【正文】 第一部分：習題集《材料科學基礎》復習思考題第一章：材料的結構一、 解釋以下基本概念 空間點陣、晶格、晶胞、配位數(shù)、致密度、共價鍵、離子鍵、金屬鍵、組元、合金、相、固溶體、中間相、間隙固溶體、置換固溶體、固溶強化、第二相強化。二、 填空題材料的鍵合方式有四類，分別是（ ），（ ），（ ），（ ）。金屬原子的特點是最外層電子數(shù)（ ），且與原子核引力（ ），因此這些電子極容易脫離原子核的束縛而變成（ ）。我們把原子在物質內部呈（ ）排列的固體物質稱為晶體，晶體物質具有以下三個特點，分別是（ ），（ ），（ ）。三種常見的金屬晶格分別為（ ），（ ）和（ ）。體心立方晶格中，晶胞原子數(shù)為（ ），原子半徑與晶格常數(shù)的關系為（ ），配位數(shù)是（ ），致密度是（ ），密排晶向為（ ），密排晶面為（ ），晶胞中八面體間隙個數(shù)為（ ），四面體間隙個數(shù)為（ ），具有體心立方晶格的常見金屬有（ ）。面心立方晶格中，晶胞原子數(shù)為（ ），原子半徑與晶格常數(shù)的關系為（ ），配位數(shù)是（ ），致密度是（ ），密排晶向為（ ），密排晶面為（ ），晶胞中八面體間隙個數(shù)為（ ），四面體間隙個數(shù)為（ ），具有面心立方晶格的常見金屬有（ ）。密排六方晶格中，晶胞原子數(shù)為（ ），原子半徑與晶格常數(shù)的關系為（ ），配位數(shù)是（ ），致密度是（ ），密排晶向為（ ），密排晶面為（ ），具有密排六方晶格的常見金屬有（ ）。合金的相結構分為兩大類，分別是（ ）和（ ）。固溶體按照溶質原子在晶格中所占的位置分為（ ）和（ ），按照固溶度分為（ ）和（ ），按照溶質原子與溶劑原子相對分布分為（ ）和（ ）。影響固溶體結構形式和溶解度的因素主要有（ ）、（ ）、（ ）、（ ）。1金屬化合物（中間相）分為以下四類，分別是（ ），（ ），（ ），（ ）。1金屬化合物（中間相）的性能特點是：熔點（ ）、硬度（ ）、脆性（ ），因此在合金中不作為（ ）相，而是少量存在起到第二相（ ）作用。1CuZn、Cu5ZnCu3Sn的電子濃度分別為（ ），（ ），（ ）。1如果用M表示金屬，用X表示非金屬，間隙相的分子式可以寫成如下四種形式，分別是（ ），（ ），（ ），（ ）。1Fe3C的鐵、碳原子比為（ ），碳的重量百分數(shù)為（ ），它是（ ）的主要強化相。三、作圖表示出立方晶系（123）、（0）、（421）等晶面和[02]、[11]、[346]等晶向。四、 立方晶系的{111}晶面構成一個八面體，試作圖畫出該八面體，并注明各晶面的晶面指數(shù)。五、某晶體的原子位于正方晶格的結點上，其晶格常數(shù)a=b ， 。今有一晶面在X、Y、Z坐 標軸上的截距分別為5個原子間距、2個原子間距和3個原子 間距，求該晶面的晶面指數(shù)。六、體心立方晶格的晶格常數(shù)為a，試求出（100）、（110）、（111）晶面的面間距大小，并指出 面間距最大的晶面。七、已知面心立方晶格的晶格常數(shù)為a，試求出（100）、（110）、（111）晶面的面間距大小，并指出面間距最大的晶面。八、試從面心立方晶格中繪出體心正方晶胞，并求出它的晶格常數(shù)。九、證明理想密排六方晶胞中的軸比c/a=。十、試證明面心立方晶格的八面體間隙半徑r=,四面體間隙半徑r=。體心立方晶格的八面體間隙半徑。100晶向的r=,110晶向的r=。