工程材料作业

11111..晶晶体体与与非非晶晶体体的的本本质质区区别别是是什什么么？？单单晶晶体体为为何何有有各各向向异异性性而而实实际际金金属属表表现现为为各各向向同同性性？？（（11））晶晶体体中中的的质质点点在在空空间间作作有有规规则则的的排排列列，，而而非非晶晶体体内内部部的的质质点点排排列列不不规规则则（（22））因因为为不不同同的的晶晶面面及及晶晶向向上上，，原原子子的的排排列列情情况况不不同同，，所所以以晶晶体体表表现现为为各各向向异异性性，，而而实实际际金金属属是是由由很很多多方方向向各各异异的的单单晶晶体体杂杂乱乱排排列列而而成成，，所所以以整整体体表表现现为为各各向向同同性性。。22..铜铜和和铁铁室室温温下下的的晶晶格格常常数数分分别别为为00..228866nnmm和和00..33660077nnmm，，求求11ccmm33铁铁和和铜铜中中的的原原子子数数。。11nnmm((nnaannoommeetteerr))==1100--99mm==1100AA((aannggssttrroonngg))铜铜的的晶晶格格常常数数＝＝00..228866xx1100--77ccmm铁铁的的晶晶格格常常数数＝＝00..33660077xx1100--77ccmm11ccmm33铜铜的的原原子子数数＝＝3)710286.0(31cmxcmxx44＝＝11..7711xx102311ccmm33铁铁的的原原子子数数＝＝3)7103607.0(31cmxcmxx22==44..2266xx102233..常常见见的的金金属属晶晶体体典典型型结结构构有有哪哪几几种种？？αα－－FFee,,γγ－－FFee,,CCuu,,AAll,,NNii,,PPbb,,CCrr,,VV,,MMoo,,MMgg,,ZZnn,,WW各各属属于于何何种种晶晶体体结结构构？？222面面心心立立方方结结构构、、体体心心立立方方结结构构、、密密排排六六方方结结构构γγ－－FFee,,CCuu,,AAll,,NNii,,PPbb--面面心心立立方方结结构构αα－－FFee,,CCrr,,VV,,MMoo,,WW--体体心心立立方方结结构构MMgg,,ZZnn--密密排排六六方方结结构构44立立方方晶晶系系中中，，{{111100}}、、{{112200}}、、{{112233}}晶晶面面族族包包括括哪哪些些晶晶面面？？其其中中平平行行于于XX轴轴、、YY轴轴、、ZZ轴轴的的晶晶面面各各为为哪哪些些??解解：：{{112200}}晶晶面面族族包包括括的的晶晶面面图图示示如如下下。。{{111100}}晶晶面面族族包包括括的的晶晶面面为为：：平平行行于于XX轴轴的的晶晶面面：：((001111)),,((00111))平平行行于于YY轴轴的的晶晶面面：：((110011)),,((11001))平平行行于于ZZ轴轴的的晶晶面面：：（（111100）），，((11100)){{112200}}晶晶面面族族包包括括的的晶晶面面为为：：333平平行行于于ZZ轴轴的的晶晶面面有有：：)120(、、)210(、、)201(、、)102(平平行行于于YY轴轴的的晶晶面面有有：：)102(、、)201(、、)021(、、)012(平平行行于于XX轴轴的的晶晶面面有有：：)012(、、)021(、、)210(、、)120({{112233}}晶晶面面族族包包括括的的晶晶面面，，其其中中任任何何一一个个晶晶面面也也不不平平行行于于XX轴轴、、YY轴轴、、ZZ轴轴。。)123(、、)231(、、)321(、、)321(；；)132(、、)321(、、)231(、、)231(；；)213(、、)132(、、)312(、、)312(；；)231(、、)312(、、)132(、、)132(；；)312(、、)123(、、)213(、、)213(；；)321(、、)213(、、)123(、、)123(；；66..试试说说明明布布氏氏硬硬度度、、洛洛氏氏硬硬度度、、维维氏氏硬硬度度的的应应用用范范围围及及相相互互关关系系布布氏氏硬硬度度用用于于低低硬硬度度材材料料硬硬度度测测定定洛洛氏氏硬硬度度用用于于高高硬硬度度材材料料硬硬度度测测定定维维氏氏硬硬度度一一般般用用于于实实验验室室精精密密硬硬度度测测定定444HHBB≈≈HHVV≈≈1100HHRRCC，，HHBB≈≈HHVV≈≈66HHSS77★★试试分分析析钨钨（（熔熔点点33338800℃℃））和和铁铁（（熔熔点点11553388℃℃））在在11110000℃℃变变形形，，铅铅（（熔熔点点332233℃℃））和和锡锡（（熔熔点点223322℃℃））在在室室温温（（2200℃℃））变变形形，，能能否否发发生生加加工工硬硬化化现现象象？？答答：：加加工工硬硬化化－－金金属属发发生生塑塑性性变变形形时时，，随随变变形形程程度度的的增增大大，，其其强强度度和和硬硬度度显显著著提提高高而而塑塑性性和和韧韧性性明明显显下下降降的的现现象象称称为为加加工工硬硬化化。。（（物物理理实实质质））金金属属发发生生塑塑性性变变形形时时,,位位错错密密度度增增加加,,位位错错间间的的交交互互作作用用增增强强，，相相互互缠缠结结,,造造成成位位错错运运动动阻阻力力的的增增大大,,引引起起塑塑性性变变形形抗抗力力提提高高。。