一、解釋名詞

滑移：是指在切應(yīng)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(fā)生相對移動的一種運動狀態(tài)。這些晶面和晶向分別被稱為滑移面和滑移方向?；频慕Y(jié)果是大量的原子逐步從一個穩(wěn)定位置移動到另一個穩(wěn)定的位置，產(chǎn)生宏觀塑性變形。

滑移系：晶體通過滑移產(chǎn)生塑性變形時，由滑移面和其上的滑移方向所組成的系統(tǒng)

孿生：金屬塑性變形的重要方式。晶體在切應(yīng)力作用下一部分晶體沿著一定的晶面（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(dāng)應(yīng)力超過彈性極限后，變形增加較快，材料失去了抵抗繼續(xù)變形的能力。當(dāng)應(yīng)力達(dá)到一定值時，應(yīng)力雖不增加（或在微小范圍內(nèi)波動），而變形卻急速增長的現(xiàn)象，稱為屈服。

應(yīng)變時效：具有屈服現(xiàn)象的金屬材料在受到拉伸等變形發(fā)生屈服后，在室溫停留或低溫加熱后重新拉伸又出現(xiàn)屈服效應(yīng)的情況；

加工硬化：金屬材料在再結(jié)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(xiàn)象。又稱冷作硬化。產(chǎn)生原因是，金屬在塑性變形時，晶粒發(fā)生滑移，出現(xiàn)位錯的纏結(jié)，使晶粒拉長、破碎和纖維化，金屬內(nèi)部產(chǎn)生了殘余應(yīng)力等。

織構(gòu)：多晶體中位向不同的晶粒經(jīng)過塑性變形后晶粒取向變成大體一致，形成晶粒的擇優(yōu)取向，擇優(yōu)取向后的晶體結(jié)構(gòu)稱為變形織構(gòu)，織構(gòu)在變形中產(chǎn)生，稱為變形織構(gòu)。

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(shù)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(guān)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(shù)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、將直徑為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(yīng)力。

解答：fcc結(jié)構(gòu)，滑移系{111}<110>，由

σs＝τ/cosφcosλ，當(dāng)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，高度冷軋的鎂板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(gòu)，塑性方向性

3.加工硬化影響，也有內(nèi)應(yīng)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(jié)構(gòu)分別是密排六方、體心立方和面心立方結(jié)構(gòu)。

密排六方結(jié)構(gòu)的滑移系少，塑性變形困難，所以Zn的塑性差。面心立方結(jié)構(gòu)滑移系多，滑移系容易開動，所以對面心立方結(jié)構(gòu)的金屬Cu塑性好。體心立方結(jié)構(gòu)雖然滑移系多，但滑移面密排程度低于fcc，滑移方向個數(shù)少，較難開動，所以塑性低于面心立方結(jié)構(gòu)材料，但優(yōu)于密排六方結(jié)構(gòu)晶體，所以α-Fe的塑性較Cu差，優(yōu)于Zn

十四、分析為什么細(xì)化晶粒既可以提高金屬強度，又可以提高金屬的塑性。

根據(jù)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(guān)的常數(shù)，K 是常數(shù)，d 是晶粒直徑?？梢钥闯?材料的屈服強度與晶粒尺寸倒數(shù)的平方根成正比。因為細(xì)晶粒晶界多阻礙位錯運動，當(dāng)然提高了強度，同時又能增強韌性?；魻柵淦婀娇芍姸圈襰與晶粒直徑平方根的倒數(shù)dv2呈線性關(guān)系。在多晶體中，滑移能否從先塑性變形的晶粒轉(zhuǎn)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產(chǎn)生的應(yīng)力集中能否激發(fā)相鄰晶?；葡抵械奈诲e源，使其開動起來，從而進(jìn)行協(xié)調(diào)性的多滑移。由τ=nτ0知，塞積位錯數(shù)目n越大，應(yīng)力集中τ越大。位錯數(shù)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(yīng)力集中越大，晶粒小，應(yīng)力集中小，在同樣外加應(yīng)力下，小晶粒需要在較大的外加應(yīng)力下才能使相鄰晶粒發(fā)生塑性變形。在同樣變形量下，晶粒細(xì)小，變形能分散在更多晶粒內(nèi)進(jìn)行，晶粒內(nèi)部和晶界附近應(yīng)變度相差較小，引起的應(yīng)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(xì)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(xiàn)出較高的韌性。

十六、總結(jié)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(jié)合的晶體。完美金屬的理論抗拉強度是指與結(jié)合鍵能（結(jié)合力和結(jié)合能）相關(guān)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(jié)合方式、原子尺寸、電負(fù)性電子濃度等，這些在金屬材料學(xué)應(yīng)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(yuǎn)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(yīng)用中最廣的的屈服強度，該強度發(fā)生在材料的塑性變形緊密相關(guān)，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(xì)晶強化、時效、固溶、形變強化)

編輯

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

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(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)，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(xì)晶強化，固溶強化，有序強化，第二相強化（彌散或沉淀強化，切過與繞過機制），復(fù)合材料強化