单晶和多晶氧化铝(图

       5月21日） 。什么可说的机制传播离子在这些材料的基础上的差异，这些价值观？ 

5 - 40In固体的过程中扩散的原子和离子需要时间。解释是如何实现这是我们的优势而形成金属玻璃。 

5-41为什么无机玻璃形式相对缓慢冷却后的融化，而快速凝固要形成金属玻璃。 

5-42 0.2毫米厚的硅晶片处理，使一个统一的浓度梯度锑生产。一个表面含有1Sb原子每108Si原子和其他表面含有500锑原子每108硅原子。晶格参数泗是5.407A （附录A ） 。计算浓度梯度在： 

       （一）百分之锑原子每厘米;和 

       （二）锑 

5-43当铜锌合金巩固，一个部分的结构中包含25个原子百分之锌。晶格常数为催化裂化合金约3.63 × 10 - 8厘米。确定的浓度梯度在： 

       （一）百分之锌原子每厘米， 

       （二）重量百分比锌每厘米;和 

       （三）锌 

5-44 0.001 - in.BCC铁箔是用来单独高氢气从低氢气在650 º部分C.5 × 108H原子/厘米³是平衡的一个方面箔， 2 × 103 H原子/厘米³是平衡的另一面。确定： 

       （一）浓度梯度的氢气;和 

       （ b ）在通量的氢通过箔。 

5-45 1毫米钢板催化裂化铁是用来在一个含有氮换热器在1200摄氏度。氮的centration一个表面原子百分之0.04浓度在第二表面原子百分之0.005 。确定氮通量的铝箔在N原子/厘米² 。县 

5-46 4厘米，直径0.5毫米厚的球形容器举行的英国广播公司铁氮在700 ℃ 。浓度在0.05内表面原子百分之和外表面的原子百分之0.002 。计算人数，克氮的损失形式集装箱每小时。 

5-47阿广铁结构是生产，使不超过50克的氢气将失去每年通过每平方厘米的铁在400 ℃ 。如果集中在一个表面氢为0.05 H原子单位是0.001细胞和H原子单位细胞在第二表面，确定的最小厚度铁。 

5-48确定的最高允许温度将产生流量小于2000年H原子/厘米² 。县通过广铁箔当浓度梯度为-5 × 108 。 （注的负面迹象的流量。 ） 

第5-7渗透性聚合物 

5 49What的屏障聚合物？ 

5 50What参数定义的阻隔性能的聚合物？ 

5 51What因素以外，渗透，是重要的选择聚合物使塑料瓶？ 

5-52无定形PET是渗透到更多的二氧化碳比聚酯包含微晶体。解释原因。 

5-53解释为什么橡胶气球充满了氦气经济学家谢国忠认为随着时间的推移。 

5 54Compared橡胶气球，为什么MylarTM气球放气更慢？ 

第5-8组分剖面（ Fick第二定律） 

5-55考虑2毫米厚的硅（ Si ）的晶圆将使用掺锑（锑） 。假设掺杂源（气体混合物氯化锑和其他草）提供了一个不断集中的1022年原子/立方米。如果我们需要这种掺杂个人资料锑的浓度，深度为1微米为5 × 1021 atoms/m3 。是什么时间的扩散热处理？假设硅片首先包含任何杂质或掺杂。承担活化能为传播锑硅380kJ/mole和D为某人扩散硅为1.3 × 1010米² / s的。 

5-56考虑掺杂镓（大会）的硅。假定扩散系数镓（大会）在1100 ℃硅是7 × 10 -一十三厘米² / s的。计算浓度镓，深度为2.0微米，如果表面浓度是1023年的Ga原子/厘米³ 。传播时间为1 ， 2,3和3个小时。 

5 - 57In半导体加工我们要选择涂料不同地区的半导体基板。当我们漫P到硅，我们要引进P的某些其他地区。解释如何能做到这一点。 （提示：掺杂离子的扩散慢得多的是氧化硅比硅。 ） 

