材料科學基礎(chǔ)復習題[共18頁]

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1、 名詞解釋 1.空間點陣：是表示晶體結(jié)構(gòu)中質(zhì)點周期性重復規(guī)律得幾何圖形. 2.同素異構(gòu)： 是指某些元素在t和p變化時,晶體結(jié)構(gòu)發(fā)生變化得特征. 3.固溶體：當一種組分（溶劑）內(nèi)溶解了其他組分（溶質(zhì)）而形成的單一、均勻的晶態(tài)固體，其晶體結(jié)構(gòu)保持溶劑組元的晶體結(jié)構(gòu)時，這種相就稱固溶體。 4.電子濃度：固溶體中價電子數(shù)目e與原子數(shù)目之比。 5.間隙固溶體： 溶質(zhì)原子溶入溶劑間隙形成的固溶體 6.晶胞:能完全反映晶格特征得最小幾何單元 7.清潔表面： 是指不存在任何吸附、催化反應、雜質(zhì)擴散等物理化學效應得表面，這種表面的化學組成與體內(nèi)相同，但周期結(jié)構(gòu)可以不同于體內(nèi)。 8.潤濕：是一種

2、流體從固體表面置換另一種流體的過程。 9.表面改性： 是利用固體表面的吸附特性，通過各種表面處理來改變固體表面得結(jié)構(gòu)和性質(zhì)以適應各種預期要求。 10.晶界：凡結(jié)構(gòu)相同而取向不同的晶體相互接觸，其接觸面稱為晶界。 11.相平衡：一個多相系統(tǒng)中，在一定條件下，當每一相的生成速度與它的消失速度相等時，宏觀上沒有任何物質(zhì)在相間傳遞，系統(tǒng)中每一個相的數(shù)量均不隨時間而變化，這時系統(tǒng)便達到了相平衡。 12.臨界晶胚半徑rk ：新相可以長大而不消失的最小晶胚半徑. 13．枝晶偏析: 固溶體非平衡凝固時不同時刻結(jié)晶的固相成分不同導致樹枝晶內(nèi)成分不均勻的現(xiàn)象(或樹枝晶晶軸含高熔點組元較多，晶枝間低熔點組

3、元較多的現(xiàn)象). 14.擴散： 由構(gòu)成物質(zhì)的微粒得熱運動而產(chǎn)生得物質(zhì)遷移現(xiàn)象。擴散的宏觀表現(xiàn)為物質(zhì)的定向輸送。 15.反應擴散:在擴散中由于成分的變化，通過化學反應而伴隨著新相的形成(或稱有相變發(fā)生)的擴散過程稱為“反應擴散”，也稱為“相變擴散。 16.泰曼溫度：反應開始溫度遠低于反應物熔點或系統(tǒng)低共熔溫度，通常相當于一種反應物開始呈現(xiàn)顯著擴散作用的溫度，此溫度稱為泰曼溫度或燒結(jié)溫度。 18.相變：隨自由能變化而發(fā)生的相的結(jié)構(gòu)變化。 19.什么是相律：表示材料系統(tǒng)相平衡得熱力學表達式，具體表示系統(tǒng)自由能、組元數(shù)和相數(shù)之間得關(guān)系。 20.二次再結(jié)晶：指少數(shù)巨大晶粒在細晶消耗時成核

4、長大得過程，又稱晶粒異常長大和晶粒不連續(xù)生長。 21.均勻成核:組成一定，熔體均勻一相，在結(jié)晶溫度下析晶，發(fā)生在整個熔體內(nèi)部，析出物質(zhì)組成與熔體一致。 22.固溶強化：溶質(zhì)原子加入到溶劑原子中形成固溶體，固溶體在 23.相：化學成分相同，晶體結(jié)構(gòu)相同并有界面與其他部分分開的均勻組成部分。 24.過冷度:實際開始結(jié)晶溫度與理論結(jié)晶溫度之間的差。 25.固態(tài)相變：固態(tài)物質(zhì)在溫度、壓力、電場等改變時，從一種組織結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變成另一種組織結(jié)構(gòu)。 26.穩(wěn)定分相：分相線和液相線相交(分相區(qū)在液相線上),分相后兩相均為熱力學的穩(wěn)定相。 27.馬氏體相變：一個晶體在外加應力的作用下通過晶體的一個分立

5、體積的剪切作用以極迅速的速率而進行的相變。 28.無擴散型固態(tài)相變：在相變過程中并不要求長程擴散,只需要原子作一些微量地移動，其移動距離通常小于這些移動原子與相鄰原子間的間距，并且這些原子之間保持一定的關(guān)系。 29.燒結(jié)： 粉末成型體在低于熔點的高溫作用下，產(chǎn)生顆粒間的粘結(jié)，通過物質(zhì)傳遞遷移，使成型坯體變成具有一定幾何形狀和性能，即有一定強度的致密體的過程 31. 粘度：是流體（液體或氣體）抵抗流動的量度。粘度物理意義：指單位接觸面積、單位速度梯度下兩層液體間的內(nèi)摩擦力。影響熔體粘度的主要因素是溫度和化學組成 對錯 2.作用在位錯線上的力F的方向永遠垂直于位錯線并指向滑移面上的未滑移

