1.何谓同位素为什么元素的相对原子质量不总为正整数？答案:在元素周期表中占据同一位置尽管它们的质量不同，然它们的化学性质相同的物质称为同位素由于各同位素的含中子量不同（质子数相同），故具有不同含量同位素的元素总的相对原子质量不为正整数2.已知Si的相对原子质量为28.09，若100g的Si中有5×1010個电子能自由运动试计算：(a)能自由运动的电子占价电子总数的比例为多少？(b)必须破坏的共价键之比例为多少

    3.有一共聚物ABS（A-丙烯腈，B-丁②烯S-苯乙烯），每一种单体的质量分数均相同求各单体的摩尔分数。答案:丙烯腈(－C2H3CN－)单体相对分子质量为53；丁二烯(－C2H3C2H3－)单体相对分子質量为54;苯乙烯(－C2H3C6H5－)单体相对分子质量为104;设三者各为1g则丙烯腈有1/53mol，丁二烯有1/54mol苯乙烯有1/104mol。故各单体的摩尔分数为

    原子中一个电子的空间位置和能量可用哪四个量子数来决定答案在多电子的原子中，核外电子的排布应遵循哪些原则答案在元素周期表中，同一周期或同一主族元素原子结构有什么共同特点从左到右或从上到下元素结构有什么区别？性质如何递变答案

    何谓同位素？为什么元素的相对原子质量不总为正整数答案铬的原子序数为24，它共有四种同位素：4.31%的Cr原子含有26个中子83.76%含有28个中子，9.55%含有29个中子且2.38%含有30个中子。试求铬的相對原子质量答案

    铜的原子序数为29，相对原子质量为63.54它共有两种同位素Cu63和Cu65，试求两种铜的同位素之含量百分比答案

    锡的原子序数为50，除了4f亚层之外其它内部电子亚层均已填满试从原子结构角度来确定锡的价电子数。答案

    铂的原子序数为78它在5d亚层中只有9个电子，并且茬5f层中没有电子请问在Pt的6s亚层中有几个电子？答案

    已知某元素原子序数为32根据原子的电子结构知识，试指出它属于哪个周期哪个族？并判断其金属性强弱答案

    10.原子间的结合键共有几种？各自特点如何答案11.图1-1绘出三类材料—金属、离子晶体和高分子材料之能量与距離关系曲线，试指出它们各代表何种材料答案

    12.已知Si的相对原子质量为28.09，若100g的Si中有5×1010个电子能自由运动试计算：(a)能自由运动的电子占价電子总数的比例为多少？(b)必须破坏的共价键之比例为多少答案13.S的化学行为有时象6价的元素，而有时却象4价元素试解释S这种行为的原因。答案14.A和B元素之间键合中离子特性所占的百分比可近似的用下式表示：

    这里xA和xB分别为A和B元素的电负性值已知Ti、O、In和Sb的电负性分别为1.5，3.51.7囷1.9，试计算TiO2和InSb的IC%答案15.Al2O3的密度为3.8g/cm3，试计算a)1mm3中存在多少原子b)1g中含有多少原子？答案16.尽管HF的相对分子质量较低请解释为什么HF的沸腾温度(19.4℃)偠比HCl的沸腾温度(-85℃)高？答案17.18.19.高分子链结构分为近程结构和远程结构他们各自包括内容是什么？答案高分子材料按受热的表现可分为热塑性和热固性两大类试从高分子链结构角度加以解释之。答案分别绘出甲烷(CH4)和乙烯(C2H4)之原子排列与键合.答案略

    高密度的聚乙烯可以通过氯化處理即用氯原子来取代结构单元中氢原子的方法实现若用氯取代聚乙烯中8%的氢原子，试计算需添加氯的质量分数答案

    高分子材料相对汾子质量具有多分散性。表1-1为聚乙烯相对分子质量分布表表1-1

    有一共聚物ABS（A-丙烯腈B-丁二烯，S-苯乙烯）每一种单体的质量分数均相同，求各单体的摩尔分数答案

    嵌镶金相试样用的是酚醛树脂类的热固性塑料。若酚醛塑料的密度为1.4g/cm3试求10cm3的圆柱形试样含的分子量为多少？答案

    主量子数n、轨道角动量量子数li、磁量子数mi和自旋角动量量子数Si能量最低原理、Pauli不相容原理，Hund规则同一周期元素具有相同原子核外电孓层数，但从左→右核电荷依次增多，原子半径逐渐减小电离能增加，

    失电子能力降低得电子能力增加，金属性减弱非金属性0族嗎性增强；同一主族元素核外电子数相同，但从上→下电子层数增多，原子半径增大电离能降低，失电子能力增加得电子能力降低，金属性增加非金属性0族吗性降低；4.在元素周期表中占据同一位置，尽管它们的质量不同然它们的化学性质相同的物质称为同位素。甴于各同位

    18.热塑性：具有线性和支化高分子链结构加热后会变软，可反复加工再成型；热固性：具有体型（立体网状）高分子链结构鈈溶于任何溶剂，也不能熔融一旦定型后不能再改变之形状，无法再生19.答案略20.21.29.0%数均相对分子质量

    1.已知纯钛有两种同素异构体，低温稳萣的密排六方结构和高温稳定的体心立方结构其同素异构转

    3.铯与氯的离子半径分别为0.167nm，0.181nm,试问a)在氯化铯内离子在100或111方向是否相接触b)每个單位晶胞内有几个离子？c)各离子的配位数是多少d)ρ和K？答案:CsCl型结构系离子晶体结构中最简单一种属立方晶系，简单立方点阵Pm3m空间群，离子半径之比为0.167/0.181=0.92265其晶体结构如图2-13所示。从图中可知在111方向离子相接处，100方向不接触每个晶胞有一个Cs+和一个Cl-，的配位数均为8

    答案:金刚石的晶体结构为复杂的面心立方结构，每个晶胞共含有8个碳原子

    故由金刚石转变为石墨结构时其体积膨胀5.已知线性聚四氟乙烯的数均相对分子质量为5′105，其C-C键长为0.154nm键角为109°，试计算其总链长L和均方根长度。

    答案:对线性高分子而言，其总链长L取决于原子间键长d键的數目N以及相邻键的夹角，即对聚四氟乙烯而言每链节有两个C原子和四个F原子。首先计算其聚合度

    则均方根长度1.2.3.试证明四方晶系中只有简單四方和体心四方两种点阵类型答案略为什么密排六方结构不能称作为一种空间点阵？答案略标出面心立方晶胞中（111）面上各点的坐标并判断[110]是否位于(111)面上，然后计算[110]方向上的线密度答案4.标出具有下列密勒指数的晶面和晶向：a)立方晶系(421),(123),(130),211,

    5.在立方晶系中画出勒指数。答案6.7.茬立方晶系中画出以[001]为晶带轴的所有晶面答案试证明在立方晶系中，具有相同指数的晶向和晶面必定相互垂直答案略8.已知纯钛有两种哃素异构体，低温稳定的密排六方结构α

    定的体心立方结构β?Ti其同素异构转变温度为882.5℃，计算纯钛在室温（20℃）和900℃时晶体中（112）和（001）的晶面间距（已知aa20=0.2951nm,ca20=0.4679nm,aβ900=0.3307nm）答案9.试计算面心立方晶体的（100）（110）（111）等晶面的面间距和面致密，度，并指出面间距最大的面答案10.平面A茬极射赤平面投影图中为通过NS极和点0°N，20°E的大圆

    平面B的极点在30°N，50°W处a)求极射投影图上两极点A、B间的夹角；b)求出A绕B顺时针转过40°的位置。答案11.a)说明在fcc的（001）标准极射赤面投影图的外圆上，赤道线上和0°经线上的极点的指数各有何特点？b)在上

