三、材料变形、回复与再结晶。
1.名词解释。
1）临界分切应力：是材料常数，与晶体取向无关。当塑性变形以滑移方式进行时，外应力在某一滑移系上的分切应力达到临界值时才能发生滑移，这一极限分切应力称为临界分切应力。
大小取决于位错在滑移面上运动时所受的阻力。
2）孪生：晶体在切应力作用下，沿一定晶面和一定晶向局部区域的各个晶面相对于其邻面产生切变，变形后形成的孪生区域内，晶体结构与母体相同，但晶体取向发生变化，与母体呈镜面对称，构成孪晶，其对称面称为孪晶界。
3）固溶强化：由于溶质原子的加入引起点阵畸变，位错运动时必须克服溶质原子产生的内应立场，阻力比纯金属大，增大了晶体滑移阻力，使固溶体合金的强度和硬度提高。
4）orowan机制：位错绕过机制。当第二相粒子比基体硬，位错不能切割粒子滑移时，受到粒子阻挡而弯曲形成包围粒子的位错环，其余部分位错线**张力作用下迅速被拉直并继续滑移。
5）应变时效：退火状态的试样拉伸超过屈服点卸载马上再加载，不发生屈服现象。放置一段时间后再加载，屈服现象重新出现。可以用柯氏气团解释。
6）二次再结晶：异常晶粒长大。再结晶完成后的金属继续加热超过某一温度，少数晶粒可能突然异常长大的现象（其他晶粒仍保持细小）。
7）回复：冷变形金属在退火时发生组织性能变化的早期阶段，时新的无畸变晶粒出现前所产生的亚结构和性能变化的阶段，随温度和时间变化。
are fcc metals more ductile than either hcp or bcc metals?
solution
because fcc metals h**e 12 slip systems. hcp metals just h**e 3 slip systems. even bcc metals h**e 48 slip systems, fcc metals h**e 3 slip directions on each slip plane.
do changes in the dislocation density affect the strength and ductility ( its ability to deform plastically)? why?
solution
因为晶体的宏观塑性变形是通过位错运动来实现的，而位错运动时除了受到点阵阻力，还会受到其他位错的作用力，包括应力场和交割。
所以临界分切应力和位错密度的平方根成正比，纯金属的临界分切应力可表示为。
_=_gb^^/altimg': w': 141', h': 26', omath': c=τ0+αgbρ12'}]
当位错密度很低时，晶体接近完美晶体，然后随着位错密度增大，强度迅速下降。随后，晶体中位错密度增大，导致临界分切应力增大，材料强度增加。
4.已知平均晶粒直径为1mm和0.0625mm的α-fe的屈服强度分别为112.7mpa和196mpa,问平均晶粒直径为0.0196mm的α-fe的屈服强度为多少？
解：由霍尔-佩奇公式，合金屈服强度与晶粒直径关系：[_k^}'altimg': w': 110', h': 32', omath': s=σ0+kd-12'}]
t': latex', orirawdata': 112.
7=_+k^}'altimg': w': 159', h':
32', omath': 112.7=σ0+k*1-12'}]
[_+k^}'altimg': w': 189', h': 32', omath': 196=σ0+k*0.0625-12'}]
[_≈84.93333', altimg': w': 128', h': 23', omath': 0≈84.93333'}]
平均晶粒直径为0.0196mm的α-fe的屈服强度为。
_=_k^}=27.76667-84.93333^}≈283.
2871pa', altimg': w': 529', h':
32', omath': s=σ0+kd-12=27.76667-84.
93333*0.0196-12≈283.2871pa'}]
5.试指出cu和α-fe两晶体易滑移的晶面和晶向，并求出他们的滑移面间距，滑移方向上的原子间距及点阵阻力。（已知gcu=48.
3gpa，gα-fe =81.6gpa，v=0.3）
解：cu为fcc结构。
易滑移的晶面为，晶向<110>
滑移面间距[_=frac^+^fraca}',altimg': w': 204', h': 72', omath': acu=ah2+k2+l2=3a3'}]
滑移方向上的原子间距[_=a\\sqrt^+^fraca}',altimg': w': 223', h': 52', omath': bcu=au2+v2+w2=2a2'}]
cu点阵阻力[_=frac\\exp \\left\\ight)b}}ight\\}frac\\exp \\left\\a}}ight)*\fraca}}}right\\}90.91mpa', altimg': w':
605', h': 129', omath': cu=2g1-γexp-2πa1-γb=2*48.
