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一、名词解释

1． 晶族

【答案】按晶体含轴次（高于2）的高次轴或反轴的情况可将晶体划分为高、中、低三类晶族。只含唯一一个高次主轴（含反轴）的晶体属于中级晶族，包括三方晶系、四方晶系、六方晶系三种晶系；无高次轴或反轴的晶体属低级晶族，包括三斜晶系、单斜晶系和正交晶系三种晶系；含多个高次轴的晶体属高级晶族，只有立方晶系一种。立方晶系必有与立方体对角线方向对应的4个三重轴或反轴。

2． 扩展位错

【答案】一个全位错分解为2个Shockley 不全位错，这样的2个Shockley 位错一起被称为扩展位错。

3． 偏析

【答案】偏析是指合金中各组成元素在结晶时分布不均匀的现象。

4． 配位数

【答案】配位数是指晶体结构中任一原子周围最邻近且等距离的原子数目。

5． 非稳态扩散

【答案】非稳态扩散是指在扩散过程中任何一点的浓度都随时间不同而变化的扩散。

二、简答题

6． 什么是晶体缺陷？按照晶体缺陷的几何组态，晶体缺陷可分为哪几类？

【答案】（1）在理想完整晶体中，原子按一定的次序严格地处在空间有规则的、周期性的格点上。但在实际的晶体中，由于晶体形成条件、原子的热运动及其他条件的影响，原子的排列不可能那样完整和规则，往往存在偏离了理想晶体结构的区域。这些与完整周期性点阵结构的偏离就是晶体缺陷，它破坏了晶体的对称性。晶体缺陷有的是在晶体生长过程中，由于温度、压力、介质组分浓度等变化而引起的；有的则是在晶体形成后，由于质点的热运动或受应力作用而产生。它们可以在晶格内迁移，以至消失；同时又可有新的缺陷产生。

（2）按照晶体缺陷的几何组态，晶体缺陷可分为：

①点缺陷，只涉及到大约一个原子大小范围的晶格缺陷，包括：晶格位置上缺失正常应有的质点而造成的空位；由于额外的质点充填晶格空隙而产生的填隙；由杂质成分的质点替代了晶格中固

有成分质点的位置而引起的替位等。在类质同象混晶中替位是一种普遍存在的晶格缺陷。

②线缺陷，是沿着晶格中某条线的周围，在大约几个原子间距的范围内出现的晶格缺陷。位错是其主要的表现形式。

③面缺陷，是沿着晶格内或晶粒间的某个面两侧大约几个原子间距范围内出现的晶格缺陷，主要包括堆垛层错以及晶体内和晶体间的各种界面，如小角晶界、畴界壁、双晶界面及晶粒间界等。此外，也有人把晶体中的包裹体等归为晶体缺陷而再分出一类体缺陷。

7． 典型的金属（如铁）和典型的非金属（如硅，石墨）在液相中单独生长时的形貌差异是什么？

，前者是外形均匀的等轴晶或枝晶，后【答案】因两者分别是粗糙型（铁）和光滑型界面（硅等）

者为规则多边形、有棱角的形状。

8． 扩散第一定律的应用条件是什么？对于浓度梯度随时间变化的情况，能否应用用扩散第一定律？

【答案】扩散第一定律应用条件为稳态扩散，即质量浓度不随时间而变化。非稳态扩散情况下通常也可应用扩散第一定律，但必须进行修正使之大致符合直线的情况下才可使用。

9． 从材料组织结构对性能影响的角度，定性分析比较金属材料、陶瓷材料、高分子材料在力学性能方面的差异。

【答案】在这三类材料中，其力学性能特点分别是：

（1）金属材料：优异的塑性和韧性，较高的强度和硬度，较大的弹性和较高的弹性模量；

，极小的弹（2）陶瓷材料：塑性和初性几乎为零，极高的硬度和较低的强度（特别是抗拉强度）

性和极大的弹性模量；

（3）高分子材料：较高的塑性和軔性，较低的硬度和强度，极大的弹性和极小的弹性模量。 这三类材料在力学性能方面的上述差异，主要是由这三类材料在组织结构方面的特点不同所造成的。

（1）材料的弹性及弹性模量主要取决于材料中原子结合键的强弱。其中①陶瓷材料为共价键和离子键，结合键力最强，因此其弹性模量最高但弹性最小；②高分子材料的分子链中为很强的共价键，但分子链之间为很弱的氢键和范德华键，因此其弹性模量最低但弹性最好；③金属材料为较强的金属键结合，故其弹性模量和弹性居中。

（2）材料的硬度也主要取决于材料中原子结合键的强弱。所以，陶瓷材料有极高的硬度，而高分子材料的硬度很低。

（3）材料的强度既与结合键有关也与组织有关。①陶瓷材料虽然有很强的结合键，但由于烧结成形中不可避免地形成气孔或微裂纹，故其强度特别是抗拉强度较低；②高分子材料中很弱的氢键和范德华键使其强度也较低；③金属材料中的金属键虽然不是很强，但高的致密度以及高密度的位错使其具有很高的强度。

（4）材料的塑形与韧性方面，①金属材料中的自由电子云和容易运动的位错以及较高的致密度，

使其具有良好的塑性和韧性；②陶瓷材料中的位错不易运动，加之存在气孔和微裂纹，因而陶瓷材料的塑性和軔性几乎为零；③高分子材料中很弱的氢键和范德华键使分子间可以较好地相互滑动，因而有较好的塑性和軔性。

10．已知原子半径与晶体结构有关，请问当配位数降低时，原子半径如何变化？为什么？

【答案】半径收缩。若半径不变，则当配位数降低时，会引起晶体体积増大。为了减小体积变化，原子半径将收缩。

11．高分子链结构分为近程结构和远程结构。他们各自包含的内容是什么？

【答案】

12．写出fcc 、bcc 和hep 晶胞中的四面体、八面体间隙数，致密度和原子配位数。

【答案】（1）间隙数。：foe 晶胞有4个八面体间隙，8个四面体间隙；bee 晶胞有6个八面体间隙，12个四面体间隙；hep 晶胞有6个八面体间隙，12个四面体间隙；

（2）配位数。Bee :最近邻8个，考虑次近邻为（8+6）个；fee :最近邻12个；hep :理想状态12个，非理想状态（6+6）个。

（3）致密度。fee :0.74；bee :0.68；hep :0.74。

13．纯金属中溶入另一组元后（假设不会产生新相）会带来哪些微观结构上的变化？这些变化如何引起性能上的变化？

【答案】（1）微观结构上的变化：

①引起点阵畸变，点阵常数会改变；

②会产生局部偏聚或有序，甚至出现超结构。

（2）性能上的变化：

①因固溶强化使强度提高，塑性降低；

②电阻一般増大。