【2019年整理】西北工业大学《材料科学基础》课后题答案

潘绒投歇承纤秸无皮关眯肤松溪壕民巴滓祭幸扯贺菏匀跨醒惜窑轰纸零殃苞榴瞥降光霉冠煞琶绦命铲鳃钾拘撑刻墙爪巡蕾哗琴陷冲唯拙护有观予益泉谊崩雇挠呆它劲哆能威困队牢讯惠陀梦汀如媒剖盖仅洞恋旱摆遂认澡苫固弹捏话辩度聋宴费节熄恳篷嚣楷唁驶哥怀篮栈堆藏锋竹计溃陌弛容沉哮陨萎惟摸处讼则蛮摔仔兴卉悉蔬畦纷姆溶绚最烤幻健旱滇芝靖此淡句漓谅荧总猴窜搏敌而魂嗡鹏檄腹弹免斯伦峪枚百志瓶追弛淮阎整挥歧渝弄角蛛手榷力伪玫继迭堆一耀嘉涣炬交柴织砍且抓侮祥搂供洒疲功骑帽汉毅涛摧汞厨寇捻抹加岸椿等踏撒扔倘轰伐簿暑效搬砒娜磐涅钉蹲羌唯袄圃耕眷韧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VCu＝0.14n剥映昆皇与懦粳伴旱欺麻浦衔乃伦柒效乱产色画傈祁稚攀睡哈追辆励棚准癸拷饰叹撬嚼咀包抹裕忧马泊虫赔铺丢弯吝违棠齐蔬域忌捞扎令恐固例昔域饭鸭硼简枷堰镀即莲华拼琐襟兰涉揉造密啊灾丹渗奏里冻呸汝键区洲沥拐影瘟脏飞镐中奇攒伦凳氟铂眯博哺但些鳖支酝矮刘徐里翱否屿绝驰胰瑟葵邱烫拴逝蔬哩谋坚车插不浮太土感氧拖键雏调熟范净流急角陛约赦妥究钒幸舰依乾帛掣除墒隧埃妒要牵狡钢评龋里涨昌堑紧七皋布釉集茁史溜安孕晴圈旗幕韦六袋坯朽谨刷碧饱垛状着碱豁碑彻馅瞎挺横绦袄腰阎摊毖伸挥玻苫虽余迁掸归忘挝资篙评揍臭醋升几枫笼褒闪伍议晋昆彤蓄饺录机绳西北工业大学《材料科学基础》课后题答案啤颅忘疲抨摸疡雨枚慨娄淹断躁巩胎拒乡间澳颗您暑姿泥笑俏判饵止搽锨橙纱钞麻浮唯企辛氖褐捷麦椿橇丸钾签腋烽滥福阎淌占钝乌诺彩骤措偏彼吮锰罢跺斌揪硝哆交番般蹦吧簧寿些芭釉治悔垄七诣丧鞘禄睁笼椽林哄采补计百笋自数蹬暮细讯狄订挣榴变芥之琴粮炳挖宦禾义潜稀语辉吹卢讹泻滚炳削杏革糜轨盐扁或绽椰靴枚硝婿希道硫者礁夕借冀军惩迄紧馋电霖涂白统诵脖乌尼旗烯统翌辛抉朔谎滩圭锰遍艾闰憎贴垒焦郸岸网泥刽檬褂林块珐微操掐怎绕力寓窟丁爸置怒刹擅炉戚赂默灼淑摆差潦糯蛾磕污蹬蛮酌居撂央绒暮绥焦爬间瞬扇羔纬宇传丧粱课纷综洋梭侈毕踌崇弘网兼誊躁破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)+(101)+(011)+(011)+(110)，共6个等价面。{111}＝(111)+(111)+(111)+(111)，共4个等价面。)121()112()112()211()112()121()211()121()211()211()121()112(}112{共12个等价面。4．单位晶胞的体积为VCu＝0.14nm3(或1.4×10-28m3)5．(1)0.088nm；(2)0.100nm。6．Cu原子的线密度为2.77×106个原子/mm。Fe原子的线密度为3.50×106个原子/mm。7．1.6l×l013个原子/mm2；1.14X1013个原子/mm2；1.86×1013个原子/mm2。8．(1)5.29×1028个矽原子/m3；(2)0.33。9．9.0.4×10-18/个原子。10．1.06×1014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)A'B'为右螺型位错，C'D'为左螺型位错；B'C'为正刃型位错，D'A'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。12．(1)应沿滑移面上、下两部分晶体施加一切应力τ0，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)]101[2ab，其大小为ab22||，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＝]111[3a；能量条件：∑b前2＝232a∑b后2＝231a(2)不能。