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1、简答题1.空间点阵与晶体点阵有何区分？晶体点阵也称晶体结构，是指原子的详细排列；而空间点阵则是忽视了原子的体积，而把它们抽象为纯几何点。2.金属的3种常见晶体结构中，不能作为一个空间点阵的是哪种结构？密排六方结构。3.原子半径与晶体结构有关。当晶体结构的配位数减少时原子半径怎样变化？原子半径发生收缩。这是因为原子要尽也许保持自己所占的体积不变或少变，原子所占体积VA原子的体积(4/3r3+间隙体积)，当晶体结构的配位数减小时，即发生间隙体积的增加，若要维持上述方程的平衡，则原子半径必然发生收缩。4.在晶体中插入柱状半原子面时能否形成位错环？不能。因为位错环是通过环内晶体发生滑 移、环外晶体不滑
2、移才能形成。5.计算位错运动受力的体现式为，其中是指什么？外力在滑移面的滑移方向上的分切应力。6.位错受力后运动方向到处垂直于位错线，在运动过程中是可变的，晶体作相对滑动的方向应是什么方向？一直是柏氏矢量方向。7.位错线上的割阶一般怎样形成？位错的交割。8.界面能最低的界面是什么界面？共格界面。9. “小角度晶界都是由刃型位错排成墙而组成的”这种说法对吗？否，扭转晶界就由交叉的同号螺型位错组成10.为何只有置换固熔体的两个组元之间才能无限互溶，而间隙固熔体则不能？这是因为形成固熔体时，熔质原子的熔入会使熔剂结构产生点阵畸变，从而使体系能量升高。熔质与熔剂原子尺寸相差越大，点阵畸变的程度也越大，
3、则畸变能越高，结构的稳定性越低，熔解度越小。一般来说，间隙固熔体中熔质原子引起的点阵畸变较大，故不能无限互溶，只能有限熔解。综合题1.作图表示立方晶体的（123）（0 -1 -2）（421）晶面及-102-211346晶向。2. 写出立方晶体中晶向族，等所包括的等价晶向。3.写出立方晶体中晶面族100，110，111，112等所包括的等价晶面。4.总结3种经典的晶体结构的晶体学特性 。5. 在立方晶系中画出以001为晶带轴的所有晶面。6. 面心立方晶体的(100),(110),(111)等晶面的面间距和面密度，并指出面间距最大的面。7. Ni 的晶体结构为面心立方结构，其原子半径为r =0.1
4、243求Ni 的晶格常数和密度。8. Mo的晶体结构为体心立方结构，其晶格常数a=0.3147nm，试求Mo的原子半径r。9. 在Fe中形成1mol 空位的能量为104. 67kJ，试计算从20升温至850时空位数目增加多少倍?10. 判断下列位错反应能否进行。 1) a/210-1+a/6-121a/311-1 2) a100a/2101+a/210-1 3) a/3112+a/2111a/611-1 4) a100a/2111+a/21-1-111. 若面心立方晶体中有b=a/2-101的单位位错及b=a/612-1的不全位错，此二位错相遇产生位错反应。 1)问此反应能否进行？为何？ 2)
5、 写出合成位错的柏氏矢量，并阐明合成位错的类型。12.已知柏氏矢量b=0.25nm，假如对称倾侧晶界的取向差=1及10，求晶界上位错之间的距离。从计算成果可得到什么结论？13. 计算fcc和bcc晶体中四周体间隙及八面体间隙的大小(用原子半径尺表示)，并注明间隙中心坐标。 指出溶解在-Fe中C原子所处的位置，若此位置所有被C原子占据，那么，间在此情况下，-Fe能溶解C的质量分数为多少?实际上碳在铁中的最大溶解质量分数是多少?二者在数值上有差异的原因是什么?14.试从晶体结构的角度，阐明间隙固溶体、间隙相及间隙化合物之间的区分。15.何谓玻璃？从内部原子排列和性能上看，非晶态和晶态物质重要区分何
6、在?16.有序合金的原子排列有何特点？这种排列和结合键有什么关系？为何许多有序合金在高温下变成无序？17.试分析H、N、C、B在Fe和Fe中形成固熔体的类型、存在位置和固溶度（摩尔分数）。各元素的原子半径如下：H为0.046nm，N为0.071nm，C为0.077nm，B为0.091nm，Fe为0.124nm， Fe为0.126 nm。18.试述结晶相变的热力学条件、动力学条件、能量及结构条件。 19.什么叫临界晶核？它的物理意义及与过冷度的定量关系怎样？ 20. 试分析单晶体形成的基本条件。 21.铸件组织有何特点？ 22.液体金属凝固时都需要过冷，那么固态金属熔化时是否会出现过热，为何？
7、23.欲取得金属玻璃，为何一般选用液相线很陡，从而有较低共晶温度的二元系？24.比较阐明过冷度、临界过冷度、动态过冷度等概念的区分。 25.分析纯金属生长形态与温度梯度的关系。26.简述纯金属晶体长大的机制。 27. 指出下列概念的错误之处，并更正。 (1)所谓过冷度，是指结晶时，在冷却曲线上出现平台的温度与熔点之差；而动态过冷度是指结晶过程中，实际液相的温度与熔点之差。 (2)金属结晶时，原子从液相无序排列到固相有序排列，使体系熵值减少，因此是一个自发过程。 (3)在任何温度下，液体金属中出现的最大结构起伏都是晶胚。 (4)在任何温度下，液相中出现的最大结构起伏都是核。(5)所谓临界晶核，就
