合肥工业大学宣城校区材料科学基础期末复习doc.docx
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合肥工业大学宣城校区材料科学基础期末复习doc
第一章
1、名词解释：
离子键、金属键、共价键、范德瓦耳斯键
离子键：
通过两个或多个原子得到或失去电子而成为离子形成的键称为离子键金属键：
金属中的自由电子与金属正离子相互作用所构成的键称为金属键
共价键：
由两个或多个电负性相差不大的原子间通过共用电子对而形成的键称为共价键
范德瓦耳斯键：
分子中由于共价电子的非对称分布，使分子的某一部分比其他部分更偏于带正电或带负电。
一个分子的带正电部分会吸引另一个分子的带负电部分，这种结合力称为分子键或范德瓦耳力。
2、下列物质含有何种键：
黄铜（brass）、橡胶、金刚石（diamond）、
Si02、单晶Si、NaCl、NH3
黄铜：
金属键，橡胶：
；金刚石：
共价键
Si02：
共价键；单晶Si：
共价键；NaCl：
离子键；NH3：
氢键
第二章
1.立方晶系中晶面和晶向指数的标定:
important!
（hkl）[uvw]
2.晶面族和晶向族：
（hkl}
3.立方晶系中晶面间距d与点阵常数a的关系
4.在立方晶系中画出（123）,（200）,（112）,（102）晶面
5.在立方晶系中画出[111],[234],[110],[102]晶向
6.
结构参数
晶体结构类型
体心立方
面心立方
密排六方
Structureparameters
（BCC）
（FCC）
（HCP）
点阵常数
",c（cr/=1.633）
Latticeconstants
a
a
原子半径（r）
Atomicradius
V3n/4
all
晶胞内原子数（H）
Atomnumber
配位数（CN）
ft
Coordinationnumber致密度（A"）
0.68
0.74
0.74
Packingfactor
密掉面
{110}
{0001}
Close-packedplane
{111}
密择方向Close-packed
<111>
<11o>
<1120>
orientation
四面体间隙数量
12
8
12
Tetrahedral
interstice大小
0.291J?
0.225/?
0.2257?
八面体间隙数量
6
4
6
Octahedral
0J54R<100>
0.414R
interstice大小
0.633R<110>
0.-I14R
第三章
1、解释以下基本概念
肖脱基空位、弗仑克尔空位、刃型位错、螺型位错、柏氏矢量、位错密度、位错的滑移及攀移、弗兰克-瑞德源、位错反应、扩展位错、表面能、界面能、重合位置点阵、对称倾侧晶界、非共格晶界。
肖脱基空位：
脱离平衡位置的原子迁移到晶体表面或内表面的正常结点位置,而使晶体内部留下空位，称为肖脱基空位。
弗仑克尔空位：
脱离平衡位置的原子挤入点阵的间隙位置，而在晶体中同时形成数目相等的空位和间隙原子，称为弗仑克尔空位。
刃型位错：
在一个完整晶体的上半部插入一多余的半原子面，它终止于晶体的内部，好像一把刀刃插入晶体中，使上下两部分晶体之间产生了原子错排，称为刃型位错。
螺型位错：
位错线附近的原子按螺旋形排列的位错柏氏矢量：
采用伯氏回路来定义位错，借助一个规定的矢量揭示位错的本质，这个矢量即为伯氏矢量。
位错的滑移：
在外加切应力的作用下，通过位错中心附近的原子沿伯氏矢量方向在滑移面上不断地作少量的位移
位错的攀移：
位错在垂直于滑移面的方向上的运动弗兰克-瑞德位错源：
两个结点被钉扎的位错线段在外力的作用下不断弯曲弓出后，互相邻近的位错线抵消后产生新位错，原被钉扎错位线段恢复到原状，不断重复产生新位错的，这个不断产生新位错、被钉扎的位错线即为弗兰克-瑞德位错源。