6、區(qū)。(√) 4.晶面與晶向具有不同的原子密度，因而晶體在不同方向上表現(xiàn)出不同的性質(zhì)。(√) 5.高于熔點不太多的溫度下，液體內(nèi)部質(zhì)點的排列并不是象氣體那樣雜亂無章的，相反，卻是具有某種程度的規(guī)律性。(√) 6.固體顆粒愈小，表面曲率愈大，則蒸氣壓和溶解度增高而熔化溫度升高。() 7.對純固相：壓力可顯著改變粉料顆粒間的接觸狀態(tài)，提高固相反應速率。(√) 8.顆粒愈大，固相反應愈劇烈。() 10.固溶體凝固形核的必要條件同樣是ΔGB ＜0、結(jié)構(gòu)起伏和能量起伏。() 11.三元相圖垂直截面的兩相區(qū)內(nèi)不適用杠桿定律。(√) 13.和液固轉(zhuǎn)變一樣，固態(tài)相變也有驅(qū)動力并要克服阻力，因此兩

7、種轉(zhuǎn)變的難易程度相似。() 14.在一個給定的系統(tǒng)中，物種數(shù)可以因分析問題的角度的不同而不同，但獨立組分數(shù)是一個確定的數(shù)。（√） 15.單組分系統(tǒng)的物種數(shù)一定等于1。() 17.相圖中的點都是代表系統(tǒng)狀態(tài)的點。（） 18.恒定壓力下，根據(jù)相律得出某一系統(tǒng)的f = l，則該系統(tǒng)的溫度就有一個唯一確定的值。（） 19.單組分系統(tǒng)的相圖中兩相平衡線都可以用克拉貝龍方程定量描述。（√） 20.根據(jù)二元液系的p～x圖可以準確地判斷該系統(tǒng)的液相是否是理想液體混合物。(√) 21.在相圖中總可以利用杠桿規(guī)則計算兩相平暢時兩相的相對的量。（√） 22.杠桿規(guī)則只適用于T～x圖的兩相平衡區(qū)。()

8、 23.對于二元互溶液系，通過精餾方法總可以得到兩個純組分。（） 24.二元液系中，若A組分對拉烏爾定律產(chǎn)生正偏差，那么B組分必定對拉烏爾定律產(chǎn)生負偏差。（） 25.若A、B兩液體完全不互溶，那么當有B存在時，A的蒸氣壓與系統(tǒng)中A的摩爾分數(shù)成正比。（） 30.在穩(wěn)態(tài)擴散過程中，擴散組元的濃度C只隨距離x變化，而不隨時間t變化。（√） 32.固態(tài)相變分為形核和核長大兩個基本階段，不遵循液態(tài)物質(zhì)結(jié)晶過程的一般規(guī)律。（） 33. 分解反應受控于核的生成數(shù)目以及反應界面面積等因素。（√） 34. 對有液、氣相參與的固相反應：反應不是通過固相粒子直接接觸進行的，壓力增大影響不明顯，有時相反

9、。（√） 簡答題 1.簡述晶體的性質(zhì) 答： 1）均勻性 2）各向異性 3）自限性 4)對稱性 5）最小內(nèi)能性 2.布拉維點陣分為哪四類 答 1）簡單點陣。2）體心點陣。3）底心點陣。4)面心點陣。 3.硅酸鹽的結(jié)構(gòu)特點： 答 1）硅酸鹽的基本單元是[SiO4]四面體。2）每個氧最多只能被兩個[SiO4]四面體所共有。3）[SiO4]四面體只能是互相孤立地在結(jié)構(gòu)中存在或通過共頂點相互連接。4)Si-O-Si的結(jié)合鍵并不形成一直線，而是一折線。 4.晶胞選取的原則： 答： 1）選取的平行六面體應反映出點陣的最高對稱性 2）平行六面體內(nèi)的棱和角相等的數(shù)目應最多

10、3）當平行六面體的棱邊夾角存在直角時，直角數(shù)目應最多 4）當滿足上述條件的情況下，晶胞應具有最小的體積 5.晶面指數(shù)標定步驟： 答： 1）在點陣中設(shè)定參考坐標系 2）確定待定晶面在三個晶軸上的截距 3）取截距的倒數(shù)，并通分化為互質(zhì)整數(shù)比，記為（hkl） 6.缺陷的含義：晶體缺陷就是指實際晶體中與理想的點陣結(jié)構(gòu)發(fā)生偏差的區(qū)域。 7.硅酸鹽熔體的粘度與組成的關(guān)系 答：（1） O/Si比；(2)一價堿金屬氧化物；（3）二價金屬氧化物；（4）高價金屬氧化物；（5）陽離子配位數(shù) ；（6）混合堿效應 ；（7）其它化合物 。 8.簡述固體表面的不均勻性

11、 答： (1) 絕大多數(shù)晶體是各向異性 (2)同一種物質(zhì)制備和加工條件不同也會有不同的表面性質(zhì)。 (3)晶格缺陷、空位或位錯而造成表面不均勻。 (4)在空氣中暴露，表面被外來物質(zhì)所污染，形成有序或無序排列，也引起表面不均勻。 (5) 固體表面無論怎么光滑，從原子尺寸衡量，實際上也是凹凸不平的。 9.在固液界面上發(fā)生粘附的條件有那些？ 答： (1)潤濕性 (2) 粘附功（W） (3) 粘附面的界面張力 (4) 相溶性或親和性 10.晶界的特點： 答 （1）晶界易受腐蝕后很易顯露出來；