5-58扩散系数磷（ p ）在硅是6.5 × 10 -一三厘米² /秒，温度的1021atoms/cm ³和传播的时间是两个小时。假设硅片包含任何P首先，计算出的P浓度在深度0.5 ， 1 ， 0 ， 2.0micrometers 。 

5-59电导率四氧化三锰是8 × 10 - 18ohm - 1 - cm - 1的在140 ℃和1 × 10-7欧姆- 1 - cm - 1的在400 ℃ 。确定活化能控制的温度依赖性电导率。解释过程中，温度控制电导率。 

5-60比较的速度氧离子弥漫在氧化铝（氧化铝）的速度，铝离子在Al2O3弥漫在1500 ℃ 。解释其中的差别。 

5-61扩散系数比较中的碳基底细胞癌和FCC铁在异形转变温度912 ℃ ，并解释其中的差别。 

5-62比较扩散系数为氢气和氮气在催化裂化铁在1000 ℃ ，并解释差异，他们的价值观。 

5 63What是渗碳？为什么这个过程预计将导致增加了表面硬度平原碳钢？ 

5 What是氮化热处理？ 

5-65某机械组件正在使用渗碳热处理。一个常见的工程遇到的问题是，我们需要机器的某一部分的组成部分，这部分不应该表面硬化。解释我们如何才能实现这一目标。 

5-66阿渗碳过程进行了一个0.10 ％ C型钢通过引入1.0 ％ C的表面at980 ℃ ，其中铁催化裂化。计算碳含量at0.01cm ，并0.05厘米，并0.10厘米在表面后1小时 

5-67铁含0.05 ％ C是加热到912 ℃的环境中，产生1.20 ％ C的表面，并举行24h.Calculate碳含量在0.05厘米下方的表面，如果 

（一）铁是基底细胞癌;和 

（ b ）在铁催化裂化。解释其中的差别。 

5 68what温度需要获得0.50 ％ C的距离0.50毫米在表面的0.20 ％ C型钢在2小时时， 1.10 ％ C是目前在表面？假设铁催化裂化。 

5-69 0.15 ％ C型钢是要在1100 ℃渗碳，给予0.35 ％ C的距离为1毫米的表面之下。如果表面成分维持在0.90 ％ ç ，什么时候需要？ 

5 - 70A条钢0.02 ％是在1200 ℃渗碳在4小时，以点0.6毫米在表面达到0.45 ％角计算碳含量要求在钢铁表面。 

5-71 1.2 ％ ç工具钢在1150 ℃暴露在氧气48h.the碳含量的钢表面是什么深入zero.To将钢铁是脱碳不到0.20 ％角 

5-72 A0.80 ％ C型钢必须运行在950 ℃的氧化环境下，碳含量的钢表面上是零。只有最外层0.02厘米钢部分可以低于0.75 ％ C.什么是最大的时候，钢铁部分可以运作？ 

5-73钢基底细胞癌晶体结构含有0.001 ％ N是在550 ℃氮化5小时如果氮含量在钢铁表面的0.08 ％ ，确定氮含量在0.25毫米的表面。 

5-74是什么时间需要氮化1 0.002 N钢获得0.12 ％不适用在距离0.002 In.benbeath表面625 ℃ ？氮含量在表面的0.15 ％ 。 

5-75我们能够成功地执行渗碳热处理1200 ℃的氢。在努力降低成本的砖衬在我们炉，我们建议，以减少渗碳温度为950 ℃ 。什么时间才能给我们一个类似的渗碳处理？ 

5-76是什么意思“一词Kirkendall效应？ ” 

