金属学与热处理课后习题答案_5.docx

《金属学与热处理课后习题答案_5.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《金属学与热处理课后习题答案_5.docx（15页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、金属学与热处理课后习题答案第一章1.作图表示出立方晶系123、0-1-2、421等晶面和-102、-211、346等晶向3.某晶体的原子位于正方晶格的节点上，其晶格常数a=bc，c=2/3a。今有一晶面在X、Y、Z坐标轴上的截距分别是5个原子间距，2个原子间距和3个原子间距，求该晶面的晶面参数。解：设X方向的截距为5a，Y方向的截距为2a，则Z方向截距为3c=3X2a/3=2a，取截距的倒数，分别为1/5a，1/2a，1/2a化为最小简单整数分别为2,5,5故该晶面的晶面指数为2554.体心立方晶格的晶格常数为a，试求出100、110、111晶面的晶面间距，并指出面间距最大的晶面解：100面间

2、距为a/2，110面间距为2a/2，111面间距为3a/3三个晶面晶面中面间距最大的晶面为1107.证实理想密排六方晶胞中的轴比c/a=1.633证实：理想密排六方晶格配位数为12，即晶胞上底面中心原子与其下面的3个位于晶胞内的原子相切，成正四面体，如下图则OD=c/2，AB=BC=CA=CD=a因ABC是等边三角形，所以有OC=2/3CE由于(BC)2=(CE)2+(BE)2则有(CD)2=(OC)2+(1/2c)2，即因而c/a=8/3=1.6338.试证实面心立方晶格的八面体间隙半径为r=0.414R解：面心立方八面体间隙半径r=a/2-2a/4=0.146a面心立方原子半径R=2a/4

3、，则a=4R/2，代入上式有R=0.146X4R/2=0.414R9.a设有一刚球模型，球的直径不变，当由面心立方晶格转变为体心立方晶格时，试计算其体积膨胀。b经X射线测定，在912时-Fe的晶格常数为0.3633nm，-Fe的晶格常数为0.2892nm，当由-Fe转化为-Fe时，求其体积膨胀，并与a比拟，讲明其差异的原因。解：a令面心立方晶格与体心立方晶格的体积及晶格常数分别为V面、V踢与a面、a体，钢球的半径为r，由晶体构造可知，对于面心晶胞有4r=2a面，a面=22/2r，V面=a面3=22r3对于体心晶胞有4r=3a体，a体=43/3r，V体=a体3=43/3r3则由面心立方晶胞转变为

4、体心立方晶胞的体积膨胀V为V=2V体-V面=2.01r3B根据晶格常数计算实际转变体积膨胀V实，有V实=2V体-V面=2x(0.2892)3-(0.3633)3=0.000425nm3实际体积膨胀小于理论体积膨胀的原因在于由-Fe转化为-Fe时,Fe原子的半径发生了变化，原子半径减小了。10.已知铁和铜在室温下的晶格常数分别为0.286nm和0.3607nm，求1cm3中铁和铜的原子数。解：室温下Fe为体心立方晶体构造，一个晶胞中含2个Fe原子，Cu为面心立方晶体构造，一个晶胞中含有4个Cu原子1cm3=1021nm3令1cm3中含Fe的原子数为NFe，含Cu的原子数为NCu，室温下一个Fe的

5、晶胞题解为VFe，一个Cu晶胞的体积为VCu，则NFe=1021/VFe=1021/(0.286)3=3.5x1018NCu=1021/VCu=1021/(0.3607)3=2.8X101811.一个位错环能不能各个部分都是螺型位错或者刃型位错，试讲明之。解：不能，看混合型位错13.试计算110晶面的原子密度和111晶向原子密度。解：以体心立方110晶面为例110晶面的面积S=ax2a110晶面上计算面积S内的原子数N=2则110晶面的原子密度为=N/S=2a-2111晶向的原子密度=2/3a15.有一正方形位错线，其柏式矢量如下图，试指出图中各段线的性能，并指出任性位错额外串排原子面所在的位

6、置。DCbABAD、BC段为刃型位错；DC、AB段为螺型位错AD段额外半原子面垂直直面向里BC段额外半原子面垂直直面向外第二章1.证实均匀形核时，构成临界晶粒的Gk与其体积V之间的关系为Gk=V/2Gv证实：由均匀形核体系自由能的变化1可知，构成半径为rk的球状临界晶粒，自由度变化为2对2进行微分处理，有 (3)将3带入1，有4由于，即3V=rkS5当前位置：文档视界金属学与热处理课后习题答案金属学与热处理课后习题答案当前位置：文档视界金属学与热处理课后习题答案金属学与热处理课后习题答案在正的温度梯度下成长时，其界面为平行于熔点等温面的平直界面，与散热方向垂直，进而使之具有平面状的长大形态，可

7、将这种长大方式叫做平面长大方式。2、在负的温度梯度下生长的界面形态粗糙界面的晶体在负的温度梯度下生长成树枝晶体。主干叫一次晶轴或一次晶枝。其它的叫二次晶或三次晶。对于光滑界面的物质在负的温度梯度下长大时，假如杰克逊因子不太大时可能生长为树枝晶，假如杰克逊因子很大时，即便在负的温度梯度下，仍有可能构成规则形状的晶体。6.简述三晶区构成的原因及每个晶区的性能特点构成原因：1表层细晶区：低温模壁强烈地吸热和散热，使靠近模壁的薄层液体产生极大地过冷，构成原因构成原模壁又可作为非均匀形核的基底，在此一薄层液体中立即产生大量的晶核，并同时向各个方向生长。晶核数目多，晶核很快相互相遇，不能继续生长，在靠近模

