材料科学基础典型习题.ppt

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1、材料科学基础——习题课第1章1.作图表示出立方晶系（123）、（0-1-2）、（421）等晶面和[-102]、[-211]、[346]等晶向xzy[-102][-211](123)(421)[346](0-1-2)xzyxzyxzyxzyxzy3.某晶体的原子位于正方晶格的节点上，其晶格常数a=b≠c，c=2/3a。今有一晶面在X、Y、Z坐标轴上的截距分别是5个原子间距，2个原子间距和3个原子间距，求该晶面的晶面参数。解：X、Y、Z方向的基矢量为a，b，c则X轴的截距为5，Y轴的截距为2，Z轴截距为3，取截距的倒数，分别为1/5，1/2，1/3化为最小简单整数分别为6,1

2、5,10故该晶面的晶面指数为（61510）4.体心立方晶格的晶格常数为a，试求出（100）、（110）、（111）晶面的晶面间距，并指出面间距最大的晶面解：（100）面间距为a/2，（110）面间距为√2a/2，（111）面间距为√3a/6三个晶面晶面中面间距最大的晶面为（110）m=1h+k+l=偶数m=2h+k+l=奇数(100)(110)(111)5.面心立方晶格的晶格常数为a，试求出（100）、（110）、（111）晶面的晶面间距，并指出面间距最大的晶面解：（100）面间距为a/2，（110）面间距为√2a/4，（111）面间距为√3a/3三个晶面晶面中面间距最大

3、的晶面为（111）m=1h,k,l全为奇数m=2h,k,l不全为奇数(100)(110)(111)第3章3.有两个形状、尺寸均相同的Cu-Ni合金铸件，其中一个铸件的wNi=90%，另一个铸件的wNi=50%，铸后自然冷却。问凝固后哪一个铸件的偏析严重？为什么？找出消除偏析的措施。答：合金在凝固过程中的偏析与溶质原子的再分配系数有关，再分配系数为k0=Cα/CL。对一给定的合金系，溶质原子再分配系数与合金的成分和原子扩散能力有关。根据Cu-Ni合金相图，在一定成分下凝固，合金溶质原子再分配系数与相图固、液相线之间的水平距成正比。当wNi=50%时，液相线与固相线之间的水平

4、距离更大，固相与液相成分差异越大；同时其凝固结晶温度比wNi=90%的结晶温度低，原子扩散能力降低，所以比偏析越严重。一般采用在低于固相线100~200℃的温度下，长时间保温的均匀化退火来消除偏析。DCbAB15.有一正方形位错线，其柏式矢量如图所示，试指出图中各段线的性能，并指出任性位错额外串排原子面所在的位置。AD为正刃型位错；BC为负刃型位错；DC为右螺型位错；AB为左螺型位错；AD段额外半原子面垂直直面向里；BC段额外半原子面垂直直面向外。6.铋和锑在液态和固态时均能彼此无限互溶，wBi=50%的合金在520℃时开始凝固出成分为wSb=87%的固相。wBi=80%

5、的合金在400℃时开始凝固出成分为wSb=64%的固相。根据上述条件，要求：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wSb=40%合金的开始结晶终了温度，并求出它在400℃时的平衡相成分及其含量。解：1）相图如图所示；2）从相图读出结晶开始温度和结晶终了温度分别为495℃，350℃固、液相成分wSb(L)=20%,wSb(S)=64%固、液相含量：7.根据下列实验数据绘出概略的二元共晶相图：組元A的熔点为1000℃，組元B的熔点为700℃；wB=25%的合金在500℃结晶完毕，并由73-1/3%的先共晶α相与26-2/3%的(α+β)共晶体所组成

6、；wB=50%的合金在500℃结晶完毕后，则由40%的先共晶α相与60%的(α+β)共晶体组成，而此合金中的α相总量为50%。解：T/℃1000700500ABL+βL+αLβαwB585958.組元A的熔点为1000℃，組元B的熔点为700℃，在800℃时存在包晶反应：α(wB=5%)+L(wB=50%)→β(wB=30%)；在600℃时存在共晶反应：L(wB=80%)→β(wB=60%)+γ(wB=95%)；在400℃时发生共析反应：β(wB=50%)→α(wB=2%)+γ(wB=97%)根据这些数据画出相图。LL+αα+γαγα+ββ+γβL+βL+γT/℃1000

7、80070060040025030608095975wBBA第4章1.分析wC=0.2%，wC=0.6%，wC=1.2%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含量。答：对wC=0.2%的合金相组成：组织组成：答：对wC=0.6%的合金34454~53~4相组成：组织组成：答：对wC=1.2%的合金相组成：组织组成：2.分析wC=3.5%，wC=4.7%的铁碳合金从液态到室温的平衡结晶过程，画出冷却曲线和组织转化示意图，并分别计算室温下的组织组成