5-77什么是“一词紫色鼠疫”是什么意思？ 

第5-9扩散和材料加工 

5-78阿安排下列材料增加命令自扩散系数： Ar气，水，单晶铝，铝液在700 ℃ 。 

5-79大多数金属和合金可以加工利用熔铸工艺路线，但我们不喜欢这个方法适用于处理具体的金属（例如， W ）和最ceramics.Explain 。 

5-80什么是烧结？什么是动力，烧结？ 

5-81有何长期粉末冶金意味着什么呢？ 

5-82是什么意思液相烧结如何剂量液相而来？ 

5-83会发生什么变化液相烧结后完成？ 

5-84为什么晶粒生长发生？指的是什么条件正常和异常晶粒生长？ 

5-85为什么许多的力量，预计金属材料去晶粒尺寸的增加？ 

5-86在冻结的铜锌合金，我们发现，组成不均匀。合金加热到600 ℃ 3小时，扩散锌有助于使更多的组成uniform.What温度需要，如果我们希望以执行在这个同质化治疗30分钟？ 

5-87陶瓷制成的部分烧结氧化镁是在1700 ℃成功地在90分钟内 

。为了尽量减少热应力在此过程中，我们计划以降低温度1500 ℃ 。这将速度烧结可以做到：扩散的镁离子或扩散的氧离子？什么时候将需要在较低的温度？ 

5-88阿铜锌合金的初始粒径0.01mm.The合金然后加热至不同温度下，允许粮食增长发生。时代所需要的谷物将增长到直径0.30毫米是： 

温度（ ℃ ）时间（ minuties ） 

500八十点〇 〇 〇 

600 3.000 

700 120 

800 10 

850 3 

确定活化能的粮食增长。这是否与扩散相关的锌，铜？ （提示：请注意，利率的倒数时间。 ） 

5-有哪些优势利用热压和热等静压，烧结comparedto正常使用？ 

5-90如何钨丝的白炽灯泡失败？ 

5-91一张黄金扩散粘结到表中的银1小时700 ℃ 。在500 ℃ ， 440h都需要得到同等程度的结合，并在300 ℃ ，粘接需要一五三〇年。什么是活化能的扩散焊过程？是否出现扩散的黄金或白银控制扩散的结合率？ （提示：请注意，利率的倒数时间。 ） 

设计问题 

5-92球罐设计，以壁厚2厘米，将保证不超过五○千克氢将会丢失坦克每一年，这将运行在500 ℃ ，可镍，铝，铜，或铁。的扩散系数和氢的成本为每磅为每个现有材料列举如下： 

扩散日期 

材料D0 （厘米2 /秒）问（卡/摩尔）成本（ $ / B节） 

镍0.0055 8.900 4月10日 

铝0.16 10.340 0.60 

铜0.011 9.380 10月1日 

铁（ BBC ）的0.0012 3.600 0.15 

5-93阿钢齿轮最初含有0.10 ％ C是对渗碳使碳含量在水深0.05英寸仅为0.05 ％ ，角，我们可以产生气体渗碳表面包含任何从0.95 ％ C至1.15 ％ C.设计一个适当的渗碳热处理。 

5-94当值铸造含有铜和镍巩固非平衡条件下，我们发现，组成的合金差异很大的距离0.005cm.Usually我们能够消除这种浓度差的合金加热在1200年为8小时℃ ;但是，有时候这种待遇的原因合金开始融化，摧毁了一部分。设计热处理，使消除危险的非均匀性没有融化。假设的作业费用炉每小时双打每100 ℃的气温上升。 

5-95假设表面浓度磷（ P ）被分散在四是1021atoms/cm ³ 。我们需要设计一个过程，称为predeposition步骤，例如，该浓度的P （的C1的步骤1 ）在深入0.25微米是1013年原子/厘米³ 。以为这是在温度为1000 ℃和扩散系数的磷硅在此温度下为2.5 × 10-14cm2/s.Assume这一进程进行了共时间为8分钟。计算浓度分布（一中，英， C为一个函数的深度，而在这种情况下，给出了下面的方程） 。通知书使用的互补误差函数。 [ 17 ] 

                         的C1 （象X1 ，表＃ t1 ） =政务司[ 1 -海鱼（ ） ] 

