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1、 1 1：简述刃位错及螺位错的基本特征简述刃位错及螺位错的基本特征，及其运动特点及其运动特点。 刃型位错特点： A 刃位错有一个额外的半原子面。 B 刃型位错可以理解为晶体中已滑移区与未滑移区的边界线。 C 滑移面必定是同时包含有位错线和滑移矢量的平面，在其他平面上不能滑移。 D 晶体中存在刃型位错之后，位错周围的点阵发生弹性畸变，又有正应变。 E 在位错线周围的过渡区每个原子具有较大的平均能量。 螺形位错特点： A 螺形位错无额外半原子面，原子错排是呈轴对称的。 B 根据位错线附近呈螺旋形排列的原子的旋转方向的不同， 螺形位错可分为右旋和左旋螺 形位错。 C 螺形位错线与滑移矢量平行，因此一
2、定是直线，而且位错线的移动方向与晶体滑移方向 互相垂直。 D 纯螺形位错的滑移面不是唯一的。 E 螺形位错线周围的点阵也发生了弹性畸变。 F 螺形位错周围的点阵畸变随离位错线距离的增加而急剧减少， 故它也是包含几个原子宽 度的线缺陷。 刃位错只能在同时包含有位错线和滑移矢量的平面上滑移，而螺位错的滑移面不唯一， 包含螺形位错线的原子密排面都可作为滑移面。 2：典型金属结构的特点典型金属结构的特点：最外层电子数很少，且原属于各个原子的价电子极易挣脱原子 核的束缚而成为自由电子， 并在整个晶体中运动， 即弥漫于金属正离子组成的晶格之中而形 成电子云。 3：金属键金属键：由金属中的自由电子与金属正离
3、子的相互作用所构成的键和称为金属键。 4：金属键的基本特点是金属键的基本特点是：电子的共有化。 5：为什么金属具有良好的延展性为什么金属具有良好的延展性，导电性导电性，与导热性与导热性？ 因为金属键无饱和性和方向性， 因而每个原子有可能与更多的原子相结合， 并趋于形成 低能量的密堆结构。 当金属受力变形而改变原子之间的相互位置时不至于破坏金属键， 这就 使金属具有良好的延展性，并且，由于自由电子的存在，金属一般都具有良好的导电与导热 性能。 6：晶体结构的基本特征晶体结构的基本特征：长程有序。 7：晶体与非晶体的主要区别晶体与非晶体的主要区别： A 晶体融化时具有固定的熔点，而非晶体却无固定的
4、熔点，存在一个软化温度范围。 B 晶体具有各向异性，而非晶体却为各向同性。 8：阵点阵点：将实际晶体中的每个质点抽象为规则排列于空间的几何点，称之为阵点。 9：点阵点阵：由阵点在三维空间规则排列的阵列称为空间点阵。 10：选取晶胞的原则选取晶胞的原则：A 对称性最好 B 相等的棱和角的数目应该最多 C 直角数目最多 D 在满足以上条件情况下，晶胞体积应最小。 11：晶体结构与空间点阵的区别晶体结构与空间点阵的区别：空间点阵是晶体中质点排列的几何学抽象，用以描述和 分析晶体结构的周期性和对称性， 而晶体结构则是指晶体中实际质点的具体排列情况， 它们 能组成各种类型的排列，因此，实际存在的晶体结构
5、是无限的，而空间点阵只有 14 种。 12：多晶型性多晶型性：有些固态金属在不同温度和压力下具有不同的晶体结构，即具有多晶型性， 转变的产物称为同素异构体。 2 13：合金合金：由两种或两种以上的金属或金属与非金属经熔炼，烧结或其他方法组合而成， 并具有金属特性的物质。 固溶体 ：以某一组元为溶剂，在其点阵中融入其他组元原子所形成的均匀混 14：合金合金 合的固态溶体，仍保持溶剂的晶体结构。 中间相 ：组成合金的异类原子有固定的比例，所形成的固相的晶体结构与所 有组元均不同，且这种相的成分处在 A 在 B 的溶解限度与 B 在 A 的溶解限度之间，即落在相图的中间部位，故称它为中间相。 15：
