材料科学基础经典习题及答案

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1、第一章材料科学基础1.作图表示立方晶体的晶面及晶向。2.在六方晶体中，绘出以下常见晶向等。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，相对原子质量为24.31，原子半径r=0.161nm。5.当CN=6时离子半径为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>

2、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。试确定在镍的（100），（110）及（111）平面上1中各有多少个原子。8. 石英的密度为2.65。试问：1) 1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

3、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。1) 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。12.设图1-19所示立方晶体中的滑移面ABCD平行于晶体的上、下底面。晶体中有一条位错线段在滑移面上并平行AB，段与滑移面垂直。位错的柏氏矢量b与平行而与垂直。试问：1) 欲使段位错在AB

4、CD滑移面上运动而不动，应对晶体施加怎样的应力？2) 在上述应力作用下位错线如何运动？晶体外形如何变化？13.设面心立方晶体中的为滑移面，位错滑移后的滑移矢量为。1)  在晶胞中画出柏氏矢量b的方向并计算出其大小。2) 在晶胞中画出引起该滑移的刃型位错和螺型位错的位错线方向，并写出此二位错线的晶向指数。14.   判断下列位错反应能否进行。1)     2)   3)   4)    15.   若面心立方晶体中有b=的单位位错及b=的不全位错，此二位错相遇产生位错反应。1)   问此反应能否进行？为什么？2)   写出合成位错的柏氏矢量，并说

5、明合成位错的类型。16.  若已知某晶体中位错密度。1)  由实验测得F-R位错源的平均长度为，求位错网络中F-R位错源的数目。2)   计算具有这种F-R位错源的镍晶体发生滑移时所需要的切应力。已知Ni的Pa，。17.已知柏氏矢量b=0.25nm，如果对称倾侧晶界的取向差=1°及10°，求晶界上位错之间的距离。从计算结果可得到什么结论？18.   由n个刃型位错组成亚晶界，其晶界取向差为0.057°。设在形成亚晶界之前位错间无交互作用，试问形成亚晶界后，畸变能是原来的多少倍（设形成亚晶界后，）？19.   用位错理论证明小角度晶界的晶界能与位

6、向差的关系为。式中和A为常数。20. 简单回答下列各题。1)  空间点阵与晶体点阵有何区别？2)  金属的3种常见晶体结构中，不能作为一种空间点阵的是哪种结构？3)  原子半径与晶体结构有关。当晶体结构的配位数降低时原子半径如何变化？4) 在晶体中插入柱状半原子面时能否形成位错环？5) 计算位错运动受力的表达式为，其中是指什么？6) 位错受力后运动方向处处垂直于位错线，在运动过程中是可变的，晶体作相对滑动的方向应是什么方向？7)位错线上的割阶一般如何形成？8)界面能最低的界面是什么界面？9) “小角度晶界都是由刃型位错排成墙而构成的”这种说法对

7、吗？答案1．有关晶面及晶向附图2.1所示。2． 见附图2.2所示。3． {100}＝(100)十(010)+(001)，共3个等价面。{110}＝(110)十()+(101)+()+(011)+()，共6个等价面。{111}＝(111)+()+()+()，共4个等价面。共12个等价面。4． 单位晶胞的体积为VCu＝0.14nm3(或1.4×10-28m3)5．(1)0.088nm；(2)0.100nm。6．Cu原子的线密度为2.77×106个原子/mm。Fe原子的线密度为3.50×106个原子/mm。7．1.6l×l013个原子/mm2；1.1

8、4X1013个原子/mm2；1.86×1013个原子/mm2。8．(1)5.29×1028个矽原子/m3；  (2)0.33。9．9.0.4×10-1