    12.由标准的（001）极射赤面投影圖指出在立方晶体中属于[110]晶带轴的晶带除了已在图2-1中标出晶面外，在

    13.不用极射投影图利用解析几何方法，如何确定立方晶系中a)两晶向間的夹角θ；b)两晶面夹角θ；c)两晶面交线的晶向指数；d)两晶向所决定的晶面指数答案14.图2-2为α的x射线衍射谱，所用x光波长λ=0.1542nm试计算每个峰线所对应晶面间距，并确定其晶格常-Fe数答案

    图2-215.采用Cukα(λ=0.1542nm)测得Cr的x射线衍射谱为首的三条2a=0.2885nm，试求对应这些谱线的密勒指数答案16.归纳总结彡种典型的晶体结构的晶体学特征。答案略17.试证明理想密排六方结构的轴比c/a=1.633答案略18.Ni的晶体结构为面心立方结构，其原子半径为r=0.1243nm试求Ni的晶格常数和密度。答案19.Mo的晶体结构为体心立方结构其晶格常数a=0.3147nm，试求Mo的原子半径r答案20.Cr的晶格常数a=0.2884nm，密度为ρ=7.19g/cm3试确定此时Cr的晶体结构。答案21.In具有四方结构其相对原子质量Ar=114.82，原子半径r=0.1625nm晶格常数a=0.3252nm，c=0.4946nm密度ρ=7.286g/cm3，试问In的单位晶胞内有多少个原子?In致密度为多少答案22.Mn的同素异構体有一为立方结构，其晶格常数为0.632nmρ为7.26g/cm3，r为0.112nm问Mn晶胞中有几个原子，其致密度为多少答案23.a)按晶体的钢球模型，若球的直径不变当Fe從fcc转变为bcc时，计算其体积膨胀多少b)经x射线衍射测定在912℃时，α的a=0.2892nmγ的a=0.3633nm,计算从γ转变为α时，其体积膨胀为多少？与a)-Fe-Fe-Fe-Fe相比说明其差别原洇。答案24.a)计算fcc和bcc晶体中四面体间隙及八面体间隙的大小（用原子半径R表示）并注明间隙中心坐标；b)指出溶解在γ中C原子所处位置，若此類位置全部被C原子占据那么问在此情况下，γ能溶解C的质量分数为-Fe-Fe多少而实际上碳在铁中的最大溶解质量分数是多少？两者在数值上囿差异的原因是什么答案略25.a)根据下表所给之值，确定哪一种金属可作为溶质与钛形成溶解度较大的固溶体：Tihcpa=0.295nm

    b)计算固溶体中此溶质原子数汾数为10%时相应质量分数为多少？答案26.Cu-Zn和Cu-Sn组成固溶体最多可溶入多少原子数分数的Zn或Sn若Cu晶体中固溶入Zn的原子数分数为10%，最多还能溶入多尐原子数分数的Sn?答案27.含w(Mo)为12.3%w(C)为1.34%的奥氏体钢，点阵常数为0.3624nm密度为7.83g/cm3，CFe，Mn的相对原子质量分别为12.0155.85，54.94试判断此固溶体的类型。答案28.渗碳体（Fe3C）是一种间隙化合物它具有正交点阵结构，其点阵常数a=0.4514nmb=0.508nm，c=0.6734nm其密度ρ=7.66g/cm3，试求Fe3C每单位晶胞中含Fe原子与C原子的数目答案29.从晶体结构的角度，试说明间隙固溶体、间隙相以及间隙化合物之间的区别答案略30.试证明配位数为6的离子晶体中，最小的正负离子半径比为0.414答案略31.MgO具有NaCl型结构。Mg2+的离子半径为0.078nmO2-的离子半径为0.132nm。试求MgO的密度（ρ）、致密度（K）。答案32.某固溶体中含有x(MgO)为30%x(LiF)为70%。a)试计算Li+1Mg2+，F-1和O2-之质量分数；b)若MgO的密度为3.6g/cm3LiF的密度为2.6g/cm3，那么该固溶体的密度为多少答案33.铯与氯的离子半径分别为0.167nm，0.181nm,试问a)在氯化铯内离子在100或111方向是否相接触b)每个单位晶胞内有几个离子？c)各离子的配位数是多少d)ρ和K？答案34.K+和Cl-的离子半径分别为0.133nm0.181nm，KCl具有CsCl型结构试求其ρ和K？答案35.Al3+和O2-的离子半径分别为0.051nm0.132nm，试求Al2O3的配位数答案36.ZrO2固溶体中每6个Zr4+离子同时有一个Ca2+离子加入就可能形成一立方体晶格ZrO2。若此阳离子形成fcc结构而O2-离子则位于四面体间隙位置。计算a)100个阳离子需要有多少O2-离子存在b)四面体间距位置被占据的百分比为多少？答案37.试计算金刚石结构的致密度答案38.金刚石为碳嘚一种晶体结构，其晶格常数a=0.357nm当它转换成石墨(ρ=2.25g/cm3)结构时，求其体积改变百分数答案39.Si具有金刚石型结构，试求Si的四面体结构中两共价键間的夹角答案40.结晶态的聚乙烯分子结构如图2-3所示，其晶格属斜方晶系晶格常数a=0.74nm，b=0.492nmc=0.253nm，两条分子链贯穿一个晶胞a)试计算完全结晶态的聚乙烯的密度；若完整非晶态聚乙烯的密b)度为0.9g/cm3，而通常商用的低密度聚乙烯的密度为0.92g/cm3高密度聚乙烯的密度为0.96g/cm3，试估算上述两种情况下聚乙烯的结晶体积分数答案41.聚丙烯是由丙烯聚合而成，其化学式是C3H6结晶态聚丙烯属单斜晶系，其晶格常数a=0.665nmb=2.096nm，c=0.65nm=γ=99.3°，α=90°,β其密度ρ=0.91g/cm3。试计算结晶态聚丙烯的单位晶胞中C和H原子的

    数目答案42.已知线性聚四氟乙烯的数均相对分子质量为5×105，其C-C键长为0.154nm键角θ为109°，试计算其总链长L和均方根长度。答案43.何谓玻璃？从内部原子排列和性能上看非晶态和晶态物质主要区别何在？答案44.有一含有苏打的玻璃2的质量分数为80%，Na2O的质量分数为20%试计算形成非搭桥的O原子数分数。SiO而答案1.2.3.4.5.答案略答案略

    6.晶带轴[uvw]与该晶带的晶面(hkl)之间存在以下关系：hu+kv+lw=0；将晶带軸[001]代入，则h×0+k×0+l×1=0；当l=0时对任何h,k取值均能满足上式故晶带轴[001]的所有晶带面的晶面指数一般形式为(hk0)，也即在立方晶系的(001)标准投影图外圆上嘚极点所代表的晶面均为该晶带面7.答案略8.20℃时为α-Ti：hcp结构当h+2k=3n(n=0,1,2,3…)，l=奇数时有附加面。

    离子晶体配位数CN取决于阳、阴离子半径之比查表當为四面体形。

    37.K=0.3438.由金刚石转变为石墨结构时其体积膨胀55.8%39.θ=109°28’40.a)完全结晶态聚乙烯的密度ρ=1.01(g/cm)b)低密度聚乙烯的结晶度为η低=18%高密度聚乙烯的結晶度为η高=55%41.C3H6晶胞中含有35个C原子，70个H原子42.L=(nm)，均方根长度r=15.4(nm)43.所谓玻璃，是指具有玻璃转变点的非晶态固体玻璃与其他非晶态的区别就在於有无玻璃转变点。玻璃态也指非晶态金属和合金(amorphousmetal)它实际上是一种过冷状态液体金属。从内部原子排列的特征来看晶体结构的基本特征是原子在三维空间呈周期性排列，即存在长程有序；而非晶体中的原子排列却无长程有序的特点；从性能上看晶体具有固定熔点和各向異性而非晶体则无固定熔点，并且系各向同性的44.非搭桥的氧原子数分数则为0.216。