8、是体系自由能的减少完全赔偿表面自由能的增加时的晶胚的大小。(6)在液态金属中，凡是涌现出小于临界晶核半径的晶胚都不能成核，不过只要有足够的能量起伏提供形核功，还是能够成核的。(7)测定某纯金属铸件结晶时的最大过冷度，其实测值与用公式T=0.2Tm计算值基本一致。 (8)某些铸件结晶时，因为冷却较快，均匀形核率N1提升，非均匀形核率N2也提升，故总的形核率为N= N1 +N2。(9)若在过冷液体中，外加10 000颗形核剂，则结晶后就能够形成10 000颗晶粒。(10) 从非均匀形核功的计算公式A非A均中能够看出，当润湿角00时，非均匀形核的形核功最大。(11) 为了生产一批厚薄悬殊的砂型铸件，
9、且要求均匀的晶粒度，则只要在工艺上采取加形核剂就能够满足。(12) 非均匀形核总是比均匀形核轻易，因为前者是以外加质点为结晶核心，不象后者那样形成界面，而引起自由能的增加。(13) 在研究某金属细化晶粒工艺时，重要寻找那些熔点低、且与该金属晶格常数相近的形核剂，其形核的催化效能最高。 (14) 纯金属生长时，无论液固界面呈粗糙型或者是光滑型，其液相原子都是一个一个地沿着固相面的垂直方向连接上去。 (15) 无论温度怎样分布，常用纯金属生长都是呈树枝状界面。(16) 氮化铵和水溶液与纯金属结晶终了时的组织形态同样，前者呈树枝晶，后者也呈树枝晶。 (17) 人们是无法观测到极纯金属的树枝状生长过程
10、，因此有关树枝状的生长形态仅仅是一个推理。(18) 液体纯金属中加入形核剂，其生长形态总是呈树枝状。(19) 纯金属结晶时若呈垂直方式长大，其界面时而光滑，时而粗糙，交替生长。 (20) 从宏观上观测，若液固界面是平直的称为光滑界面结构，若是金属锯齿形的称为粗糙界面结构。 (21) 纯金属结晶时以树枝状形态生长，或以平面状形态生长，与该金属的熔化熵无关。(22) 金属结晶时，晶体长大所需要的动态过冷度有时还比形核所需要的临界过冷度大。解析：1. 2. 100十010+001， 共3个等价晶向。110十-110+101+-101+011+0-11， 共6个等价晶向。111+-111+1-11+1
11、1-1， 共4个等价晶向。3. 100(100)+(010)+(001)， 3个等价面。110(110)+(-110)+(101)+ (-101)+(011)+(0-11)， 共6个等价面。111(111)+(-111)+(1-11)+(11-1)， 共4个等价面。112=(112)+(-112)+(1-12)+(11-2)+(121)+(-121)+(1-21)+(12-1)+(211)+(-211)+ (2-11)+(21-1) 共12个等价面。 4. 5. 晶带轴uvw与该晶带的晶面(hkl)之间存在如下关系: hu+kv+lw=0; 将晶带轴001代人，则 h*0+k*0+l*1=0;
12、当l=0时对任何h,k取值均能满足上式，故晶带轴001的所有晶带面的晶面指数一般形式为(hk0).6.在面心立方晶体中，当(hkl)不全为奇数或偶数时，有附加面。从上面计算成果得知，原子排列最密排的(111)晶面的面间距最大7.8. 9. 10. (1) 能。 几何条件：b前b后； 能量条件：b前2b后2 (2) 不能。 能量条件：b前2b后2，两边能量相等。(3) 不能。几何条件：b前a/b557， b后a/b11-1，不能满足。(4) 不能。能量条件：b前2 b后2(2) b合a/3-111；该位错为弗兰克不全位错。12.当1，D14 nm；10，D1.4 nm时，即位错之间仅有56个原子
13、间距，此时位错密度太大，阐明当角较大时，该模型已不合用。13. fcc八面体间隙半径: 间隙中心坐标为：1/2,1/2,1/2 fcc四周体间隙半径：间隙中心坐标为：3/4,1/4,3/4 bcc八面体间隙半径：间隙中心坐标为：1/2,1/2,1 bcc四周体间隙半径： -Fe为fcc结构，八面体间隙半径较大，因此-Fe中的C原子一般处在八面体间隙位置。 因为fcc结构中八面体间隙数与原子数相等，若此类位置所有被C原子占据，则-Fe中C的原子数分数为50%，质量分数为17. 6%。而实际上C在-Fe中 最大质且分数为 2. 11%，大大小于理论值，这是因为C原子半径为0. 077nm，不小于八
14、面体间隙半径(0. 054nm) ,因此碳的溶人会引起-Fe晶格畸变，这就妨碍了碳原子深入的溶人。14. 溶质原子分布于溶剂晶格间隙而形成的固溶体称为间隙固溶体。形成间隙固溶体的溶质原子一般是原子半径小于0.1nm的非金属元素，H,B,C,N,O等。间隙固溶体保持母相(溶剂)的晶体结构，其成份可在一定固溶度极限值内波动，不能用分子式表示。间隙相和间隙化合物属原子尺寸原因占主导地位的中间相。它们显然也是原子半径较小的非金属元素占据晶格的间隙，然而间隙相、间隙化合物的晶格与组成他们的任一组元晶格都不相同。它们的成份可在一定范围内波动.但组成它们的组元大体都具备一定的原子组成比，可用化学分子式来表示。 当RB/RA0.59时，则形成间隙化合物，其结构为复杂的晶体结构。15. 所谓玻璃，是指具备玻璃化转变温度的非晶态固体。玻璃与其他非晶态的区分就在于有无玻璃化转变温度。玻璃态也指非晶态金属和合，它实际上是一个过冷状态液体金属。