四面體間隙半徑r=, (R為原子半徑)。 十一、 a）設有一鋼球模型，球的直徑不變，當由面心立方晶格轉變?yōu)轶w心立方晶格時，試計算其體積膨脹。 b）經x射線測定，在912℃時，, ,當由 γFe轉變?yōu)棣罠e時,試求其體積膨脹,并與a)相比較,說明其差別的原因.。十二、,分別求1cm3中鐵和銅的原子數(shù)。十三、Ni的晶體結構為面心立方結構，其原子半徑為r=，試求1cm3中Ni的原子數(shù)。十四、.Mo的晶體結構為體心立方結構，其晶格常數(shù)a=，試求Mo的原子半徑r。十五、Cu具有面心立方結構，其原子半徑為r=，試求Cu的密度（）十六、試計算體心立方晶格{100}、{110}、{111}等晶面的原子密度和〈100〉、〈110〉、〈111〉等晶向的原子密度，并指出其最密排晶面和最密排晶向。（提示：晶面的原子密度為單位面積上的原子數(shù)，晶向的原子密度為單位長度上的原子數(shù)）。十七、試計算面心立方晶格{100}、{110}、{111}等晶面的原子密度和〈100〉、〈110〉、〈111〉等晶向的原子密度，并指出其最密排晶面和最密排晶向。十八、求金剛石結構中通過（0，0，0）和（3/4，3/4，1/3）兩碳原子的晶向指數(shù)，及與該晶向垂直的晶面指數(shù)。十九、求（121）與（100）決定的晶帶軸與（001）和（111）所決定的晶帶軸所構成的晶面的晶面指數(shù)。二十、計算立方系[321]與[120]及（111）與之間的夾角。二十一、.a)算出fcc和bcc晶體中四面體間隙及八面體間隙的大小，用原子半徑R表示，并注明間隙中心坐標；b)寫出溶解在γFe中C原子所處位置，若此類位置全部被C原子占據(jù)，那么問在此情況下，γFe能溶解多少重量百分比的C？而實際上碳在鐵中的最大溶解度是多少？兩者在數(shù)值上有差異的原因是什么？二十二、為什么gFe的溶碳能力遠大于aFe的溶碳能力？二十三、Na+，NaCl具有面心立方點陣，試求其配位數(shù)、晶格常數(shù)及致密度。二十四、滲碳體(Fe3C)是一種間隙化合物，它具有正交點陣結構，其點陣常數(shù)a=，b=，c=，其密度ρ=，試求每單位晶胞中Fe原子與C原子的數(shù)目？二十五、試計算金剛石結構的致密度。第二章：晶體缺陷一. 解釋以下基本概念肖脫基空位、弗侖克爾空位、位錯、刃型位錯、螺型位錯、柏氏矢量、位錯密度、位錯的滑移、位錯的攀移、弗蘭克瑞德源、派納力、單位位錯、不全位錯、堆垛層錯、位錯反應、擴展位錯、表面能、界面能、對稱傾側晶界、共格界面、非共格界面、內吸附.二、填空題按照幾何尺寸分類，晶體中存在三種缺陷，分別是（ ），（ ），（ ）。晶體中點缺陷主要表現(xiàn)形式有（ ），（ ）和（ ）。位錯有兩種基本類型，分別是（ ），（ ）。刃型位錯的柏氏矢量與位錯線（ ），螺型位錯的柏氏矢量與位錯線（ ）。柏氏矢量代表晶體滑移的（ ）和（ ），也表示位錯線周圍（ ）總量的大小。位錯的運動有兩種，分別是（ ）和（ ），刃型位錯的柏氏矢量與其垂直的位錯線所構成的平面稱為（ ），對于一條刃型位錯而言，該面是唯一的，故不可能產生（ ）運動。體心立方晶格、面心立方晶格和密排六方晶格的單位位錯的柏氏矢量分別可表示成（ ）、（ ）和（ ）。面心立方晶體中有兩種重要的不全位錯，柏氏矢量分別為（ ），（ ）。晶體的面缺陷主要包括（ ），（ ），（ ），（ ）。