面心立方结构的滑移面是(111),共有4 组,每组滑移面上包含 3个滑移方向,共有12 个滑移系。&由于 晶界阻滞 效应及 取向差 效应,使多晶体的变形抗力比单晶体大, 其中, 取向差 效应是多晶体加工硬化更主要的原因。9•滑移面应是面间距最 大的密排 面,滑移方向是原子最 密排 方向。10•金属塑性变形时,外力所作的功除了转化为热量之外,还有一小部分被保留在金属内部,表现为残余应力 。11. 金属的热变形是指金属材料在再结晶温度以上的加工变形,硬化和 回复再结晶 软化两个过程。12. 扩散的驱动力是 化学位梯度;再结晶的驱动力为晶后晶粒的长大的驱动力是: 晶粒长大前后的界面能差13. 晶体中原子在表面、晶界、位错处的扩散速度比原子在晶内的扩散速度快, 这种现象叫 短路扩散14. 回复的初始阶段回复机制以 空位迁移 为主,后期以 位错攀移 为主。(方法仅供参考)晶向:空间点阵中节点列的方向。空间中任两节点的连线的方向,代表了晶体中原子列的 方向。z [110]-|||-001 ]-|||-[101]-|||-01]-|||-[oT 0] 0 010]-|||-Y-|||-[100]-|||-x 110 ]-|||-立方晶格中的晶向及指数晶面:空间中不在一直线任三个阵点的构成的平面,代表了晶体中原子列的方向z [110]-|||-001 ]-|||-[101]-|||-01]-|||-[oT 0] 0 010]-|||-Y-|||-[100]-|||-x 110 ]-|||-立方晶格中的晶向及指数z [110]-|||-001 ]-|||-[101]-|||-01]-|||-[oT 0] 0 010]-|||-Y-|||-[100]-|||-x 110 ]-|||-立方晶格中的晶向及指数圏j-9立方屋胞的(m)显面族15•材料的结合方式有共价键 、 离子键 、金属键 和范德华力四种化学键结合方式。21.细化铸件晶粒的方法有: 1、提高过冷度 2、 变质处理 3、 振动、搅拌 。22•金属液态结构特点是 近程有序 ,此结构原子团称为 晶胚 。23. 材料中质点的扩散机制主要有 间隙扩散机制 和 置换扩散机制 两种。24. 在过冷度不很大时,形核率主要受形核功因子的控制,当过冷度非常大时,形核率主要受扩散因子 的控制。1. 柏氏矢量与回路起点选择无关,但与柏氏回路的具体路径,大小有关。 (X )2 •对称倾侧晶界中同号位错垂直排列,刃型位错产生的压应力场与拉应力场可互相抵消,不产生长程应力场,其能量很低。 (V )3•非均匀形核所需要的形核功大于均匀形核所需要的形核功。 (X )4.在粗糙界面和负温度梯度下易生长形成树枝状晶体。 (V )5 •虽然体心立方金属滑移系多于面心立方,但面心立方金属的可塑性好。 (X )6 •作用于位错的力只是一种组态力,它不代表位错附近原子实际所受到的力。 (V )7.回复不能使金属性能恢复到冷变形前的水平。 (V )&超塑性不靠滑移进行,而是由晶界的滑动和晶粒的转动所致。 (V )9•扩散是物质内部由于热运动导致原子或分子定向迁移的过程。 (V )10 •如果固体中不存在扩散流,则说明原子没有扩散 。 (X )11 •几何结晶学通过几何学的方法把晶体材料中的质点抽象出来并设想为结点, 念来描述晶体的结构。12 •孪晶关系指相邻两晶粒或一个晶粒内部相邻两部分沿一个公共晶面 关系。、出题形式一:名词解释,如:1 •滑移系:一个滑移面(面距最大的密排面)与其面上的一个滑移方向(原子的最密排方向)组合。2 .显微结构:在显微镜下看到的尺寸级别在 0.1~100个微米的晶体的结构。3•柯氏(Cottrell )气团:为降低交互作用能,在温度和时间许可的条件下,溶质原子倾向于聚集 到位错周围,形成比较稳定的分布。通常把溶质原子在位错周围的聚集叫柯氏气团。4•交滑移:交滑移是指两个或多个滑移面沿同一个扩散方向滑移。5 •柯肯达尔效应:将一块纯铜和纯镍对焊起来, 焊接面上嵌几根钨丝, 加热到接近熔点的高温长时间保温,再冷却。