【正文】 . . . . .第二章 思考題與例題1. 離子鍵、共價(jià)鍵、分子鍵和金屬鍵的特點(diǎn)，并解釋金屬鍵結(jié)合的固體材料的密度比離子鍵或共價(jià)鍵固體高的原因？2. 從結(jié)構(gòu)、性能等方面描述晶體與非晶體的區(qū)別。3. 何謂理想晶體？何謂單晶、多晶、晶粒及亞晶？為什么單晶體成各向異性而多晶體一般情況下不顯示各向異性？何謂空間點(diǎn)陣、晶體結(jié)構(gòu)及晶胞？晶胞有哪些重要的特征參數(shù)？4. 比較三種典型晶體結(jié)構(gòu)的特征。（Al、αFe、Mg三種材料屬何種晶體結(jié)構(gòu)？描述它們的晶體結(jié)構(gòu)特征并比較它們塑性的好壞并解釋。）何謂配位數(shù)？何謂致密度？金屬中常見的三種晶體結(jié)構(gòu)從原子排列緊密程度等方面比較有何異同？5. 固溶體和中間相的類型、特點(diǎn)和性能。何謂間隙固溶體？它與間隙相、間隙化合物之間有何區(qū)別？（以金屬為基的）固溶體與中間相的主要差異（如結(jié)構(gòu)、鍵性、性能）是什么？6. ，求Cu的晶格常數(shù)，并計(jì)算1mm3Cu的原子數(shù)。7. 已知Al相對(duì)原子質(zhì)量Ar（Al）=，原子半徑γ=，求Al晶體的密度。8 bcc鐵的單位晶胞體積，在912℃；。當(dāng)鐵由bcc轉(zhuǎn)變?yōu)閒cc時(shí)，其密度改變的百分比為多少？9. 何謂金屬化合物？常見金屬化合物有幾類？影響它們形成和結(jié)構(gòu)的主要因素是什么？其性能如何？ 10. 在面心立方晶胞中畫出[012]和[13]晶向。在面心立方晶胞中畫出（012）和（13）晶面。11. 設(shè)晶面（152）和（034）屬六方晶系的正交坐標(biāo)表述，試給出其四軸坐標(biāo)的表示。反之，求（）及（22）的正交坐標(biāo)的表示。（練習(xí)），上題中均改為相應(yīng)晶向指數(shù)，求相互轉(zhuǎn)換后結(jié)果。，6個(gè)面心構(gòu)成一個(gè)正八面體，指出這個(gè)八面體各個(gè)表面的晶面指數(shù)，各個(gè)棱邊和對(duì)角線的晶向指數(shù)。13. 寫出立方晶系的{110}、{100}、{111}、{112}晶面族包括的等價(jià)晶面，請(qǐng)分別畫出。14. 在立方晶系中的一個(gè)晶胞內(nèi)畫出（111）和（112）晶面，并寫出兩晶面交線的晶向指數(shù)。15 在六方晶系晶胞中畫出[110]，[101]晶向和（102）晶面，并確定（102）晶面與六方晶胞交線的晶向指數(shù)。（101），（011）和（112）晶面上的[11]晶向。17. 在1000℃，%的碳溶于fcc鐵的固溶體，求100個(gè)單位晶胞中有多少個(gè)碳原子？（已知：Ar(Fe)=，Ar(C)=）18. rFe在略高于912℃時(shí)點(diǎn)陣常數(shù)a=，αFe在略低于912℃時(shí)a=，求：（1）上述溫度時(shí)γFe和αFe的原子半徑R；（2）γFe→αFe轉(zhuǎn)變時(shí)的體積變化率；（3）設(shè)γFe→αFe轉(zhuǎn)變時(shí)原子半徑不發(fā)生變化，求此轉(zhuǎn)變時(shí)的體積變化率，與（2）的結(jié)果相比較并加以說明。19．（1）計(jì)算fcc結(jié)構(gòu)的（111）面的面間距（用點(diǎn)陣常數(shù)表示）；（2）以幾何關(guān)系上驗(yàn)證所得結(jié)果；（3）欲確定一成分為18%Cr，18%Ni的不銹鋼晶體在室溫下的可能結(jié)構(gòu)是fcc還是bcc，由x射線測得此晶體的（111），已知bcc鐵的a=，fcc鐵的a=，試問此晶體屬何結(jié)構(gòu)？20. 試證明密排六方的晶格常數(shù)之間關(guān)系：c/a=。21. 比較概念：晶體與非晶體，空間點(diǎn)陣和晶體結(jié)構(gòu)，相和組織，固溶體和中間相，間隙固溶體和置換固溶體，電子化合物和正常價(jià)化合物，間隙固溶體和間隙化合物、間隙相和間隙化合物。第三章 思考題與例題1. 空位數(shù)隨溫度升高而增加，在20℃和1020℃之間，%，%，假設(shè)在20℃時(shí)，此金屬中每1000個(gè)單位晶胞中有1個(gè)空位，試估計(jì)在1020℃時(shí)每1000個(gè)單位晶胞中有多少個(gè)部位？