3． 柯肯达耳效应的起因，以及标记面漂移方向与扩散偶中两组元扩散系数大小的关系。 4． 互扩散系数的图解方法。

5． “下坡扩散”和“上坡扩散”的热力学因子判别条件。 6． 扩散的几种机制，着重是间隙机制和空位机制。 7． 间隙原子扩散比置换原子扩散容易的原因。 8． 计算和求解扩散系数及扩散激活能的方法。 9． 无规则行走的，扩散距离与步长的关系。 10． 影响扩散的主要因素。

11． 反应扩散的特点和能应用相图确定反应扩散出现相类型。 12． 运用电荷中性原理确定不同情况下出现的缺陷类型。 13． 高分子链柔韧性的表征及其结构影响因素。

14．线型非晶高分子、结晶高分子和非完全结晶高分子力学状态的差异和起因。 15．概念和术语：

质量浓度，密度，扩散，自扩散，互扩散，间隙扩散，空位扩散，下坡扩散，上坡扩散，稳态扩散，非稳态扩散，扩散系数，互扩散系数，扩散通量，柯肯达尔效应，体扩散，表面扩散，晶界扩散，肖脱基型空位，弗兰克尔型空位，链节，链段，分子链，柔顺性，玻璃态，高弹态，粘流态，皮革态 重要概念与名词

1．

2．

3． 4．

5． 6．

7． 8．

9．

10． 11．

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第五章概要

材料在加工制备过程中或是制成零部件后的工作运行中都要受到外力的作用。材料受力后要发生变形，外力较小时产生弹性变形；外力较大时产生塑性变形，而当外力过大时就会发生断裂。图5．1为低碳钢在单向拉伸时的应力一应变曲线。图中?e， ?s和?b分别为它的弹性极限、屈服强度和抗拉强度，是工程上具有重要意义的强度指标。

研究材料的变形规律及其微观机制，分析了解各种内外因素对变形的影响，以及研究讨论冷变形材料在回复再结晶过程中组织、结构和性能的变化规律，具有十分重要的理论和实际意义

有一根长为5 m，直径为3mm的铝线，已知铝的弹性模量为70GPa，求在200N的拉力作用下，此线的总

长度。

2． 一Mg合金的屈服强度为180MPa，E为45GPa，a）求不至于使一块10mm?2mm的Mg板发生塑性变形的

最大载荷；b） 在此载荷作用下，该镁板每mm的伸长量为多少？

3. 已知烧结Al2O3的孔隙度为5%，其E=370GPa。若另一烧结Al2O3的E=270GPa，试求其孔隙度。

4. 有一Cu-30%Zn黄铜板冷轧25%后厚度变为1cm，接着再将此板厚度减少到0.6cm，试求总冷变形度，并

推测冷轧后性能变化。

5. 有一截面为10mm?10mm的镍基合金试样，其长度为40mm，拉伸实验结果如下：

载荷（N）

0 43，100 86，200 102，000 104，800 109，600 113，800 121，300 126，900 127，600

标距长度（mm）

40.0 40.1 40.2 40.4 40.8 41.6 42.4 44.0 46.0 48.0

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113，800（破断） 50.2

试计算其抗拉强度?b，屈服强度?0.2，弹性模量?以及延伸率?。

6. 将一根长为20m，直径为14mm的铝棒通过孔径为12.7mm的模具拉拔，求a）这根铝棒拉拔后的尺寸；

b）这根铝棒要承受的冷加工率。

7. 确定下列情况下的工程应变?e和真应变?T，说明何者更能反映真实的变形特性：

a）由L伸长至1.1L； b）由h压缩至0.9h；

c）由L伸长至2L； d）由h压缩至0.5h。

8. 对于预先经过退火的金属多晶体，其真实应力—应变曲线的塑性部分可近似表示为 ，

其中k和n为经验常数，分别称为强度系数和应变硬化指数。若有A，B两种材料，其k值大致相等，而nA=0.5，nB=0.2，则问a）那一种材料的硬化能力较高，为什么？b）同样的塑性应变时，A和B哪个

位错密度高，为什么？c）导出应变硬化指数n和应变硬化率 之间的数学公式。

9. 有一70MPa应力作用在fcc晶体的[001]方向上，求作用在（111）

分切应力。

和（111） 滑移系上的

10. 有一bcc晶体的

应力才会产生滑移？

[111]滑移系的临界分切力为60MPa，试问在[001]和[010]方向必须施加多少的

11. Zn单晶在拉伸之前的滑移方向与拉伸轴的夹角为45?，拉伸后滑移方向与拉伸轴的夹角为30?，求拉伸

后的延伸率。

12.Al单晶在室温时的临界分切应力?C =7.9×10Pa。若室温下对铝单晶试样作为拉伸试验时，拉伸轴为[123]

方向，试计算引起该样品屈服所需加的应力。

5

13. Al单晶制成拉伸试棒（其截面积为9mm）进行室温拉伸，拉伸轴与[001]交成36.7?，与[011]交成19.1?，

与[111]交成22.2?，开始屈服时载荷为20.40N，试确定主滑移系的分切应力。

2

35

14. Mg单晶体的试样拉伸时，三个滑移方向与拉伸轴分别交成38°、45°、85°，而基面法线与拉伸轴交

成60°。如果在拉应力为2.05MPa时开始观察到塑性变形，则Mg的临界分切应力为多少？

15. MgO为NaCl型结构，其滑移面为{110}，滑移方向为<110>，试问沿哪一

方向拉伸（或压缩）不能引起滑移？

16. 一个交滑移系包括一个滑移方向和包含这个滑移方向的两个晶面，如bcc晶体的(101)

出bcc晶体的其他三个同类型的交滑移系。

(110)，写

17. fcc和bcc金属在塑性变形时，流变应力与位错密度?的关系为 ，式中?0为没有

干扰位错时，使位错运动所需的应力，也即无加工硬化时所需的切应力，G为切变模量，b为位错的柏氏矢量，?为与材料有关的常数，为0.3~0.5。实际上，此公式也是加工硬化方法的强化效果的定量关系式。若Cu单晶体的?0=700kPa，初始位错密度?0=10cm,则临界分切应力为多少？已知Cu的G=42?10MPa，b=0.256nm，[111] Cu单晶产生1%塑性变形所对应的?=40MPa，求它产生1%塑性变形后的位错密度。

3

5

-2

18. 证明：bcc及fcc金属产生孪晶时，孪晶面沿孪生方向的切变均为0.707。

19. 试指出Cu和?-Fe两晶体易滑移的晶面和晶向，并求出他们的滑移面间距，滑移方向上的原子间及点

阵阻力。（已知GCu=48.3GPa，G?-Fe=81.6GPa，v=0.3）.

20. 设运动位错被钉扎以后，其平均间距 (?为位错密度)，又设Cu单晶已经应变硬化到这种程度，

作用在该晶体所产生的分切应力为14 MPa，已知G=40GPa，b=0.256nm，计算Cu单晶的位错密度。

21. 设合金中一段直位错线运动时受到间距为?的第二相粒子的阻碍，试求证使位错按绕过机制继续运动

所需的切应力为：

r0—第二相粒子半径，B—常数。

，式中T—线张力，b—柏氏矢量，G—切变模量，

22. 40钢经球化退火后渗碳体全部呈半径为10?m的球状，且均匀地分布在??Fe基础上。已知Fe的切变

模量G=7.9×10Mpa，??Fe的点阵常数a=0.28nm，试计算40钢的切变强度。

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