6、根据溶质原子在溶剂点阵中所处的位置，固溶体可分为置换固溶体和间隙固溶体。 16： 置换固溶体置换固溶体：溶质原子融入溶剂中形成固溶体时，溶质原子占据溶剂点阵的阵点，或 者说溶质原子置换了溶剂点阵的部分溶剂原子。 17：间隙固溶体间隙固溶体：溶质原子分布于溶剂晶格间隙而形成的固溶体。 18：为什么间隙固溶体都是有限固溶体而且溶解度很小为什么间隙固溶体都是有限固溶体而且溶解度很小？ 在间隙固溶体中，由于溶质原子一般都比晶格间隙的尺寸大，所以当他们融入后，都会 引起溶剂点阵畸变，点阵常数变大，畸变能升高。因此，间隙固溶体都是有限固溶体，且溶 解度很小。 19：固溶强化固溶强化：由于溶质原子的融入及其
7、固溶度的增加，基体金属的变形抗力随之提高， 使固溶体的强度和硬度增强。这种现象称为固溶强化。 20：置换固溶体与间隙固溶体何者固溶强化效果较好置换固溶体与间隙固溶体何者固溶强化效果较好? 间隙固溶体的强化效果远远大于置换固溶体， 这是因为间隙固溶体是溶质原子进入晶格 间隙，原子间结合力较强，而置换固溶体是原子置换正常晶体格点，分子间作用力较小。 21：影响固溶体溶解度影响固溶体溶解度因素因素： A 晶体结构：组元的结构类型相同时溶解度较大，不同时溶解度较小。 B 原子尺寸因素：两者原子半径差小于 15%时，溶解度更大，而大于 15%，则溶解度减小。 C 化学亲和力：溶质与溶剂化学亲和力越强，电
8、负性差距越小，则溶解度越大。 D 原子价因素：溶质原子价因素的影响实质是电子浓度，电子浓度数值接近于 1.4 时溶解度 最大。 22：试问试问在在 -Fe 还是还是 -Fe 中会溶解更多的碳中会溶解更多的碳？为什么为什么？ C 在 -Fe 中的最大溶解度为质量分数 W=2.11%， 而在 -Fe 中的最大溶解度仅为质量分 数 W=0.0218%，这是因为固溶于 -Fe 和 -Fe 中的碳原子均位于八面体间隙中，而 -Fe 的 八面体间隙尺寸比 -Fe 的大的缘故。 23：影响中间相的形成和晶体结构影响中间相的形成和晶体结构：A 电负性 B 电子浓度 C 原子尺寸 正常价化合物：一些元素按照化学
9、上的原子规律所形成的化合物。 电子化合物：特点是电子浓度是决定晶体结构的主要因素。 24：中间相中间相 与原子尺寸有关的化合物：化合物类型与组成 间隙相和间隙化合 元素原子尺寸的差别有关。 物 拓扑密堆相 超结构（有序固溶体） ：某些成分接近一定原子比的无序固溶体中，当它们从 高温缓冷到某一临界温度以下时， 溶质原子会从统计 随机分布状态过渡到占有一定位置的规则排列状态， 即发生有序化过程，形成有序固溶体。 3 25：简述间隙固溶体及间隙相的结构及性能特点简述间隙固溶体及间隙相的结构及性能特点： 间隙固溶体中溶质原子分布于溶剂晶格间隙中， 所以它的溶解度不仅与溶质原子的大小有 关， 还与溶剂晶
10、体结构中间隙的形状和大小等因素有关。 并且由于溶质原子一般比晶格间隙 大，所以融入后都会引起点阵晶格畸变，点阵常数变大，畸变能升高。 间隙相具有比较简单的晶体结构， 金属原子占据正常位置， 而非金属原子则规则分布于晶 格间隙中，构成新的晶体结构。间隙相中原子的结合键为共价键和金属键，但具有明显的金 属特性，且具有高熔点和高硬度的特点，是合金工具钢和硬质合金中的重要组成相。 26：晶体点缺陷包括哪些晶体点缺陷包括哪些？ 晶体点缺陷包括空位，间隙原子，杂质，或溶质原子。以及由它们组成的复杂点缺陷， 如空位对，空位团，和空位-溶质原子对等。 27：什么叫空位什么叫空位？ 当某一原子具有足够大的振动能
11、， 而使振幅增大到一定限度时， 就可能克服周围原子对 它的制约作用，跳离其原来的位置，使点阵中形成空节点。 1 迁移到晶体表面或内表面的正常结点位置上 而使晶体内留下空位称为肖特基缺陷。 28：离开平衡位置的原子有哪几个去处离开平衡位置的原子有哪几个去处 2 挤入点阵的间隙位置，而在晶体中形成数目 相等的空位和间隙原子称为弗伦克尔缺陷。 3 跑到其他空位中，使空位消失或转移。 29：什么叫热平衡缺陷什么叫热平衡缺陷？ 由于热起伏促使原子脱离阵点位置而形成的点缺陷称为热平衡缺陷。 30：什么叫滑移什么叫滑移？ 金属晶体受力发生塑性形变时，一般是通过滑移过程进行的，即晶体中相邻两部分在 切应力作用