使用不同的价值观产生的X和阴谋此配置文件中的P前沉积的一步。 

计算机问题 

5-96计算扩散Coefficients.Write一种计算机程序，将要求用户提供数据的激活能Q和价值D0.The程序，然后要求用户输入一个有效的范围temperatures.the程序，当执行，提供的D值随温度的变化递增使用者所选择。该计划应转换单位的Q ， D0和温度适当units.Fox例如，如果用户提供的温度取消计划应检查和确认，并将其转换成光的温度程序也应进行谨慎的声明标准假设made.For例如，该计划应谨慎的用户影响的任何可能的变化，晶体结构中的温度范围内指定不记账。检查的有效性，例如您的程序中使用这本书和其他问题，您可能已经解决了使用计算器。 

5-97比较反应速率。写计算机程序会要求用户输入的活化能的化学反应。该程序应然后要求用户提供两个温度的反应速率需要compared.Using的价值气体常数和活化能的程序，然后提供一个比反应rates.The计划应考虑到不同单位活化能。 

5-98渗碳热处理。该计划应要求用户提供一个输入的碳浓度表面（ CS ）的，和二氧化碳的浓度在大部分（公司） 。这项计划还应该要求用户提供温度和值为D类（或价值观为做Q.that将使D来计算） 。这项计划，然后提供一个输出的浓度分布在一个表格的形式。的距离，二氧化碳浓度是提供可以提供的用户或确定的人所撰写的程式。该计划也应该能够处理计算的热处理时间，如果用户提供某种程度的集中是需要在指定depth.This计划将需要计算误差函数。的编程语言或试算表您使用可能有内在的功能，计算误差函数。如果是这样的话，使用该功能。您也可以计算误差函数作为扩大以下几大系列： 

     电流变流体（ z ）的= 1 - [ （ ） ] 

     我们使用一个近似 

               电流变流体（ z ）的= 1 - （ [ ] ） 

在这些方程Z是论点的误差函数。同时，根据某些情况下，你就会知道的价值，误差函数（如果提供了所有的浓度） ，您将必须找出论点的误差函数。这可能是由有计划的一部分尝试和比较不同的价值观的论点，误差函数，并尽量减少价值的差额，错误功能您需要和价值的误差函数是近似。 

5-99扩散掺杂在Semiconductors.Develop一种计算机程序，将要求用户提供表面浓度的掺杂。这项计划，然后向用户提供的扩散系数的掺杂和温度值。然后，类似以前的问题，该程序应产生的深度剖面的浓度扩散掺杂对某一time.Alternatively ，该计划还应该需要完成一定浓度掺杂在某一深度。 

一个AL2MgCu沉淀显示的界面上的铝基复合材料（左上角）和AL3Li阶段（右下角） 。在单个原子的每个阶段都可见使用原子分辨率microscopy.Precipitates这些可显着提高合金强度的许多在不影响其密度。 （礼貌的V 。 Radmilovic和GJShiflet ，弗吉尼亚大学。 ） 

第六章 

力学性能和行为 

第七章 

应变硬化及退火 

第8章 

原则Solidif ication 

第9章 

固溶和相平衡 

第10章 

弥散强化和共晶相图 

第11章 

弥散强化相Transformatioons及热处理 

第2部分 

控制显微组织和力学性能的材料 

   在这方面，我们研究的几种方法来控制的结构和力学性能的材料。这三个过程的粒度加强，固溶强化和应变硬化，依靠引进和控制的不完善晶体结构讨论（第四章） 

   我们还讨论加强建立muitiple阶段的材料，在每个阶段都有不同的成分或晶体结构。之间的接口阶段提供加强的干扰脱位议案在金属材料。弥散强化，时效硬化，以及各种相变，这往往依赖于异形变革，使我们能够控制的大小，形状和分布情况的材料，如铸造，变形加工，热处理，还雇用控制的组织和性能。 