另另一一方方面面由由于于晶晶粒粒破破碎碎细细化化，，使使强强度度得得以以提提高高。。消消除除加加工工硬硬化化的的措措施施是是再再结结晶晶退退火火。。判判断断塑塑性性变变形形后后的的金金属属是是否否产产生生加加工工硬硬化化依依据据：：变变形形温温度度如如果果高高于于金金属属的的再再结结晶晶温温度度，，则则塑塑性性变变形形产产生生的的加加工工硬硬化化被被随随后后的的再再结结晶晶过过程程所所消消除除，，因因此此塑塑性性变变形形后后不不产产生生加加工工硬硬化化现现象象。。（（强强调调：：实实际际应应用用过过程程中中由由于于实实际际塑塑性性变变形形过过程程较较快快，，而而且且金金属属的的再再结结晶晶过过程程是是通通过过原原子子实实现现的的，，如如果果加加热热温温度度较较低低，，加加工工硬硬化化现现象象就就不不能能被被随随后后的的再再结结晶晶过过程程消消除除，，因因此此热热加加工工温温度度要要远远高高于于再再结结晶晶温温度度，，才才能能使使塑塑性性变变形形后后的的金金属属不不显显加加工工硬硬化化现现象象））钨钨和和铁铁在在11110000℃℃变变形形以以及及铅铅和和锡锡在在2200℃℃能能否否发发生生加加工工硬硬化化现现象象，，必必须须首首先先计计算算出出它它们们的的最最低低再再结结晶晶温温度度：：TTrr≈≈00..44TTmm（（TTrr、、TTmm绝绝对对温温度度））WW::TTrr==00..44××((33338800++227733))KK555TTrr==11446611..22--227733==11118888..22℃℃＞＞11110000℃℃发发生生FFee::TTrr==00..44××((11553388++227733))KKTTrr==772244..44--227733==445511..44℃℃＜＜11110000℃℃不不发发生生PPbb::TTrr==00..44××((332277++227733))KKTTrr==224400--227733==--3333℃℃＜＜2200℃℃不不发发生生SSnn::TTrr==00..44××((223322++227733))KKTTrr==220022--227733==--7711℃℃＜＜2200℃℃不不发发生生66611..3300kg纯纯铜铜与与2200kg纯纯镍镍熔熔化化后后慢慢冷冷至至112255OO℃℃，，利利用用图图22..33的的NiCu相相图图，，确确定定：：⑴⑴合合金金的的组组成成相相及及相相的的成成分分；；⑵⑵相相的的质质量量分分数数。。答答：：⑴⑴根根据据已已知知条条件件计计算算该该合合金金成成分分的的含含NNii量量为为2200kkgg//（（2200＋＋3300））kkgg==4400%%，，然然后后在在图图中中11225500℃℃处处绘绘一一水水平平线线交交液液相相线线和和固固相相线线两两点点，，过过此此两两点点作作铅铅垂垂线线得得知知此此温温度度下下该该合合金金组组成成相相为为LL、、，，测测量量得得其其成成分分分分别别为为2233%%和和4499%%；；⑵⑵利利用用杠杠杆杆定定律律可可计计算算出出质质量量分分数数分分别别为为：：LL%%==((((4499%%－－4400%%))//((4499%%－－2233%%))))××110000%%==3344..66%%%%==11－－LL%%==6655..44%%TCuNi40%LL+aaac77722..示示意意画画出出图图22..88中中过过共共晶晶合合ⅣⅣ（（假假定定WWssnn==7700%%））平平衡衡结结晶晶过过程程的的冷冷却却曲曲线线。。画画出出室室温温平平衡衡组组织织示示意意图图，，并并在在相相图图中中标标出出组组织织组组成成物物。。计计算算室室温温组组织织中中组组成成相相的的质质量量分分数数及及各各种种组组织织组组成成物物的的质质量量分分数数。。（（22））室室温温组组织织中中组组成成相相的的质质量量分分数数::由由于于室室温温由由αα及及ββ相相组组成成，，其其质质量量分分数数各各为为：：αα%%＝＝fgg3xx110000%%ββ%%==11--αα%%==fgf3xx110000%%（（33））室室温温组组织织中中组组织织组组成成物物的的质质量量分分数数（（二二次次应应用用杠杠杆杆定定律律））::70β→αⅡ温度22’‘’‘013时间其室温组织示意图如下L→βLLββ(αc+βe)β+αⅡ(αc+βe)888由由于于室室温温组组织织组组成成物物为为：：初初生生相相ββ、、二二次次相相ααⅡⅡ、、共共晶晶体体（（αα++ββ）），，各各组组织织组组成成物物的的质质量量分分数数分分别别为为：：刚刚冷冷却却到到共共晶晶温温度度（（没没有有发发生生共共晶晶反反应应））LLdd%%==dee2xx110000%%室室温温：：（（αα++ββ））%%＝＝LLdd%%==dee2xx110000%%,,共共晶晶反反应应刚刚结结束束时时：：ββ%%==ded2xx110000%%室室温温：：ααⅡⅡ%%==fgge'xxded2xx110000%%ββ%%==11--（（αα++ββ））%%--ααⅡⅡ%%==fgfe'xxded2xx110000%%cbaTpbsndefg999