材料科学基础复习题

名词解释1.空间点阵：是表示晶体结构中质点周期性重复规律得几何图形.2.同素异构：是指某些元素在t和p变化时,晶体结构发生变化得特征.3.固溶体：当一种组分（溶剂）内溶解了其他组分（溶质）而形成的单一、均匀的晶态固体，其晶体结构保持溶剂组元的晶体结构时，这种相就称固溶体。4.电子浓度：固溶体中价电子数目e与原子数目之比。5.间隙固溶体：溶质原子溶入溶剂间隙形成的固溶体6.晶胞:能完全反映晶格特征得最小几何单元7.清洁表面：是指不存在任何吸附、催化反应、杂质扩散等物理化学效应得表面，这种表面的化学组成与体内相同，但周期结构可以不同于体内。8.润湿：是一种流体从固体表面置换另一种流体的过程。9.表面改性：是利用固体表面的吸附特性，通过各种表面处理来改变固体表面得结构和性质以适应各种预期要求。10.晶界：凡结构相同而取向不同的晶体相互接触，其接触面称为晶界。11.相平衡：一个多相系统中，在一定条件下，当每一相的生成速度与它的消失速度相等时，宏观上没有任何物质在相间传递，系统中每一个相的数量均不随时间而变化，这时系统便达到了相平衡。12.临界晶胚半径rk：新相可以长大而不消失的最小晶胚半径.13．枝晶偏析:固溶体非平衡凝固时不同时刻结晶的固相成分不同导致树枝晶内成分不均匀的现象(或树枝晶晶轴含高熔点组元较多，晶枝间低熔点组元较多的现象).14.扩散：由构成物质的微粒得热运动而产生得物质迁移现象。扩散的宏观表现为物质的定向输送。15.反应扩散:在扩散中由于成分的变化，通过化学反应而伴随着新相的形成(或称有相变发生)的扩散过程称为“反应扩散”，也称为“相变扩散。16.泰曼温度：反应开始温度远低于反应物熔点或系统低共熔温度，通常相当于一种反应物开始呈现显著扩散作用的温度，此温度称为泰曼温度或烧结温度。18.相变：随自由能变化而发生的相的结构变化。19.什么是相律：表示材料系统相平衡得热力学表达式，具体表示系统自由能、组元数和相数之间得关系。20.二次再结晶：指少数巨大晶粒在细晶消耗时成核长大得过程，又称晶粒异常长大和晶粒不连续生长。21.均匀成核:组成一定，熔体均匀一相，在结晶温度下析晶，发生在整个熔体内部，析出物质组成与熔体一致。22.固溶强化：溶质原子加入到溶剂原子中形成固溶体，固溶体在23.相：化学成分相同，晶体结构相同并有界面与其他部分分开的均匀组成部分。24.过冷度:实际开始结晶温度与理论结晶温度之间的差。25.固态相变：固态物质在温度、压力、电场等改变时，从一种组织结构转变成另一种组织结构。26.稳定分相：分相线和液相线相交(分相区在液相线上),分相后两相均为热力学的稳定相。27.马氏体相变：一个晶体在外加应力的作用下通过晶体的一个分立体积的剪切作用以极迅速的速率而进行的相变。28.无扩散型固态相变：在相变过程中并不要求长程扩散,只需要原子作一些微量地移动，其移动距离通常小于这些移动原子与相邻原子间的间距，并且这些原子之间保持一定的关系。29.烧结：粉末成型体在低于熔点的高温作用下，产生颗粒间的粘结，通过物质传递迁移，使成型坯体变成具有一定几何形状和性能，即有一定强度的致密体的过程31.粘度：是流体（液体或气体）抵抗流动的量度。粘度物理意义：指单位接触面积、单位速度梯度下两层液体间的内摩擦力。影响熔体粘度的主要因素是温度和化学组成对错2.作用在位错线上的力F的方向永远垂直于位错线并指向滑移面上的未滑移区。(√)4.晶面与晶向具有不同的原子密度，因而晶体在不同方向上表现出不同的性质。(√)5.高于熔点不太多的温度下，液体内部质点的排列并不是象气体那样杂乱无章的，相反，却是具有某种程度的规律性。(√)6.固体颗粒愈小，表面曲率愈大，则蒸气压和溶解度增高而熔化温度升高。(×)7.对纯固相：压力可显著改变粉料颗粒间的接触状态，提高固相反应速率。(√)8.颗粒愈大，固相反应愈剧烈。(×)10.固溶体凝固形核的必要条件同样是ΔGB＜0、结构起伏和能量起伏。(×)11.