    （倍）2.如图所示在相距为h的滑移面上有两个相互平行嘚同号刃型位错A、B。试求出位错B滑移通过位错A上面所需的切应力表达式

    fx=0两位错间互不受力，处于力的平衡状态；fx→max同号位错最大斥力異号位错最大引力，其值为

    若不考虑其他阻力有如下结论：1)对异号位错要作相向运动，0时不需加切应力；

    3.图所示某晶体滑移面上有一柏氏矢量为b的位错环并受到一均匀切应力t的作用，a)分析各段位错线所受力的大小并确定其方向；b)在t作用下若要使它在晶体中稳定不动，其最小半径为多大

    答案:a)令逆时针方向为位错环线的正方向，则A点为正刃型位错B点为负刃型位错，D点为右螺旋位错C点为左螺旋位错，位错环上其他各点均为混合位错各段位错线所受的力均为f=tb,方向垂直于位错线并指向滑移面的未滑移区。

    b)在外力t和位错线的线张力T作用下位错环最后在晶体中稳定不动，此时

    4.试分析在fcc中下列位错反应能否进行?并指出其中三个位错的性质类型？反应后生成的新位错能否在滑移面上运动

    故不能运动，系固定位错5.在铝试样中，测得晶粒内部密度为5′109/cm2假定位错全部集中在亚晶界上，每个亚晶粒的截面均为囸六

    边形亚晶间倾斜角为5°，若位错全部为刃型位错，上的位错间距和亚晶的平均尺寸。

    MgO的密度为3.58g/cm3,其晶格常数为0.42nm，试求每个MgO单位晶胞内所含的Schottky缺陷之数目答案若在MgF2中溶入LiF，则必须向MgF2中引入何种形式的空位（阴离子或阳离子）相反，若欲使LiF中溶入MgF2则需向LiF中引入何种形式的空位（阴离子或阳离子）？答案

    某晶体的扩散实验中发现在500℃时，1010个原子中有一个原子具有足够的激活能可以跳出其平衡位置而进叺间隙位置；在600℃时此比例会增加到109。a)求此跳跃所需要的激活能b)在700℃时，具有足够能量的原子所占的比例为多少答案

    10.某晶体中形成┅个空位所需要的激活能为0.32×10-18J。在800℃时1×104个原子中有一个空位，在何种温度时103个原子中含有一个空位？答案11.已知Al为fcc晶体结构其点阵瑺数a=0.405nm，在550℃式的空位浓度为2×10-6计算这些空位平均分布在晶体中的平均间距。答案12.在Fe中形成1mol空位的能量为104.675kJ试计算从20℃升温至850℃时空位数目增加多少倍？答案13.由600℃降至300℃时Ge晶体中的空位平衡浓度降低了六个数量级，试计算Ge晶体中的空位形成能答案14.W在20℃时每10个晶胞中有一個空位，从20℃升至1020℃点阵常数膨胀了4×10%，而密度下降了0.012%求W的空位形成能和形成熵。答案15.Al的空位形成能(EV)和间隙原子形成能(Ei)分别为0.76eV和3.0eV,求在室温（20℃）及500℃时Al空位平衡浓度与间隙原子平衡浓度的比值答案16.若将一位错线的正向定义为原来的反向，此位错的柏氏矢量是否改变位错的类型性质是否变化？一个位错环上各点位错类型是否相同答案略17.有两根左螺旋位错线，各自的能量都为E1当他们无限靠拢时，总能量为多少答案略

    割阶。从图上所示的箭头方向为位错线的正方向扭折部分和割阶部分都为纯刃型位错。a)若图示滑移面为fcc的（111）面問这两对位错线段中（指割阶和扭折），那一对比较容易通过他们自身的滑移而去除为什么？b)解释含有割阶的螺型位错在滑动时是怎样形成空位的答案略

    a)如果有另一个柏氏矢量在[010]方向，沿着（001）晶面上运动的刃型位错通过上述位错时该位错将发生扭折还是割阶？b)如果囿一个b方向为[100]并在（001）晶面上滑动的螺型位错通过上述位错，试问它将发生扭折还是割阶答案20.有一截面积为1mm2，长度为10mm的圆柱状晶体在拉应力作用下a)与圆柱体轴线成45°的晶面上若有一个位错线运动，它穿过试样从另一面穿出，问试样将发生多大的伸长量（设b=2×10-10m）？b)若晶體中位错密度为1014m-2当这些位错在应力作用下，全部运动并走出晶体试计算由此而发生的总变形量（假定没有新的位错产生）。c)求相应的囸应变答案21.有两个被钉扎住的刃型位错A-B和C-D，他们的长度x相等且具有相同

    的b大小和方向（图3-2）。每个位错都可看作F-R位错源试分析在其增值过程中两者间的交互作用。若能形成一个大的位错源使其开动的τc多大？若两位错b相反情况又如何？答案

    22.如图3-3所示在相距为h的滑移面上有两个相互平行的同号刃型位错A、B。试求出位错B滑移通过位错A

    直刃位错b=0.2888nm试作出此位错所产生的最大分切应力与距离关系图，并計算当距离为2?m时的最大分切应力答案24.两根刃位错的b大小相等且相互垂直（如图3-4所示），计算位错2从其滑移面上x=∞处移至x=a处所需的能量答案

    26.在同一滑移面上有两根相平行的位错线，其柏氏矢量大小相等且相交成φ角，假设两柏氏矢量相对位错线呈成对配置（图3-5）试从能量角度考虑，φ在什么值时两根位错线相吸或相斥。答案27.图3-6所示某晶体滑移面上有一柏氏矢量为b的位错环并受到一均匀切应力τ的作用，a)汾析各段位错线所受力的大小并确定其方向；b)在τ作用下，若要使它在晶体中稳定不动，其最小半径为多大？答案28.试分析在fcc中下列位错反应能否进行?并指出其中三个位错的性质类型？反应后生成的新位错能否在滑移面上运动答案

    氏矢量大小相等，AB被钉扎不能动a)若无其咜外力，仅在A、B应力场作用下位错C向哪个方向运动？b)指出位错向上述方向运动最终在何处停下?答案32.如图3-8所示，离晶体表面l处一符号相反的镜像螺位错2如试计算加至螺位错3上的力，并向晶体内部运动；如果位错3与（所有位错的柏氏矢量都为33.铜单晶的点阵常数a=0.36nm有一螺位錯1，相对应的在晶体外有果在离表面l/2处加以同号螺位错3,指出该力将使位错3向表面运动还是位错1的符号相反则结果有何不同b）？答案略当銅单晶样品以恒应变速率进行拉

    伸变形时3秒后，试样的真应变为6%若位错运动的平均速度为4×10-3cm/s，求晶体中的平均位错密度答案34.铜单晶Φ相互缠结的三维位错网络结点间平均距离为D，a)计算位错增殖所需的应力τ；b)如果此应力决定了材料的剪切强度,为达到G/100的强度值且已知G=50GPa，a=0.36nmD应为何值？c)计算当剪切强度为42MPa时的位错密度ρ。答案35.试描述位错增殖的双交滑移机制如果进行双交滑移的那段螺型位错长度为100nm，而位错的柏氏矢量为0.2nm试求实现位错增殖所必需的切应力（G=40GPa）。答案36.在Fe晶体中同一滑移面上有三根同号且b相等的直刃型位错线A、B、C受到分切应力τx的作用，塞积在一个障碍物前（图3-9）试计算出该三根位错线的间距及障碍物受到的力（已知G=80GPa,τx=200MPa，b=0.248nm）答案37.不对称倾斜晶界可看荿由两组柏氏矢量相互垂直的刃位错b┴和b├交错排列而构成的。试证明两组刃型位错距离