12、 （2）晶界是原子（或離子）快速擴散的通道，并易引起雜質(zhì)原子（離子）偏聚，同時也使晶界處熔點低于晶粒； （3）晶界上原子排列混亂，使之處于應力畸變狀態(tài)，能階較高，使得晶界成為固態(tài)相變時優(yōu)先成核的區(qū)域。 11.相圖的作用？ 答：(1) 知道開始析晶的溫度，析晶終點，熔化終點的溫度； (2) 平衡時相的種類； (3) 平衡時相的組成 預測瓷胎的顯微結(jié)構(gòu) 預測產(chǎn)品性質(zhì) (4) 平衡時相的含量。 12.點缺陷的類型 （1）空位： 肖脫基空位－離位原子進入其它空位或遷移至晶界

13、或表面。 弗蘭克爾空位－離位原子進入晶體間隙。 （2）間隙原子：位于晶體點陣間隙的原子。 （3）置換原子：位于晶體點陣位置的異類原子。 13.簡述固態(tài)擴散的條件 答：(1)溫度足夠高（2）時間足夠長（3）擴散原子能固溶（4）具有驅(qū)動力：化學位梯度 14.說明固相反應的步驟 答：(1)反應物擴散到界面 (2)在界面上進行反應 （3）產(chǎn)物層增厚 15.影響固相反應的因素有哪些？ 答：（1）反應物化學組成與結(jié)構(gòu)的影響 （2）反應物顆粒尺寸及分布的影響 （3）反應溫度和壓力與氣氛的影響 （4）礦化劑及其它影響因素 16.礦化劑在固相反應作用： 答:（

14、1）影響晶核的生成速度 （2）影響結(jié)晶速度及晶格結(jié)構(gòu) （3）降低體系熔點，改善液相性質(zhì) 17.簡述相變過程的推動力 答：過冷度，過飽和濃度，過飽和蒸汽壓 18.影響析晶能力的因素有哪些？ 答：(1) 熔體的組成 (2) 熔體的結(jié)構(gòu) (3) 界面情況 (4) 外加劑 19.簡要說明成分過冷的形成及其對固溶體組織形態(tài)的影響。 答: 固溶體凝固時,由于溶質(zhì)原子在界面前沿液相中的分布發(fā)生變化而形成的過冷. 20.為什么晶粒細化既能提高強度，也能改善塑性和韌性？ 答: 晶粒細化減小晶粒尺寸,增加界面面積,而晶界阻礙位錯運動,提高強度; 晶粒數(shù)量增加,塑性變形分布更為均

15、勻,塑性提高; 晶界多阻礙裂紋擴展,改善韌性. 21.晶體結(jié)構(gòu)與空間點陣的異同 異：點的屬性、數(shù)目、有無缺陷；同：描述晶體中的規(guī)律性 22.間隙固溶體與間隙化合物的異同 異：結(jié)構(gòu)與組成物的關(guān)系；同：小原子位于間隙位置 23.二元相圖中有哪些幾何規(guī)律？ 相區(qū)接觸法則；三相區(qū)是一條水平線…；三相區(qū)中間是由它們中相同的相組成的兩相區(qū)；單相區(qū)邊界線的延長線進入相鄰的兩相區(qū)。 24.材料結(jié)晶的必要條件有哪些？ 過冷；結(jié)構(gòu)起伏；能量起伏；成分起伏（合金）。 25.影響再結(jié)晶溫度的因素是： （1）預先的變形程度。 (2)原始晶粒大小。 (3)純度及成分。(4

16、)加熱速度和保溫時間。 26.簡述晶體結(jié)構(gòu)對擴散的影響。 答：晶體結(jié)構(gòu)反映了原子（離子）在空間排列的情況；擴散時原子要發(fā)生移動就必需克服周圍原子對它的作用力。原子排列越緊密，原子間的結(jié)合力愈強，此時擴散激活能就越大，而擴散系數(shù)D就愈小；因此，晶體結(jié)構(gòu)緊密的物質(zhì)，擴散激活能就大，擴散系數(shù)小。金屬的熔點高低和熔化時潛熱的大小都能反映金屬內(nèi)部原子間作用力的大小，反映激活能的高低。金屬的熔點越高、熔化時潛熱越大，原子排列就越緊密，擴散激活能就越大，擴散系數(shù)就越小。 27.相律具有什么限制性 ： 1)相律只適用于熱力學平衡狀態(tài)。平衡狀態(tài)下各相的溫度應相等；各相的壓力應相等（機械平衡）；每

17、一組元在各相 中的化學位必須相同。 2)相律只能表示體系中組元和相的數(shù)目，不能指明組元或相的類型和含量。 3)相律不能預告反應動力學。 4)自由度的值不得小于零。 28.配位數(shù)：是指在晶體結(jié)構(gòu)中，該原子（或離子）的周圍，與它直接相鄰結(jié)合的同種原子（或所有異號離子）的個數(shù)。 29.說明影響固溶度的因素： 答：1）原子尺寸因素：熔質(zhì)和熔劑原子尺寸差別越小越容易形成置換固熔體，且固熔度越大。2）晶體結(jié)構(gòu)因素：熔質(zhì)和熔劑的晶體結(jié)構(gòu)類型相同是形成無限固熔體的必要條件。同種間隙原子在面心立方中的熔解度大于在體心立方中的熔解度。3）化學親和力：熔質(zhì)原子與熔劑原子的負電性相差越大，異種原子

