单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,习 题 讲 解,1,习 题 讲 解1,表面不能简单理解为体相的终止,结合键断裂，表面能，,表面重构和驰豫,表面成份改变,2,表面不能简单理解为体相的终止2,表面原子数量,依题意。可假设为nXnXn个晶胞组成立方体形状,可以简单地理解成6个表面，,每个面上角上原子数量（n+1）,2,，面心原子数量n,2,，,6个面，故面上原子数量为6X（2n,2,+2n+1)=12n,2,+12n+6,立方体中总原子数量4n,3,，（每个晶胞原子数为4）,故总晶胞数为10,3,，n=10,N,S,/N,B,=1360/4000=?,故总晶胞数为10,24,，n=10,8,N,S,/N,B,=?,3,表面原子数量3,习题,1解释下列名词：滑移，滑移系，孪生，屈服，应变时效，加工硬化，织构,2已知体心立方的滑移方向为，在一定的条件下滑移面是112，这时体心立方晶体的滑移系数目是多少？,解答：,112滑移面有12组，每个112 包含一个晶向，故为12个,3如果沿fcc晶体的110方向拉伸，写出可能启动的滑移系；,4写出fcc金属在室温下所有可能的滑移系；,4,习题4,5将直径为5mm的铜单晶圆棒沿其轴向123拉伸，若铜棒在60KN的外力下开始屈服，试求其临界分切应力。,解答,：fcc结构，滑移系111，,共有12个滑移系,（-111）面,（111）面,（11-1）面,（1-11）面,x,z,y,A,B,C,AB:-110,BC:0-11,CA:10-1,x,z,y,A,B,C,AB:-1011,CA:0-11,BC:110,AB:-1-10,CA:10-1,BC:011,AB:-110,BC:0-1-1,CA:101,x,z,y,A,B,C,x,z,y,A,B,C,5,5将直径为5mm的铜单晶圆棒沿其轴向123拉伸，若铜棒,立方系中同指数的晶面指数和晶向指数垂直,晶向u,1,v,1,w,1,与晶向u,2,v,2,w,2,之间的角度值计算,6,立方系中同指数的晶面指数和晶向指数垂直6,由s/coscos，当拉伸轴沿123，开动的滑移系为（-111）101。,123与（-111）夹角计算公式，,cosu,1,u,2,+v,1,v,2,+w,1,w,2,/(u,1,2,+v,1,2,+w,1,2,),1/2,(u,2,2,+v,2,2,+w,2,2,),1/2,123与（-111）夹角cos（8/21）,1/2,123与（101）夹角cos（4/7）,1/2,故s/coscos1.6910,6,N/m,2,7,由s/coscos，当拉伸轴沿123，开动的滑,6证明取向因子的最大值为0.5。,7分析典型的fcc单晶体加工硬化曲线，比较与多晶体加工硬化曲线的区别。,单晶体三个阶段明显，多晶体某个阶段可能被掩盖，一般无易滑移阶段,硬化率不同,单晶体一般用曲线，多晶体一般用曲线,8,6证明取向因子的最大值为0.5。8,8屈服现象的实质是什么，吕德斯带与屈服现象有何关系，如何防止吕德斯带的出现？,溶质原子对位错钉扎的解脱；,吕德斯带就是屈服阶段不均匀变形的变形痕迹；,加入夺取溶质原子的合金元素或进行超过屈服变形量的预变形,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；,变形储能，存在于不同尺寸范围,变形不均匀造成,影响：开裂；尺寸稳定性，表面翘曲等；化学性能如腐蚀；可以作为后续回复再结晶的驱动力；表面压应力可以有提高疲劳断裂的作用,9,8屈服现象的实质是什么，吕德斯带与屈服现象有何关系，如何防,10实践表明，高度冷轧的镁板在深冲时往往会裂开，试分析原因；,解答,要点：,1）本身hcp，滑移系少，塑性差,2）大变形量，形成织构，塑性方向性,3）加工硬化影响，也有内应力影响,10,10实践表明，高度冷轧的镁板在深冲时往往会裂开，试分析原因,11分析Zn、Fe、Cu几种金属塑性不同的原因,12陶瓷材料的变形与金属材料的变形有何不同?,13高分子材料的变形有何特点？