“材料科學與工程基礎”第二章習題

1、“材料科學與工程基礎”第二章習題1. 鐵的單位晶胞為立方體，晶格常數(shù)a=0.287nm，請由鐵的密度算出每個單位晶胞所含的原子數(shù)。2. 在立方晶系單胞中，請畫出：（a）100方向和211方向，并求出他們的交角；（b）（011）晶面和（111）晶面，并求出他們得夾角。（c）一平面與晶體兩軸的截距a=0.5,b=0.75,并且與z軸平行,求此晶面的密勒指數(shù)。3. 請算出能進入fcc銀的填隙位置而不擁擠的最大原子半徑。4. 碳在r-Fe（fcc）中的最大固溶度為2.11(重量百分數(shù)),已知碳占據r-Fe中的八面體間隙,試計算出八面體間隙被C原子占據的百分數(shù)。5. 由纖維和樹脂組成的纖維增強復合材料，

2、設纖維直徑的尺寸是相同的。請由計算最密堆棒的堆垛因子來確定能放入復合材料的纖維的最大體積分數(shù)。6. 假設你發(fā)現(xiàn)一種材料，它們密排面以ABAC重復堆垛。這種發(fā)現(xiàn)有意義嗎？你能否計算這種新材料的原子堆垛因子?7. 在FCC、HCP和BCC中最高密度面是哪些面？在這些面上哪些方向是最高密度方向？8. 在鐵中加入碳形成鋼。BCC結構的鐵稱鐵素體，在912以下是穩(wěn)定的，在這溫度以上變成FCC結構，稱之為奧氏體。你預期哪一種結構能溶解更多碳?對你的答案作出解釋。9 試說明為何不能用描述宏觀物質的運動方程來描述微觀粒子的運動狀態(tài)？描述微觀粒子狀態(tài)變化的基本方程是什么？10設一能級的電子占據幾率為1/4，另一

3、能級為3/4，(1)分別計算兩個能級的能量比費米能高出多少KT；(2)應用計算結果說明費米分布的特點。11 何為能帶？請用能帶理論解釋金屬、絕緣體、半導體的電學性能。12 試解釋面心立方晶體和密排六方晶體結構不同、致密度相同的原因。13 請解釋名詞：空間點陣、晶胞、晶系。14. 試解釋什么叫費米面和費米能。15. 試分析晶體中的點缺陷是一種熱力學平衡缺陷的原因。16. 假設1%（質量分數(shù)）的B加入Fe中，a. B以間隙還是置換雜質存在？b. 計算被B原子占據的位置（不論是間隙或者是置換）的分數(shù)。c. 若含B的Fe進行氣體滲碳，這個過程會比在不含B的Fe中進行得快還是慢？請解釋。17. 在室溫下

4、SiO2可以是玻璃也可以是晶態(tài)固體。問在玻璃態(tài)的二氧化硅還是在晶態(tài)二氧化硅中擴散更快？為什么？18. 何為位錯？它有哪些類型？什么叫滑移？什么叫攀移？在什么情況下會發(fā)生滑移和攀移。19.是一個柏氏矢量為b的位錯環(huán)，在剪切應力的作用下，求：I)該位錯環(huán)各段位錯線的結構類型（位錯線方向為順時針方向）；II)指出其中刃型位錯的半原子面位置；III）在t的作用下，該位錯環(huán)在晶體中如何運動？運動結果如何？IV) t=0時，該位錯線是否會穩(wěn)定存在，為什么？20. 柏氏矢量的物理意義是什么？當一根位錯線在什么條件下才能自發(fā)轉變成另兩根位錯線？21. 為什么間隙固溶體中的溶質擴散要比置換固溶體中的溶質擴散快得

5、多？請解釋之。22. 晶體在低溫時的擴散以晶界擴散為主，高溫時以體積擴散為主，試述理由。2.考察FCC金屬Cu，其點陣常數(shù)a為0.362nm。a. 計算這個材料最低能量的柏氏矢量的長度。b. 以Cu原子半徑表達這一長度。c. 在這種材料中，滑移發(fā)生在那個晶面族？23 鉬（Mo）晶體的柏氏矢量長度是0.272nm。若Mo的點陣常數(shù)是0.314nm，確定Mo具有BCC還是FCC晶體結構。24. 為什么柏氏矢量通常是處在密排方向？25. 為什么密排面通常是滑移面？26. 下面給出BCC金屬中的位錯反應，說明在矢量運算上是正確的，在能量上它是有利的。(a/2)1 1 1+(a/2)1 a1 0 027

6、. 在FCC固體中柏氏矢量為（a/2）1 0 1位錯，位錯平行于 1 0。確定位錯的類型和它的滑移面，這個位錯能由滑動而移動嗎？28. 為什么FCC金屬的塑性比HCP及BCC金屬的大？29.討論刃型位錯和螺型位錯的共同點和差異點。30. 何為拐點分解，在什么情況下會發(fā)生拐點分解。31. 試使用相律指出右圖的AB二元相圖的錯誤之處，并加以解釋和修正。32. 什么叫固溶體？什么叫中間相？他們的結構和性能有哪些差異？試分析之。問題34與圖下圖的二元相圖及X0合金有關。TA和TB分別代表A和B的平衡熔化溫度，標出相圖的各個相區(qū)。a. 這類平衡圖的名稱是什么？b. 如果組元A具有FCC結構，組元B的晶體結構是什么？為什么？c. 示意畫出X0合金和純組元B的平衡冷卻曲線，解釋為什么它們的形狀不同。d. X0合金的液相線溫度和固相線溫度是什么？e. X0合金在1100時每一個平衡相的成分是什么？確定在1100液體的分數(shù)L和固體的分數(shù)S。f. X0合金在平衡條件下從1200冷卻到室溫，畫出它的L和S隨溫度的變化略圖。g. 用圖7-43的相圖，當平衡冷卻通過兩相區(qū)時，說明液相和固相的成分怎樣變化。33. 考慮一個假設相圖，其中組元A在900熔化，組元B在1000熔化，在600有一個不等溫轉變。B在中的溶解度從在室溫時幾乎為零上升到最大值的1