返回返回作作 业业 评评 讲讲材料科学基础材料科学基础1返回返回作业一：作业一： P51: P51:6.6.铁从铁从2020加热到加热到8080，空位数增加多少倍？，空位数增加多少倍？已知：空位形成能为已知：空位形成能为104.6 KJ/mol104.6 KJ/mol根据：根据：2返回返回 7.7.在简单立方晶体中，画出正、负刃位错在简单立方晶体中，画出正、负刃位错右旋闭合回路右旋闭合回路完整晶体中回路完整晶体中回路.用用柏氏回路确定柏氏矢量柏氏回路确定柏氏矢量yx3返回返回.位错线方向反向时，位错线方向反向时，柏氏矢量随之反向。柏氏矢量随之反向。.4返回返回.画出画出 的方向，计算其大小。的方向，计算其大小。.画出刃、螺位错的画出刃、螺位错的位错线位错线方向方向及指数。及指数。10.f.c.c10.f.c.c中位错滑移面为中位错滑移面为 ，5返回返回13.13.已知已知AlAl晶体晶体 ，位错密度为，位错密度为 ，位错全部集中在亚晶呈六边形，相邻亚晶位向差为位错全部集中在亚晶呈六边形，相邻亚晶位向差为5 5 。试估。试估算亚晶界上的位错密度和亚晶粒的平均尺寸。算亚晶界上的位错密度和亚晶粒的平均尺寸。设：位错间距为设：位错间距为D，亚晶界边长亚晶界边长L L， 亚晶界直径亚晶界直径d d。则：亚晶界上的位错线密度则：亚晶界上的位错线密度D亚晶亚晶dL6返回返回D亚晶亚晶dL位错面密度：位错面密度：7返回返回14.14.已知已知 ，若对称倾斜角为，若对称倾斜角为 ，求相邻亚晶间位向差。，求相邻亚晶间位向差。 当当 = 1 b = 0.25 nm 则则: : D = 14 nm 若若 10时时, , D 1.4 nm 位错相距太近，位错相距太近， 不适用。不适用。8返回返回作业二：作业二： P51:DABC8.8.如图位错环：如图位错环： 位错环扫出晶体，表面位错环扫出晶体，表面是否形成是否形成4b的台阶？的台阶？答：形成一个答：形成一个b b的台阶。的台阶。 因为位错环运动过程中，要么扩大，要么缩小，因为位错环运动过程中，要么扩大，要么缩小，滑移面上任一点只有一根位错通过。滑移面上任一点只有一根位错通过。9返回返回 指出各段位错线的类型；画出位错环扫出晶体后，晶指出各段位错线的类型；画出位错环扫出晶体后，晶体外形，滑移方向及滑移量。体外形，滑移方向及滑移量。b bABCD/AB位错线位错线: 右螺右螺/CD位错线位错线: 左螺左螺/BC位错线位错线: 正刃正刃/AD位错线位错线: 负刃负刃10返回返回9.L9.L型位错如图所示：型位错如图所示： 施加怎样的力可使施加怎样的力可使de段位错在滑移面上运动，而段位错在滑移面上运动，而ef段段位错不动？位错不动？DABCfde 在滑移面在滑移面ABCD上，且上，且平行于平行于b方向施加切应力方向施加切应力，可使可使dede段位错运动。段位错运动。 由于由于作用面垂直于作用面垂直于efef段位错的滑移面，故对段位错的滑移面，故对efef段段位错的滑移力无贡献。位错的滑移力无贡献。11返回返回 在切应力在切应力作用下位错如何运动？作用下位错如何运动？ 以以e点为中心旋转运动，点为中心旋转运动，位错每旋转一周，上下晶体位错每旋转一周，上下晶体相对滑动一个相对滑动一个b。旋转旋转n周，周，晶体表面将留下晶体表面将留下nb的台阶。的台阶。DABCfde单边的单边的Frank-Read源源12返回返回11.11.判断下列位错反应能否进行：判断下列位错反应能否进行：结构条件：结构条件：能量条件：能量条件：满足满足满足满足可行可行13返回返回结构条件：结构条件：能量条件：能量条件：满足满足不确定不确定14返回返回结构条件：结构条件：不满足不满足反应不能进行反应不能进行15返回返回结构条件：结构条件：能量条件：能量条件：满足满足不满足不满足反应不能进行反应不能进行16返回返回12.f.c.c12.f.c.c中中 ， 两位错相遇：两位错相遇： 位错反应能否进行？位错反应能否进行？ 能。因为：能。因为：满足结构条件：满足结构条件：满足能量条件：满足能量条件：17返回返回 写出合成位错的柏氏矢量，并指出其性质。写出合成位错的柏氏矢量，并指出其性质。为不可动的纯刃型为不可动的纯刃型Frank偏位错偏位错18返回返回作业三：作业三： P246. P246. 1 1、拉伸铜单晶，画出（、拉伸铜单晶，画出（111111）表面）表面 的滑移痕迹，求出滑移线间夹角。的滑移痕迹，求出滑移线间夹角。 铜为铜为f.c.cf.c.c结构结构111111密排面密排面 如图，它们与（如图，它们与（111111）交线就是）交线就是 滑移痕迹。