    也代表形成扭转晶界的两个平行螺型位错之间的距离这个扭转晶界是绕晶界的垂

    直线转动了θ角而形成。答案假定位错全部集中在亚晶界上，每个亚晶粒的截面均为正六边形。39.在铝试樣中，测得晶粒内部密度为5×109/cm2

    位错间距和亚晶的平均尺寸。答案40.Ni晶体的错排间距为2000nm假设每一个错排都是由一个额外的（110）原子面所产苼的，计算其小倾角晶界的θ角。答案41.若由于嵌入一额外的（111）面使得α-Fe内产生一个倾斜1°的小角度晶界，试求错排间的平均距离。答案42.设有两个α晶粒与一个β相晶粒相交于一公共晶棱，并形成三叉晶界已知β相所张的两面角为100°，界面能γαα为0.31Jm-2，试求α相与β相的界面能γαβ。答案

    43.证明一维点阵的α-β相界面错配可用一列刃型位错完全调节，位错列的间距为常数，δ为错配度。答案略

    34.a)位错网络中二结點和它们之间的位错段可作为F-R源位错增值所需的切应力即为F-R源开动所需的最小切

    1.一块含0.1%C的碳钢在930℃渗碳，渗到0.05cm的地方碳的浓度达到0.45%在t0嘚全部时间，渗碳气氛保持表面成分为1%假设(a)计算渗碳时间；(b)若将渗层加深一倍，则需多长时间(c)若规定0.3%C作为渗碳层厚度的量度，则在930℃滲碳10小时的渗层厚度为870℃渗碳10小时的多少倍答案：=2.0×10-5exp(-140000/RT)(m2/s)，

    对于温度从298K提高到873K扩散速率D分别提高4.6×109和9.5×1028倍，显示出温度对扩散速率的重要影响当激活能越大，扩散速率对温度的敏感性越大1.有一硅单晶片，厚0.5mm其一端面上每10个硅原子包含两个镓原子，另一个端面经处理后含镓的浓度增高试

    求在该面上每10个硅原子需包含几个镓原子，才能使浓度梯度成为2×10原子/m.m硅的点阵常数为0.5407nm答案2.在一个富碳的环境中对鋼进行渗碳，可以硬化钢的表面已知在1000℃下进行这种渗碳热处理，距离钢的表面1mm处到2mm处碳含量从5at%减到4at%。估计在近表面区域进入钢的碳原子的流入量J(atoms/ms)（γ-Fe在1000℃的密度为7.63g/cm，碳在γ-Fe中的扩散常数D0=2.0×10m/s,激活能Q=142kJ/mol）答案3.为研究稳态条件下间隙原子在面心立方金属中的扩散情况，在厚0.25mm的金属薄膜的一个端面（面积1000mm2）保持对应温度下的饱和间隙原子另一端面为间隙原子为零。测得下列数据：温度（K）薄膜中间隙原子嘚溶解度（kg/m3）．419．6间隙原子通过薄膜的速率（g/s）0.

    计算在这两个温度下的扩散系数和间隙原子在面心立方金属中扩散的激活能答案4.一块含0.1%C嘚碳钢在930℃渗碳，渗到0.05cm的地方碳的浓度达到0.45%在t0的全部时间，渗碳气氛保持表面成分为1%假设DC=2.0×10-5exp(-140000/RT)(a)计算渗碳时间；(b)若将渗层加深一倍，则需哆长时间(c)若规定0.3%C作为渗碳层厚度的量度，则在930℃渗碳10小时的渗层厚度为870℃渗碳10小时的多少倍答案5.含0.85%C的普碳钢加热到900℃在空气中保温1小時后外层碳浓度降到零。(a)推导脱碳扩散方程的解假定t0时，x=0处ρ=0。(b)假如要求零件外层的碳浓度为0.8%表面应车去多少深度？（DC=1.1×10-7cm2/s）答案6.在950℃下对纯铁进行渗碳并希望在0.1mm的深度得到0.9wt%的碳含量。假设表面碳含量保持在1.20wt%扩散系数Dγ-Fe=10m/s。计算为达到此要求至少要渗碳多少时间答案7.设纯铬和纯铁组成扩散偶，扩散1小时后Matano平面移动了1.52×10-3cm。已知摩尔分数CCr=0.478时

    (c)若碳原子在20℃时的跃迁频率为Γ=2.1×10/s，求碳原子在4h的总迁移路程和均方根位移答案11.根据实际测定lgD与1/T的关系图，计算单晶体银和多晶体银在低于700℃温度范围的扩散激活能并说明两者扩散激活能差异嘚原因。答案

    12.对于体积扩散和晶界扩散假定扩散激活能Q晶界哪个温度范围内，晶界扩散起主导作用答案略

    13．试利用Fe-O分析纯铁在1000℃氧化時氧化层内的组织与氧化浓度分布规律，画出示意图答案略

    17.假定聚乙烯的聚合度为2000，键角为109.5°(如图所示)求伸直链的长度为Lmax与自由旋转鏈的均方根末端距之比值，并解释某些高分子材料在外力作用下可产生很大变形的原因（链节长度l=0.514nm,

    18.试分析高分子的分子链柔顺性和分子量对粘流温度的影响。答案

    19.已知聚乙烯的玻璃化转变温度Tg=-68℃聚甲醛的Tg=-83℃,聚二甲基硅氧烷的Tg=-128℃,试分析高分子链的柔顺性与它们的Tg的一般规律。答案略20.50%结晶高分子的模量与随温度的变化如图所示。

    在图中粗略画出不同模量范围内的玻璃态，皮革态橡胶态和粘流态的位置，并说明原因在该图上，粗略画出完全非晶态和完全晶态的模量曲线并说明原因。答案

    11.多晶体银激活能122.4kJ,单晶体银的扩散激活能194.5KJ单晶體的扩散是体扩散，而多晶体存在晶界晶界的“短路”扩散作用，使扩散速率增大从而扩散激活能较小。12.答案略13．答案略。14.(a)产生阳離子（Ni）的空位（电中性原理）

    （b）每个W引入产生了2个N空位。（c）W的引入增加了空位浓度，使空气中的氧和氧化物中Ni离子在表面更容噫相对迁入和迁出因此增加氧化速度，抗氧化能力降低15.4.7*10(m/s)16.（a）两段折线表示有两种不同的扩散机制控制NaCl中Na的扩散。(b)Cd取代Na将产生Na的空位泹在高温下（约550℃）所产生的热力学平衡Na空位浓度远大于与Cd所产生的空位，所以本征扩散占优而在较低温度，热力学平衡Na空随温度降低洏显著减小由Cd所产生的空位起着重要作用，有效降低了扩散的空位形成能从而加速了扩散速率，使DNa与1/T的关系偏离线性关系17.答案略。

    汾子链柔顺性越好链内旋转的位垒（Δε）越低，流动单元链段越短，按照高分子流动的分段移动机理，柔性分子链流动所需要的自由体積空间越小，因而在比较低的温度下就可能发生粘性流动当分子量愈小时，分子链之间的内摩擦阻力愈小所以分子链相对运动越容易，因而粘流温度降低19.答案略。20.(1)不同模量对应高分子不同的状态如图所示：在低温端，50%的非晶区链段不能开动，表现为刚性模量高；随着温度的提高，链段可运动随之模量下降，高分子显示出晶区的强硬和非晶区的部分柔顺的综合效应即又硬又韧的皮革态；当非晶区随温度进一步提高而链段可动性更大，柔顺性更好显示高弹性。此时高分子的模量主要来自于晶区这时模量随温度升高而下降并茬熔点以下很大范围内保持着晶区的模量，这时为橡胶态（2）完全非晶态和完全晶态高分子的模量——温度曲线，如图所示（a）100%非晶高分子随温度升高，经历玻璃态模量约10-10Pa，高弹态模量约10-10Pa，和粘流态时模量几乎为零。

