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《金属学》作业 第二章：金属及合金的晶体结构 一、复习思考题 二、习题 复习思考题 1.概念：晶胞、单晶体、多晶体、晶粒、刃型位错、螺型位错、固溶体、金属间化合物 2．空间点阵与晶体点阵有何区别？试举例说明。 3.晶体中的位错属于哪种缺陷？ 4.在体心立方晶格中原子密度最大的晶面和晶向分别是什么？在面心立方晶格中原子密度最大的晶面和晶向分别是什么？ 5.晶体与非晶体最根本的区别是什么？ 6.晶体中的缺陷类型有哪几种？举例说明。 7．已知面心立方晶格的晶格常数为a，试求出（100）、（110）和（111）晶面的面间距，并指出面间距最大的晶面。 8．体心立方晶格的晶格常数为a，试求出（100）、（110）和（111）晶面的面间距，并指出面间距最大的面。 9．在晶体中有一平面环状位错线，请问此位错环能否各部分都是刃型位错？或各部分都是螺型位错？为什么？ 10．在一个简单立方的二维晶体中，画出一个正刃型位错和一个负刃型位错，并 （1）用柏氏回路求出正、负刃型位错的柏氏矢量； （2）若将正、负刃型位错反向时，其柏氏矢量是否也随之反向； （3）具体写出该柏氏矢量的大小和方向； （4）求出此两位错的柏氏矢量和。 习题 1．说明间隙固溶体和间隙化合物的异同点。 2．常见的金属化合物有哪几类？它们各有何特点？Mg2Si、ZnS、Fe3C、VC、Cu31Sn8等是哪种类型的化合物？ 3．碳可以溶入铁中而形成间隙固溶体，试分析是α-Fe还是γ-Fe能溶入较多的碳，为什么？ 4．作图表示出立方晶系的（123）、（112）、（421）、（）晶面和[210]、[111]、[346]、[]晶向。 5．试计算体心立方晶格的{100}、{110}、{111}晶面的原子面密度和100、110、111晶向的原子线密度，并指出其中最密面和最密方向。 6.固溶体和化合物在结构、性能方面有什么差异？ 7. 常见的金属晶体结构有哪几种？它们的原子排列和晶格常数各有什么特点？α-Fe、γ-Fe、Al、Cu、Ni、Pb、Cr、V、Mg、Zn各属何种晶体结构？ 8. 已知α-Fe的晶格常数a=2.87×10-10 m， γ-Fe的晶格常数a= 3.64×10-10 m，试求出α-Fe和γ-Fe 9. 在立方晶系的一个晶胞中画出（111）和（112）晶面，并写出两晶面交线的晶向指数。 10. 求下列晶面的晶面间距，并指出晶面间距最大的晶面： （1）已知室温下α-Fe的点阵常数为0.286nm，分别求出（100），（110），（123）的晶面间距。 （2）已知916℃时γ-Fe的点阵常数为0.365nm，分别求出（100），（111），（112）的晶面间距。 11、纯金属中溶入另一组元后（假设不会产生新相）会带来哪些微观结构上的变化？这些变化如何引起性能上的变化？ 三、基本概念 组织，相，位错，刃型位错，螺型位错，金属键，固溶体，金属化合物，晶胞，空间点阵，配位数，晶带，晶格，界面能，表面能 第三章 纯金属的结晶 复习思考题 指出下列各题错误之处，并更正 1．在任何温度下，液态金属中出现的最大结构起伏都是晶胚 2．在任何过冷度下，液态金属中出现的最大结构起伏都是晶核。 3．所谓临界晶核，就是体系自由能的减少完全补偿表面自由能增加时的晶胚大小。 4．在液态金属中，凡是涌现出小于临界晶核半径的晶胚都不能成核，但是只要有足够的能量起伏提供形核功，还是可以成核。 5．为生产一批厚薄悬殊的砂型铸件，且要求均匀的晶粒度，则只要在工艺上采取加形核剂就可以满足。 6．非均匀成核总是比均匀成核容易，因为前者是以外加质点为结晶核心，不像后者那样形成界面，而引起自由能的增加。 7．在研究某金属细化晶粒工艺时，主要寻找那些熔点低，且与该金属晶格常数相近的形核剂，其形核的催化效能最高。 8．纯金属生长时，无论液/固界面呈粗糙或光滑型，其液相原子都是一个一个地沿着固相面的垂直方向连接上去。 9．无论温度分布如何，常用纯金属生长都是呈树枝状界面。 10．人们是无法观察到极纯金属的树枝状生长过程，所以树枝状的生长形态仅仅是一种推理。 11．纯金属结晶呈垂直方式生长时，其界面时而光滑，时而粗糙，交替生长。 12．从宏观上观察，若液/固界面是平直的称为光滑界面结构，若是呈金属锯齿形的称为粗糙界面结构。 13．实际金属结晶时，形核率随着过冷度的增加而增加，超过某一值后，出现相反的变化。 14．纯金属在结晶时，晶体长大所需要的动态过冷度有时还比形核所需要的临界过冷度大。 二、习题 1．试比较过冷度、动态过冷度及临界过冷度的区别。 2．分析纯金属生长形态与温度梯度的关系。 3．什么叫临界晶核？它的物理意义及与过冷度的定量关系如何？ 4．试分析单晶体形成的基本条件。 5．已知铜的熔点为1083℃，结晶潜热