18、間的親和力越強，有利于增大固熔度。4）電子濃度因素：熔質(zhì)元素的原子價越高，同樣數(shù)量的熔質(zhì)原子熔解時的電子濃度增加越快，因此其固熔度越小。 30.玻璃形成的動力學條件：熔體如果冷卻速度比較快，原子不能進行充分地擴散，液態(tài)就只能轉(zhuǎn)變?yōu)榉蔷B(tài)固體，即形成玻璃。 31.簡述NaCl結(jié)構(gòu)的主要特點 答；面心立方晶格（點陣型式）。正、負離子配位數(shù)為6，正、負離子半徑介于0.414 ~ 0.732 32.硅酸鹽玻璃與硅酸鹽晶體結(jié)構(gòu)上顯著的差別： (1) 晶體中Si－O骨架按一定對稱性作周期重復排列，是嚴格有序的，在玻璃中則是無序排列的。晶體是一種結(jié)構(gòu)貫穿到底，玻璃在一定組成范圍內(nèi)往

19、往是幾種結(jié)構(gòu)的混合。 (2) 晶體中R＋或R2＋陽離子占據(jù)點陣的位置：在玻璃中，它們統(tǒng)計地分布在空腔內(nèi)，平衡Onb的負電荷。雖從Na2O-SiO2系統(tǒng)玻璃的徑向分布曲線中得出Na+平均被5～7個O包圍，即配位數(shù)也是不固定的。 (3) 晶體中，只有半徑相近的陽離子能發(fā)生互相置換，玻璃中，只要遵守靜電價規(guī)則，不論離子半徑如何，網(wǎng)絡(luò)變性離子均能互相置換。(因為網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)容易變形，可以適應不同大小的離子互換)。在玻璃中析出晶體時也有這樣復雜的置換。 (4) 在晶體中一般組成是固定的，并且符合化學計量比例， 在形成玻璃的組成范圍內(nèi)氧化物以非化學計量任意比例混合。 33.馬氏

20、體轉(zhuǎn)變特點： 答： 1）相變前后存在習性平面和晶面定向關(guān)系 2）快速-聲速 3）無擴散 4）在一個溫度范圍內(nèi) 34.何謂共晶反應、包晶反應?試比較這兩種反應的異同點。 答：共晶反應：指一定成分的液體合金，在一定溫度下，同時結(jié)晶出成分和晶格均不相同的兩種晶體的反應。 包晶反應：指一定成分的固相與一定成分的液相作用，形成另外一種固相的反應過程。 共同點：反應都是在恒溫下發(fā)生，反應物和產(chǎn)物都是具有特定成分的相，都處于三相平衡狀態(tài)。 不同點：共晶反應是一種液相在恒溫下生成兩種固相的反應；而包晶反應是一種液相與一種固相在恒溫下生成另一種固相的反應。 35.簡要說明成分過

21、冷的形成及其對固溶體組織形態(tài)的影響。 答: 固溶體凝固時,由于溶質(zhì)原子在界面前沿液相中的分布發(fā)生變化而形成的過冷. 36.簡述熔質(zhì)原子在位錯附近的分布 答：置換固熔體中比熔劑原子大的熔質(zhì)原子往往擴散到位錯線下方受拉引力的部位，比熔質(zhì)原子小的熔質(zhì)原子則擴散到位錯線上方受壓應力的部位。間隙固溶體中的熔質(zhì)原子總是擴散到位錯線的下方。 37.試從擴散系數(shù)公式說明影響擴散的因素。 答：從公式表達形式可以看出擴散系數(shù)與擴散激活能Q和溫度有關(guān)。擴散激活能越低擴散系數(shù)較大，因此激活能低的擴散方式的擴散系數(shù)較大，如晶界和位錯處的擴散系數(shù)較大。溫度越高，原子活性越大，擴散系數(shù)越大。 3

22、8.為什么只有置換固熔體的兩個組元之間才能無限互溶，而間隙固熔體則不能 答：這是因為形成固熔體時，熔質(zhì)原子的熔入會使熔劑結(jié)構(gòu)產(chǎn)生點陣畸變，從而使體系能量升高。熔質(zhì)與熔劑原子尺寸相差越大，點陣畸變的程度也越大，則畸變能越高，結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性越低，熔解度越小。一般來說，間隙固熔體中熔質(zhì)原子引起的點陣畸變較大，故不能無限互溶，只能有限熔解。 39.燒結(jié)與固相反應相同點和不同點有哪些 答：相同點：均在低于材料熔點或熔融溫度之下進行的；過程自始至終都至少有一相是固態(tài)。 不同點：固相反應至少有兩組元參加，并發(fā)生化學反應。燒結(jié)只有單組元或兩組元參加，但并不發(fā)生化學反應。 40.說明蒸發(fā)