位错密度：
单位体积晶体中所含的位错线的总长度
位错反应：
位错之间的相互转化（分解或合并）称为位错反应
扩展位错：
一个全位错分解为两个不全位错，中间夹着一个堆垛层错的整个位错组态称为扩展位错。
表面能：
晶体表面单位面积自由能的增加称为表面能
Y=dW/ds
界面能：
晶界上原子畸变引起的系统自由能的升高，它等于界面区单位面积的能量减去无界面时该区单位面积的能量，单位：
J/m2重合位置点阵：
当两个相邻晶粒的位相差为某一值时，若设想两晶粒的点阵彼此通过晶界向对方延伸，则其中一些原子将出现有规律的相互重合。
由这些原子重合位置所组成的比原来晶体点阵大的新点阵，称为重合位置点阵。
对称倾侧晶界：
晶界两侧晶体互相倾斜，晶界的界面对于两个晶粒是对称的,其晶界视为一列平行的刃型位错组成。
非共格晶界：
当两相邻晶体在界面处的晶面间距相差很大时，这种相界与大角度晶界相似，可看成是由原子不规则排列的薄过渡层构成
2、计算Fe在850o时，每立方米体积中的空位数。
已知Fe在850o时的空
位形成能、密度及原子重量分别为1.08eV/atom、7.65g/cm3、55.85
PlM
=地竺四=8.25"个/颇
55.85
N=pa=（8.25*10”）*1。
6=8.25*10”个
ino
〃=N*［人*exp（-&/AT）=8.25*10"*1*exp（）=1.18*10"
8,6210*1123
3、如图，在晶体的滑移面上有一柏氏矢量为b的位错环，并受到均匀切应力讶0。
的作用。
（1）分析该位错环各段位错的结构类型；
（2）在t的作用下，该位错环将如何运动？
（3）在。
的作用下，位错环将如何运动？
（1）AB:
右螺型；BC：
正刃型；CD：
左螺型；DA：
负刃型
（2）在t的作用下，位错环上部分晶体将不断沿着x轴方向（即b的方向）运动，下部分晶体则反向（沿-x轴方向）运动。
这种运动必然伴随着位错环的各边向环的外侧运动，即AB、BC、CD和DA四段位错分别沿着-z、x、z和-x轴方向运动，从而导致位错环扩大。
（3）在。
的作用下，在滑移面上方的BC位错的半原子面和在滑移面下方的DA位错的半原子面将扩大，即BC位错沿-y轴运动，DA位错沿y轴运动。
而AB和CD为螺型位错，不运动。
4、面心立方晶体中，在（111）面上的单位位错
在（111）面上分解为两个肖克莱不全位错，请写出该位错反
应，
^[T10]=^[T2T]+|[211]
266
5、判断下列位错反应能否进行？
若能进行，试在晶胞上作出矢量图。
a__a
（1）-[111]+-[111]^6（001]
（2）?
[110]T£[12i]+£[211]
ZOO
（3）?
[112]+知
5oZ
（4）
能量相等，不能进行
（4）与
（1）反向
400]T：
[iii]+：
[111]
—Q—
6、试分析在（111）面上运动的柏氏矢量为^=2[110]的螺型位错受阻时，能否通过交滑移转移到（ii1）,（111）,011）面中的某个面上继续运动？
为什么？
10、根据晶粒的位相差及结构特点，晶界有哪些类型？
有何特点属性？
对称候斜
小角度晶界,
"不对称候斜
.扭转
大角度晶界
第四章
概念：
自扩散，互扩散，间隙扩散，空位扩散，下坡扩散，上坡扩散，稳态扩散，非稳态扩散，柯肯达尔效应，体扩散，表面扩散，晶界扩散，扩散机制，影响扩散的主要因素自扩散：
当扩散不依赖于浓度梯度，仅由热振动而引起时，则称为自扩散
互扩散：
A组分的质量扩散通量与B组分的质量扩散通量的大小相等，方向相反,这种扩散称为互扩散间隙扩散：
原子从一个晶格中间隙位置迁移到另一个间隙位置。
间隙扩散的扩散系数：
D=Doexp（—）kT