12、下沿着一定的晶面和晶向相对滑动， 滑移的结果是在晶体表面上出现明显的滑移 痕迹滑移线。 31：什么是混合位错什么是混合位错？ 混合位错在晶体中更为普遍，其滑移矢量既不平行也不垂直于位错线，而与位错线相 交成任意角度，这种位错称为混合位错。 32：晶体的塑性晶体的塑性变形是通过什么来实现的变形是通过什么来实现的？ 位错的最重要性质之一是它可以在晶体中运动，而晶体宏观的塑性变形是通过位错运 动来实现的。 滑移： 在外加切应力的作用下， 通过位错中心附近原子沿伯氏矢量方向 在滑移面上不断做少量的位移而逐步实现的。 33：位错的运动位错的运动 攀移： 刃型位错除了可以在滑移面上运动外， 在垂直于滑移面
13、的方向上 运动，即发生攀移，通常把多余原子面向上运动称为正攀移，向 下运动称为负攀移。 34：什么叫晶界什么叫晶界？ 多数晶体物质由许多晶粒组成，属于同一固相但位向不同的晶粒之间的界面称为晶界， 它是一种内界面。 4 35：简述晶界在常温及低温下对金属材料强度的不同贡献简述晶界在常温及低温下对金属材料强度的不同贡献。并说明如何提高材料的高温并说明如何提高材料的高温 强度强度 晶界处原子排列不规则，因此常温下晶界的存在会对位错的运动起阻碍作用，致使塑性 变形抗力提高， 宏观表现为晶界较晶内具有较高的强度与硬度。 晶粒越细， 材料的强度越高。 这就是细晶强化，高温下则相反，因高温下晶界具有一定的粘
14、滞性，易使相邻晶粒产生相对 滑动。所以要想提高金属的高温强度，就必须设法减少晶界与相界的数量，并使晶粒尺寸变 大。这样高温下，晶粒产生相对滑动的难度较大。 36：晶界晶界的特性是什么的特性是什么？ A 晶界处点阵畸变大，存在晶界能。 B 晶界处原子排列不规则。 C 晶界处原子偏离平衡位置，具有较高动能。 D 在固态相变中，由于晶界具有较高能量和活动能力，所以新相易于在晶界处优先形核。 E 晶界会导致过烧现象的发生。 F 晶界处原子能量较高，所以晶界的腐蚀速度一般较快。 37：空间点阵中空间点阵中的晶界有几个自由度的晶界有几个自由度？ 5 个 38：晶界分类晶界分类： 倾斜晶界：对应模型对称倾斜
15、晶界 小角度晶界：晶向差小于 10 度 扭转晶界：对应模型不对称倾斜晶界 重合晶界：对应模型扭转晶界 晶界： 大角度晶界：晶向差大于 10 度，多晶材料中各晶粒之间的晶界通常为大角度 晶界。大角度晶界的结构较为复杂，其原子排列不规则，不能用 位错模型来描述。 39：晶界能定义晶界能定义：形成单位面积界面时，系统的自由能变化（dF/dA） ，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。 40：小角度晶界的能量主要来自于小角度晶界的能量主要来自于？ 位错能量。 41：相界定义相界定义：具有不同结构的两相之间的分界面称为“相界” 。 共格相界：原子同时位于两相晶格的结点上，即两相的晶格是彼此衔接的， 界面上的原子为两者共有。 相界 半共格相界：相界面处的晶面间距较大，则在相界面上不可能完全一一对 应，于是在界面上产生位错，这时晶界上部分原子保持匹配。 非共格晶界：原子排列相差很大时，只能形成非共格晶界。 5 42：物质的两种迁移方式物质的两种迁移方式：对流和扩散。但在固体中不发生对流，扩散是唯一的物质迁移 方式，其原子或分子由于热运动从一个位置不断的迁移到另一个位置。 43：上坡扩散或逆向扩散上坡扩散或逆向扩散：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。 这种扩散称为上坡扩散。 44：上坡扩散的驱动力是什么上坡扩散的驱动力是什么？ 上