23、-凝聚傳質(zhì)的特點 答：1）坯體不發(fā)生收縮。燒結(jié)時頸部區(qū)域擴大，球的形狀改變?yōu)闄E圓，氣孔形狀改變，但球與球之間的中心矩不變。 2）坯體密度不變。氣孔形狀的變化對坯體一些宏觀性質(zhì)有可觀的影響，但不影響坯體密度。 3）物質(zhì)需加熱到可以產(chǎn)生足夠蒸氣壓的溫度。 41.從工藝角度考慮，在燒結(jié)時需要控制的主要變量有： 答： 1）燒結(jié)時間 2）顆粒半徑r的影響 3）溫度T的影響 42.晶粒生長影響因素有哪些？ 答：（1）夾雜物（雜質(zhì)、氣孔等）的阻礙作用 （2）晶界上液相的影響：粗的起始顆粒的二次再結(jié)晶的程度要小 （3）晶粒生長極限尺寸：原始粒度不均勻、溫度偏高、燒結(jié)速率太快、坯體成型

24、壓力不均勻及存在局部不均勻液相等。 43.二次再結(jié)晶的影響因素 答：（1）晶粒晶界數(shù)（原始顆粒的均勻度） （2）起始物料顆粒的大小 （3）工藝因素 選擇題 1.比較下面兩個晶體結(jié)構(gòu)圖，指出哪一個是三斜，哪一個是斜方。（B A） A B 2. 求證FCC 晶胞的邊長 4r=根號2a a=2R根號2 3. 下圖給出立方晶體的4個晶面，在圖下標注的指數(shù)中選擇一個答案。（CAAB） 4.在立方晶系中，晶向指數(shù)與晶面指數(shù)相同時，則晶面與晶向。（b） a、平行 b、垂直

25、 5.固溶體的晶體結(jié)構(gòu)與相同。（b） a、溶質(zhì) b、溶劑 c、不同于溶劑和溶質(zhì)的其它晶型 d、a、b、c都有可能 6. 置換原子的固溶度可以較大，而間隙原子的固溶度很小。（A） A 是 B 否 7.由于晶體中的間隙很小，所以間隙原子一般都是小原子。（A） A 是 B 否 8.下列說法錯誤的是（C） A. 空位在不停地運動，遇到間隙原子時就會與其合并而消失。 B. 空位和空位運動到一起就會形成復合空位。 C. 晶體中的空位是固定不動的。 9.如果成核速率和生長速率u的極大值相隔比較遠，則容易形

26、成： （A） A．玻璃體 B.晶體 C.熔融體 10. 熱分解反應總是從晶體中某一點開始，形成反應的（A）。 A. 核 B. 界面 C. 缺陷 11. 金屬結(jié)晶需要一定的過冷度。（A） A 是 B 否 12. 金屬液體在熔點溫度保溫，則（C） A. 需要很長時間才能結(jié)晶； B. 到熔點溫度就會結(jié)晶； C. 永不結(jié)晶。 C 在熔點保溫，就是沒有過冷。 13. 過冷度是理論結(jié)晶溫度（即熔點T m）與實際結(jié)晶溫度之差。（A） A 是 B 否 14. 下述哪些現(xiàn)象結(jié)晶時出現(xiàn)？（A B） A.

27、在低于熔點的溫度下結(jié)晶才能進行； B. 結(jié)晶時有熱量放出； C. 液態(tài)金屬冷卻到熔點時就開始結(jié)晶。 15. 形成臨界晶核時需要的形核功由什么提供？（B） A. 由外界加熱提供； B. 由能量起伏提供； C. 由體積自由能提供。 16.臨界晶核有可能繼續(xù)長大，也有可能消失（熔化）。（A） A 是 B 否 因為臨界晶核形成時能量增大到最高，此時無論晶核繼續(xù)長大，還是減小，都可以使能量降低，所以都是自發(fā)過程。故這兩種可能都存在。 17. 下述說法哪些正確？在相同過冷度的條件下，（A B C D） A. 非均勻形核比均勻形核的形核率高； B. 均勻形核與非均勻

28、形核具有相同的臨界晶核半徑； C. 非均勻形核比均勻形核需要的形核功??； D. 非均勻形核比均勻形核的臨界晶核體積小。 18. 當接觸角θ = π時，，晶核的形狀為（C） A. 半球形； B. 小于半球的球冠； C. 球形。 當接觸角θ = π時，就是均勻形核了，所以晶核是球形。 19. 下述說法哪些正確？非均勻形核時，θ角越小，形核越容易。這是因為(ABC) A. 臨界晶核的體積和表面積越??； B. 形核需要的過冷度越??； C. 需要的形核功越小。。 21.可以使鑄態(tài)金屬或合金的晶粒細化的常用方法有：(B) A. 增大冷卻速度，變質(zhì)處理 B. 變質(zhì)處理，提高

29、過冷度，振動、攪拌 C. 實行單向凝固，變質(zhì)處理，振動、攪拌 能夠增加晶核數(shù)量的方法都可以細化晶粒，常用的方法主要是變質(zhì)處理，提高過冷度，振動、攪拌。 22.制取單晶體的技術(shù)關(guān)鍵是保證液體結(jié)晶時只有一個晶核。(A) A 是 B 否 27在非穩(wěn)態(tài)擴散過程中，擴散組元的濃度C也是只隨距離x變化，而不隨時間t變化。(B) A. 是 B. 否 在非穩(wěn)態(tài)擴散過程中，擴散組元的濃度C不只是隨距離x變化，而且也隨時間t變化。 28擴散通量J 的定義為：擴散組元在單位時間內(nèi)通過垂直于擴散方向的單位截面積的擴散物質(zhì)流量，單位為：kg / m2 s。(A) A. 是