经扩散后,惰性钨丝向纯镍一侧移动了一段距离。原因是镍原子向铜一侧扩散的多,铜 原子向镍一侧扩散的少,使铜一侧伸长,镍一侧缩短。这种现象就是柯肯达效应。6、几何软化:经滑移和转动后,一些原来角度远离 45。的晶面将转到接近 45°,使滑移变得容易进行。 7•应力(材料科学或者材料力学学科所定义的) :应力定义为 单位面积上所承受的附加内力 ”。&临界晶核形核功: 形成临界晶核时自由能的变化 AG* > 0,这说明形成临界晶核是需要能量的。形成临界晶核所需的能量 AG*称为临界形核功 。9 •弹性滞后：在材料中产生给定的应力所需的应变能与那个应力对应的弹性能之间的差值。若在弹性范围内加载或去载, 应变不是瞬时达到其平衡值, 而是通过一种弛豫过程完成的, 即随时间的 延长,逐步趋于平衡值的弹性应变叫滞弹性应变。1、简要论述稀土金属微观结构和性能特点。答:稀土原子的价电子层结构比较复杂。钪和钇遵循原子构造原理,其价电子层结构分别为 3d14s2和4d15s2。57〜71号的镧系原子出现反常,它们的价电子层结构不是从 4f16s2到4f146s2,其中57La、58Ce、64Gd和71Lu原子的价电子层结构中出现 5d1。稀土原子的价电子层结构具有下列 3个明显的特点:(1)最外层是ns2电子,与周期表中s区元素的价电子层结构相似,是活泼金属。 (2)次外层是(n — 1)d0 〜1(n— 1)s2(n - 1)p6 结构。 (3)次次外层是 4f0 〜14(Sc 和 Y 除外)。特点:1)稀土元素是典型的金属元素。它们的金属活泼性仅次于碱金属和碱土金属元素,而比其他金 属元素活泼。2)稀土元素能形成化学稳定的氧化物、卤化物、硫化物。 3)稀土易和氧、硫、铅等元素化合生成熔点高的化合物,因此在钢水中加入稀土,可以起到净化钢的效果。 4)稀土元素具有未充满的4f电子层结构,并由此而产生多种多样的电子能级。因此,稀土可以作为优良的荧光,激光和电 光源材料以及彩色玻璃、陶瓷的釉料。 5)稀土离子与羟基、偶氮基或磺酸基等形成结合物,使稀土广泛用于印染行业。6)稀土具有类似微量元素的性质,可以促进农作物的种子萌发,促进根系生长,促进 植物的光合作用。2、 根据下面的派一纳力公式:2G 2 aexp(1 v) (1 v)b解释晶体滑移为什么多是沿着晶体中原子密度最大的面和原子密排方向进行。 式中b为柏氏矢量的模,G:切变模量,v:泊松比,a为面间距。答:由公式可知,a最大,b最少时派-纳力最少,故滑移面应是晶面间距最大的最密排面,滑移方向 应是原子最密排方向,此方向 b一定最少。3、 用弗兰克-瑞德源机制解释位错的增值过程。答:若某滑移面上有一段刃型位错 AB,它的两端被位错网节点钉住不能运动。现沿位错 b方向加切应力,使位错沿滑移面向前滑移运动, 形成一闭合的位错环河位错环内的一小段弯曲位错线。 只要外加应力继续作用,位错环便继续向外扩张。 同时环内的弯曲位错在线张力作用下又被拉直, 恢复到原始状态, 并重复以前的运动,络绎不绝地产生新的位错环,从而造成位错的增殖,并使晶体产生可观的滑移量。4、 (1)晶体的特性;答:1)自限性;2)均一性;3)各向异性;4)对称性;5)最小内能性;6)稳定性1)晶体有整齐规则 的几何外形;2)晶体有固定的熔点,在熔化过程中,温度始终保持不变; 3)晶体有各向异性的特点。 ⑵晶体、非晶体和准晶体的结构差别。答:晶体:长程有序,短程有序; 非晶体:长程无序,短程有序;准晶体材料:长程有序不完善,短程有序;不能平移5、 ( 1)材料的分类:答:1)金属材料;2)高分子材料;3)无机非金属材料 3)陶瓷材料;4 )复合材料;5)功能材料z [110]-|||-001 ]-|||-[101]-|||-01]-|||-[oT 0] 0 010]-|||-Y-|||-[100]-|||-x 110 ]-|||-立方晶格中的晶向及指数

