材料学复习题

1.名词解释（15分）2.判断题（20)3.单项选择题(20)4.简答题(19)5.综合分析题（画图与相图分析)(26)空间点阵：阵点在空间呈周期性规则排列，并具有等同的周围环境的模型晶胞：在空间点阵中，能代表空间点阵结构特点的小平行六面体。置换固溶体：溶质原子占据溶剂晶格中的结点位置而形成的固溶体间隙固溶体：溶质原子占据溶剂晶格中的间隙位置而形成的固溶体。晶体缺陷：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。肖特基缺陷：由于晶体表面附近的原子热运动到表面，在原来的原子位置留出空位，弗仑克尔缺陷：指晶体结构中由于原先占据一个格点的原子（或离子）离开格点位置，成为间隙原子（或离子），并在其原先占据的格点处留下一个空位空位形成能：在晶体内取出一个原子放在晶体表面上（但不改变晶体的表面能和表面积）所需要的能量。伯氏矢量：反映位错周围点阵畸变总积累的重要物理量刃型位错：在金属晶体中，由于某种原因，晶体的一部分相对于另一部分出现一个多余的半原子面。这个多余的半原子面又如切入晶体的刀片，刀片的刃口线即为位错线螺型位错“一个晶体的某一部分相对于其余部分发生滑移，原子平面沿着一根轴线盘旋上升，每绕轴线一周，原子面上升一个晶面间距。在中央轴线处即为一螺型位错。滑移：是指在切应力的作用下，晶体的一部分沿一定晶面和晶向，相对于另一部分发生相对移动的一种运动状态。攀移：刃型位错在垂直与滑移面的方向上运动稳态扩散：是指在扩散系统中，任一体积元在任一时刻，流入的物质量与流出的物质量相等，即任一点的浓度不随时间变化。非稳态扩散：即任一点的浓度随时间的变化而变化？？扩散激活能：指杂质原子或者母体原子在固体（包括半导体）中扩散的激活能。上坡扩散：是指物质从低浓度区向高浓度区扩散，扩散的结果提高了浓度梯度。弹性形变：外力撤消后，物体能恢复原状的形变塑性形变：如果外力较大，当它的作用停止时，所引起的形变并不完全消失，而有剩余形变的形变软取向：晶体中有些滑移系与外力的取向接近45o角，处于易滑移的位向，具有较小的σs值硬取向：晶体中有些滑移系与外力取向偏离45o很远，需要较大的σs值才能滑移临界分切应力：把滑移系开动所需要的最小分切应力滑移系：一个滑移面和此面上的一个滑移方向组成回复：冷变形金属在退火时发生组织性能变化的早起阶段，在此阶段内物理或力学性能的回复程度是随温度和时间而变化的。再结晶：冷变形后的金属加热到一定温度后，在原来的变形组织中产生无畸变的新晶粒，而且性能恢复到变形以前的完全软化状态的过程多边化：沿垂直于滑移面方向排列并具有一定取向差的位错墙，以及由此所产生的亚晶的过程。相图：反映物质状态随温度、压力变化而变化的关系图。相律：热力学平衡条件下，系统的组分数、相数和自由度数之间的关系：过冷度：理论凝固温度与实际开始凝固温度之差,即Tm-Tn。临界半径：临界晶核的半径正温度梯度；液相中，离固液界面的距离越远，温度越高。负温度梯度：液相中，离固液界面的距离越远，温度越低。判断题：1.非平衡凝固是因为固溶体凝固过程中扩散不充分形成的。（√）2.再结晶虽包含形核和长大过程，但它不是一个相变过程。（√）3.面心立方的四面体间隙大于八面体间隙。（×）4.一种材料中只能存在一种结合键。（×）5.物质的扩散方向总是与浓度梯度的方向相反。（×）6.固溶体中由于溶质原子的溶入，固溶体的强度和硬度降低。（×）7.由于晶界能量较高而且原子活动能力较大，所以新相易于在晶界处优先形核。（√）8.工程上把室温及低于室温下的加工称为冷加工。（×）9.只有置换固溶体的两个组元之间才能无限互溶，间隙固溶体则不能。（√）10.螺型位错的伯氏矢量与位错线平行。（√）11.金属结晶时，原子从液相无序排列到固相有序排列，使体系熵值减小，因此是一个自发过程。（×）12.共价键具有饱和性。（√）13.晶体的滑移面和滑移方向一般都是晶体的原子密排面和密排方向。（√）14.晶体的滑移面和滑移方向一般都是晶体的原子密排面和密排方向。（√）15.冷变形的金属,由于位错移出晶体表面导致总位错密度降低。（×）16.在温度和压力这两个条件变化下，单元系中最多只能有三相平衡。（√）17.在多晶体的塑性变形过程中，其各晶粒的变形是独立的。（×）18.菲克第一定律适用于稳态扩散过程。（√）19.刃型位错的伯氏矢量与位错线平行。（×）20.三元相图垂直截面的两相区内可用杠杆定律。（√）三、选择题1.下列对金属键描述正确的是__A___：A.无方向性和饱和性B.有方向性和饱和性C.有方向性无饱和性D.无方向性有饱和性2.在常温和低温下，单晶体的塑性变形主要是通过___A__方式进行。A.滑移B.孪生C.扭折3.在晶体中形成空位的同时又产生间隙原子，这样的缺陷称为___B__。A.肖特基缺陷B.弗仑克尔缺陷C.线缺陷4.发生共晶反应时，因三相平衡，f=___A__A.0B.1C.25.影响固体扩散的最主要因素是___A__。