【材料科学基础经典习题及答案】考试试题2页.pdf

2020 届材料科学基础经典习题（后附详细答案）1. 作图表示立方晶体的晶面及晶向1. 在六方晶体中，绘出以下常见晶向等2. 写出立方晶体中晶面族 100 ，110 ，111 ，112 等所包括的等价晶面3. 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=0.161nm4. 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？5. 试问：在铜（ fcc,a=0.361nm ）的方向及铁 (bcc,a=0.286nm)的方向, 原子的线密度为多少？6. 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）？7. 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） 。

421,210,123346,112,0210121,0211,0110,0112,00013Mg/m74.1mgNanm1246.0Nir2mm2SiO3Mg/m3m10109108. 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bAB 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 ABCD 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)defed,efdeefdeefde) 111(1012a;11132116 1102aaa;11021012100aaa;111611121123aaa.111 21112100aaa15. 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？0112a1126a376cm/cm1010cm10410109.7Gnm350.0a;10,10804brRbDRln0A0bf9) “小角度晶界都是由刃型位错排成墙而构成的”这种说法对吗？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VCu0.14 nm3( 或 1.410-28m3) 5(1)0.088 nm ；(2)0.100 nm 。

101011110111111111)121()112()112()211()112()121 ()211()121()211()211()121()112(1126 Cu原子的线密度为 2.77106个原子/mm Fe原子的线密度为3.50106个原子/mm 71.6l l013个原子/mm2；1.14X1013个原子/mm2；1.86 1013个原子/mm28(1) 5.291028个矽原子 /m3； (2) 0.3399. 0.4 10-18/ 个原子101.061014倍11(1) 这种看法不正确在位错环运动移出晶体后，滑移面上、下两部分晶体相对移动的距离是由其柏氏矢量决定的位错环的柏氏矢量为b，故其相对滑移了一个b的距离2) AB 为右螺型位错， CD为左螺型位错； BC 为正刃型位错， DA 为负刃型位错位错运动移出晶体后滑移方向及滑移量如附图2.3 所示1) 应沿滑移面上、下两部分晶体施加一切应力0，的方向应与de 位错线平行 (2) 在上述切应力作用下，位错线de 将向左( 或右)移动，即沿着与位错线de 垂直的方向 (且在滑移面上 )移动在位错线沿滑移面旋转 360后，在晶体表面沿柏氏矢量方向产生宽度为一个b的台阶。

13(1)，其大小为，其方向见附图 2.4 所示2) 位错线方向及指数如附图2.4 所示14(1) 能几何条件：b前b后；能量条件：b前2b后2(2) 不能能量条件：b前2b后2，两边能量相等3) 不能几何条件：b前a/6557 ，b后a/611 1 ，不能满足4) 不能能量条件：b前2a2 b后2(2) b合；该位错为弗兰克不全位错16(1) 假设晶体中位错线互相缠结、互相钉扎，则可能存在的位错源数目个Cm32) Ni1.95107 Pa17当 1，D14 nm；10，D1.4 nm 时，即位错之间仅有 56 个原子间距，此时位错密度太大，说明当角较大时，该模型已不适用18畸变能是原来的0.75 倍 ( 说明形成亚晶界后，位错能量降低) 1012abab22|1113a232a231a223a1113a232a231a1113a11101010ln19设小角度晶界的结构由刃型位错排列而成，位错间距为D晶界的能量由位错的能量E构成，设l为位错线的长度， 由附图 2.5 可知，由位错的能量计算可知，取 RD (超过 D的地方，应力场相互抵消 )，r0b 和 b/D 代入上式可得：式中20(1) 晶体点阵也称晶体结构，是指原子的具体排列；而空间点阵则是忽略了原子的体积，而把它们抽象为纯几何点。

2) 密排六方结构3) 原子半径发生收缩 这是因为原子要尽量保持自己所占的体积不变或少变 原子所占体积 VA原子的体积 (4/3 r3+间隙体积 ，当晶体结构的配位数减小时， 即发生间隙体积的增加， 若要维持上述方程DEDlEl中心ErRGbE02ln)1(4)ln(1ln)1(4ln)1(402AbEbGEbDGbb中心中心GbEGb中心，)1(4A)1 (40的平衡，则原子半径必然发生收缩4) 不能因为位错环是通过环内晶体发生滑移、环外晶体不滑移才能形成5) 外力在滑移面的滑移方向上的分切应力6) 始终是柏氏矢量方向7) 位错的交割 (8) 共格界面 (9) 否，扭转晶界就由交叉的同号螺型位错构成。