面心立方结构的滑移面是{111},共有4 组,每组滑移面上包含 3个滑移方向,共有12 个

滑移系。

&由于 晶界阻滞 效应及 取向差 效应,使多晶体的变形抗力比单晶体大, 其中, 取向差 效

应是多晶体加工硬化更主要的原因。

9•滑移面应是面间距最 大的密排 面,滑移方向是原子最 密排 方向。

10•金属塑性变形时,外力所作的功除了转化为热量之外,还有一小部分被保留在金属内部,表现为

残余应力 。

11. 金属的热变形是指金属材料在再结晶温度以上的加工变形,

硬化和 回复再结晶 软化两个过程。

12. 扩散的驱动力是 化学位梯度;再结晶的驱动力为

晶后晶粒的长大的驱动力是: 晶粒长大前后的界面能差

13. 晶体中原子在表面、晶界、位错处的扩散速度比原子在晶内的扩散速度快, 这种现象叫 短路扩散

14. 回复的初始阶段回复机制以 空位迁移 为主,后期以 位错攀移 为主。

(方法仅供参考)

晶向:空间点阵中节点列的方向。空间中任两节点的连线的方向,代表了晶体中原子列的 方向。

晶面:空间中不在一直线任三个阵点的构成的平面,代表了晶体中原子列的方向

圏j-9立方屋胞的{m}显面族

15•材料的结合方式有共价键 、 离子键 、金属键 和范德华力四种化学键结合方式。

21.细化铸件晶粒的方法有: 1、提高过冷度 2、 变质处理 3、 振动、搅拌 。

22•金属液态结构特点是 近程有序 ,此结构原子团称为 晶胚 。

23. 材料中质点的扩散机制主要有 间隙扩散机制 和 置换扩散机制 两种。

24. 在过冷度不很大时,形核率主要受形核功因子的控制,当过冷度非常大时,形核率主要受

扩散因子 的控制。

1. 柏氏矢量与回路起点选择无关,但与柏氏回路的具体路径,大小有关。 (X )

2 •对称倾侧晶界中同号位错垂直排列,刃型位错产生的压应力场与拉应力场可互相抵消,不产生长程

应力场,其能量很低。 (V )

3•非均匀形核所需要的形核功大于均匀形核所需要的形核功。 (X )

4.在粗糙界面和负温度梯度下易生长形成树枝状晶体。 (V )

5 •虽然体心立方金属滑移系多于面心立方,但面心立方金属的可塑性好。 (X )

6 •作用于位错的力只是一种组态力,它不代表位错附近原子实际所受到的力。 (V )

7.回复不能使金属性能恢复到冷变形前的水平。 (V )

&超塑性不靠滑移进行,而是由晶界的滑动和晶粒的转动所致。 (V )

9•扩散是物质内部由于热运动导致原子或分子定向迁移的过程。 (V )

10 •如果固体中不存在扩散流,则说明原子没有扩散 。 (X )

11 •几何结晶学通过几何学的方法把晶体材料中的质点抽象出来并设想为结点, 念来描述晶体的结构。

12 •孪晶关系指相邻两晶粒或一个晶粒内部相邻两部分沿一个公共晶面 关系。

、出题形式一:名词解释,如:

1 •滑移系:一个滑移面(面距最大的密排面)与其面上的一个滑移方向(原子的最密排方向)组合。

2 .显微结构:在显微镜下看到的尺寸级别在 0.1~100个微米的晶体的结构。

3•柯氏(Cottrell )气团:为降低交互作用能,在温度和时间许可的条件下,溶质原子倾向于聚集 到位错周围,形成比较稳定的分布。通常把溶质原子在位错周围的聚集叫柯氏气团。

4•交滑移:交滑移是指两个或多个滑移面沿同一个扩散方向滑移。

5 •柯肯达尔效应:将一块纯铜和纯镍对焊起来, 焊接面上嵌几根钨丝, 加热到接近熔点的高温长时间

保温,再冷却。经扩散后,惰性钨丝向纯镍一侧移动了一段距离。原因是镍原子向铜一侧扩散的多,铜 原子向镍一侧扩散的少,使铜一侧伸长,镍一侧缩短。这种现象就是柯肯达效应。