2. Cu晶體空位形成能 Ev=1019J/atcm，材料常數(shù)A=1，k=1023J/k，計(jì)算：（1）在500℃下，每立方米Cu中的空位數(shù)目；（2）500℃下的平衡空位濃度。Ar(Cu)=, 500℃ =106g/cm3。3. 在800℃時(shí)1010個(gè)原子中有1個(gè)原子具有足夠能量可在固體內(nèi)移動(dòng)；而在900℃時(shí)，109個(gè)原子中就有1個(gè)原子實(shí)現(xiàn)上述情況，試求其激活能（J/原子）？4. 在圖1中的陰影面為晶體的滑移面，該晶體的ABCD表面有一圓形標(biāo)記，它與滑移面相交，標(biāo)記左側(cè)有一根位錯(cuò)線，試問當(dāng)刃、螺位錯(cuò)線從晶體的左側(cè)滑移至右側(cè)時(shí)，表面的標(biāo)記發(fā)生什么變化？并指出刃、螺位錯(cuò)滑移的切應(yīng)力方向。4題圖15題圖26題圖37題圖45. 已知位錯(cuò)環(huán)ABCD的柏氏矢量為b，外應(yīng)力τ和σ，如下圖2所示，求：（1）位錯(cuò)環(huán)各邊是什么位錯(cuò)？（2）設(shè)想在晶體中怎樣才能得到這個(gè)位錯(cuò)？（3）在足夠大的切應(yīng)力τ作用下，位錯(cuò)環(huán)將如何運(yùn)動(dòng)？（4）在足夠大的正應(yīng)力σ作用下，位錯(cuò)環(huán)將如何運(yùn)動(dòng)？6. 在圖3晶體二維圖形，晶格間距a，含正刃位錯(cuò)和負(fù)刃位錯(cuò)，則：（1）圍繞兩個(gè)位錯(cuò)作柏氏回路，b=？；（2）圍繞單個(gè)作柏氏回路，b =？（表明方向和強(qiáng)度）7. 方形晶體中有兩根刃型位錯(cuò)，如下圖4：（1）當(dāng)周圍晶體中：（a）空位多于平衡值；(b）空位少于平衡值；(c）間隙原子多于平衡值；（d）間隙原子少于平衡值時(shí)，位錯(cuò)易于向何種方向攀移？（2）加上怎樣的外力，才能使這兩根位錯(cuò)線通過純攀移而相互靠攏？8. 簡單立方晶體中（100）面上有一位錯(cuò)，=[00]，167。// [001]，問：（1）若在（001）面上有一個(gè)=[010]，167。//[100]的位錯(cuò)與之相割，結(jié)果如何？（2）若在（001）面上有一個(gè)=[100]，167。// [001]的位移與之相割，結(jié)果如何？（3）交割反應(yīng)的結(jié)果對(duì)位錯(cuò)進(jìn)一步運(yùn)動(dòng)有何影響？9. 畫一方形位錯(cuò)環(huán)，并在這個(gè)平面上畫出柏氏矢量（沿對(duì)角線方向）及位錯(cuò)線方向（順時(shí)針），據(jù)此指出位錯(cuò)環(huán)各段的性質(zhì)，并示意畫出晶體滑移后的結(jié)果。10. 在實(shí)際晶體中存在有哪幾類缺陷？各有什么特征？11. 何謂刃型位錯(cuò)和螺型位錯(cuò)？全面比較兩者有何異同？何謂柏氏矢量？如何用柏氏矢量來判斷位錯(cuò)類型？ 12. 兩個(gè)相同符合的的刃型位錯(cuò)，在同一滑移面相遇；它們會(huì)排斥還是會(huì)吸引？13. 試說明晶體中位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的方式——滑移，攀移及交滑移的條件，過程和結(jié)果，并闡述如何確定位錯(cuò)滑移運(yùn)動(dòng)的方向？在刃型位錯(cuò)與螺型位錯(cuò)的滑移運(yùn)動(dòng)中，滑移方向與柏氏矢量、切應(yīng)力及位錯(cuò)線的位向關(guān)系是什么？14. 晶界在金屬材料中所起的作用有哪些？當(dāng)金屬熔化時(shí)，是先在晶界還是先在晶粒中心熔化，為什么？15. 試分別描述位錯(cuò)增殖的FR源機(jī)制和雙交滑移機(jī)制。如果進(jìn)行雙交滑移的那段螺形位錯(cuò)的長度為50nm，試求實(shí)現(xiàn)位錯(cuò)增殖所必需的切應(yīng)力（G=40Gpa）16. 何謂小角度晶界？有哪些類型？原子排列上有什么特征？17. 一個(gè)位錯(cuò)環(huán)能否各部分都是螺位錯(cuò)？能否各部分都是刃位錯(cuò)？為什么？18. 