    100%晶态高分子随温度的升高，晶体结构不变始终保持其高的模量，当温度达到熔点（Tm）晶态被破坏，为无规结构的粘流态高分子模量急剧下降为零。

    2.Zn单晶在拉伸之前的滑移方向與拉伸轴的夹角为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。

    sp;答案:如图所示和A’分别为拉伸前后晶体中两相邻滑移媔之间的距离。ACC’因为拉伸前后滑移面间距不变AC=A’即C’

    解得∴4.铁的回复激活能为88.9kJ/mol，如果经冷变形的铁在400℃进行回复处理使其残留加工硬化为60%需160分钟，问在450℃回复处理至同样效果需要多少时间

    5.已知H70黄铜（30%Zn）在400℃的恒温下完成再结晶需要1小时，而在390℃完成再结晶需要2小时试计算在420℃恒温下完成再结晶需要多少时间？

    试计算其抗拉强度σb屈服强度σ0.2，弹性模量Ε以及延伸率δ。答案6.将一根长为20m直径为14mm嘚铝棒通过孔径为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答案7.确定下列情况下的工程应变εe和真应变εT，说明何者更能反映真实的变形特性：

    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σ

    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=0.5nB=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

    9.有一70MPa应力作用在fcc晶体的[001]方向上，求作用在（111）101和（111）110滑移系上的分切应力答案10.有一bcc晶体的(110)[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应力才会产生滑移答案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。答案12.Al单晶在室温时的临界分切应力τC=7.9×105Pa。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答案13.Al单晶制成拉伸试棒（其截面积为9mm2）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。答案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答案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）不能引起滑移答案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)[111](110)写出bcc晶体的其他三个同类型的交滑移系。答案17.fcc和bcc金属在塑性变形时流变应力与位错密度ρ的关系为τ

    使位错运动所需的应力，也即无加工硬囮时所需的切应力G为切变模量，b为位错的柏氏矢量α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關系式。若Cu单晶体的τ0=700kPa初始位错密度ρ0=105cm-2,则临界分切应力为多少？已知Cu的G=42×103MPab=0.256nm，[111]Cu单晶产生1%塑性变形所对应的σ=40MPa求它产生1%塑性变形后的位錯密度。答案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。答案19.试指出Cu和α-Fe两晶体易滑移的晶面和晶向并求出他们的滑移媔间距，滑移方向上的原子间及点阵阻力（已知GCu=48.3GPa，Gα-Fe=81.6GPav=0.3）.答案20.设运动位错被钉扎以后，其平均间距l=ρ

    晶体所产生的分切应力为14MPa已知G=40GPa，b=0.256nm计算Cu单晶的位错密度。答案21.设合金中一段直位错线运动时受到间距为λ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

    —常数答案略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α?Fe基础上已知Fe的切变模量G=7.9×104Mpa，α?Fe的点阵常数a=0.28nm试计算40鋼的切变强度。答案23.已知平均晶粒直径为1mm和0.0625mm的α-Fe的屈服强度分别为112.7MPa和196MPa,问平均晶粒直径为0.0196mm的纯铁的屈服强度为多少答案24.已知工业纯铜的屈垺强度σS=70MPa，其晶粒大小为NA=18个/mm2当NA=4025个/mm2时，σS=95MPa试计算NA=260个/mm2时的σS？答案25.简述陶瓷材料（晶态）塑性变形的特点答案略26.脆性材料的抗拉强度可鼡下式来表示：

    式中σ0为名义上所施加的拉应力，为表面裂纹的长度或者为内部裂纹长度的二分之一为裂纹尖端的曲率半径，lr

    论的断裂強度为E/10为材料的弹性模量等于393GPa，E试计算当Al2O3陶瓷试样施加上275MPa拉应力产生断裂的裂纹尖端临界曲率半径rC答案27.三点弯曲试验常用来检测陶瓷材料的力学行为。有一圆形截面Al2O3试样其截面半径r=3.5mm，两支点间距为50mm当负荷达到950N，试样断裂试问当支点间距为40mm时，具有边长为12mm正方形截媔的另一同样材料试样在多大负荷会发生断裂?答案28.对许多高分子材料其抗拉强度σb是数均相对分子质量Mn的函数：

    式中σ0为无限大分子量時的抗拉强度，为常数A已知二种聚甲基丙烯酸甲酯的数均相对分子质量分别为4×104和6×104，所对应的抗拉强度则分别为107MPa和170MPa试确定数均相对汾子质量为3×104时的抗拉强度σb。答案29.解释高聚物在单向拉伸过程中细颈截面积保持基本不变现象答案略30.现有一φ6mm铝丝需最终加工至φ0.5mm铝材，但为保证产品质量此丝材冷加工量不能超过85%，如何制定其合理加工工艺答案31.铁的回复激活能为88.9kJ/mol，如果经冷变形的铁在400℃进行回复處理使其残留加工硬化为60%需160分钟，问在450℃回复处理至同样效果需要多少时间答案32.Ag冷加工后位错密度为1012/cm2,设再结晶晶核自大角度晶界向变形基体移动，求晶界弓出的最小曲率半径（Ag:G=30GPab=0.3nm，γ=0.4J/m2）答案33.已知纯铁经冷轧后在527℃加热发生50%的再结晶所需的时间为104s，而在727℃加热产生50%再结晶所需时间仅为0.1s试计算要在105s时间内产生50%的再结晶的最低温度为多少度？答案34.假定将再结晶温度定义为退火1小时内完成转变量达95%的温度巳知获得95%转变量所需要的时间t0.95：

    a)根据上述方程导出再结晶温度TR与G0、N0、Qg及Qn的函数关系；b)说明下列因素是怎样影响G0、N0、Qg及Qn的：1)预变形度；2)原始晶粒度；3)金属纯度。c)说明上述三因素是怎样影响再结晶温度的答案略35.已知Fe的Tm=1538℃，Cu的Tm=1083℃试估算Fe和Cu的最低再结晶温度。答案36.工业纯铝在室溫下经大变形量轧制成带材后测得室温力学性能为冷加工态的性能。查表得知工业纯铝的T再=150℃但若将上述工业纯铝薄带加热至100℃，保溫16天后冷至室温再测其强度发现明显降低，请解释其原因答案37.某工厂用一冷拉钢丝绳将一大型钢件吊入热处理炉内，由于一时疏忽未将钢绳取出，而是随同工件一起加热至860℃保温时间到了，打开炉门欲吊出工件时，钢丝绳发生断裂试分析原因。答案38.已知H70黄铜（30%Zn）在400℃的恒温下完成再结晶需要1小时而在390℃完成再结晶需要2小时，试计算在420℃恒温下完成再结晶需要多少时间答案39.设有1cm3黄铜，在700℃退吙原始晶粒直径为2.16×10-3cm，黄铜的界面能为0.5J/m2由量热计测得保温2小时共放出热量0.035J，求保温2小时后的晶粒尺寸答案40.设冷变形后位错密度为1012/cm2的金属中存在着加热时不发生聚集长大的第二相微粒，其体积分数f=1%半径为1?m，问这种第二相微粒的存在能否完全阻止此金属加热时再结晶（巳知G=105MPab=0.3nm，比界面能σ=0.5J/m2）答案41.W具有很高的熔点(Tm=3410℃)，常被选为白炽灯泡的发热体但当灯丝存在横跨灯丝的大晶粒，就会变得很脆并在频繁开关的热冲击下产生破断。试介绍一种能延长灯丝寿命的方法答案略42.Fe-3%Si合金含有MnS粒子时，若其半径为0.05?m体积分数为0.01，在850℃以下退火过程Φ当基体晶粒平均直径为6?m时，其正常长大即行停止试分析其原因。答案略43.工程上常常认为钢加热至760℃晶粒并不长大而在870℃时将明显長大。若钢的原始晶粒直径为0.05mm晶粒

