材料科学基础复习题第二部分

b

θ v 图5 图4

10 何谓可动位错和固定位错?就fcc晶体中的可动位错和固定位错各举两个实例,它们在塑性变形时各起什么作用?

11 一个右螺型位错,把其位错线的正方向反向,是否会变成左螺型位错?为什么?

12 回答下列问题:

1 写出两平行螺型位错间的交互作用力公式,分别说明两个平行的同号和异号螺型位错间的交互作用力。

2 在一个刃型位错的应力场中,有一个与之平行的螺型位错,二者之间是否产生交互作用力?为什么?

13 在fcc晶体中,位错反应a/2[-110]?a/6[-211]+a/6[-12-1]能否进行?写出反应后扩展位错宽度的表达式和式中各符号的含义;若反应前的a/2[-110]是刃位错,则反应后的扩展位错能进行何种运动?能在哪个晶面上进行运动?

14 螺旋位错的能量公式为Es=Gb2Ln(R/r0)/4?。若金属材料亚晶尺寸为R=10-3~10-4cm,r0约为10-8cm。(1)试估算Es(2)估算Al中长度为1个柏氏矢量的螺型位错割阶的能量,b=a/2{101},a=2.8A

15 分析下列反应能够进行的原因

1 a/2[10-1]?a/6[11-2]+a/6[2-1-1]

2 求上述两肖克莱不全位错扩展宽度d。 3 计算出两扩展位错间的作用力。

16 图5所示方向相同的两个平行刃型位错,位于平行滑移面上,相距h,问:

1 ?为何值时,这两个位错在滑移方向上作用力为零。 3 ?值在何范围两位错相互吸引?

要使两位错在各自滑移面上相向运动需要施加多大切应力?方向如何? 2 要使两位错在各自滑移面上反向运动,需施加多大切应力?方向如何?

图示的两个平行刃型位错位于平行的滑移面上,若方向相反,问:?=45O,?=90O时在方

h 向上两个位错间相互作用力为多少?

18 图6所示fcc结构两个相交的滑移面(111)和(11-1),其上柏氏矢量分别为a/2[10-1]和a/2[011]的位错,当层错能不高时,两个全位错分解为扩展位错。

1 写出(111)与(111)两个滑移面上两全位错所分解为肖克莱不全位错的两个反应式。

2 如果两扩展位错运动,当它们在两个滑移面交线AB相遇时,两领先不全位错将发生如下反应:

a/6[2-1-1]+a/6[-121]?a/6[110]

分析a/6[110]为何类型位错,能否自由滑移,对加工硬化有何作用。

图6

19 平衡空位浓度与温度有何关系?高温淬火对低温扩散速度有何影响?

20 设AB为一混合位错,其位错线方向与柏氏矢量方向如图7所示,试画出B点处

的刃型位错分量,并说明它是正刃型位错还是负刃型位错?

b

B

1

图8

图7

21 Fcc晶体可动滑移系为(11-1)[-110]

1. 指出引起滑移的单位位错的柏氏矢量,并说明之。 2. 如果滑移是由纯刃位错引起的,试指出位错线的方向。

3. 如滑移是由纯螺旋位错引起的,试指出位错线方向。

如该滑移系上作用一大小为0.7MPa的切应力,试计算单位刃型位错和单位螺型受力大小和方向。A=0.2nm

22 试说明:

1 汇集在晶内任意一点的各位错线,其柏氏矢量之和为零。 2 螺型位错的应力场是径向对称的。

23 分析位错与空位,间隙原子之间各种可能的相互作用与转化,并指出在哪些实际过程中发生?

25 两螺型位错,其中一个含一对扭折,另一个含一对割阶,如图8所示: 1. 在图上标明扭折与割阶,指出其柏氏矢量方向。 2. 若图面为fcc的(111)面,试分析,这对位错线段,哪一对比较容易通过自身滑移消失? 3. 含割阶的螺型位错,在滑移时怎样造成空位。

24 在一个刃型位错附近放置另一个刃型位错,其位置如图9所示(I,II,III,IV,V位

置),两刃型位错同号,问它们在滑移面上受力方向如何?

5 4 3

2

1 图9

27 铜单晶(fcc)三维位错网络结点之间平均距离为D: 1. 计算位错增殖所需应力?

