《材料科学基础》习题.doc

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1、《材料科学基础》习题第一章材料的结构1.试说明一个面心立方等于一个体心正方结构。2.在立方系中绘出｛110｝、｛111｝晶面族所包括的晶面，及(112)和(1㊁0)晶面。3.求(121)与(100)所决定的晶带轴和(001)与(111)所决定的晶带轴所构成的晶面的晶面指数。4.计算面心立方结构(111)、(110)与(100)面的面密度和面间距。5.FeAl是电子化合物，具有体心立方点阵，试画出其晶胞，计算电子浓度，画出(112)面原子排列图。6.合金相VC、Fe3C、CuZn.ZrFe2属于何种类型,并指出其结

2、构特点。第二章晶体缺陷1.铜的空位生成能1.7x10-19J,试t算looor时，lcm3铜所包含的空位数，铜的密度8.9g/cm3,相对原子质量63.5,玻尔兹曼常数K=l.38x10-23J/K。如图2-1所示的位错环，说明各段位错的性质，并指出刃位错多余半原子面的位置。2.如图2-2,某晶体滑移面上有一个柏氏矢量为b的位错环，受到均匀切应力t作用，试分析：该位错环各段位错的结构类型；求各段位错所受的力；在t的作用下，位错环将如何运动？在T的作用下，位错环稳定不动，其最小半径应该多大？3.画图说明F-R位错源

3、位错增殖过程。4.证明位错密度p和弯曲晶体曲率半径R的关系为p=。5.图3-1表示两个被钉扎的刃位错A-B、C-D,它们的长度均为x,且具有相同的位错线方向和柏氏矢量，每个位错都可作为F-R位错源。假定这两个位错正在扩大，试问位错环在交互作用时，是将位错运动钉扎住，还是形成一个丸位错源？如果能够形成一个丸位错源，试问该大位错源开动所需临界切应力有多大？图3-1第三章纯金属的凝固1.若液态金属中形成一球形晶核，试证明临界晶核形成功AGc与临界晶核体积Vc的关系为厶2.分析纯金属生长形态与温度梯度的关系。4.细化铸件

4、晶粒的途径有那些？为什么？5.液态金属结晶时需要过冷，那么固态金属熔化时是否会出现过热?第四章材料的相结构与二元相图1.何为成份过冷？影响成份过冷的因素有那些？试述区域提纯的原理。2.简述枝晶偏析形成过程和消除方法。3.分析0.45%C,1.2%C和2.3%C的铁碳合金的平衡结晶过程，计算室温下组织组成物的相对量及两相相对量。4.根据显微组织分析，一灰口铁内石墨的体积占12%,铁素体的体积占88%,试求该合金的碳含量。5.简述铸锭三区的形成机理，采用什么方法可使柱状晶更发达？釆用什么方法可使中心等轴晶更发达？6.

5、钢中有那些常见杂质？何为钢的“热脆”？何为钢的“冷脆”？如何防止？第五章三元相图1.固态下完全不互溶的三元共晶相图如图6-1所示，分析0与°合金的结晶过程，画出冷却曲线、结晶示意图、注明反应式，并计算室温下组织组成物的相对量。A图6-1AB%C%—图6-21.固态下完全不互溶的三元共晶相图如图6-2所示，画出过AnuPQ的垂直截面。若三组元的熔点tA>tB>tC>请画出tB

6、对量。3.液相面投影图如图6-4,请写出全部四相平衡转变。第六章.扩散1.在钢棒的表面，每20个铁的晶胞中含有一个碳原子，在离表面1mm处每30个铁的晶胞中含有一个碳原子,知铁为面心立方结构(a=3.65A),1OOO1C时碳的扩散系数为3x10-llm2/s,求每分钟内因扩散通过单位晶胞的碳原子数是多少？2.在恒定源条件下820°C时，钢经1小时的渗碳，可得到一定厚度的表面渗碳层，若在同样条件下.要得到两倍厚度的渗碳层需要几个小时？3.在不稳定扩散条件下8009C时，在钢中渗碳100分钟可得到合适厚度的渗碳层，

7、若在1000C时要得到同样厚度的渗碳层，需要多少时间(D0=2.4x10-12m2/sec:D1000C=3x10-llm2/sec)?4.在制造硅半导体器体中，常使硼扩散到硅单品中，若在1600K温度下.保持硼在硅单品表面的浓度恒定(恒定源半无限扩散)，要求距表面10-3cm深度处硼的浓度是表面浓度的一半，问需要多长时间(已知D1600€=8x10-12cm2/sec;当时,—^=0.52JDt)?5.Zn2+在ZnS中扩散时,563°C时的扩散系数为3x10-14cm2/sec;450°C时的扩散系数为1.0

8、x10-14cm2/sec,求：1)扩散的活化能和D0;1)750C时的扩散系数。1.实验册的不同温度下碳在钛中的扩散系数分别为2x10-9cm2/s(736nC).5x10-9cm2/s(782°C)、1.3x10-8cm2/s(838°C)oa)请判断该实验结果是否符合D=D.exp(——)RT,b)是否符合，请计算扩散活化能(J/morC),并求出在500°C时谈的