6、几何软化:经滑移和转动后,一些原来角度远离 45。的晶面将转到接近 45°,使滑移变得容易进行。 7•应力(材料科学或者材料力学学科所定义的) :应力定义为 单位面积上所承受的附加内力 ”。

&临界晶核形核功: 形成临界晶核时自由能的变化 AG* > 0,这说明形成临界晶核是需要能量的。形

成临界晶核所需的能量 AG*称为临界形核功 。

9 •弹性滞后：

在材料中产生给定的应力所需的应变能与那个应力对应的弹性能之间的差值。

若在弹性范围内加载或去载, 应变不是瞬时达到其平衡值, 而是通过一种弛豫过程完成的, 即随时间的 延长,逐步趋于平衡值的弹性应变叫滞弹性应变。

1、简要论述稀土金属微观结构和性能特点。

答:稀土原子的价电子层结构比较复杂。钪和钇遵循原子构造原理,其价电子层结构分别为 3d14s2和

4d15s2。57〜71号的镧系原子出现反常,它们的价电子层结构不是从 4f16s2到4f146s2,其中57La、

58Ce、64Gd和71Lu原子的价电子层结构中出现 5d1。稀土原子的价电子层结构具有下列 3个明显的特

点:(1)最外层是ns2电子,与周期表中s区元素的价电子层结构相似,是活泼金属。 (2)次外层是

(n — 1)d0 〜1(n— 1)s2(n - 1)p6 结构。 (3)次次外层是 4f0 〜14(Sc 和 Y 除外)。

特点:1)稀土元素是典型的金属元素。它们的金属活泼性仅次于碱金属和碱土金属元素,而比其他金 属元素活泼。2)稀土元素能形成化学稳定的氧化物、卤化物、硫化物。 3)稀土易和氧、硫、铅等元

素化合生成熔点高的化合物,因此在钢水中加入稀土,可以起到净化钢的效果。 4)稀土元素具有未充

满的4f电子层结构,并由此而产生多种多样的电子能级。因此,稀土可以作为优良的荧光,激光和电 光源材料以及彩色玻璃、陶瓷的釉料。 5)稀土离子与羟基、偶氮基或磺酸基等形成结合物,使稀土广

泛用于印染行业。6)稀土具有类似微量元素的性质,可以促进农作物的种子萌发,促进根系生长,促进 植物的光合作用。

2、 根据下面的派一纳力公式:

2G 2 a

exp

(1 v) (1 v)b

解释晶体滑移为什么多是沿着晶体中原子密度最大的面和原子密排方向进行。 式中b为柏氏矢量的模,

G:切变模量,v:泊松比,a为面间距。

答:由公式可知,a最大,b最少时派-纳力最少,故滑移面应是晶面间距最大的最密排面,滑移方向 应是原子最密排方向,此方向 b一定最少。

3、 用弗兰克-瑞德源机制解释位错的增值过程。

答:若某滑移面上有一段刃型位错 AB,它的两端被位错网节点钉住不能运动。现沿位错 b方向加切应

力,使位错沿滑移面向前滑移运动, 形成一闭合的位错环河位错环内的一小段弯曲位错线。 只要外加应

力继续作用,位错环便继续向外扩张。 同时环内的弯曲位错在线张力作用下又被拉直, 恢复到原始状态, 并重复以前的运动,络绎不绝地产生新的位错环,从而造成位错的增殖,并使晶体产生可观的滑移量。

4、 (1)晶体的特性;

答:1)自限性;2)均一性;3)各向异性;4)对称性;5)最小内能性;6)稳定性1)晶体有整齐规则 的几何外形;2)晶体有固定的熔点,在熔化过程中,温度始终保持不变; 3)晶体有各向异性的特点。 ⑵晶体、非晶体和准晶体的结构差别。

答:晶体:长程有序,短程有序; 非晶体:长程无序,短程有序;

准晶体材料:长程有序不完善,短程有序;不能平移

5、 ( 1)材料的分类:

答:1)金属材料;2)高分子材料;3)无机非金属材料 3)陶瓷材料;4 )复合材料;5)功能材料