一、解釋名詞

滑移：是指在切應力的作用下，晶體的一部分沿一定晶面和晶向，相對于另一部分發生相對移動的一種運動狀态。這些晶面和晶向分别被稱為滑移面和滑移方向。滑移的結果是大量的原子逐步從一個穩定位置移動到另一個穩定的位置，産生宏觀塑性變形。

滑移系：晶體通過滑移産生塑性變形時，由滑移面和其上的滑移方向所組成的系統

孿生：金屬塑性變形的重要方式。晶體在切應力作用下一部分晶體沿着一定的晶面（孿晶面）和一定的晶向（孿生方向）相對于另外一部分晶體作均勻的切變，使相鄰兩部分的晶體取向不同，以孿晶面為對稱面形成鏡像對稱，孿晶面的兩邊的晶體部分稱為孿晶。形成孿晶的過程稱為孿生；

屈服：材料在拉伸或壓縮過程中，當應力超過彈性極限後，變形增加較快，材料失去了抵抗繼續變形的能力。當應力達到一定值時，應力雖不增加（或在微小範圍内波動），而變形卻急速增長的現象，稱為屈服。

應變時效：具有屈服現象的金屬材料在受到拉伸等變形發生屈服後，在室溫停留或低溫加熱後重新拉伸又出現屈服效應的情況；

加工硬化：金屬材料在再結晶溫度以下塑性變形時強度和硬度升高，而塑性和韌性降低的現象。又稱冷作硬化。産生原因是，金屬在塑性變形時，晶粒發生滑移，出現位錯的纏結，使晶粒拉長、破碎和纖維化，金屬内部産生了殘餘應力等。

織構：多晶體中位向不同的晶粒經過塑性變形後晶粒取向變成大體一緻，形成晶粒的擇優取向，擇優取向後的晶體結構稱為變形織構，織構在變形中産生，稱為變形織構。

二、已知體心立方的滑移方向為<111>，在一定的條件下滑移面是{112}，這時體心立方晶體的滑移系數目是多少？

解答：{112}滑移面有12組，每個{112} 包含一個<112>晶向，故為12個

三、如果沿fcc晶體的[110]方向拉伸，寫出可能啟動的滑移系。

滑移面和滑移方向垂直。面（abc）和方向［hkl］一定有下面的關系。ah＋bk＋cl＝0

滑移面是原子密排面，面心立方晶體密排面是｛111｝晶面族。

所以可能的晶面指數有（1－11）,（－111）兩個。

四、寫出fcc金屬在室溫下所有可能的滑移系；

滑移面和滑移方向通常是原子排列最密集的平面和方向。對面心立方金屬原子排列最密集的面是{111}共有四個，原子最密集的方向是[110]共有3個，所以它有12個滑移系。

五、将直徑為5mm的銅單晶圓棒沿其軸向[123]拉伸，若銅棒在60KN的外力下開始屈服，試求其臨界分切應力。

解答：fcc結構，滑移系{111}<110>，由

σs＝τ/cosφcosλ，當拉伸軸沿[123]，開動的滑移系為（-111）[101]。[123]與（-111）夾角計算公式，cosθ＝[u1u2 v1v2 w1w2]/[(u12 v12 w12)1/2(u22 v22 w22) 1/2]

[123]與（-111）夾角cosφ＝（8/21）1/2 [123]與（101）夾角cosλ＝（4/7）1/2

故σs＝τ/cosφcosλ＝1.69×106N/m2

十、實踐表明，高度冷軋的鎂闆在深沖時往往會裂開，試分析原因；

解答要點：1.本身hcp，滑移系少，塑性差2.大變形量，形成織構，塑性方向性

3.加工硬化影響，也有内應力影響

十一、分析Zn、α－Fe、Cu幾種金屬塑性不同的原因

答：Zn、α-Fe、Cu這三種晶體的晶體結構分别是密排六方、體心立方和面心立方結構。

密排六方結構的滑移系少，塑性變形困難，所以Zn的塑性差。面心立方結構滑移系多，滑移系容易開動，所以對面心立方結構的金屬Cu塑性好。體心立方結構雖然滑移系多，但滑移面密排程度低于fcc，滑移方向個數少，較難開動，所以塑性低于面心立方結構材料，但優于密排六方結構晶體，所以α-Fe的塑性較Cu差，優于Zn

