太原理工大学材料科学基础习题及参考答案 下载本文

? = ?G非共格316??非共格23?GV

所以

??G共格??G非共格 =

23?GV?共格??GV??GE??223非共格

?200?50??73???40?10?1000?=250???4??400?10?7?200?1000???? = 2.77 × 10-3

??3??(2) ?G共格 = ?G非共格

?40?10??732?T???4??200?1000?? =

?400?10??732?T???200??1000??

解得 ?T ≈ 21 K

8-6 解:(1) f = 1 – exp (??34

Iut) 3df4? = (πu3t3) exp (?Iu3t4) dt33d2f43321232?34?34

= – (πIut) exp (–Iut) + (πIut) exp (–Iut)

33dt233d2f令= 0,即 2dt– (

43321232πIut) + (πIut) = 0 331?9?4tmax = ? = 3??4?Iu???9?? = 403 s

?53?4?3.14?1000?3?10???14??即 相变速度最快时的时间为403 s. (2) (

df4?)max = (πIu3t3) exp (?Iu3t4) = dt334[×3.14×1000×(3×10-5)3×4033] × 33.14exp [?× 1000 × (3×10-5)3 × 4034 ] = 3.50 ×10-3 cm/s

3即 过程中的最大相变速度为3.50 ×10-3 cm/s.

(3) f = 1 – exp (??34

Iut) 3?50% = 1 – exp (?Iu3t4 )

3?0.6931 = × 1000 × (3 × 10-5)3t4

3t4 = 2.45 × 1010

t = 395 s

即 获得50 %转变量所需的时间为395 s.

第九章 材料的变形与再结晶

习 题

9-1 指出下列名词的主要区别:(1) 弹性变形与塑性变形;(2) 脆性断裂与塑性断裂;(3) 一次再结晶与二次再结晶;(4) 热加工与冷加工;(5) 丝织构与板织构. 9-2 写出面心立方金属在室温下所有可能的滑移系统.

9-3 比较面心立方金属铝的 (111) 和 (110) 面面密度及面间距大小,并说明滑移可能在哪一个面上进行. 9-4 试述Zn、,α-Fe、Cu等几种金属塑性不同的原因. 9-5 沿铁单晶的 [110] 方向对其施加拉力,当力的大小为50MPa时,在 (101) 面上的 [111] 方向的分切应力应为多少? 若τc=31.1MPa,外加拉应力应为多大? 9-6 孪晶和滑移的变形机制有何不同?

9-7 为什么晶粒大小会影响屈服强度? 经退火的纯铁当晶粒大小为16个/mm2时,σs=100 MN/mm2;而当晶粒大小为4096个/mm2时,σs=250 MN/mm2,试求晶粒大小为256个/mm2时的σs.

9-8 题图9-l为一多晶体金属的应力--应变曲线,试回答下列问题:

(1) 当应力达到屈服点B时,用位错理论解释所发生的现象. (2) 应力从B增加到C和D,材料发生了加工硬化,试用位措理论说明强度增加的原因.

9-9 讨论金属中内应力的基本特点、成因和对金属加工、使用的影响.

9-10 为什么陶瓷材料的理论与实际断裂强度的差异很大? 在什么条件下易产生沿晶脆断?如何减小这种倾向?

9-11 细化晶粒可使材料的室温力学性能 (强度和塑性) 显著提高,这一结论在高温下还成立吗? 为什么?

9-12 在室温下对铅板进行弯折,越弯越硬,但如果稍隔一段时间再行弯折,铅板又像最初一样柔软,这是什么原因?

9-13 拉制半成品铜丝的过程如题图9-2所示.试绘制不同阶段的组织和性能示意图,并加以解释.

9-14 银的冷加工变形量为26%,界面能为0.4 J/m2,畸变能约为16.7 J/mol,在晶界移动形成再结晶核心时,若弓出的晶界长度为l μm,问是否符合晶界弓出生核的能量条件.

参考答案:

9-2 共有12个可能的滑移系统:(111)[10]、(111)[01]、(111)[10]、(11)[110]、(11)[01]、

(11)[101]、(11)[110]、(11)[10]、(11)[011]、(11)[011]、(11)[101]、(11)[10]。 9-3 铝为面心立方金属,

3? (111)晶面面密度 S(111)?11?3?62?43?2.3

3a2a232a24? (110)晶面面密度 S(110)? 所以 S(110) > S(111) (111) 晶面面间距 d(111)?11?2?42?2?1.4

a2a22a23a 32a 4 (110)晶面面间距 d(110)? 所以 d(111) > d(110)

滑移可能在(111)晶面上进行。

9-4 τ=20.4MPa,σ=76.2MPa 9-11 不成立。

第十章 材料的强韧化

习 题

10-1 位错在金属晶体中运动可能会受到哪些阻力? 10-2 在碳钢中碳原子以何种方式对位错产生作用?

10-3 Ni在钢的合金化中为一重要的合金元素,它既可提高钢的强度,又有韧化作用,为什么?

10-4 时效铝合金从高温淬火下来为什么强度下降而塑性、韧性提高? 10-5 塑料中的填料和固化剂有何作用?

10-6 塑料中的增塑剂对塑料的力学性能有何影响? 10-7 金属纤维陶瓷中纤维增强剂为钨丝、钼丝,它们与氧化铝、氧化锆结合成复合材料.实验表明,它们之间没有化学反应,结合紧固.实验样品断口上有纤维拔出的痕迹,请预计这些材料的韧化如何.

10-8 聚丙烯熔体缓冷或在138℃左右充分退火后,材料的强度就高,请简述原因. 10-9 马氏体比铁素体强度高得多,分析马氏体的强化机理. 10-10 钢的淬火与结晶性高分子材料淬火有何不同?

10-11 喷丸处理是用高速弹丸流冲击工件表面.这种工艺提高了工件的疲劳强度,延长了使用寿命.简述喷丸处理强化机理.