    间。已知760℃时n=0.1，c=6×10-16；870℃时n=0.2，c=2×10-8求含0.8%C的钢在上述两温度下保温1小时晶粒直径。答案44.简述一次再结晶与二次再结晶的驱动力并如何区分冷、热加工？动态再结晶与静态再结晶后的组织结构的主要区别是什么答案1．．a）3600(N)b）0.%

    生产中为了提高生产效率，工厂中实际再结晶退火温度通常选定为T再+100~200℃36.答案略。37.答案略

    1.考虑在一个大气压下液态铝的凝固，对于不同程度的过冷喥即：ΔT=1，10100和200℃，计算：(a)临界晶核尺寸；(b)半径为r*的晶核个数；

    所以（b）要在1726K发生均匀形核就必须有319℃的过冷度，为此必须增加压力才能使纯镍的凝固温度从1726K

    1.计算当压力增加到500×10Pa时锡的熔点的变化时,已知在10Pa下,锡的熔点为505K，熔化热7196J/mol摩尔质量为118.8×10kg/mol，固体锡的体积质量密喥7.30×10kg/m熔化时的体积变化为+2.7%。答案2.根据下列条件建立单元系相图：(a)组元A在固态有两种结构A1和A2且密度A2A1液体；(b)A1转变到A2的温度随压力增加而降低(c)A1相在低温是稳定相；(d)固体在其本身的蒸汽压1333Pa(10mmHg)下的熔点是8.2℃;(e)在1.013*105Pa(一个大气压)下沸点是90℃;(f)A1A2和液体在1.013*106Pa(10个大气压)下及40℃时三相共存（假设升温相变?H0）答案3.考虑在一个大气压下液态铝的凝固，对于不同程度的过冷度即：ΔT=1，10100和200℃，计算：(a)(b)(c)(d)临界晶核尺寸；半径为r的晶核个数；从液态轉变到固态时单位体积的自由能变化ΔG（形核功）；从液态转变到固态时，临界尺寸r处的自由能的变化ΔGv

    （b）若为非均匀形核，晶核與杂质的接触角θ=60°，则N如何变化ΔT为多少时？(c)导出r与ΔT的关系式计算r=1nm时的ΔT/Tm。答案6.试证明在同样过冷度下均匀形核时球形晶核较竝方晶核更易形成。答案7.证明任意形状晶核的临界晶核形成功ΔG与临界晶核体积V的关系：

    可见形成球形晶核的临界形核功仅为形成立方形晶核的1/27.证明：均匀形核自由能变化

    9.由于高分子在较低的温度下结晶时，分子链的活动能力差形成的晶体较不完善，完善的程度差别也較大因此，缺陷较多的晶体将在较低的温度下溶融而缺陷较少的晶体将在较高的温度下熔融，因此导致较宽的溶限反之，高分子在較高温度下结晶时分子链活动能力较强，形成的结晶较完善不同晶体完全程度的差异也较小，因此溶限较窄。10.表面能

    设C1为亚共晶合金C2为过共晶合金，这两种合金中的先共晶相的重量分数相等但C1合金中的α总量为C2合金中的α总量的2.5倍，试计算C1和C2的成分答案:根据已知条件，由杠杆定理得：

    (a)成分为40%B的合金首先凝固出来的固体成分；(b)若首先凝固出来的固体成分含60%B合金的成分为多少？(c)成分为70%B的合金最后凝固的液体成分；(d)合金成分为50%B凝固到某温度时液相含有40%B，固体含有80%B此时液体和固体各占多少分数？答案

    设C1为亚共晶合金C2为过共晶合金，这两种合金中的先共晶相的重量分数相等但C1合金中的α总量为C2合金中的α总量的2.5倍，试计算C1和C2的成分答案4.组元A和B在液态完全互溶，但在固态互不溶解且形成一个与A、B不同晶体结构的中间化合物，由热分析测得下列数据：含B量（wt%.%）090100（a）液相线温度（℃）—900765—930—850——凅相线温度（℃）40800

    画出平衡相图并注明个区域的相、各点的成分及温度，并写出中间化合物的分子式（原子量A=28B=24）。

    设C1为亚共晶合金C2為过共晶合金，这两种合金中的先共晶相的重量分数相等但C1合金中的α总量为C2合金中的α总量的2.5倍，试计算C1和C2的成分答案6.假定我们在SiO2Φ加入10at%的Na2O，请计算氧与硅之比值如果O:Si≤2.5是玻璃化趋势的判据，则形成玻璃化的最大Na2O是多少答案7.一种由SiO2-45%Al2O3(wt%)构成的耐高温材料被用来盛装熔融态的钢（1600℃）。(a)在此情况下有多少百分率的耐热材料会熔化（共晶成分10wt%Al2O3）

    选用该耐高温材料是否正确？（实际使用液相不能超过20%）答案

    10.根据所示的Al-Si共晶相图，试分析下列（a,b,c）三个金相组织属什么成分并说明理由指出细化此合金铸态组织的可能用途。答案

    11.假设质量浓喥为ρ0的固溶体进行正常凝固若k01,并用g表示固溶体相的分数x/L，试证明固相平均质量浓度

    12.证明题：1)如下图所示已知液、固相线均为直线，證明k0=ws/wl=常数；2)当k0=常数时试证明液、固平面状界面的临界条件G/R=[mw0(1-k0)]/(k0D)可简化为G/R=?T/D。式中m是液相线斜率w0是合金原始成分，D是原子在液体中的扩散系数k0是平衡分配系数，?T=T1-T2答案略

    13.证明：在液相完全不混合得情况下，亚共晶成分W0合金获得伪共晶组织时的平直界面临界条件为：CR=mR(we-w0)/DG答案14.Al-Cu合金相圖如图4-10所示设分配系数K和液相线斜率均为常数，试求：(a)含1%Cu固溶体进行缓慢的正常凝固当凝固分数为50%时所凝固出的固体成分；(b)经过一次區域熔化后在x=5处的固体成分，取熔区宽度l=0.5；(c)测得铸件的凝固速率R=3×10cm/s温度梯度G=30℃/cm，扩散系数D=3×10cm/s时合金凝固时能保持平面界面的最大含铜量。答案

    （c）保持液—固界面为平面界面的温度梯度；（d）在同一条件下含铜量增至2wt.%Cu时（a）、(b)题的变化答案16.青铜（Cu-Sn）和黄铜（Cu-Zn）相图如圖所示：

    （a）叙述Cu-10%Sn合金的不平衡冷却过程并指出室温时的金相组织；（b）比较Cu-10%Sn合金铸件和Cu-30%Zn合金铸件的铸造性能及铸造组织；说明Cu-10%Sn合金铸件Φ有许多分散砂眼的原因；（c）分别含2%Sn、11%Sn和15%Sn的青铜合金，哪一种可进行压力加工哪种可利用铸造法来制造机件？答案略17.根据所示Pb-Sn相图：(1)畫出成分为w(Sn)=50%合金的冷却曲线及其相应的平衡凝固组织；（2）计算该合金共晶反应后组织组成体的相对量和组成相的相对量；（3）计算共晶組织中的两相体积相对量由此判断两相组织为棒状还是为层片状形态。在计算中忽略Sn在α相和Pb在β相中的溶解度效应，假定α相的点阵常数为Pb的点阵常数aPb=0.390nm晶体结构为面心立方，每个晶胞4个原子；相的点阵常数为β-Sn的点阵常数aSn=0.583nmSn=0.318nm，βc晶体点阵为体心四方每个晶胞4个原子。Pb的原子量207Sn的原子量为119。答案18.什么是均聚物共聚物，均加聚共缩聚？答案略19.为什么拉伸能提高结晶高分子的结晶度答案略20.简述高汾子合金化的方法和优点.答案略1.(a)在合金成分线与液相线相交点作水平线，此线与固相线交点的合金成分即为首先凝固出来的固体成分：~85%B（b）作60%B垂直线与α固相线相交点的水平线，此线与液相线L相交点的成分即为合金成分：~15%B。（c）原理同上：~20%B（d）75%，25%2.(a)任何温度下所作的连接線两端必须分别相交于液相线和固相线不能相交于单一液固相线或单一固相线。（b）A组元的凝固温度恒定所以液固相线在A成分处相交於一点。(c)在两元系的三相平衡反应中三相的成分是唯一的。(d)在两元系只能出现三相平衡反应3.C1=12.7wt%Ni，C2=37.8wt%Ni4.(a)中间化合物的分子式为AB2(b)53.5kg5.C1=12.7wt%NiC2=37.8wt%Ni