2. 如此应力决定材料剪切强度,为达到u/100的强度值,D值多大。

已知:u=50MPa a=0.36nm

28 从以下各点详细比较刃型位错与螺型位错:

(1)位错线与柏氏矢量的关系 (2)位错进行滑移与攀移运动 (3)位错周围的应力场 (4)位错的交割 (5)与晶界的关系 (6)应力场的对称性

29 分析FCC[-101]晶向上一个单位位错,可与[12-1]晶向上的一个肖克莱不全位错合成一个弗兰克不全位错。

1 求合成弗兰克不全位错的柏氏矢量。 2 这合成位错能否滑移,为什么?

3 从能量上分析这个反应能否进行?

30 写出下列位错可滑移面,并指出是何种类型位错?

1 B1=[00-1]位错线的运动方向为[110] 2 B2=1/6[11-2]位错线的走向为[-101]

31 在面心立方晶体中把两个平行且同号的单位螺型位错从相距100nm推近到3nm需做多少功?已知:a=0.3nm,G=7×107Pa

32 图10所示的某fcc晶体中的两个扩展位错其可动性有何差别?各能进行何种运动,并作简要说明。 b=a/2[-10a/6[-1-12] b=a/2[-1a/6[-1-12] 1] 01]

a/6[-211a/6[-21

(111) (111) 图10

33. 在柏氏矢量为b的位错I的应力场中,存在位错II,其柏氏矢量为b2,如图11,位错I,II均为刃型位错,问:位错I的应力场中哪一个应力分量使位错II滑移,哪一个应力分量使位错II攀移,写出其受力表达式(不考虑位错运动时所受阻力)。 F A Fy II B r θ I 图11

34 某fcc晶体的滑移系为(11-1)[-110],回答如下问题:

1. 引起滑移的单位柏氏矢量,并说明。

2. 如滑移是纯刃型位错引起的,指出位错线方向。 3. 滑移时位错线运动方向。 h C 图12

4. 如滑移系作用的切应力为? ,写出单位刃型位错线受力大小与方向。

35 已知铜的空位形成能为1.1eV,问从27? 升温到1000? 时空位浓度增加多少倍(取A=1)

36 判断图12示三条相互平行位错线L1,L2和L3性质异同之处。已知:?b1?=?b2?=?b3? (夹角?1=?2=?3)

第七章 金属冷变形

本章主要内容:

晶体的变形过程:弹性变形,塑性变形,断裂,应力—应变曲线

单晶体的塑性变形:滑移:滑移线,滑移系,交滑移,多系滑移,滑移的位错解释 临界分切应力,拉伸和压缩时晶体的转动 其它变形方式:孪生,扭析 单晶体的应力—应变曲线

多晶体的塑性变形:晶粒取向的影响,晶界的影响

晶粒大小对材料性能的影响:Hall-Petch公式,高温强度 单相固溶体合金的变形:固溶强化,屈服现象,应变时效 复相合金的变形:第二相的影响

塑性变形中金属的组织,性能变化:组织变化,加工硬化,内应力,织构

金属及合金强化的位错解释:Cottroll气团,位错的相互交截,带割阶的位错运动,Lomer-Cottrell位错,加工硬化的位错解释,绕过机制(Orowan机制),切过机制

1 填空

1 Hcp金属的滑移系是由___________________________________所组成。 2 单晶滑移时临界分切应力公式为_______________________。

3 金属材料的性能出现方向性,可能时由下列组织结构产生,__________________,________________,____________________。

4 孪生时发生均匀切变的那个晶面称为_____________,切变的方向称为_____________。 5 bcc晶体(011)面上的滑移方向是____________和______________,(-101)面上的滑移方向是______________和____________________。 6 单晶体试样拉伸时,其滑移面向着与拉伸轴_________的方向转动,压缩时滑移面朝着与压力轴___________的方向转动。

7 Fcc晶体滑移面是____________________,滑移方向是__________________,共有_______________个滑移系,当拉伸轴沿[001]方向时具有__________个等效滑移系。

8 在常温下,Mg晶体的滑移面是_________,滑移方向是______________,?-Fe的滑移面是____________,滑移方向是_______________________。

9 多晶体塑性变形时,由于___________________和_____________的影响,其变形阻力比单晶体大。

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