三元相图垂直截面的两相区内不适用杠杆定律。(√)13.和液固转变一样，固态相变也有驱动力并要克服阻力，因此两种转变的难易程度相似。(×)14.在一个给定的系统中，物种数可以因分析问题的角度的不同而不同，但独立组分数是一个确定的数。（√）15.单组分系统的物种数一定等于1。(×)17.相图中的点都是代表系统状态的点。（×）18.恒定压力下，根据相律得出某一系统的f=l，则该系统的温度就有一个唯一确定的值。（×）19.单组分系统的相图中两相平衡线都可以用克拉贝龙方程定量描述。（√）20.根据二元液系的p～x图可以准确地判断该系统的液相是否是理想液体混合物。(√)21.在相图中总可以利用杠杆规则计算两相平畅时两相的相对的量。（√）22.杠杆规则只适用于T～x图的两相平衡区。(×)23.对于二元互溶液系，通过精馏方法总可以得到两个纯组分。（×）24.二元液系中，若A组分对拉乌尔定律产生正偏差，那么B组分必定对拉乌尔定律产生负偏差。（×）25.若A、B两液体完全不互溶，那么当有B存在时，A的蒸气压与系统中A的摩尔分数成正比。（×）30.在稳态扩散过程中，扩散组元的浓度C只随距离x变化，而不随时间t变化。（√）32.固态相变分为形核和核长大两个基本阶段，不遵循液态物质结晶过程的一般规律。（×）33.分解反应受控于核的生成数目以及反应界面面积等因素。（√）34.对有液、气相参与的固相反应：反应不是通过固相粒子直接接触进行的，压力增大影响不明显，有时相反。（√）简答题1.简述晶体的性质答：1）均匀性2）各向异性3）自限性4)对称性5）最小内能性2.布拉维点阵分为哪四类答1）简单点阵。2）体心点阵。3）底心点阵。4)面心点阵。3.硅酸盐的结构特点：答1）硅酸盐的基本单元是[SiO4]四面体。2）每个氧最多只能被两个[SiO4]四面体所共有。3）[SiO4]四面体只能是互相孤立地在结构中存在或通过共顶点相互连接。4)Si-O-Si的结合键并不形成一直线，而是一折线。4.晶胞选取的原则：答：1）选取的平行六面体应反映出点阵的最高对称性2）平行六面体内的棱和角相等的数目应最多3）当平行六面体的棱边夹角存在直角时，直角数目应最多4）当满足上述条件的情况下，晶胞应具有最小的体积5.晶面指数标定步骤：答：1）在点阵中设定参考坐标系2）确定待定晶面在三个晶轴上的截距3）取截距的倒数，并通分化为互质整数比，记为（hkl）6.缺陷的含义：晶体缺陷就是指实际晶体中与理想的点阵结构发生偏差的区域。7.硅酸盐熔体的粘度与组成的关系答：（1）O/Si比；(2)一价碱金属氧化物；（3）二价金属氧化物；（4）高价金属氧化物；（5）阳离子配位数；（6）混合碱效应；（7）其它化合物。8.简述固体表面的不均匀性答：(1)绝大多数晶体是各向异性(2)同一种物质制备和加工条件不同也会有不同的表面性质。(3)晶格缺陷、空位或位错而造成表面不均匀。(4)在空气中暴露，表面被外来物质所污染，形成有序或无序排列，也引起表面不均匀。(5)固体表面无论怎么光滑，从原子尺寸衡量，实际上也是凹凸不平的。9.在固液界面上发生粘附的条件有那些？答：(1)润湿性(2)粘附功（W）(3)粘附面的界面张力(4)相溶性或亲和性10.晶界的特点：答（1）晶界易受腐蚀后很易显露出来；（2）晶界是原子（或离子）快速扩散的通道，并易引起杂质原子（离子）偏聚，同时也使晶界处熔点低于晶粒；（3）晶界上原子排列混乱，使之处于应力畸变状态，能阶较高，使得晶界成为固态相变时优先成核的区域。11.相图的作用？答：(1)知道开始析晶的温度，析晶终点，熔化终点的温度；(2)平衡时相的种类；(3)平衡时相的组成预测瓷胎的显微结构预测产品性质(4)平衡时相的含量。12.点缺陷的类型（1）空位：肖脱基空位－离位原子进入其它空位或迁移至晶界或表面。弗兰克尔空位－离位原子进入晶体间隙。（2）间隙原子：位于晶体点阵间隙的原子。（3）置换原子：位于晶体点阵位置的异类原子。13.