  在审查strengtnening机制。我们首先简要的力学性能研究和测试的材料。 

力学性能和行为 

你又有没有想过？ 

1 ，为什么傻腻子可伸展相当时退出缓慢，但照片的时候退出快？ 

2 ，为什么玻璃纤维不同长度有不同的优势？ 

3 ，为什么我们能够负荷的重量消防车在四个陶瓷咖啡杯，但是，陶瓷杯往往容易打破，当我们把它们在地板上？ 

4 ，什么材料的相关因素中发挥了重要作用沉没的泰坦尼克号？ 

5 ，哪些因素发挥了重要作用， 1986年挑战者号航天飞机事故？ 

6 ，为什么更薄乳胶漆觉得当你搅拌吗？ 

7 ，为什么有些金属和塑料成为脆性低temperatres ？ 

8 ，为什么飞机有一个有限的使用寿命？ 

力学性能的材料取决于其组成和微观结构。章2,3 ， and4 ，我们了解到，材料的组成，性质，粘接，晶体结构，以及位错等缺陷，晶粒尺寸等，具有影响力的强度和延展性的金属材料。在这一章中，我们将开始进行评估的其他因素影响力学性能的材料，如如何较低温度下会造成许多金属和塑料成为脆性。较低温度下促成的脆性塑料用于O型环，造成1986年挑战者号事故。 [ 1 ]相似，特别chemisity钢用在泰坦尼克号和强调相关的制造和脆这一钢时受到较低温度下已被确定为因素失败的船舶船体。 [ 2,3 ]一些研究表明，弱铆钉和设计上的缺陷也有助于失败。 

的主要目标本章介绍的基本概念与力学性能。我们将学习基本条件，如硬度，应力，应变，弹性和塑性变形，粘弹性，应变速率，断裂韧性，疲劳，蠕变等，我们也会检讨一些基本的测试程序，工程师使用评价其中的许多properties.These概念，将讨论使用插图从现实世界里的应用。 

6-1技术意义 

与当今许多新兴技术，主要强调的是机械性能的材料。例如，在飞机制造，铝合金或碳复合材料用于飞机部件必须重量轻，强，能够承受循环机械载入中，长期和预测能力的时间内（图6-1 ） 。用钢建设中的结构可以建立在不损害安全。塑料用于制造管道，价值观，地板等也必须有足够的机械强度，材料，如热解石墨或钴铬钨阿洛伊斯，用于人工心脏价值，决不能失败。 [ 4 ]相似的表现棒球， criket蝙蝠，网球拍，高尔夫球杆，滑雪板，和其他体育器材不仅取决于力量和体重所使用的材料，而且也对他们有能力履行的“影响”载入中（图6-2 ） ，的重要性，力学性能很容易理解了其中的许多“承重”的应用。 

章中的第1和第2 ，我们了解到，先进的工程材料用于技术，利用电子，磁性，光学，生物，和其他财产。在大多数这些应用，力学性能的物质也发挥了重要作用。例如，光纤必须有某种程度的力量承受的压力及其应用过程中遇到的。阿生物相容性钛合金用于骨植入必须有足够的强度和韧性的生存在人体内多年没有failure.A防刮伤涂层的光学镜头必须抵制机械磨损。铝合金或玻璃陶瓷基板用作基地建设磁性硬盘驱动器必须有足够的机械强度，使其不会破裂或裂纹在同eratio ，需要轮流在高speeds.Similarly ，电子封装用于内部的半导体芯片和thinfilm结构上建立半导体芯片必须能够承受压力中遇到的各种应用，以及这些过程中遇到的加热和冷却的电子器件，机械强度的小型设备准备使用微电子机械系统（ MEMS ）和纳米技术也很重要。浮法玻璃用于汽车和建筑应用中必须有足够的力量和破坏的抵抗。许多组成部分设计的塑料，金属，陶瓷不仅必须有足够的韧性和强度在室温条件下，而且在相对较高的低温，这一点我们要非常简单。力学性能的材料和非常重要的一个组成部分在许多应用中的功能，其中重点可在电子，光学，磁，生物或其他一些特性。 

对于承载applicatios ，工程材料的选择匹配的力学性能的设计规范和服务条件的。