋转运动，点为中心旋转运动，位错每旋转一周，上下晶体位错每旋转一周，上下晶体相对滑动一个相对滑动一个b。旋转旋转n周，周，晶体表面将留下晶体表面将留下nb的台阶。的台阶。bDABCfde单边的单边的Frank-Read源源返回返回11.11.判断下列位错反应能否进行：判断下列位错反应能否进行：111321161102aaa111321161102aaa362222aaa结构条件：结构条件：能量条件：能量条件：满足满足满足满足可行可行返回返回11021012100aaa11021012100aaa22222aaa结构条件：结构条件：能量条件：能

7、量条件：满足满足不确定不确定返回返回111611121123aaa111611121123aaa结构条件：结构条件：不满足不满足反应不能进行反应不能进行返回返回111 21112100aaa111 21112100aaa4343222aaa结构条件：结构条件：能量条件：能量条件：满足满足不满足不满足反应不能进行反应不能进行返回返回12.f.c.c12.f.c.c中中 ， 两位错相遇：两位错相遇： 位错反应能否进行？位错反应能否进行？ 能。因为：能。因为：0112ab 1126ab 111311260112aaa满足结构条件：满足结构条件：满足能量条件：满足能量条件：362222aaa返回返回

8、写出合成位错的柏氏矢量，并指出其性质。写出合成位错的柏氏矢量，并指出其性质。1113ab 为不可动的纯刃型为不可动的纯刃型Frank偏位错偏位错返回返回作业三：作业三： P246. P246. 1 1、拉伸铜单晶，画出（、拉伸铜单晶，画出（111111）表面）表面 的滑移痕迹，求出滑移线间夹角。的滑移痕迹，求出滑移线间夹角。 铜为铜为f.c.cf.c.c结构结构111111密排面密排面 如图，它们与（如图，它们与（111111）交线就是）交线就是 滑移痕迹。滑移痕迹。（111111）606060（111）返回返回2 2、铜单晶沿、铜单晶沿001001方向拉伸，方向拉伸， ，问需要多，问需要多大

9、的拉力才能使晶体开始塑性变形？大的拉力才能使晶体开始塑性变形？MPak64. 0011/011)111 (011/101)111(101/ 110111011/ 110)111(）（ 110001解：如图有解：如图有4个滑移系个滑移系m=0，8个滑移系个滑移系处于同等地位，分别为：处于同等地位，分别为：111111222001 110333001111CosCos66CosCosmMPamks57. 1664. 0返回返回3 3、锌单晶拉伸试验数据如下：、锌单晶拉伸试验数据如下：( )( )2578 mm.A s=P/A7.907.903.213.212.342.341.891.892.212

10、.213.483.486.696.69838372.572.5626248.548.530.530.517.617.65 525.525.5262638384646636374.874.882.582.5m0.110.110.270.270.370.370.460.460.390.390.260.260.130.13k0.8690.8690.8670.8670.8660.8660.8690.8690.8620.8620.9050.9050.8700.870 msk 求临界分切应力，并分析其规律。求临界分切应力，并分析其规律。 coscosm数据表明：数据表明：单晶体临界分切应力单晶体临界分切应

11、力k与拉伸方向无关，与拉伸方向无关， 为材料的性质。为材料的性质。k k = 0.872MPa= 0.872MPa返回返回 求求m，作，作m-s s曲线，说明曲线，说明m 对对s s的影响。的影响。 m s s ms2460 0.10.30.500.10.3返回返回6 6、低碳钢、低碳钢sd d关系试验数据如表，说明两者是关系试验数据如表，说明两者是否符合否符合HallPetch公式，试用最小二乘法求其公式，试用最小二乘法求其常数。常数。序号序号i12345d400501052s861211802423450.050.1410.3160.4470.7070.00250.01960.10.20.

12、521dd1返回返回 如图符合如图符合HallHallPetchPetch公式公式 按最小二乘法，应使偏差按最小二乘法，应使偏差 最小。最小。 经处理得方程组：经处理得方程组：21d10020030000.20.40.6s21dkos221051kdMis）（212151510511iisiiiiidddk51051521isiiidk返回返回按表计算得：按表计算得：8221016611515121.d.diiii33430974515121.diisiisi 代入前式得：代入前式得：334306611822100.k.395k58630.974566110k.返回返回解：根据解：根据已知：已

13、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作业四：作业四： P279P279：1、已知锌单晶、已知锌单晶Q回回8.37104J/mol，冷变形后在，冷变形后在50经经17天回复，加工硬化下降天回复，加工硬化下降25。问需加热到多少度可在。问需加热到多少度可在5分钟内达到同样的效果？分钟内达到同样的效果？)11(ln2121TTRQtt返回返回4 4、固态下无相变的金属及合金，如不重熔，能、固态下无相变的金属及合金，如不重熔，能否改变其晶粒大小？否改变其晶粒大小？

14、答：能。可通过形变再结晶。重点控制形变量和再答：能。可通过形变再结晶。重点控制形变量和再结晶温度。结晶温度。返回返回6 6、为细化纯铝件晶粒，冷变形、为细化纯铝件晶粒，冷变形5 5后于后于650650退火退火1h,1h,晶粒反而粗化；变形晶粒反而粗化；变形8080再于再于650650退火退火1h,1h,晶粒仍晶粒仍然粗化。试分析其原因？并制定一合理工艺。然粗化。试分析其原因？并制定一合理工艺。答：根据纯铝再结晶图，上述两工艺条件正好位于粗晶答：根据纯铝再结晶图，上述两工艺条件正好位于粗晶区。前一工艺粗晶由临界变形度引起；后一工艺的粗区。前一工艺粗晶由临界变形度引起；后一工艺的粗晶，是由于温度过高引起二次再结晶。合理工艺应选晶，是由于温度过高引起二次再结晶。合理工艺应选择大变形量，较低的再结晶温度。择大变形量，较低的再结晶温度。如：如：冷变形冷变形8080200200400400退火退火1h 1h （ T TK K = 150= 150）返回返回9 9、冷拉铜导线在用作架空导线和电灯