,11,11分析Zn、Fe、Cu几种金属塑性不同的原因11,14分析为什么细化晶粒既可以提高金属强度，又可以提高金属的塑性。,提高强度,晶界的阻止位错运动,相邻晶粒滑移位向不一致,hall-petch equation,塑性,开动的滑移系较多,应力集中相对小，防止裂纹过早产生,承担变形量的晶粒多，相对变形量大，变形均匀,12,14分析为什么细化晶粒既可以提高金属强度，又可以提高金属的,15讨论金属的应变硬化现象对金属加工、使用行为的影响。,抗偶然过载,加工强化,连续加工成型的条件,性能控制,切削加工性能好,消耗能量,内应力：腐蚀,性能不稳,塑性降低,13,15讨论金属的应变硬化现象对金属加工、使用行为的影响。13,16总结影响金属强度的因素。,晶体缺陷,内因：金属本性，晶格类型；晶粒大小和亚结构；溶质元素；第二相；,外因：服役温度；应变大小；应变速率，增加强度大，脆；应力状态：拉，压，扭等；,14,16总结影响金属强度的因素。14,17为什么过饱和固溶体经过适当时效处理后，其强度比它的室温平衡组织强度要高？什么合金具有明显的时效强化效果？把固溶处理后的合金冷加工一定量后再进行时效，冷加工对合金的时效有何影响？,第二相强化,具有固溶度变化，析出中形成细小弥散第二相的合金。,加速；,15,17为什么过饱和固溶体经过适当时效处理后，其强度比它的室温,18知一个铜单晶体试样的两个外表面分别是（001）和（111）。分析当此单晶体在室温下滑移时在上述每个表面上可能出现的滑移线彼此成什么角度；,解答：,铜单晶体为fcc，滑移系为111。表面是（001），塑性变形表面滑移线为111与 001的交线，滑移线表现为平行或垂直,若表面是（111），塑性变形表面滑移线为111与 111的交线，滑移线表现为平行或为60,(8个（111）面组成的交线即为),16,18知一个铜单晶体试样的两个外表面分别是（001）和（11,(111),17,(111)17,习题,金属材料的强化方式有哪些？,解答,：金属材料的塑性变形通过位错运动实现，故强化途径有两条：,1.减少位错，小于10,2,cm,2,，接近于完整晶体，如晶须。,2.增加位错，阻止位错运动并抑制位错增殖,强化手段有多种形式：冷加工变形强化，细晶强化，固溶强化，有序强化，第二相强化（弥散或沉淀强化，切过与绕过机制），复合材料强化,18,习题金属材料的强化方式有哪些？18,某面心立方晶体可动滑移系为（11-1）-110，点阵常数a=0.2nm.,1.指出引起滑移的单位位错柏氏矢量,2.滑移由刃型位错引起，指出滑移线方向,3.滑移由螺型位错引起，指出滑移线方向,4.上述情况下滑移时位错线滑移方向,5.假定该滑移系上作用0.7MPa的切应力，计算单位刃型位错和螺型位错线受力大小和方向,解答：1.,单位位错柏氏矢量b=a-110/2，即滑移方向上最紧邻原子间距间矢量。,2.,设位错线方向为uvw，滑移线在（11-1）上，则有u+v-w0；,位错为刃型位错，故与柏氏矢量方向-110垂直，有-u+v0；可得位错线方向 uvw为112,3.,同理，设位错线方向为uvw，滑移线在（11-1）上，u+v-w0；位错为螺型位错，故与柏氏矢量方向-110平行，可得位错线方向 uvw为-110,4.,刃型位错滑移时位错线滑移方向平行b；螺型位错滑移时位错线滑移方向垂直b,5.,晶体受切应力，单位长度位错线受力F=b；方向均与位错线垂直，b a-110/2，大小为0.707a，带入可得F9.89910-,11,MN/m,19,某面心立方晶体可动滑移系为（11-1）-110，点阵常数,20,20,