《材料成型基本原理》刘全坤版_第一章答案.pdf

第一章习题 1 . 液体与固体及气体比较各有哪些异同点？哪些现象说明金属的熔化并不是原子间结合力的全部 破坏？ 答：（1）液体与固体及气体比较的异同点可用下表说明 相同点 不同点 液体 具有自由表面；可 具有流动性，不能承受切应力；远程无序，近程有序 压缩性很低 固体 不具有流动性，可承受切应力；远程有序 液体 完全占据容器空间 远程无序，近程有序；有自由表面；可压缩性很低 并取得容器内腔形 气体 状；具有流动性 完全无序；无自由表面；具有很高的压缩性 （2 ）金属的熔化不是并不是原子间结合力的全部破坏可从以下二个方面说明： Δ /V为3%~5% ① 物质熔化时体积变化、熵变及焓变一般都不大。金属熔化时典型的体积变化 Vm 左右，表明液体的原子间距接近于固体，在熔点附近其系统混乱度只是稍大于固体而远小于气体的混乱度。 ② 金属熔化潜热ΔH 约为气化潜热Δ H 的 1/15~1/30，表明熔化时其内部原子结合键只有部分被 m b 破坏。 由此可见，金属的熔化并不是原子间结合键的全部破坏，液体金属内原子的局域分布仍具有一 定的规律性。 2 . 如何理解偶分布函数g(r) 的物理意义？液体的配位数N 、平均原子间距r 各表示什么？ 1 1 答：分布函数g(r) 的物理意义：距某一参考粒子r处找到另一个粒子的几率，换言之，表示离开参 考原子(处于坐标原子r=0)距离为r的位置的数密度ρ(r)对于平均数密度ρo （=N/V ）的相对偏差。 N1 表示参考原子周围最近邻(即第一壳层)原子数。 r1 表示参考原子与其周围第一配位层各原子的平均原子间距，也表示某液体的平均原子间距。 3． 如何认识液态金属结构的“长程无序”和“近程有序”？试举几个实验例证说明液态金属或合 金结构的近程有序（包括拓扑短程序和化学短程序）。 答：（1）长程无序是指液体的原子分布相对于周期有序的晶态固体是不规则的，液体结构宏观上不 具备平移、对称性。 近程有序是指相对于完全无序的气体，液体中存在着许多不停“游荡”着的局域有序的原子集 团 （2）说明液态金属或合金结构的近程有序的实验例证 ① 偶分布函数的特征 对于气体，由于其粒子（分子或原子）的统计分布的均匀性，其偶分布函数 g(r)在任何位置均 相等，呈一条直线 g(r)=1 。晶态固体因原子以特定方式周期排列，其g(r) 以相应的规律呈分立的若干 尖锐峰。而液体的 g(r) 出现若干渐衰的钝化峰直至几个原子间距后趋于直线g(r)=1，表明液体存在短 程有序的局域范围，其半径只有几个原子间距大小。 ② 从金属熔化过程看 物质熔化时体积变化、熵变及焓变一般都不大。金属熔化时典型的体积变化Δ /V为3%~5%左 Vm 右，表明液体的原子间距接近于固体，在熔点附近其系统混乱度只是稍大于固体而远小于气体的混乱度。 另一方面，金属熔化潜热ΔH 约为气化潜热Δ H 的 1/15~1/30，表明熔化时其内部原子结合键只有部分 m b 被破坏。由此可见，金属的熔化并不是原子间结合键的全部破坏，液体金属内原子的局域分布仍具 有一定的规律性。可以说，在熔点（或液相线）附近，液态金属（或合金）的原子集团内短程结构 类似于固体。 ③ Richter等人利用X衍射、中子及电子衍射手段，对碱金属、Au、Ag、Pb和Tl等熔体进行了十多 年的系统研究，