30、 B. 否 29根據(jù)菲克第一定律，擴散組元的濃度梯度越大，則擴散通量J 越大, 擴散越快。(A) A. 是 B. 否 因為擴散通量J和擴散組元的濃度梯度成正比，所以濃度梯度越大, 擴散通量J越大，擴散越快。 30擴散系數(shù)D是描述擴散速度的重要物理量，D值越大則擴散越慢。（B） A. 是 B. 否 31已知Mg(鎂)在Al(鋁)中的擴散常數(shù)D0 = 1.210-4 m2/s，擴散激活能Q =131000 J/mol, 500℃時擴散系數(shù)D = 1.810-13 m2/s，問400℃時Mg在Al中的擴散系數(shù)D是多少？（A） A. 8.110-15 m2/s

31、B. 1.810-13 m2/s C. 2.810-11 m2/s 32 溫度對擴散系數(shù)的影響非常顯著，溫度越高，則擴散系數(shù)越大。（A） A. 是 B. 否 33怎樣理解擴散原子對基體造成的晶格畸變越大，擴散則越容易。（B） A.擴散原子具有更低的能量，需要的擴散激活能變大，擴散系數(shù)變小，所以擴散容易； B.擴散原子具有更高的能量，需要的擴散激活能變小，擴散系數(shù)變大，所以擴散容易； C.基體原子具有更高的能量，造成的勢壘變小，擴散系數(shù)變小，所以擴散容易。 34.在相同的溫度下，碳在α-Fe中的擴散比在γ-Fe中的擴散更容易，速度更快。這主要是因為：（A）

32、 A. 碳原子在α-Fe中固溶造成的晶格畸變更大; B. 其他合金元素的影響所致； C. 溫度對擴散系數(shù)的影響所致。 35.燒結(jié)理論認為：粉狀物料的表面能與多晶燒結(jié)體的晶界能關(guān)系是。(A) A． 表面能大于界面能 B． 表面能等于界面能； C． 表面能小于界面能。 36.下列過程中， ( )能使燒結(jié)產(chǎn)物強度增大而不產(chǎn)生致密化過程。(A D) A、蒸發(fā)－凝聚 B、體積擴散 C、粘性(塑性)擴散 D、表面擴散 37.在燒結(jié)過程中，只改變氣孔形狀而不引起坯體致密化的傳質(zhì)方式有( B F) A

33、、晶格擴散 B、表面擴散 C、晶界擴散 D、流動傳質(zhì) E、顆粒重排 F、蒸發(fā)－凝聚 G、非本征擴散 H、溶解－沉淀 計算題 1.在單胞中畫出（010）、（110）、（121）（312）等晶面，畫出[111] 、 [123] 、 [110] 、 [211] 等晶向。 答： 2.用四軸坐標系畫出六方晶系的（1120）、（1012）、（1011）等晶面及[1120] 、 [2113] 、 [3125] 等晶向。 答： 3.對于立方點陣如果每個陣點放上硬球，證明可以填充的最大體積一次為0.52、0.68和0.

34、74。 答：因為相鄰兩球是相切的，其中心距離是球的直徑。 P點陣的球半徑是a/2,球的體積是4π（a/2）3/3，每個P點陣含1個球，單胞的體積是a3，故p點陣的填充率為：4π（a/2）3/3a3＝0.5235 4.FeO具有NaCl型結(jié)構(gòu)。假設(shè)Fe與O的原子數(shù)目相等，計算其密度。Fe的離子半徑為0.074nm，氧離子的半徑為0.140nm。 解：每個單位晶胞中有4個Fe2+和4個O2-，則 原子的體積為V＝【2（0.074+0.140）*10-9m】3＝78.4*10-30m3 原子的質(zhì)量為M＝4（55.8+16）/（0.602*1024）＝479*10-24g所以密度ρ＝M

35、/V＝479*10-24g/78.4*10-30m3＝6.1*106g/m3 5.已知一種Al-Cu二元合金含銅3wt%，鋁97wt%，試問它們原子分數(shù)為多少？（銅的原子量63.55，鋁的原子量26.98）。 解：為了簡便起見，可以取100克Al-Cu合金來計算 100克Al-Cu合金中含有銅的質(zhì)量為：1003 % =3（克） 100克Al-Cu合金中含有鋁的質(zhì)量為：10097 % =97（克） 再分別計算出100克Al-Cu合金中銅和鋁的摩爾數(shù)： 所以銅和鋁的原子分數(shù)（摩爾分數(shù)）為： 計算出銅的原子分數(shù)后，也可以按下式計算鋁的原子分數(shù)： 6.固

36、溶體合金的相圖如圖所示，試根據(jù)相圖確定： (a) 成分為40%B的合金首先凝固出來的固體成分； (b) 若首先凝固出來的固體成分含60%B，合金的成分為多少？ (c) 成分為70%B的合金最后凝固的液體成分； (d ) 合金成分為50%B，凝固到某溫度時液相含有40%B，固體含有80%B，此時液體和固體各占多少分數(shù)？ 答案： (a)~85%B。（b）~15%B。（c ）~20%B。（d） 7.分析M組分的析晶路程及個溫度下固液組分的含量 A TB A＋L B＋L TA B％ L B M A+B E L2 S2 L1 S1

