材基本学期作业题(3)

16. 厚度为40mm厚的铜板，轧制成一侧为20mm另一侧仍保持为40mm的楔形板，经再结晶退火后，画出从20mm的一侧到40mm一侧的截面的组织示意图。并说明。

17. 一简单立方双晶体的取向及力轴取向如图所示，试分析哪一个晶体首先滑移?在哪一个滑移系滑移?若已知其滑移的临界分切应力，如何求拉应力？

18. 有两批工业纯铝制品，分别在6日和18日进行相同变形量的冷加工，然后于18日同时进行再结晶退火，试分析那批制品先发生再结晶。

19. 某合金在400℃、390℃恒温完成再结晶分别需要1h和2h，求在420℃需要的时间。

20. 将经过大冷变形量的纯铜长棒一端浸入冰水中，另外一端加热至900℃，试分析2小时后该纯铜棒沿长度方向的组织和硬度分布。

第9章 材料的亚稳相

1、扩散型相变包括哪些种类？

2、说明下列名词或概念的物理意义：（1）一级相变和二级相变；（2）共格和非共格界面；（3）失配度；（4）过冷度；（5）临界形核功；（6）脱溶；（7）形核长大；（8）调幅分解；（9）亚稳相和平衡相；（10）等温转变曲线；（11）连续冷却转变曲线：（12）共折转变；（13）先共折转变；（14）珠光体转变；（15）贝氏体转变；（16）胞状转变；（17）惯析面；（18）魏氏组织；（19）长程有序；（20）短程有序。 3、固态相变与液-固相变在形核、长大规律方面有何特点？分析这些特点对所形成的组织产生的影响？

4、下式表示含n个原子的晶胚形成时所引起系统自由能的变化。

?G??bn(?Gv?Es)?an2/3??/?

式中：?Gv--形成单位体积晶胚时的自由能变化；??/?--界面能；

Es--应变能；a,b--系数，其数值由晶胚的形状决定。

试求晶胚为球形时，a和b的值。若?Gv，??/?，Es均为常数，试导出球状晶核的形核功?G*。

5、固态相变时，假设新相晶胚为球形，且单个原子的体积自由能变化?Gv?200?T/Tc(J/cm3)，临界转变温度Tc?1000K，应变能

Es?4J/cm3，共格界面能?共格?40erg/cm2，非共格界面能

（1J=10 erg）计算： ?非共格?400erg/cm2，

**（1）?T?50?C时临界形核功?G共格之比； /?G非共格7

**（2）若?G共格时的?T。 ??G非共格6、Al-Cu合金的亚平衡相图如图10-10所示(中南大学版教材)，试指出经过固溶处理的Al-4%Cu合金在400?C和100?C温度时效时的脱溶顺序；并解释为什么稳定相一般不会首先形成。

7、脱溶分解与调幅分解在形成折出相时最主要的区别是什么？ 8、若金属B溶入面心立方金属A中，试问合金有序化的成分更可能是A3B还是A2B？试用20个A原子和B原子作出原子在面心立方金属（111）面上的排列图形。

9、含碳质量分数0.3%及1.2%的?5mm碳钢试样，都经过860℃加热淬火，试说明淬火后所得到的组织形态、精细结构及成分。若将两种钢在860℃加热淬火后，将试样进行回火，则回火过程中组织结构会如何变化？

10、试分析脱溶析出球形第二相时，粒子粗化的驱动力。 11、?相在?相基体上借助于?相非均匀形核，假设界面能

???，???，???互相相等，试证明：

（1）当形成单球冠型?核心时[见图10-48（a）]，所需的临界形核功是均匀形核的一半；

（2）当形成双球冠型?核心时[见图10-48（b）]，临界形核功是均匀形核的5/16。

12、假定在Al（FCC，原子最大间距为0.3nm）基固溶体中。空位的平衡浓度（n/N）在550℃为2?10?4，而在130℃时可以忽略不计。

（1）如果所有空位都构成GP区的核心，求单位体积中的核心数目；（2）计算这些核心的平衡距离。

?2G13、已知Fe-0.4%C合金奥氏体(?)在500℃时2?0，试判断

?C此合金在500℃时：

'’??‘（贫碳）（1）发生下列反映的可能性：???(富碳）； ‘’（2）发生先共折铁素体析出反应?????（?碳浓度比?更高）时，

碳原子扩散的方式是上坡扩散还是正常扩散？说明理由，并作示意图表示。

14、试比较贝氏体转变与珠光体转变、马氏体转变的异同。 15、称马氏体转变的惯析面为不畸变平面的含义是什么？如何证明马氏体转变的惯析面为不畸变平面？

3.4 习题训练

题 6-1 写出FCC晶体在室温下所有可能的滑移系统（要求写出具体的晶面、晶向指数）。

题 6-2 已知某铜单晶试样的两个外表面分别是（001）和（111）。请分析当此晶体在室温

下滑移时在上述每个外表面上可能出现的滑移线彼此成什么角度？

题 6-3 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。

题 6-4 若直径为5mm的单晶铝棒在沿棒轴[123]方向加40N的拉力时即开始滑移，求铝在

滑移时的临界分切应力。

题 6-5 有一BCC晶体的(110)[111试问在[001]和[010]]滑移系的临界分切应力为60MPa，

方向必须施加多少的应力才会产生滑移？

题 6-6 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。

题 6-7 Mg单晶体的试样拉伸时，3个滑移方向与拉伸轴分别相交成38°、45°、85°，而基

面法线与拉伸轴相交成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？

题 6-8 Al单晶在室温时的临界分切应力?c?7.9?105Pa。若在室温下将铝单晶试样做拉

伸试验时，拉伸轴为[123]方向，试计算引起该样品屈服所需施加的应力。

题 6-9 如果沿FCC晶体的[110]方向拉伸，请写出可能起动的滑移系统。 题 6-10 请在Mg的晶胞图中画出任一对可能的双滑移系统，并标出具体指数。 题 6-11 证明取向因子的最大值为0.5（?max?0.5）。

题 6-12 将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]相交

成36.7°，与[011]相交成19.1°，与[111]相交成22.2°，开始屈服时载荷为20.4N，试确定主滑移系的分切应力。

题 6-13 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）不会引起滑移？

题 6-14 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

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