-\UV-\U
J
kT
置换扩散或自扩散系数的扩散系数：
D=D。
exp（
%为扩散常数，\U为原子迁移能，g为空位形成能。
空位扩散：
从能量上比较，原子最常见、最易进行迁移的。
ccr（如/2+g）,
D=D0exp]-、，一七]
K1
3、常见的扩散机构：
空位扩散、其次是间隙扩散空位扩散速率取决于①空位浓度、②迁移的难易本征空位浓度p=冬=exp
N
rcr（如/2+AHQ、
D=D°exp[--~~^――一妃]
KI
空位扩散活化能市空位形成热炫和空位迁移热炫两部分纠成O
下坡扩散：
组元从高浓度向低浓度处迁移上坡扩散：
溶质原子朝浓度梯度相反的方向迁移，即从低浓度区向高浓度区进行所谓“逆扩散”，使合金发生区域性的不均匀。
例：
晶界偏聚、沉淀相析出•下坡扩散和上坡扩散的热力学因子判别条件，决定组元扩散的基本因素是化学势梯度，不管是上坡扩散还是下坡扩散,其结果总是导致扩散组元化学势梯度的减小，直至化学势梯度为。
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：
非稳态扩散-物体中各处的浓度随时间改变的扩散过程，即dC/dt手0。
大部分扩散过程都属于非稳态扩散。
柯肯达尔效应：
在置换式固溶体中，由于两种原子以不同的速度相对扩散而造成标记面漂移的现象体扩散：
原了在晶体内部的扩散过程表面扩散：
指原子、离子、分子以及原子团在固体表面沿表面方向的运动。
当固体表面存在化学势梯度场，扩散物质的浓度变化或样品表面的形貌变化时，就会发生表面扩散。
晶界扩散：
熔化的钎料原子沿着母材金属的结晶晶界的扩散现象称为晶界扩散。
扩散机制：
空位扩散和间隙扩散影响扩散的主要因素：
%1温度和压力。
温度升高空位浓度增大，高能原子增多。
%1组元特性。
例如，原子尺寸差异大则扩散容易。
原子间亲和力大则扩散难。
%1组元浓度。
通过Q和D0两个参数起作用的。
%1第三组元。
与扩散物质的相互作用影响扩散。
%1晶体结构：
%1晶体缺陷。
缺陷处空位密度高，激活能低。
一般表面扩散激活能约为点阵扩散的0.5倍以下，晶界扩散、核位错扩散激活能是点阵扩散的
0.6~0.7。
第五章
1.比较塑性变形的两种基本形式：
滑移与挛生的异同点
滑移是指晶体的一部分沿一定的晶面和晶向相对于另一部分发生滑动位移的现象；挛生是指晶体的一部分沿一定晶面和晶向相对于另一部分所发生的切变。
主要区别：
A、挛生通过晶格切变使晶格位向改变，使变形部分与未变形部分呈镜面对称；而滑移不引起晶格位向改变。
B、挛生时，相邻原子面的相对位移量小于一个原子间距；而滑移时滑移面两侧晶体的相对位移量是原子间距的整数倍。
C、挛生所需要的切应力比滑移大得多，变形速度大得多。
2,滑移的位错机制
滑移是借助于位错在滑移面上运动来逐步进行的；晶体的滑移必在一定外力作用下才能发生，说明位错运动要克服阻力，该阻力来自点阵阻力，称为派纳P一N力，其大小为：
TP-N=2Gexp（-2nw/b）/（l-v）tp-n与位错的宽度W呈指数关系，滑移面间距d增大，w[=d/（I-v）]增大，或滑移方向上原子间距b减小，贝I]tp-nT降，滑移阻力小，滑移容易进行。
3.多晶体塑性变形的特点
%1各晶粒变形的不同时性：
%1各晶粒变形的相互协调性：
a）面心立方金属塑性好
b）密排六方金属塑性差冷加工困难
%1各晶粒塑性变形量不均匀：
4.细晶强化与Hall-Petch公式。
5.形变织构与残余应力
形变织构：
是晶粒在空间上的择优取向
残余应力：
第一类内应力：
宏观残余应力，由整个物体变形不均匀引起。
第二类内应力：
微观残
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