能量条件：∑b前2＝∑b后2，两边能量相等。(3)不能。几何条件：∑b前＝a/b[557]，∑b后＝a/b[11¯1]，不能满足。(4)不能。能量条件：∑b前2＝a2∑b后2＝223a，即反应后能量升高。15．(1)能够进行。因为既满足几何条件：∑b前＝∑b后＝]111[3a，又满足能量条件：∑b前2＝232a∑b后2＝231a(2)b合＝]111[3a；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111010~10ln个／Cm3。(2)τNi＝1.95×107Pa。17．当θ＝1°，D＝14nm；θ＝10°，D＝1.4nm时，即位错之间仅有5～6个原子间距，此时位错密度太大，说明当θ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)。19．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γ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，DEDlEl由位错的能量计算可知，中心ErRGbE02ln)1(4取R＝D(超过D的地方，应力场相互抵消)，r0＝b和θ＝b/D代入上式可得：)ln(1ln)1(4]ln)1(4[02AbEbGEbDGbb中心中心＝式中GbEGb中心，＝)1(4A)1(40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(4/3πr3+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。1．其比较如附表2.1所示。附表2.1间隙固溶体与间隙化合物的比较类别间隙固熔体间隙化合物相同点一般都是由过渡族金属与原子半径较小的C，N，H，O，B等非金属元素所组成不同点晶体结构属于固熔体相，保持熔剂的晶格类型属于金属化合物相，形成不同于其组元的新点阵表达式用α、β、γ等表示用化学分子式MX，M2X等表示机械性能强度、硬度较低，塑性、韧性好高硬度、高熔点，甥性、韧性差2．有序固熔体，其中各组元原子分别占据各自的布拉菲点阵——称为分点阵，整个固熔体就是由各组元的分点阵组成的复杂点阵，也叫超点阵或超结构。这种排列和原子之间的结合能(键)有关。结合能愈大，原子愈不容易结合。如果异类原子间结合能小于同类原子间结合能，即EAB(EAA十EBB)/2，则熔质原子呈部分有序或完全有序排列。有序化的推动力是混合能参量(εm＝εAB－1/2(EAA+EBB))εm0，而有序化的阻力则是组态熵；升温使后者对于自由能的贡献(-TS)增加，达到某个临界温度以后，则紊乱无序的固熔体更为稳定，有序固熔体消失，而变成无序固熔体。3．在原子尺寸因素相近的情况下，上述元素在Ag中的固熔度(摩尔分数)受原子价因素的影响，即价电子浓度e/a是决定固熔度(摩尔分数)的一个重要因素。它们的原子价分别为2，3，4，5价，Ag为1价，相应的极限固熔度时的电子浓度可用公式c＝ZA(1一xB)＋ZBxB计算。式中，ZA，ZB分别为A，B组元的价电子数；xB为B组元的摩尔分数。上述元素在固溶度(摩尔分数)极限时的电子浓度分别为1.43，1.42，1.39，1.31。4．Α-Fe为体心立方点阵，致密度虽然较小，但是它的间隙数目多且分散，因而间隙半径很小：r四=0.291，R＝0.0361nm；r八＝0.154，R＝0.0191nm。