A.温度B.固溶体类型C.晶体结构6.在二元相图中，已结晶的固相与剩余液相反应形成另一固相的恒温转变称为__C___。A.匀晶转变B.共晶转变C.包晶转变7.在柯肯达尔效应中，标记漂移的主要原因是扩散偶中__C___。A.两组元的原子尺寸不同B.仅一组元的扩散C.两组元的扩散速率不同8.原子扩散的驱动力是___B__。A.组元的浓度梯度B.组元的化学势梯度C.温度梯度9.决定原子中电子能量以及与核的平均距离的是__A___。A.主量子数nB.轨道角动量量子数lC.磁量子数mD.自旋角动量子数s10.晶体塑性变形时，不能通过刃型位错进行___C__。A.单滑移B.多滑移C.交滑移D.晶体转动11.下列对液－固粗糙界面描述正确的是___A__。A.微观粗糙，宏观平整B.微观粗糙，宏观粗糙C.微观平整，宏观平整12.简单立方点阵中(100)晶面间距___C__(320)晶面间距。A.小于B.等于C.大于13.金属的典型晶体结构有面心立方、体心立方和密排六方三种，它们的晶胞中原子数分别为__A___。A.4；2；6B.6；2；4C.4；4；6D.2；4；614.晶界不包括___D__。A.大角度晶界B.小角度晶界C.孪晶界D.表面15.在置换型固溶体中，原子扩散的方式一般为____C_。A.交换机制B.间隙机制C.空位机制16.下列缺陷形式不属于点缺陷的是__D___。A.空位B.间隙原子C.杂质原子D.位错17.在晶体中不会出现下列哪种旋转轴__D___。A.2次轴B.3次轴C.4次轴D.5次轴18.晶体由许多晶粒组成，属于同一固相但位向不同的晶粒之间的界面称为__B___。A.表面B.晶界C.亚晶界四、简答题1.原子间键合可分为化学键和物理键两大类，其中化学键包括哪几类？各自特点如何？化学键金属键1.电子公有化2.既无饱和性有无方向性离子键1.以离子而不是原子为结合单位2.无方向性和饱和性共价键1.有方向性和饱和性物理键范德瓦尔斯力氢键2.试述位错两种运动形式的比较（滑移与攀移）攀移与滑移不同，攀移时伴随物质的迁移，需要空位的扩散，需要热激话，比滑移需更大能量。低温攀移较困难，高温时易攀移。攀移通常会引起体积的变化，故属非保守运动。3.定性说明晶体平衡时为什么存在一定的空位浓度。点缺陷是热力学平衡的缺陷－在一定温度下，晶体中总是存在着一定数量的点缺陷（空位），这时体系的能量最低－具有平衡点缺陷的晶体比理想晶体在热力学上更为稳定。4.弹性变形的特征。（1）理想的弹性形变是可逆变形，加载时变形，卸载时变形消失并恢复原状；（2）在弹性形变范围内，其应力与应变之间都保持但只线性函数关系；（3）材料的最大弹性变形量随材料的不同而异。5.不同温度阶段的回复机制一般认为是点缺陷和位错在退火过程中发生运动，从而改变了它们的组态和分布。1.低温回复：回复的机制主要是过剩空位的消失，趋向于平衡空位浓度。2.中温回复：其主要机制是位错滑移导致位错重新组合；异号位错会聚而互相抵消以及亚晶粒长大。3.高温回复：回复机制是包括攀移在内的位错运动和多边化，以及亚晶粒合并。6.简述晶体长大方式有哪些？（1）弯曲的晶界总是趋向于平直化，即向曲率中心移动以减少界面积，同时，大角度晶界的迁移率总是大于小角度晶界的迁移率。（2）晶界总是向角度较锐的晶粒方向移动，力图使三个夹角都等于120度。7.说明伯氏矢量的确定方法，如何利用伯氏矢量和位错线来判断位错的类型？（1）首先选定位错线的正方向；（2）在实际晶体中，从任一原子出发，围绕位错以一定的步数作右旋闭合回路；（3）在完整晶体中按同样方向和步数作相同的回路，该回路并不封闭，由终点向起点引一矢量，使回路闭合，则该矢量就是实际晶体中位错的伯氏矢量.刃型位错的伯氏矢量与位错线垂直，螺型位错的伯氏矢量与位错线平行，可用右手法则来确定。8.纯金属结晶过程中均匀形核必须具备的条件有哪些？（1）有过冷度（2）有结构起伏（相起伏）（3）有能量起伏9.均匀形核率与非均匀形核率的比较（1）非均匀形核率小于均匀形核率，非均匀形核在约为0.02Tm的过冷度时，形核率达到最大值（2）非均匀形核由低向高的过度较为平缓，达到最大值后，结晶并未结束，形核率下降至凝固完毕；（3）非均匀形核的临界晶核的原子数较均匀形核率少。10.固溶体与纯晶体凝固过程的异同点有哪些？与纯金属相比，固溶体合金凝固过程有两个特点：1.固溶体合金凝固时析出的固相成分与原液相成份不同需成份起伏。α晶粒的形核位置是那些结构起伏、能量起伏和成分起伏都满足要求的地方。2.固溶体合金凝固时依赖于异类原子的互相扩散。综合分析题：1.作图表示立方晶系的[111]，[010]晶向和(100)，(120)晶面2.确定三元相图中合金I、II的成分3.(1)成分为30%B的合金开始凝固出来的固体成分为多少？(2)若开始凝固出来的固体成分含80%B，合金的成分为多少？(3)成分为70%B的合金最后凝固的液体成分为多少？(4)成分为50％的合金在t1温度时，液相和固相的相对量各为多少？