具有不同結構的兩相之間的界面稱為（ ），該界面有三種，分別是（ ），（ ）和（ ）。三. ，試計算從20℃升溫至850℃時空位數(shù)目增加多少倍？四、指出下圖各段位錯的性質,并說明刃型位錯部分的多半原子面.五、如右圖,某晶體的滑移面上有一柏氏矢量為b的位錯環(huán),并受到一均勻切應力τ.(1)分析該位錯環(huán)各段位錯的結構類型.(2)求各段位錯線所受的力的大小及方向. (3)在τ的作用下,該位錯環(huán)將如何運動?(4)在τ的作用下,若使此位錯環(huán)在晶體中穩(wěn)定不動,其半徑應為多少?六、面心立方晶體中，在（111）面上的單位位錯b=a/2[10]，在（111）面上分解為兩個肖克萊不完全位錯，請寫出該位錯反應，并證明所形成的擴展位錯的寬度由下式給出：七、已知單位位錯a/2[01]能與肖克萊不完全位錯a/6[12]相結合形成弗蘭克不全位錯，試說明：（1）新生成的弗蘭克不全位錯的柏氏矢量。（2）判斷此位錯反應能否進行？（3）這個位錯為什么稱固定位錯？八、判定下列位錯反應能否進行？若能進行，試在晶胞上作出矢量圖。九、試分析在（111）面上運動的柏氏矢量為b=a/2[10]的螺型位錯受阻時，能否通過交滑移轉移到（11），（11），（11）面中的某個面上繼續(xù)運動？為什么？十、已知柏氏矢量的大小為b=，如果對稱傾側晶界的取向差θ=1176。和10176。，求晶界上位錯之間的距離。從計算結果可得到什么結論？十一、根據(jù)晶粒的位向差及其特點，晶界有那些類型？有何特點屬性？第三章：純金屬的凝固一、 解釋以下基本概念結晶、過冷、過冷度、結構起伏、能量起伏、均勻形核、非均勻形核、臨界晶核半徑、臨界晶核形核功、形核率、變質處理、光滑界面、粗糙界面、樹枝晶、柱狀晶、等軸晶、單晶、非晶、微晶、準晶、多晶體。二、填空題金屬結晶一般發(fā)生在理論結晶溫度以下，這種現(xiàn)象稱為（ ），理論結晶溫度與實際結晶溫度的差值叫做（ ），冷卻速度越大，則（ ）越大。金屬結晶過程是一個不斷（ ）和（ ）的過程，直至液體耗盡為止。若由一個晶核長成的晶體叫做（ ），多個晶核長成的晶體叫做（ ）。要獲得結晶過程所必須的驅動力，一定要有（ ），過冷度（ ），液固兩相自由能差值（ ），驅動力（ ），臨界晶核半徑（ ），臨界晶核形核功（ ），形核率（ ），結晶后（ ）越細小。在過冷液體中，會出現(xiàn)許多尺寸不同的原子小集團稱為（ ），只有當原子小集團的半徑大于（ ）時，才可作為晶核而長大。在形核時，系統(tǒng)總自由能變化是（ ）降低和（ ）增加的代數(shù)和，前者是形核的（ ），后者是形核的（ ）。均勻形核時，臨界晶核形核功與過冷度的關系可表達成（ ），它表明當形成臨界尺寸晶核時，體積自由能補償表面能的（ ），尚有（ ）表面能沒有得到補償，需依靠（ ）。非均勻形核時，其形核功大小與潤濕角q有關，當q=00時，ΔG非=（ ），當q=900時，ΔG非=（ ），當q=1800時，ΔG非=（ ）。說明潤濕角q越小，對形核越（ ）。晶核長大與液固界面結構有關，一般粗糙界面以（ ）方式長大，而光滑界面以（ ）方式長大。為獲得細晶粒，在金屬結晶時通常采用（ ），（ ）和（ ）等方法。金屬鑄錠一般由三個晶區(qū)組成，表面為（ ），中間為（ ），心部為（ ）。1非均勻形核時臨界球冠半徑與均勻形核臨界晶核半徑（ ），但非均勻形核的晶核體積比均勻形核時（ ），當過冷度相同時，形核率（ ），結晶后晶粒（ ）。1金屬結晶時形核方式有（