十四、分析為什麼細化晶粒既可以提高金屬強度，又可以提高金屬的塑性。

根據Hall2petch 公式:σs=σ0 Kd-1/2 式中，σs是材料的屈服強度，σ0是與材料有關的常數，K 是常數，d 是晶粒直徑。可以看出,材料的屈服強度與晶粒尺寸倒數的平方根成正比。因為細晶粒晶界多阻礙位錯運動，當然提高了強度，同時又能增強韌性。霍爾配奇公式可知，屈服強度σs與晶粒直徑平方根的倒數dv2呈線性關系。在多晶體中，滑移能否從先塑性變形的晶粒轉移到相鄰晶粒主要取決于在已滑移晶粒晶界附近的位錯塞積群所産生的應力集中能否激發相鄰晶粒滑移系中的位錯源，使其開動起來，從而進行協調性的多滑移。由τ=nτ0知，塞積位錯數目n越大，應力集中τ越大。位錯數目n與引起塞積的晶界到位錯源的距離成正比。晶粒越大，應力集中越大，晶粒小，應力集中小，在同樣外加應力下，小晶粒需要在較大的外加應力下才能使相鄰晶粒發生塑性變形。在同樣變形量下，晶粒細小，變形能分散在更多晶粒内進行，晶粒内部和晶界附近應變度相差較小，引起的應力集中減小，材料在斷裂前能承受較大變形量，故具有較大的延伸率和斷面收縮率。另外，晶粒細小，晶界就曲折，不利于裂紋傳播，在斷裂過程中可吸收更多能量，表現出較高的韌性。

十六、總結影響金屬強度的因素

金屬及合金主要是以金屬鍵合方式結合的晶體。完美金屬的理論抗拉強度是指與結合鍵能（結合力和結合能）相關的材料物理量（雙原子作用模型），其影響因素可以從該模型去考慮（如溫度、鍵能、原子間距、點陣結合方式、原子尺寸、電負性電子濃度等，這些在金屬材料學應該都有）； 由于實際的金屬及合金材料并非完美晶體，存在點、線、面缺陷（空位、位錯、晶界相界等）或畸變，為此材料強度遠低于它的理論強度。從缺陷的角度去考慮材料強化。工程及應用中最廣的的屈服強度，該強度發生在材料的塑性變形緊密相關，可以從金屬滑移及其機制去分析材料機制，（如位錯機制等，阻礙位錯運動的方式都為強化機制，如細晶強化、時效、固溶、形變強化)

編輯

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十八、知一個銅單晶體試樣的兩個外表面分别是（001）和（111）。分析當此單晶體在室溫下滑移時在上述每個表面上可能出現的滑移線彼此成什麼角度；

解答：銅單晶體為fcc，滑移系為{111}<110>。表面是（001），塑性變形表面滑移線為{111}與 {001}的交線<110>，滑移線表現為平行或垂直

若表面是（111），塑性變形表面滑移線為{111}與 {111}的交線<110>，滑移線表現為平行或為60° (8個（111）面組成的交線即為<110>)

金屬材料的強化方式有哪些？

解答：金屬材料的塑性變形通過位錯運動實現，故強化途徑有兩條：

1.減少位錯，小于10－2 cm－2，接近于完整晶體，如晶須。

2.增加位錯，阻止位錯運動并抑制位錯增殖

強化手段有多種形式：冷加工變形強化，細晶強化，固溶強化，有序強化，第二相強化（彌散或沉澱強化，切過與繞過機制），複合材料強化

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