滑移痕迹。（111111）606060（111）19返回返回2 2、铜单晶沿、铜单晶沿001001方向拉伸，方向拉伸， ，问需要多，问需要多大的拉力才能使晶体开始塑性变形？大的拉力才能使晶体开始塑性变形？001解：如图有解：如图有4个滑移系个滑移系m=0，8个滑移系个滑移系处于同等地位，分别为：处于同等地位，分别为：11111120返回返回3 3、锌单晶拉伸试验数据如下：、锌单晶拉伸试验数据如下：( )( )s=P/A7.907.903.213.212.342.341.891.892.212.213.483.486.696.69838372.572.5626248.548.530.530.517.617.65 525.525.5262638384646636374.874.882.582.5m0.110.110.270.270.370.370.460.460.390.390.260.260.130.13k0.8690.8690.8670.8670.8660.8660.8690.8690.8620.8620.9050.9050.8700.870 求临界分切应力，并分析其规律。求临界分切应力，并分析其规律。数据表明：数据表明：单晶体临界分切应力单晶体临界分切应力k与拉伸方向无关，与拉伸方向无关， 为材料的性质。为材料的性质。k k = 0.872MPa= 0.872MPa21返回返回 求求m，作，作m-s s曲线，说明曲线，说明m 对对s s的影响。的影响。m s s ms2460 0.10.30.500.10.322返回返回6 6、低碳钢、低碳钢sd d关系试验数据如表，说明两者是关系试验数据如表，说明两者是否符合否符合HallPetch公式，试用最小二乘法求其常公式，试用最小二乘法求其常数。数。23返回返回如图符合如图符合HallHallPetchPetch公式公式按最小二乘法，应使偏差按最小二乘法，应使偏差 最小。最小。经处理得方程组：经处理得方程组：10020030000.20.40.6s24返回返回按表计算得：按表计算得： 代入前式得：代入前式得：25返回返回解：根据解：根据已知：已知：t1 = 1724 = 408 h t2 = 5/60 = 0.0833 h T1 = 273 50 = 223 K R = 8.314 JK/mol得：得： T2 = 0作业四：作业四： P279P279：1、已知锌单晶、已知锌单晶Q回回8.37104J/mol，冷变形后在，冷变形后在50经经17天回复，加工硬化下降天回复，加工硬化下降25。问需加热到多少度可在。问需加热到多少度可在5分钟内达到同样的效果？分钟内达到同样的效果？26返回返回4 4、固态下无相变的金属及合金，如不重熔，能、固态下无相变的金属及合金，如不重熔，能否改变其晶粒大小？否改变其晶粒大小？答：能。可通过形变再结晶。重点控制形变量和再答：能。可通过形变再结晶。重点控制形变量和再结晶温度。结晶温度。27返回返回6 6、为细化纯铝件晶粒，冷变形、为细化纯铝件晶粒，冷变形5 5后于后于650650退火退火1h,1h,晶粒反而粗化；变形晶粒反而粗化；变形8080再于再于650650退火退火1h,1h,晶粒晶粒仍然粗化。试分析其原因？并制定一合理工艺。仍然粗化。试分析其原因？并制定一合理工艺。答：根据纯铝再结晶图，上述两工艺条件正好位于粗晶答：根据纯铝再结晶图，上述两工艺条件正好位于粗晶区。前一工艺粗晶由临界变形度引起；后一工艺的粗区。前一工艺粗晶由临界变形度引起；后一工艺的粗晶，是由于温度过高引起二次再结晶。合理工艺应选晶，是由于温度过高引起二次再结晶。合理工艺应选择大变形量，较低的再结晶温度。择大变形量，较低的再结晶温度。如：如：冷变形冷变形8080200200400400退火退火1h 1h （ T TK K = = 150150）28返回返回9 9、冷拉铜导线在用作架空导线和电灯花导线时，、冷拉铜导线在用作架空导线和电灯花导线时，应分别采用什么样的最终热处理工艺？应分别采用什么样的最终热处理工艺？答：答： 架空导线：要求具有一定的强度，架空导线：要求具有一定的强度，冷拔后应采冷拔后应采用回复退火工艺，在基本保持加工硬化的条件下，尽用回复退火工艺，在基本保持加工硬化的条件下，尽量改善其导电性能。量改善其导电性能。 花导线：对花导线：对柔韧性柔韧性有特殊要求，有特殊要求，应采用再结晶退应采用再结晶退火工艺，使导线具有很好的柔韧性和导电性。火工艺，使导线具有很好的柔韧性和导电性。29返回返回工工业业纯纯铝铝的的再再结结晶晶图图30