清华大学材料科学基础习题答案.doc
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清华大学材料科学基础习题答案
第1章练习和答案1第2章练习和答案8第3章练习和答案11第4章练习和答案15 《晶体结构与缺陷》第1章练习和答案1-1。勇敢格子的基本特征是什么?答:它具有周期性和对称性,每个节点都是一个等价点。
1-具有周期性和对称性,每个节点都是一个等价点。
1:首先,不少于14种点阵。对于14种晶格中的任何一种,在不改变对称性的情况下,都不可能找到一种方法来连接节点以形成一个新的晶胞。第二,不超过14种。如果每个晶体系统包括四种晶格,即简单晶格、平面晶格、体晶格和底晶格,那么在七个晶体系统中有28种布拉瓦晶格。然而,这28种晶格中的一些可以在不改变对称性的情况下连接成14种晶格中的一种。例如,体心单斜可以连接成底部中心单斜晶格,所以它不是一种新的晶格类型。1-但是这28种晶格中的一些可以连接成14种晶格中的一种,而不改变对称性。例如,体心单斜可以连接成底部中心单斜晶格,所以它不是一种新的晶格类型。1.单位胞元和原胞元都可以反映晶格的周期性,即单位胞元和原胞元的无限积累可以获得一个完整的完整晶格。然而,晶胞需要反映晶格的对称性。在这个前提下,最小体积单位是单位单元。然而,原始单元只需要最小的体积,而勇敢晶格的原始单元只包含一个节点。例如:
BCC单元中的节点数为2,原始单元为1。
催化裂化装置单元中的节点数为4,原单元为1。
六边形网格单元中的节点数为3,原始单元为1。如下图所示,直线是单位单元格,虚线是原始单元格。虽然原始细胞只需要最小的体积,雅鲁藏布江晶格的原始细胞只包含一个节点。例如: BCC单元中的节点数为2,原始单元为1。
催化裂化装置单元中的节点数为4,原单元为1。
六边形网格单元中的节点数为3,原始单元为1。如下图所示,直线是单位单元格,虚线是原始单元格。立方立方立方立方六边形晶格1:晶胞中相邻三条边的长度A、B和C以及三条边之间的夹角α、β和γ分别决定晶胞的大小和形状。这六个参数被称为晶格常数。与晶体系统a,b,c,α,β,γ相关的晶格常数的数目是三斜a≠b≠c,α ≠ β ≠ γ ≠ 906 (a,b,c,α,β,γ)单斜a≠b≠c,α=β=90≠γ或α=γ=90≠β4 (a,b,c,γ或a,b,c,β)斜a≠ α=β=90,γ=1202(A,C)菱形a=b=c,α=β=γ≠902(A,A)1-晶体系统A,B,C,α,β,γ三重a≠b≠c,α ≠ β ≠ γ ≠ 906 (A,B,C,α,β,γ)单斜a≠b≠c,α=β α=β=γ=902 (A,C)立方a=b=c,α=β=γ=901α=β=90,γ=1202(A,C)菱形a=b=c,α=β=γ≠902(A,α)1:晶格和结构不一定相同,因为晶格中的节点可以代表多个原子,而结构中的点只能代表一个原子。锌的晶格是六方晶格,但原子也存在于非节点位置,属于HCP结构。金刚石的晶格是面心立方晶格,但在四个四面体的间隙中有碳原子,属于金刚石结构。见下图。锌金刚石结构1-金刚石的晶格是面心立方晶格,但在四个四面体的间隙中有碳原子,属于金刚石结构。见下图。锌钻石结构
1:{ 123 }=(123)(23)(13)(12)(132)(32)(12)(13)(213)(13)(23)(21)(231)(31) (21)(23)(312)(12)(32)(31)(321)(21)(31)(32)=[112][12][12][11][121][21][ 11][12]在立方晶系的晶胞图中画出下列晶面和晶向:(102),(11)-(102),(11): 4-24。判断下列位错反应是否可以进行。如果可以的话,试着在单位细胞图上画一个矢量图。
(A)A/2[1]A/2[111]→A[001](b)A/2[110]→A/6[12]A/6[211)(c)A/2[110]
→A/6[112]A/3[11](d)A/2[10]A/2[011]→A/2[110](e)A/3[112]A/6[11]→A/2[111]
(b)1/2 a2 1/3 a2;
(c)1/2 a2=1/2 a2;
(d)a2 1/2 a2;
(e)3/4a 2=3/4a 2;
都满意了。4-满足所有几何条件,只判断是否满足能量条件σσbi2≥σbj2,(a)3/2 a2;
(b)1/2 a2 1/3 a2;
(c)1/2 a2=1/2 a2;
(d)a2 1/2 a2;
(e)3/4a 2=3/4a 2;
都满意了。4: AAL=0.404纳米,aCu=0.361nm纳米,不锈钢=0.356纳米,铝=3×106牛顿/平方厘米,铜=5×106牛顿/平方厘米,不锈钢=10×106牛顿/平方厘米。三种材料的堆垛层错能γⅰ见表4-2。解决方案:
铝、铜和不锈钢都是面心立方结构,所以d0=Ga2/(24πγⅰ)。查表,三种材料的堆垛层错能γI为166×10-
6、45×10-
6,15× 10-6 J/m2,三种材料的d0为3.91×10-
7、1.92×10-
6、1.12×10-5 m .4-14 f=1.27×10-4 n/m,方向为y轴负方向4-16 (1)均为螺型,AB螺位错的应力场由P246可知,f=(σ b) × υ==B2 τ xzj 由Peach-Koehler公式求得。∴f12=b2τxz=-G b1 b2 d/[2π(x2 d2)](4)两者都是叶片型。从P247可以知道AB边缘位错的应力场。使用Peach-Koehler公式,F=(σ b) × υ==B2 σ zj,∴F12=B2σz=-υgb2d/[π(1-υ)(x2d 2)],f=∑-∞f12dx=-gb2υ/(1-υ),m=∑-∞F12 xdx=0。(3)螺杆式和叶片式,f=(σb)×υ=-B2τyzk,∴f12=-b2 τ yz=-gb2x/[2π (x2d2)],f=∨f 12dx=0,m=∨f 12dx=(积分散度)。4-21 4-24都符合。4-26。表中的兆焦耳不是兆焦耳,而是兆焦耳,所以每个人的数量级都是错误的。8-2。c=1.3% *电流变系数(6.8倍*厘米-1);8-6。(a)t=1.012 * 104s;(b)t=4.047 * 104s;
(c)x1/x2=√(D1/D2)=ì(16.6/7.94)=1 . 446.8-7 . c=0.85 ERF(25.13 * x)=0.8,结果x=0.053cm厘米。字模型