2020 材料成形金属学(东北大学) 最新满分章节测试答案
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本课程起止时间为:2020-09-21到2020-12-09
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【作业】第一章 晶体缺陷概述 习题1
1、 问题:1-1.（20分）什么是晶体缺陷？按照晶体缺陷的几何组态，晶体缺陷可分为几种，每种类型的缺陷包括什么？
评分规则: 【 晶体缺陷就是指实际晶体结构与理想晶体结构发生偏差的区域。（5分）
晶体缺陷分为：点缺陷， 线缺陷，面缺陷。（5分）
点缺陷包括：空位 ，间隙原子，置换原子；线缺陷包括：刃型位错，螺型位错，混合位错；面缺陷包括：小角度晶界，大角度晶界，相界面。（10分）
】
2、 问题:1-2.（30分) 什么是空位平衡浓度？请写出表达式。 为什么说空位是一种热力学上平衡的缺陷？
评分规则: 【 
】
3、 问题:1-3.（30分）若将某材料加热至1130K时，其空位平衡浓度是其在1000K时的5倍，设在1000~1130 K之间时材料的密度不变，试计算其空位形成能。（R=8.32J/(mol·K)）
评分规则: 【 
】
4、 问题:1-4.（20分）相界面结构有几种形式？它们的特点分别是什么？
评分规则: 【 相界面有三种形式，分别是共格界面，半共格界面和非共格界面。（5分）
共格界面：“共格”是指界面上的原子同时位于两相晶格的结点上，共格相界面两边原子一一对应。由于两相晶格常数不同，故晶格发生畸变，产生较大的弹性能。（5分）
非共格界面：两相晶体结构差别较大，界面上原子分布混乱，界面分明，弹性能很低。（5分）
半共格界面：两相晶格常数相差较大时，不可能做到完全共格。界面上会产生一些位错，界面分明，弹性能介于前两者之间。（5分）
】
【作业】第二章 位错理论基础（2） 习题2（2）
1、 问题:2-5.（20分）两个柏氏矢量相互平行的刃型位错交割后形成割阶还是扭折？请画图说明。
评分规则: 【 
】
2、 问题:习题2-6.（20分）题目及图请见ppt。
评分规则: 【 
】
3、 问题:习题2-7.（20分）题目及图请见ppt。
评分规则: 【 （1）BC边是正刃型位错（6分）
（2）沿-x轴方向运动（7分）
（3）沿-y轴方向运动（7分）
】
4、 问题:习题2-8.（20分）题目及图请见ppt。
评分规则: 【 
】
5、 问题:习题2-9.（20分）题目及图请见ppt。
评分规则: 【 
】
【作业】第二章 位错理论基础（1） 习题2（1）
1、 问题:2-1. （30分）设有两条交叉（正交但不共面）的位错线AB和CD，其柏氏矢量分别为b1和b2，且│b1│=│b2│= b。试求一个是螺型位错，一个是刃型位错两条位错间的交互作用。（要求算出单位位错线的受力f和总力F）
评分规则: 【 
】
2、 问题:2-2.（30分）晶体的滑移面上存在一个位错环，外力场在其柏氏矢量方向的切应力为τ=10-4G。若b=2.55×10-10m，此位错环在晶体中能扩张的半径为多大？（取α=0.5）
评分规则: 【 
】
3、 问题:2-3.（20分）下列关于滑移和攀移的说法错误的是（ ），并说明理由。A.滑移发生时晶体体积无改变，攀移发生时晶体体积发生改变。B.刃型位错和螺型位错都只能在一个滑移面上滑移。C.刃型位错既能滑移又能攀移，螺型位错只能滑移。D.正应力只会导致攀移而不会导致滑移。
评分规则: 【 选择B（10分）