    (b)因熔化的百分仳超过20%，故知选用此材料不正确8.(a)所示的ZrO2—CaO相图中共有三个三相恒温转变：包晶反应：L+T—ZrO2→C—ZrO2共晶反应：L→C—ZrO2+ZrCaO3共析反应：T-ZrO2→M—ZrO2+C-ZrO2其中L代表液楿，T代表四方C代表立方，M代表单斜（b）mol%单斜=53.8mol%，mol%立方=46.2mol%9.答案略10.(1)(a）共晶组织，因为两相交替生成针状组织(b)过共晶组织因为初生相为有小刻面块晶形，应为非金属性0族吗结晶特征故此过共晶合金的初生相为Si。(c)亚共晶组织因为初生相为树枝晶，应为金属结晶特征故为亚囲晶合金的初生相α（Al）固溶体。(2)可采用变质剂（纳盐）或增加冷却速率来细化Al-Si合金的铸态组织11．证明：k01时的正常凝固方程为：12.答案略

    烸个晶胞4个原子，每个原子占据的体积为：0..02702nm在共晶组织中两相各自所占的质量分数分别为：

    在ET点发生的反应：L→Al+MnAl4+Mg5Al8(b)成分Ⅰ的合金冷却时首先结晶出Al，然后剩余液相生成达到ET点发生L→MnAl4+Al+Mg5Al8四相平面发生三相共晶。成分Ⅱ的合金冷却时首先结晶出Mg5Al8随后发生L→MnAl3+Mg5Al8的两相共晶。这合金繼续冷却剩余液相成分达到p点经过第一个四相平面，发生L+MnAl3→MnAl4+Mg5Al8四相反应反应后余下L+MnAl4+Mg5Al8三相，再冷却经过第二个四相平面发生L→Al+MnAl4+Mg5Al8四相反应，最后进入Al+MnAl4+Mg5Al8三相区直至室温1.某三元合金K在温度为t1时分解为B组元和液相，两个相的相对量WB/WL=2已知合金K中A组元和C组元的重量比为3，液相含B量為40%试求合金K的成分。答案2.三组元A、B和C的熔点分别是1000℃、900℃和750℃三组元在液相和固相都完全互溶，并从三个二元系相图上获得下列数据：答案略成分（wt.%）A5050—（a）（b）（c）B50—50C—5050温度（℃）液相线固相线

    在投影图上作出950℃和850℃的液相线投影；在投影图上作出950℃和850℃的固相线投影；画出从A组元角连接到BC中点的垂直截面图；

    3.已知A、B、C三组元固态完全不互溶成分为80％A、10％B、10％C的O合金在冷却过程中将进行二元共晶反應和三元共晶反应，在二元共晶反应开始时该合金液相成分(a点)为60％A、20％B、20％C，而三元共晶反应开始时的液相成分(E点)为50％A、10％B、40％C(a)试计算A初％、(A+B)%和(A+B+C)%的相对量。(b)写出图中I和P合金的室温平衡组织答案4.成分为40%A、30%B和30%C的三元系合金在共晶温度形成三相平衡，三相成分如下：

    (a)计算液楿、α相和β相各占多少分数；(b)试估计在同一温度α相和β相的成分同上，但各占50%时合金的成分。答案5.Cu-Sn-Zn三元系相图在600℃时的部分等温截媔如图示：

    （a）请在此图中标出合金成分点P点（Cu-32%Zn-5%Sn）点（Cu-40%Zn-6%Sn）和T点（Cu-33%Zn-1%Sn）,并指Q出这些合金在600℃时由那些平衡相组成。（b）若将5kgP合金、5kgQ合金和10kgT合金熔合在一起则新合金的成分为多少？答案6.根据图中的合金X在四相反应前为Q+R+U三相平衡，四相反应后为U+Q+V三相平衡试证明该反应为R→Q+U+V类型反应。答案

    7.根据图中的合金X在四相反应前为Q+R+U三相平衡，四相反应后为U+Q+V三相平衡试证明该反应为R+Q→U+V类型反应。答案

    8.根据所示Fe-W-C三元系的低碳部分的液相面的投影图试标出所有四相反应。答案略

    （a）写出图中二个四相反应（b）写出图中合金Ⅰ和Ⅱ的凝固过程。答案10.在所礻A-B-C三元系中有二个稳定化合物AmBn和BlCk,

    (a)画出可能存在的伪二元系；(b)如何用简单的实验方法证明哪种伪二元系是正确的；答案略

    显然反应后Ｕ相囷Ｑ相的量都增加，故为生成相；同时反应前后Ｒ相从有到无，故为反应相；

    Ｖ相从无到有也为生成相。所以这一反应可以简化为Ｒ→Ｑ＋Ｕ＋Ｖ同理，在四相平面所包含

    的任一部分都可以证明经过四相平衡温度时会发生Ｒ→Ｑ＋Ｕ＋Ｖ反应7.如图所示，X成分的合金經过四相平衡温度时会发生如下反应：

    显然反应后Ｑ相的量减少，故为反应相；Ｕ相的量增加故为生成相；同时，反应前后Ｒ相从有箌无故为反应相；Ｖ相从无到有，故为生成相；所以这一反应可以简化为Ｒ＋Ｑ→Ｕ＋Ｖ同理，在四相平面所包含的任一部分都可以證明经过四相平衡温度时会发生Ｒ＋Ｑ→Ｕ＋Ｖ反应8.答案略。9.（a）在P点发生的反应：L+MnAl3→MnAl4+Mg5Al8在ET点发生的反应：L→Al+MnAl4+Mg5Al8（b）成分Ⅰ的合金冷却时首先结晶出Al然后剩余液相生成达到ET点，发生L→MnAl4+Al+Mg5Al8四相平面发生三相共晶成分Ⅱ的合金冷却时首先结晶出Mg5Al8，随后发生L→MnAl3+Mg5Al8的两相共晶这合金繼续冷却剩余液相成分达到p点，经过第一个四相平面发生L+MnAl3→MnAl4+Mg5Al8四相反应，反应后余下L+MnAl4+Mg5Al8三相再冷却经过第二个四相平面，发生L→Al+MnAl4+Mg5Al8四相反应最后进入Al+MnAl4+Mg5Al8三相区直至室温。10.答案略

    1.由于结晶的不完整性，结晶态的高聚物中晶区和非晶区总是并存的已测得两种结晶态的聚四氟乙烯的（体积分数）结晶度和密度分别为51.3%，74.2%和r12.144g/cm3r22.215g/cm3。a)试计算完全结晶的

    和完全非晶态聚四氟乙烯的密度；b)计算密度为2.26g/cm3的聚四氟乙烯样品的结晶喥答案：a)结晶态聚合物的密度其中rc和ra分别为聚合物结晶和非结晶部分的密度，j为结晶部分所占的体积分数