8、壁处构成薄层很细的等轴晶粒区。2柱状晶区：模壁温度升高导致温度梯度变得平缓；过冷度小，不能生成新晶核，但利于细晶区靠近液相的某些小晶粒长大；远离界面的液态金属过热，不能形核；垂直于模壁方向散热最快，晶体择优生长。3中心等轴晶区：柱状晶长到一定程度后，铸锭中部开场形核长大-中部液体温度大致是均匀的，每个晶粒的成长在各方向上接近一致，构成等轴晶。性能特点：1表层细晶区：组织致密，力学性能好；2柱状晶区：组织较致密，存在弱面，力学性能有方向性；3中心等轴晶区：各晶粒枝杈搭接牢固，无弱面，力学性能无方向性。7.为了得到发达的柱状晶区应采用什么措施，为了得到发达的等轴晶区应采取什么措施？其基本原理怎样？

9、答：为了得到发达的柱状晶区应采取的措施：1控制铸型的冷却能力，采用导热性好与热容量大的铸型为了得到发达的柱状晶区应采取的措施：材料，增大铸型的厚度，降低铸型的温度。2提高浇注温度或浇注速度。3提高熔化温度。基本原理：基本原理：1铸型冷却能力越大，越有利于柱状晶的生长。2提高浇注温度或浇注速度，使温度梯度增大，有利于柱状晶的生长。3熔化温度越高，液态金属的过热度越大，非金属夹杂物溶解得越多，非均匀形核数目越少，减少了柱状晶前沿液体中的形核的可能，有利于柱状晶的生长。为了得到发达的等轴晶区应采取的措施：为了得到发达的等轴晶区应采取的措施：1控制铸型的冷却能力，采用导热性差与热容量小的铸型材等轴晶区

10、应采取的措施料，增大铸型的厚度，提高铸型的温度。2降低浇注温度或浇注速度。3降低熔化温度。基本原理：基本原理：1铸型冷却能力越小，越有利于中心等轴晶的生长。2降低浇注温度或浇注速度，使温度梯度减小，有利于等轴晶的生长。3熔化温度越低，液态金属的过热度越小，非金属夹杂物溶解得越少，非均匀形核数目越多，增加了柱状晶前沿液体中的形核的可能，有利于等轴晶的生长。第三章1.在正温度梯度下，为何纯金属凝固时不能呈树枝状生长，而固溶体合金却能呈树枝状成长？纯金属凝固时，要获得树枝状晶体，必需在负的温度梯度下；在正的温度梯度下，只能以平面状长大。而固溶体实际凝固时，往往会产生成分过冷，当成分过冷区足够大时，固

11、溶体就会以树枝状长大。2.何谓合金平衡相图，相图能给出任一条件下的合金显微组织吗？合金平衡相图是研究合金的工具，是研究合金中成分、温度、组织和性能之间关系的理论基础，也是制定各种热加工工艺的根据。其中二元合金相图表示二元合金相图表示在平衡状态下，合金的组成相或组织状态与温度、成分、压力之间关系的简明图解。平衡状态：合金的成分、质量份数不再随时间而变化的一种状态。合金的极缓慢冷却可近似以为是平衡状态。三元合金相图是指独立组分数为3的体系，该体系最多可能有四个自由度，即温度、压力和两个浓度项，用三维空间的立体模型已缺乏以表示这种相图。若维持压力不变，则自由度最多等于3，其相图可用立体模型表示。若压

12、力、温度同时固定，则自由度最多为2，可用平面图来表示。通常在平面图上用等边三角形(有时也有用直角坐标表示的)来表示各组分的浓度。不能，相图只能给出合金在平衡条件下存在的合金显微组织4.何谓成分过冷？成分过冷对固溶体结晶时晶体长大方式和铸锭组织有何影响？在固溶体合金凝固时，在正的温度梯度下，由于固液界面前沿液相中的成分有所差异，导致固液界面前沿的熔体的温度低于实际液相线温度，进而产生的过冷称为成分过冷。这种过冷完全是由于界面前沿液相中的成分差异所引起的。温度梯度增大，成分过冷减小。成分过冷必须具备两个条件：第一是固液界面前沿溶质的富集而引起成分再分配；第二是固液界面前方液相的实际温度分布，或温度分布梯度必须到达一定的值。对合金而言，其凝固经过同时伴随着溶质再分配，液体的成分始终处于变化当中，液体中的溶质成分的重新分配改变了相应的固液平衡温度，这种关系有合金的平衡相图所规定。利用“成分过冷判定合金微观的生长经过。第四章1.分析分析c=0.2%,wc=0.6%,wc=1.2%的铁碳合金从液态平衡冷却到室温的转变经过。c=0.2%:L-L+-(1495度)-+L-+-(727度)-+Fe3C;(=A,=F;下同)c=0.6%:L-+L-+-(727度)-+Fe3C;c=1.2%:L-+L-Fe3C+-(727度)-+Fe3C;室温下相组成物的相对含量: