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一、填空题

1． 非均匀形核模型中晶核与基底平面的接触角

_____

, _____表明不能促进形核。

所以当时

，当时

，模壁或杂质表面对形核没有帮助，不能促进形核。

2． 按照材料的化学组成，可以将材料分为_____，_____，_____和_____四大类。

【答案】金属材料；无机非金属材料；高分子材料；复合材料

3． 位错的柏氏矢量集中地反映了位错区域内畸变总量的_____和_____。

【答案】大小；方向

4． 根据相图可以推断合金的性能，相图上的成分间隔越大，_____越严重；结晶间隔越大，铸件凝固完了越易产生_____。

【答案】偏析；分散缩孔（疏松）

5． 晶体具有_____ 、_____ 、_____和_____等基本性质。

【答案】对称性；结晶均一性；各向异性；自限性（或最小内能性）

6． 晶胞是_____，其_____和_____与对应的单位平行六面体一致。

【答案】能充分反映晶体结构特征的最小单位；形状；大小

【解析】晶胞是构成晶格的最基本的几何单元，其形状、大小与空间格子的平行六面体单位相同，保留了整个晶格的所有特征。晶胞是能完整反映晶体内部原子或离子在三维空间分布之化学-结构特征的平行六面体最小单元。

表明形核功为均匀形核功的【答案】一半；【解析】由于非均匀形核功与均匀形核功有如下关系式：

二、简答题

7． 本征半导体与掺杂半导体的导电机制有何不同？

【答案】本征半导体中参与导电的载流子是导带中的电子和等量的价带中的空穴，且费米能级位于禁带中央。而掺杂半导体中参与导电的载流子是导带中的电子和不等量的价带中的空穴，且费

，或向下方移动（如P 型半导体）米能级不位于禁带中央，或向上方移动（如n 型半导体）。

8． 铜是工业上常用的一种金属材料，具有电导率高和耐腐蚀性好等优点，但是纯铜的强度较低，经常难以满足要求，根据你所学的知识，提出几种强化铜合金的方法，并说明其强化机理。

【答案】强化铜合金的方法及其强化机理如下：

（1）加工硬化，指金属晶体在塑性变形过程中，材料的强度随着塑性形变量的增加而増加。加工硬化产生的主要机制有位错塞积、林位错阻力和形成割阶时产生对位错运动的阻力及产生割阶消耗外力所做的功，宏观表现出金属强度提高。

（2）固溶强化，是金属中由于溶质原子的存在，使得其强度提高。固溶强化的根本原因在于溶质原子与位错的交互作用，使得其阻碍位错运动。这种交互作用又分为溶质沿位错聚集并钉扎位错的弹性交互作用和化学交互作用两类。

（3）分散强化，依靠弥散分布与金属基体中的细小第二相强化金属。其强化的原因在于细小的第二相粒子与位错的交互作用，主要有位错绕过颗粒的奥罗万机制以及位错切过颗粒机制。

（4）细晶强化，依据霍尔-佩奇公式，由于晶界数量直接取决于晶粒的大小，因此，晶界对多晶体起始塑变抗力的影响可通过晶粒大小直接体现。多晶体的强度随其晶粒细化而提高。

这些强化方式的共同点即为金属强化的实质，在于增加了位错运动的阻力。

9． 如图所示，为测出的钍在不同温度下以不同方式扩散时扩散系数与温度的关系，从该实验数据图中能得出哪些信息？

图

【答案】（1）由图知，横坐标为温度的倒数纵坐标为扩散系数D 。

（2）表面扩散速度是三者中最快的，其次是晶界扩散，再次是晶内扩散。

（3）随温度升高，三者的扩散速度都加快。同时晶内扩散的增长速率较大，晶界扩散的增长速率其次，表面扩散的增长速率最慢。

（4）扩散系数£>与温度r 是指数关系，

即该图是

系可求常数和激活能

10．纯金属中主要的点缺陷有哪些，简述其可能的产生原因。

【答案】纯金属晶体中，点缺陷的主要类型是空位、间隙原子、空位对及空位与间隙原子对。它们产生的途径有以下几个方面：

（1）依靠热振动使原子脱离正常点阵位置而产生。空位、间隙原子或空位与间隙原子对都可由热

激活而形成。这种缺陷受热的控制，它的浓度依赖于温度，随温度升高，其平衡态的浓度亦增高。

（2）冷加工时由于位错间有交互作用，在适当条件下，位错交互作用的结果能产生点缺陷，如带割阶的位错运动会放出空位。

（3）辐照。高能粒子（中子、a 粒子、高速电子等）轰击金属晶体时，点阵中的原子由于粒子轰击而离开原来位置，产生空位或间隙原子。

11．试写出原子序数为11的钠与原子序数为20的钙原子的电子排列方式。

【答案】钠原子的原子序数为11，有11个电子。电子首先进入能量最低的第一壳层，它只有s 态一个亚壳层，可容纳2个电子，电子状态计作

个和6个电子，电子状态计作

排列为：然后逐渐填入能量较高的2s 、2p , 分别容纳2第11个电子进入第三壳层的s 态。所以，钠原子的电子对数处理的结果；利用直线关钙原子有20个电子，填入第一壳层和第一壳层电子的状态与钠原子相似。当电子填入第三壳层s 态和p 态后仍有2个剩余电子。因为4s 态能量低于3d 态，所以这两个剩余电子不是填入3d 态，而是进入新的外壳层上的4s 态。所以，钙原子的电子排列为

：

12．简述固态相变与液态相变的相同点与不同点。

【答案】（1）相同点：都是相变，由形核、长大组成。临界半径，临界形核功形式相同。转变动力学也相同。（2）不同点：①形核阻力中多了应变能一项，造成固态相变的临界半径及形核功増大；②新相可以亚稳方式出现；③存在共格、半共格界面，特定的取向关系；④非均匀形核。

13．原子的热运动如何影响扩散？

【答案】热运动增强将使原子的跃迁距离、跃迁几率和跃迁频率均増大，即増大扩散系数。

14．设在简单立方晶体中有一个位于滑移面ABCD 上的位错环abed , 其柏氏矢量b 、所受切应力如图1所示，回答下列问题：

（1）指出位错环abed 中各段位错线的类型。

（2）画出位错环abed 移出晶体后晶体所产生的滑移量及所产生变形的方向。