37、SE ME M3 解： (1) T1： 固相量 S% = 0 ; 液相量 L％=100%; (2) T2： S% = M2L2/S2L2 100％ ；L％ ＝M2S2/S2L2 100％ (3) 剛到TE : 晶體B未析出，固相只含A。 到TE 后 : S% = MEE/SEE 100％ ；L％ ＝MESE/SEE 100％ (4) 離開TE ：L 消失，晶體A、B 完全析出。 SA% = MEB/AB 100％ ； SB%

38、= MEA/AB 100％ 8.A-B二元合金中具有共晶反應如下：若共晶反應剛結(jié)束時，α和β相的相對含量各占50%，試求該合金的成分。 設(shè)合金成分為c％，由題知： 得：c %＝0.55% 分析熔體M的析晶路程 F M C B A E D C A B 解： 9.. 何為臨界晶核？物理意義是什么？ 答：根據(jù)自由能與晶胚半徑的變化關(guān)系，可以知道半徑rrk的晶胚才有可能成核；而r＝rk的晶胚既可能消失，也可能穩(wěn)定長大。因此，半徑為“的晶胚稱為臨界晶核。 其物理意義是，過冷液體中涌現(xiàn)出來的短程有序的原子團，當其尺寸r≥rk

39、時，這樣的原子團便可成為晶核而長大。 臨界晶核半徑rk，其大小與過冷度有關(guān)，過冷度越大，臨界晶核半徑越小。 10.在燒結(jié)時，晶粒生長能促進坯體致密化嗎？晶粒生長會影響燒結(jié)速率嗎？試說明之。 答：晶粒生長是晶界移動的結(jié)果，并不是原子定向向頸部遷移的傳質(zhì)過程，因而不能促進坯體致密化。晶界移動可以引起原子躍遷，也可以使氣孔移入晶粒內(nèi)，從而影響燒結(jié)速率。因而晶界移動需進行控制。 11.說明影響燒結(jié)的因素？ 答：1）粉末的粒度。細顆粒增加了燒結(jié)推動力，縮短原子擴散距離，提高顆粒在液相中的溶解度，從而導致燒結(jié)過程的加速。 2）外加劑的作用。在固相燒結(jié)中，有少量外加劑可與主晶相形成固溶體

40、，促進缺陷增加，在液相燒結(jié)中，外加劑改變液相的性質(zhì)（如粘度，組成等），促進燒結(jié)。 3）燒結(jié)溫度：晶體中晶格能越大，離子結(jié)合也越牢固，離子擴散也越困難，燒結(jié)溫度越高。 4）保溫時間：高溫段以體積擴散為主，以短時間為好，低溫段為表面擴散為主，低溫時間越長，不僅不引起致密化，反而會因表面擴散，改變了氣孔的形狀而給制品性能帶來損害，要盡可能快地從低溫升到高溫，以創(chuàng)造體積擴散條件。 5）氣氛的影響：氧化，還原，中性。 6）成形壓力影響：一般說成型壓力越大顆粒間接觸越緊密，對燒結(jié)越有利。 12.固相燒結(jié)與液相燒結(jié)的主要傳質(zhì)方式？固相燒結(jié)與液相燒結(jié)之間有何相同與不同之處？ 答：固相燒結(jié)的

41、主要傳質(zhì)方式有蒸發(fā)-凝聚傳質(zhì)和擴散傳質(zhì)，液相燒結(jié)的主要傳質(zhì)方式有溶解-沉淀傳質(zhì)和流動傳質(zhì)。固相燒結(jié)與液相燒結(jié)的共同點是燒結(jié)的推動力都是表面能；燒結(jié)過程都是由顆粒重排、物質(zhì)傳遞與氣孔充填、晶粒生長等階段組成。不同點是：由于流動傳質(zhì)比擴散傳質(zhì)速度快，因而致密化速率高；固相燒結(jié)主要與原料粒度和活性、燒結(jié)溫度、氣氛成型壓力等因素有關(guān)，液相燒結(jié)與液相數(shù)量、液相性質(zhì)、液-固潤濕情況、固相在液相中的溶解度等有關(guān)。 13.試述燒結(jié)的推動力和晶粒生長的推動力，并比較兩者之大小。 答：燒結(jié)推動力是粉狀物料的表面能（γsv）大于多晶燒結(jié)體的晶界能（γgb），即γsv>γgb。生長的推動力是晶界兩側(cè)物質(zhì)的自由焓差

42、，使界面向晶界曲率半徑小的晶粒中心推進。燒結(jié)的推動力較大，約為4~20J/g。晶粒生長的推動力較小，約為0.4~2J/g，因而燒結(jié)推動力比晶粒生長推動力約大十倍。 填空 1.對應于圖中所示晶面的指數(shù)分別是什么？ 111 212 110 2.晶體結(jié)構(gòu)、基元和空間點陣間的關(guān)系，可以示意地表示為晶體結(jié)構(gòu)＝空間點陣 ＋基元 3.常見的晶體結(jié)構(gòu)有面心立方、體心立方、密排六方三種 4.間隙固溶體只能形成有限固溶體 5.按照硅氧四面體在空間的組合情況，可以把硅酸鹽分成島狀、鏈狀、層狀、架