31-0.3exp-2*3.14*3a31-0.
3*2a2=90.91mpa'}]
-fe为bcc结构。
易滑移的晶面为，晶向<111>，晶面为时。
滑移面间距[_=frac^+^fraca}',altimg': w': 201', h': 72', omath': afe=ah2+k2+l2=2a2'}]
滑移方向上的原子间距[_=a\\sqrt^+^fraca}',altimg': w': 222', h': 52', omath': bfe=au2+v2+w2=3a2'}]
点阵阻力[_=frac\\exp \\left\\ight)b}}ight\\}frac\\exp \\left\\a}}ight)*\fraca}}}right\\}153.59mpa', altimg': w':
616', h': 129', omath': fe=2g1-γexp-2πa1-γb=2*81.
61-0.3exp-2*3.14*2a21-0.
3*3a2=153.59mpa'}]
6.今有纯ti、al、pb三种铸锭，试判断它们在室温（20°c）轧制的难易顺序。是否可以连续轧制？
如果不能，应采取什么措施才能使之轧制成薄板？（已知ti的熔点1672°c，在883°c以下为hcp结构，883°c以上为bcc结构；al的熔点为660°c，bcc结构；pb的熔点为328°c，fcc结构。）
解：室温（20°c）下，ti为hcp结构，al为bcc结构，pb为fcc结构。
轧制为塑性变形，根据三种结构滑移系的不同(fcc结构塑性最好，bcc结构次之，hcp结构最难)，三种铸锭轧制由难到易为ti，al，pb。不可以连续轧制。
应将ti加热到883°以上，162°以下，进行轧制。al，pb在室温下轧制。
7.简述一次再结晶与二次再结晶的驱动力。如何区分冷、热加工？动态再结晶与静态再结晶后组织结构的主要区别是什么？
解。一次再结晶的驱动力：变形金属经回复后未被释放的储存能。
二次再结晶的驱动力：界面能降低晶粒尺寸差别。
冷加工：低于再结晶温度的加工。
热加工：高于再结晶温度的加工。
动态再结晶与静态再结晶后组织结构的主要区别：动态再结晶得到的晶粒更细。
8.某工厂用一冷拉钢丝绳将一大型钢件吊入热处理炉内，由于一时疏忽，未将钢绳取出，而是随同工件一起加热至860℃，保温时间到了，打开炉门，欲吊出工件时，钢丝绳发生断裂，试分析原因。
解：高温和拉力使钢绳发生蠕变。原子活动能力提高，位错滑移更为容易，塑性变形越来越大，在晶界处形成微孔和裂纹，最后断裂。
9.有一截面为10mm10mm的镍基合金试样，其长度为40mm，拉伸实验结果如下表，试计算其抗拉强度σb，屈服强度σ0.2，弹性模量e以及延伸率δ。
解：[',altimg': w':
46', h': 43', omath': fat':
latex', orirawdata': a=10*10*^^altimg': w':
160', h': 25', omath': a=10*10*10-6m2'}]
_=\frac=1276mpa', altimg': w': 215', h': 43', omath': b=127600100=1276mpa'}]
[_=frac=1000mpa', altimg': w': 227', h': 43', omath': 0.2=100000100=1000mpa'}]
当f=86200n时，[_eε=0.2e', altimg': w': 149', h': 46', omath': fa0=eε=0.2e'}]
弹性模量e=4310mpa
延伸率[*100\\%25.5\\%altimg': w': 208', h': 43', omath': 50.2-4040*100%=25.5%'}
材料科学基础第 次作业解答
三 材料变形 回复与再结晶。1.名词解释。1 临界分切应力 是材料常数，与晶体取向无关。当塑性变形以滑移方式进行时，外应力在某一滑移系上的分切应力达到临界值时才能发生滑移，这一极限分切应力称为临界分切应力。大小取决于位错在滑移面上运动时所受的阻力。2 孪生 晶体在切应力作用下，沿一定晶面和一定晶向局...
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