简述固态扩散的条件答：(1)温度足够高（2）时间足够长（3）扩散原子能固溶（4）具有驱动力：化学位梯度14.说明固相反应的步骤答：(1)反应物扩散到界面(2)在界面上进行反应（3）产物层增厚15.影响固相反应的因素有哪些？答：（1）反应物化学组成与结构的影响（2）反应物颗粒尺寸及分布的影响（3）反应温度和压力与气氛的影响（4）矿化剂及其它影响因素16.矿化剂在固相反应作用：答:（1）影响晶核的生成速度（2）影响结晶速度及晶格结构（3）降低体系熔点，改善液相性质17.简述相变过程的推动力答：过冷度，过饱和浓度，过饱和蒸汽压18.影响析晶能力的因素有哪些？答：(1)熔体的组成(2)熔体的结构(3)界面情况(4)外加剂19.简要说明成分过冷的形成及其对固溶体组织形态的影响。答:固溶体凝固时,由于溶质原子在界面前沿液相中的分布发生变化而形成的过冷.20.为什么晶粒细化既能提高强度，也能改善塑性和韧性？答:晶粒细化减小晶粒尺寸,增加界面面积,而晶界阻碍位错运动,提高强度;晶粒数量增加,塑性变形分布更为均匀,塑性提高;晶界多阻碍裂纹扩展,改善韧性.21.晶体结构与空间点阵的异同异：点的属性、数目、有无缺陷；同：描述晶体中的规律性22.间隙固溶体与间隙化合物的异同异：结构与组成物的关系；同：小原子位于间隙位置23.二元相图中有哪些几何规律？相区接触法则；三相区是一条水平线…；三相区中间是由它们中相同的相组成的两相区；单相区边界线的延长线进入相邻的两相区。24.材料结晶的必要条件有哪些？过冷；结构起伏；能量起伏；成分起伏（合金）。25.影响再结晶温度的因素是：（1）预先的变形程度。(2)原始晶粒大小。(3)纯度及成分。(4)加热速度和保温时间。26.简述晶体结构对扩散的影响。答：晶体结构反映了原子（离子）在空间排列的情况；扩散时原子要发生移动就必需克服周围原子对它的作用力。原子排列越紧密，原子间的结合力愈强，此时扩散激活能就越大，而扩散系数D就愈小；因此，晶体结构紧密的物质，扩散激活能就大，扩散系数小。金属的熔点高低和熔化时潜热的大小都能反映金属内部原子间作用力的大小，反映激活能的高低。金属的熔点越高、熔化时潜热越大，原子排列就越紧密，扩散激活能就越大，扩散系数就越小。27.相律具有什么限制性：1)相律只适用于热力学平衡状态。平衡状态下各相的温度应相等；各相的压力应相等（机械平衡）；每一组元在各相中的化学位必须相同。2)相律只能表示体系中组元和相的数目，不能指明组元或相的类型和含量。3)相律不能预告反应动力学。4)自由度的值不得小于零。28.配位数：是指在晶体结构中，该原子（或离子）的周围，与它直接相邻结合的同种原子（或所有异号离子）的个数。29.说明影响固溶度的因素：答：1）原子尺寸因素：熔质和熔剂原子尺寸差别越小越容易形成置换固熔体，且固熔度越大。2）晶体结构因素：熔质和熔剂的晶体结构类型相同是形成无限固熔体的必要条件。同种间隙原子在面心立方中的熔解度大于在体心立方中的熔解度。3）化学亲和力：熔质原子与熔剂原子的负电性相差越大，异种原子间的亲和力越强，有利于增大固熔度。4）电子浓度因素：熔质元素的原子价越高，同样数量的熔质原子熔解时的电子浓度增加越快，因此其固熔度越小。30.玻璃形成的动力学条件：熔体如果冷却速度比较快，原子不能进行充分地扩散，液态就只能转变为非晶态固体，即形成玻璃。31.简述NaCl结构的主要特点答；面心立方晶格（点阵型式）。正、负离子配位数为6，正、负离子半径介于0.4140.73232.硅酸盐玻璃与硅酸盐晶体结构上显著的差别：(1)晶体中Si－O骨架按一定对称性作周期重复排列，是严格有序的，在玻璃中则是无序排列的。晶体是一种结构贯穿到底，玻璃在一定组成范围内往往是几种结构的混合。(2)晶体中R＋或R2＋阳离子占据点阵的位置：在玻璃中，它们统计地分布在空腔内，平衡Onb的负电荷。虽从Na2O-SiO2系统玻璃的径向分布曲线中得出Na+平均被5～7个O包围，即配位数也是不固定的。(3)晶体中，只有