在刃型位錯(cuò)與螺型位錯(cuò)的滑移運(yùn)動(dòng)中，滑移方向與柏氏矢量、切應(yīng)力及位錯(cuò)線的位向關(guān)系是什么？19. 何謂割階、扭折？割階或扭折的長短和位向如何？割階或扭折的柏氏矢量如何？產(chǎn)生割階或扭折后位錯(cuò)應(yīng)變能的增加量如何？割階或扭折對(duì)原位錯(cuò)線運(yùn)動(dòng)有何影響？20. 舉例或畫圖說明什么是小角度晶界的位錯(cuò)模型？描述大角度晶界有何模型？其含義是什么？21. 點(diǎn)缺陷分幾種？它們對(duì)周圍原子排列有何影響？何謂空位平衡濃度？其影響因素是什么？這些缺陷對(duì)金屬性能有何影響？22. 繪圖說明用柏氏回路方法求出位錯(cuò)的柏氏矢量，并說明柏氏矢量的物理意義及用柏氏矢量如何確定位錯(cuò)性質(zhì)？23. 名詞區(qū)別：刃型位錯(cuò)和螺型位錯(cuò)，割價(jià)和扭折，交滑移和多滑移，滑移和攀移，晶界、相界和孿晶界，共格相界、非共格相界和半共格相界，小角度晶界和大角度晶界第四章思考題與例題1. 設(shè)有一條內(nèi)徑為30mm的厚壁管道，通過向管子一端向管內(nèi)輸入氮?dú)?，以保持膜片一?cè)氮?dú)鉂舛葹?200mol/m3，而另一側(cè)的氮?dú)鉂舛葹?00mol/m3。如在700℃104mol/s，求此時(shí)氮?dú)庠阼F中的擴(kuò)散系數(shù)。2. 簡要說明在金屬或合金中的晶粒內(nèi)部，原子擴(kuò)散的機(jī)理是什么？3. CuAl組成的互擴(kuò)散偶發(fā)生擴(kuò)散時(shí)，標(biāo)志面會(huì)向哪個(gè)方向移動(dòng)？，103cm。已知CCr=，?C/?x=126/cm，互擴(kuò)散系數(shù)D=109cm2/s，試求Matano平面移動(dòng)速度和Cr、Fe的本征擴(kuò)散系數(shù)DCr、DFe。（實(shí)驗(yàn)測得Matano平面移動(dòng)距離的平方與擴(kuò)散時(shí)間之比為常數(shù)。）5. 工業(yè)生產(chǎn)中經(jīng)常采用滲碳的方法來提高鋼鐵零件的表面硬度。表面含碳量越高，鋼的硬度越高。%的鋼置于Ws=%的氣氛中滲碳,滲碳溫度為927℃,保溫10h,已知碳在γ－Fe中的Dc=107 cm178。s1,求：(1)距表面x=㎝處的碳濃度(%)；(2)%時(shí),求x值(㎝)。6. 對(duì)于同一擴(kuò)散系統(tǒng)、擴(kuò)散系數(shù)D與擴(kuò)散時(shí)間t的乘積為常數(shù)。例如：已知Cu在Al中擴(kuò)散系數(shù)D，在500℃1014m178。1013m178。s1,假如一個(gè)工件在600186。C需要處理10h,若在500186。C處理時(shí),要達(dá)到同樣的效果,需要多少小時(shí)？7. 對(duì)于鋼鐵材料進(jìn)行滲碳處理時(shí),x與t的關(guān)系是t∝x178。例如：假設(shè)對(duì)－Wc=%的鋼件進(jìn)行滲碳處理,㎜%,滲碳?xì)怏w濃度為Wc=%,在950186。C進(jìn)行滲碳,需要7小時(shí),㎜,需要多長時(shí)間？8 鋼在進(jìn)行滲碳處理時(shí)，表面很快達(dá)到較高濃度，然后逐步向中間擴(kuò)散，設(shè)在1000℃時(shí)，測得工件離表面1mm和2mm之間的碳濃度（原子濃度）從5at.%降到4at.%，試計(jì)算碳原子在該區(qū)域的流量（γFe在1000℃，擴(kuò)散系數(shù)=（105m2/s）exp[(142000J/mol)/RT]）,以原子/m2s為單位。9. %C鋼在930℃滲碳，%。在t0的全部時(shí)間，滲碳?xì)夥毡３直砻娉煞譃?%，假設(shè)=105exp(140000/ RT) (m2/s), （1）計(jì)算滲碳時(shí)間；（2）若將滲層加深一倍，則需多長時(shí)間？（3）%C作為滲碳層厚工的量度，則在930℃滲碳10小時(shí)的滲層厚度為870℃滲碳10小時(shí)的多少倍？10. %C的普碳鋼加熱到900℃在空氣中保溫1小時(shí)后外層碳濃度降到零。%，表面應(yīng)車削去多少深度？[=107cm2/s]11. 鋼在較低溫度滲碳有一定優(yōu)越性，淬火變形小又可得到較細(xì)的晶粒，并能