刃型位错的运动方向始终垂直于位错线而平行于柏氏矢量，其滑移面就是由位错线与柏氏矢量所构成的平面，因此刃型位错在一个滑移面上滑移；对于螺型位错，由于位错线与柏氏矢量平行，故它的滑移面可以是多个（10分）。
】
4、 问题:2-4.（20分）位错与溶质原子的交互作用，在下列选项中，错误的是（ ），并说明理由。A.点缺陷通常与刃型位错发生交互作用，位错与溶质原子的交互作用引起溶质原子向位错线聚集，形成的溶质原子气团为柯氏气团。B.位错与溶质原子的弹性交互作用是通过它们的应力场而发生作用的，其结果是当它们靠近时，总畸变能减少，从而使系统的总能量降低。C.溶质原子周围的点阵畸变完全呈球面对称时，螺型位错与溶质原子间有交互作用。D.斯诺克气团是由于螺型位错与溶质原子之间发生交互作用形成的。
评分规则: 【 选择C（10分）
螺型位错应力场中没有正应力分量，如溶质原子周围的畸变完全呈球面对称，螺型位错和溶质之间无交互作用能；而当溶质原子周围的点阵畸变并非完全球面对称，螺型位错与溶质原子有交互作用。（10分）
】
【作业】第三章 材料的塑性变形机制 习题3
1、 问题:3-1.（25分）什么是滑移？什么是孪生？请比较它们的区别。
评分规则: 【 滑移是指晶体在外力作用下，一部分相对于另一部分沿一定的晶面和晶向发生的平移滑动；（5分）
孪生是指在切应力作用下晶体的一部分相对于另一部分沿一定晶面和晶向、按一定关系发生相对的位向移动；（5分）
相同点：（答对其中三条即为满分7分）①是重要的塑性变形机制；②使晶体发生切变；③沿着特定的晶面和晶向上进行；④不改变晶体点阵类型。
不同点：（答对其中三条即为满分8分）①孪生切变均匀，滑移切变不均匀；②相邻层间相对切变量小于一个原子间距，滑移为原子间距整数倍；③孪生位向改变，滑移位向不变；④孪生腐蚀抛光后可见，滑移腐蚀抛光后不可见。
】
2、 问题:3-2.（25分）（1）什么是临界切应力？（2）哪些因素会影响临界切应力？（3）为什么临界切应力与图中所示的θ角无关？请给出推导过程。（图示请见ppt）
评分规则: 【 
】
3、 问题:3-3.（25分）简述材料高温变形的机制，请用文字或画图说明。
评分规则: 【 
】
4、 问题:3-4. （25分）晶体的不均匀变形有几种形式？
评分规则: 【 晶体的不均匀变形可分为：扭折带、形变带、显微带以及剪切带。（5分）
扭折带：晶体在拉伸或压缩时会发生滑移面在局部地区的弯折，成为扭折带。（5分）
形变带：压缩时在试样表面可看到带状痕迹，在带中的点阵相对于原来的点阵发生了转动。（5分）
显微带：在变形过程中形成两个或多个大致平行的位错墙，平行的位错墙构成显微带。（5分）
剪切带：在材料的塑性变形过程中，发生剧烈的局部变形而出现剪切带，在剪切带中切变量很大。（5分）
】
【作业】第四章 材料的强化机制 习题4
1、 问题:4-1.（10分）请列举纯金属强化的主要机制。
评分规则: 【 细晶强化（5分）
加工硬化（5分）
】
2、 问题:4-2.（40分）采用晶格缺陷理论说明合金强化的主要机制。
评分规则: 【 固溶强化：位错在固溶体合金中运动时必须克服溶质原子的应力场，因此固溶体合金中位错运动的阻力要比在纯金属中大，固溶体的强度总是要高于其基本金属的强度。（10分）
晶界强化：多晶体中存在有大量的晶界，晶界两边晶粒的取向不同，滑移难以从一个晶粒直接传播到有取向差异的另一个晶粒上。因此，为了使邻近的晶粒也发生滑移，就必须要加大外力。（10分）
本文章不含期末不含主观题！！
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