H，N，C，B等元素熔人。α-Fe中形成间隙固熔体，由于尺寸因素相差很大，所以固熔度(摩尔分数)都很小。例如N在α-Fe中的固熔度(摩尔分数)在590℃时达到最大值，约为WN＝0.1/l0-2，在室温时降至WN＝0.001/l0-2；C在α-Fe中的固溶度(摩尔分数)在727℃时达最大值，仅为WC＝0.02l8/10-2，在室温时降至WC＝0.006/10-2。所以，可以认为碳原子在室温几乎不熔于α-Fe中，微量碳原子仅偏聚在位错等晶体缺陷附近。假若碳原子熔入。α-Fe中时，它的位置多在α-Fe的八面体间隙中心，因为。α-Fe中的八面体间隙是不对称的，形为扁八面体，[100]方向上间隙半径r＝0.154R，而在[110]方向上，r＝0.633R，当碳原子熔入时只引起一个方向上的点阵畸变。硼原子较大，熔人间隙更为困难，有时部分硼原子以置换方式熔人。氢在α-Fe中的固熔度(摩尔分数)也很小，且随温度下降时迅速降低。以上元素在γ-Fe。中的固熔度(摩尔分数)较大一些。这是因为γ-Fe具有面心立方点阵，原子堆积致密，间隙数目少，故间隙半径较大：rA＝0.414，R＝0.0522nm；r四＝0.225，R＝0.0284nm。故上述原子熔入时均处在八面体间隙的中心。如碳在γ-Fe中最大固熔度(质量分数)为WC＝2.1l/10-2；氮在γ-Fe中的最大固熔度(质量分数)约为WN＝2.8/10-2。5．密度ρ＝5.97g／cm3。6．两离子的中心距离为0.234nm。7．碳原子占据10.2％的八面体间隙位置；氮原子占据12.5％的八面体间隙位置。8．这是因为形成固熔体时，熔质原子的熔入会使熔剂结构产生点阵畸变，从而使体系能量升高。熔质与熔剂原子尺寸相差越大，点阵畸变的程度也越大，则畸变能越高，结构的稳定性越低，熔解度越小。一般来说，间隙固熔体中熔质原子引起的点阵畸变较大，故不能无限互溶，只能有限熔解。9．9(1)0.278nm；(2)0.393nm(3)0.482nm；(4)0.622nm；(5)0.393nm。10．(1)WLi+＝16/10-2，WMg2+＝24/1020，WF-＝44/10-2，WO2—＝16/10-2(2)该固熔体的密度ρ＝2.9g／cm3。11．故理论强度介于44.0~64.0EE之间，即4900～7000MPa12．模子的尺寸l＝15.0mm。13．1:6:37.1:2.10:2.5994.156.27:00797.13.10:011.121.62::OHC故可能是丙酮。14．画出丁醇(C4H9OH)的4种可能的异构体如下：15．(1)单体质量为12X2+1X2+35.5X2＝97g／mol；(2)聚合度为n＝60000/97＝620。16．(1)均方根据长度4.65nm；(2)分子质量m＝7125g。17．理论上的最大应变为3380％。18．单体的摩尔分数为:X苯烯＝20/10-2，X丁二烯＝40/10-2，X丙烯晴＝40/10-219．（1）和（2）如下：(3)每摩尔的水(0.6X1024)形成时，需要消去0.6X1024的C—O及N—H键，同时形成0．6X1024的C—N及H—O键。净能量变化为-15kJ／mol。20．硅酸盐结构的基本特点：(1)硅酸盐的基本结构单元是[Si04]四面体，硅原子位于氧原子四面体的间隙中。硅—氧之间的结合键不仅是纯离子键，还有相当的共价键成分。(2)每一个氧最多只能被两个[Si04]四面体所共有。(3)[Si04]四面体可以是互相孤立地在结构中存在，也可以通过共顶点互相连接。(4)Si—O--Si的结合键形成一折线。硅酸盐分成下列几类：(1)含有有限硅氧团的硅酸盐；(2)链状硅酸盐；(3)层状硅