43、狀四種。 6.世界上的固態(tài)物質(zhì)可分為二類，一類是晶態(tài)，另一類是非晶態(tài)。 7.等徑球體的密堆積為兩種：①六方最緊密堆積；②立方最緊密堆積 8.一晶面在x、y、z軸上的截距分別為2a、3b、6c，則該晶面的晶面指數(shù)為（321）。 雜質(zhì)Ca2+取代Zr4+位置，與原來的Zr4+比，少2個正電荷，即帶2個負有效電荷，該缺陷表示為Ca”Zr 9.晶體是由原子或分子在空間按一定規(guī)律 、周期重復地排列所構(gòu)成的固體物質(zhì)。 10.固溶體按原子在點陣中排列的秩序性分： 無序固溶體、有序固溶體 11.硅酸鹽熔體結(jié)構(gòu)（1）基本結(jié)構(gòu)單元是[SiO4]四面體；2）基本結(jié)構(gòu)單元在熔體中以聚合物（或聚合體）的形

44、式存在 12.只要冷卻速率足夠快，幾乎任何物質(zhì)都能形成玻璃。 13.析晶包括晶核生成與晶體長大兩個過程 14.玻璃性質(zhì)隨溫度的變化的幾個特征溫度：Tg稱為脆性溫度或玻璃轉(zhuǎn)變溫度。 Tf稱為軟化溫度。Tg～Tf溫度范圍稱為玻璃轉(zhuǎn)變溫度范圍。 15.線缺陷的產(chǎn)生及運動與材料的韌性、脆性密切相關(guān)。 16.晶子假說著重于玻璃結(jié)構(gòu)的微不均勻和有序性。無規(guī)則網(wǎng)絡(luò)學說著重于玻璃結(jié)構(gòu)的無序、連續(xù)、均勻和統(tǒng)計性。 17.B2O3玻璃是唯一能用來制造有效吸收慢中子的氧化物玻璃。 18.一個相和它本身蒸汽或真空接觸的分界面稱為表面。一相與另一相(結(jié)構(gòu)不同)接觸的分界面稱為界面。

45、 19.硅酸鹽材料生產(chǎn)中，通常把原料破碎研磨成微細粒子(粉體)以便于成型和高溫燒結(jié)。 20.三元相圖的三角形頂點溫度最高， 離頂點愈遠其表示 溫度愈低。等溫線愈密，表示液相面越陡峭。 21.固相反應中，顆粒尺寸可改變反應界面、擴散截面以及顆粒表面結(jié)構(gòu)。 22.多步驟構(gòu)成的固相反應中，整個過程的速度將由其中速度最慢的一環(huán)控制 23.核的形成速率以及核的生長和擴展速率決定了固相分解反應的動力學。 24.許多相變是通過成核與生長過程進行的。這兩個過程都需活化能。 25.相變過程的推動力是相變過程前后自由焓的差值 26.臨界晶胚半徑rk愈小，愈易形成新相 27.要發(fā)生相變必須過冷。過冷

46、度D T愈小，臨界晶胚半徑rK愈大，越不易形成新相。 28.結(jié)晶過程總是在一定的過冷度下進行的，過冷是結(jié)晶的必要條件 29.形核的必要條件有結(jié)構(gòu)起伏、能量起伏、過冷度 30.晶體長大過程中，要使液固界面穩(wěn)定遷移，就必須使界面能量始終保持最低狀態(tài)，實驗表明只有兩種界面：光滑界面和粗糙界面; 31.位錯可分為刃位錯、螺位錯和混合型位錯; 32.界面能包含化學鍵能和應變能 33.上坡擴散產(chǎn)生的主要原因是存在有化學位梯度或應力場 34.相律是表示材料系統(tǒng)相平衡的熱力學表達式，具體表示系統(tǒng)自由度、組元數(shù)和相數(shù)之間的關(guān)系 35.再結(jié)晶的驅(qū)動力是冷變形所產(chǎn)生儲能的釋放 36.冷變形金屬在加

47、熱過程小要經(jīng)歷回復、再結(jié)晶、晶粒長大三個主要階段 37.形變后的材料再升溫時發(fā)生回復和再結(jié)晶現(xiàn)象，則點缺陷濃度下降明顯發(fā)生在回復階段 38.冷變形金屬中產(chǎn)生大量的空位、位錯等缺陷，這些缺陷的存在，加速了原子的擴散過程 39.FCC、BCC、HCP三種晶體結(jié)構(gòu)中，塑性變形時最容易生成孿晶的是HCP 40.隨著變形程度的增加，變形的抗力也增加，要繼續(xù)變形，必須增加外力，這種現(xiàn)象叫做加工硬化 41.固態(tài)相變包括三種基本變化（1）晶體結(jié)構(gòu)的變化（2）化學成分的變化（3）有序程度的變化 42.由相圖可以知道材料的凝固或熔化溫度及系統(tǒng)中可能發(fā)生的固態(tài)相變或其他相變。 43.由液相直接結(jié)晶出單相固溶體的過程，稱為勻晶轉(zhuǎn)變。 44.在晶體擴散模型中，間隙機制和空位機制是最重要的兩種擴散機制。 45.在沒有外部供給能量的條件下，形核功依靠液體本身存在的能量起伏來供給。 46.固態(tài)相變的驅(qū)動力是新相和母相的自由能差， 47.燒結(jié)速率的影響因素：顆粒半徑 、粘度、表面張力。 48.晶粒長大不是小晶粒的相互粘接，而是晶界移動的結(jié)果。