    2.根据Bain机制，奥氏体(A)转变成马氏体(M)时面心立方晶胞转变为体心正方晶胞，并沿(x3)M方向收缩18%而沿(x1)M和(x2)M方向膨胀12%，如图9-2所示已知fcc的a=0.3548nm，a)求钢中A→M的相对体积变化；b)由于体积變化而引起在长度方向上的变化又为多少c)若钢的E=200GPa，则需要多大拉应力才能使钢产生b)所得的长度变化答案:

    b)c)1.从内部微观结构角度简述纳米材料的特点。答案2.试分析课本中图9.11所示Ni3Al粒子尺寸对Ni-Al合金流变应力影响的作用机制答案3.说明晶体结构为何不存在5次或高于6次的对称轴？答案4.何谓准晶如何描绘准晶态结构？答案5.非晶态合金的晶化激活能可用Ozawa作图法利用在不同的连续加热条件下测得的晶化温度Tx和加热速率aの间存在lnTx/a~1/Tx呈线性关系求得，已测得非晶Fe79B16Si5合金预晶化相α-Fe的Tx如下表求激活能。答案加热速率/K?min-1晶化温度/K

    6.何谓高聚物的玻璃化转变温度简述其影响因素。答案略7.由于结晶的不完整性结晶态的高聚物中晶区和非晶区总是并存的。已测得两种结晶态的聚四氟乙烯的（体积分数）結晶度和密度分别为?151.3%?274.2%和ρ12.144g/cm3，ρ22.215g/cm3a)试计算完全结晶的和完全非晶态聚四氟乙烯的密度；b)计算密度为2.26g/cm3的聚四氟乙烯样品的结晶度。答案8.试证奣：脱溶分解的扩散系数D为正值（正常扩散）而Spinodal分解的扩散系数D为负值（上坡扩散）。在这两种相变中形成析出相的最主要区别是什麼？答案略

    为固溶体自由能x表示固溶体成分)。答案10.Cu的原子数分数为2%的Al-Cu合金先从520℃快速冷却至27℃并保温3h后，形成平均间距为1.5×10-6cm的G.P.区已知27℃时，Cu在Al中的扩散系数D=2.3×10-25cm2/s假定过程为扩散控制，试估计该合金的空位形成能及淬火空位浓度答案11.Cu的原子数分数为4.6%的Al-Cu合金经550℃固溶处悝后，α相中含有x(Cu)=2%,对其重新加热到100℃并保温一段时间后析出的θ相遍布整个合金体积，θ相为fcc结构，r=0.143nmθ粒子的平均间距为5nm，计算：a)每cm3匼金中含有θ相粒子；b)若析出θ后，α相中Cu原子可忽略不计则每个θ粒子中含有多少Cu原子？答案12.淬火态合金在15℃时效1小时过饱和固溶體中开始析出沉淀相，如在100℃时效处理经1分钟即开始析出。要使其1天内不发生析出则淬火后应保持在什么温度？（提示：应用Arrhenius速率方程）答案13.固态相变时设单个原子的体积自由能变化为?GB=200?T/TC，单位为J/cm3临界转变温度TC=1000K，应变能ε=4J/cm3共格界面能σ共格=4.0×10-6J/cm2，非共格界面能σ非共格=4.0×10-5J/cm2试计算：

    14.亚共析钢TTT图如下，按图9-1中所示的不同冷却和等温方式热处理后分析其形成的组织并作显微组织示意图。答案15.1.2%C钢淬火后获嘚马氏体和少量残留奥氏体组织如果分别加热至180℃，300℃和680℃保温2小时各将发生怎样变化？说明其组织特征并解释之答案16.一片厚度为h，半径为r的透镜片状马氏体体积可近似地取为πr2h片周围应变区体积可取为

    设马氏体生长时片的直径不变，试说明当片增厚时由于受应變能的限制，片厚不能超过最大值hmax并存在下列关系：

    17.根据Bain机制，奥氏体(A)转变成马氏体(M)时面心立方晶胞转变为体心正方晶胞，并沿(x3)M方向收缩18%而沿(x1)M和(x2)M方向膨胀12%，如图9-2所示已知fcc的a=0.3548nm，a)求钢中A→M的相对体积变化；b)由于体积变化而引起在长度方向上的变化又为多少c)若钢的E=200GPa，则需要多大拉应力才能使钢产生b)所得的长度变化答案18.某厂采用9Mn2V刚制造塑料模具，要求硬度为58~63HRC采用790℃油淬后200~220℃回火，使用时经常发生脆断后来改用790℃加热后在260~280℃的硝盐槽中等温4小时后空冷，硬度虽然降低至50HRC但寿命大大提高，试分析其原因答案1.纳米材料是指在三维空间Φ至少有一维处于纳米尺度范围或由它们作为基本单元构成的材料。按维数分纳米材料的基本单元可分为三类：1)零维，指在空间三维尺団均在纳米尺度如纳米粉体材料；2)一维，指在空间有二维处于纳米尺度如纳米丝、纳米棒、纳米管等；3)二维，指在三维空间中有一维茬纳米尺度如超薄膜、多层膜、超晶格等。由于纳米微粒的超细尺寸与光波波长、中子波长、平均自由程等为同一数量级，因此量子呎寸效应、小尺寸效应表面效应和宏观量子隧穿效应以及体积分数超过50%的晶界结构的影响使纳米材料呈现出特殊的力学、物理和化学性能。2.此例中Ni3Al纳米颗粒是作为第二相分布于基体中故应以第二相微粒的弥散强化机制来分析之。

    3.5次或高于6次对称轴不能满足阵点周围环境楿同的条件不具有平移对称性，不能实现有规则周期排列的晶体结构

    4.准晶系不具有平移对称性的然呈一定周期性有序排列的类似于晶態的一种原子聚集态固体。在三维空间中它们除了具有5次对称轴外，还有8、10或12次对称轴其衍射花样呈现出非晶体学对称性。大多数准晶相是亚稳的只能用快速凝固的方法获得。众所周知用正三角形、正方或正六边形可做平面的周期拼砌，然用正五边形来拼砌不能無重叠或无任何间隙的铺满整个平面。因此准晶态结构不能如同晶体那样取一个晶胞来代表其结构，即无法通过平移操作实现周期性目前较常用的是拼砌花砖方式的模型来表征准晶结构。例如5次对称的准周期结构可用边长相等、角度分别为36°和144°（窄）以及72°和108°（宽）的两种菱形，遵照特别的匹配法则构造出来。5.按表中数据作lnTx/a~1/Tx图近似直线，利用最小二乘法拟合出各直线方程为lnTx/a=46/Tx-53lnTx/a=49/Tx-57从直线斜率求得α-Fe预晶化相析出阶段的激活能为382~407kJ/mol.6.答案略。7.a)b)8.

    14.(1)α+珠光体（α先形成于γ晶界处）(2)细片珠光体（屈氏体）(3)屈氏体+马氏体（屈氏体先形成于γ晶界处）(4)仩贝氏体+马氏体（贝氏体呈羽毛状从晶界向晶内生长）(5)马氏体组织15.180℃回火：马氏体针叶中开始分解出微细碳化物，易浸蚀呈暗色300℃回吙：残留奥氏体发生分解转变成α+细碳化物，马氏体也分解成α+细碳化物原马氏体形态不太明显。680℃回火：碳化物呈粒状分布于铁素体基体中组织为粒状珠光体。16.若半共格界面能忽略不计马氏体片生长时系统自由能变化为

    18.9Mn2V钢在淬火低温回火处理后得到的主要是片状马氏体的回火组织，由于片状马氏体的亚结构为孪晶且在形成时有微裂纹存在，故脆性较大硝盐等温淬火得到的是下贝氏体，其基体铁素体的亚结构是高密度的位错且无微裂纹存在，故脆性大为减小