(完整版)材料科學(xué)基礎(chǔ)復(fù)習(xí)題

1、名詞解釋1. 空間點(diǎn)陣：是表示晶體結(jié)構(gòu)中質(zhì)點(diǎn)周期性重復(fù)規(guī)律得幾何圖形 .2. 同素異構(gòu)： 是指某些元素在 t 和 p變化時(shí),晶體結(jié)構(gòu)發(fā)生變化得特征 .3. 固溶體：當(dāng)一種組分（溶劑）內(nèi)溶解了其他組分（溶質(zhì)）而形成的單一、均勻 的晶態(tài)固體，其晶體結(jié)構(gòu)保持溶劑組元的晶體結(jié)構(gòu)時(shí)，這種相就稱固溶體。4. 電子濃度：固溶體中價(jià)電子數(shù)目 e 與原子數(shù)目之比。5. 間隙固溶體： 溶質(zhì)原子溶入溶劑間隙形成的固溶體6. 晶胞: 能完全反映晶格特征得最小幾何單元7. 清潔表面： 是指不存在任何吸附、催化反應(yīng)、雜質(zhì)擴(kuò)散等物理化學(xué)效應(yīng)得表 面，這種表面的化學(xué)組成與體內(nèi)相同，但周期結(jié)構(gòu)可以不同于體內(nèi)。8. 潤濕：是一種

2、流體從固體表面置換另一種流體的過程。9. 表面改性： 是利用固體表面的吸附特性，通過各種表面處理來改變固體表面 得結(jié)構(gòu)和性質(zhì)以適應(yīng)各種預(yù)期要求。10. 晶界：凡結(jié)構(gòu)相同而取向不同的晶體相互接觸，其接觸面稱為晶界。11. 相平衡：一個(gè)多相系統(tǒng)中，在一定條件下，當(dāng)每一相的生成速度與它的消失 速度相等時(shí)， 宏觀上沒有任何物質(zhì)在相間傳遞， 系統(tǒng)中每一個(gè)相的數(shù)量均不隨時(shí) 間而變化，這時(shí)系統(tǒng)便達(dá)到了相平衡。12. 臨界晶胚半徑 rk ：新相可以長大而不消失的最小晶胚半徑 .13枝晶偏析 : 固溶體非平衡凝固時(shí)不同時(shí)刻結(jié)晶的固相成分不同導(dǎo)致樹枝晶內(nèi) 成分不均勻的現(xiàn)象 （ 或樹枝晶晶軸含高熔點(diǎn)組元較多，晶枝間

3、低熔點(diǎn)組元較多的 現(xiàn)象）.14. 擴(kuò)散： 由構(gòu)成物質(zhì)的微粒得熱運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生得物質(zhì)遷移現(xiàn)象。 擴(kuò)散的宏觀表現(xiàn) 為物質(zhì)的定向輸送。15. 反應(yīng)擴(kuò)散 :在擴(kuò)散中由于成分的變化，通過化學(xué)反應(yīng)而伴隨著新相的形成 （或 稱有相變發(fā)生 ） 的擴(kuò)散過程稱為“反應(yīng)擴(kuò)散”，也稱為“相變擴(kuò)散。16. 泰曼溫度：反應(yīng)開始溫度遠(yuǎn)低于反應(yīng)物熔點(diǎn)或系統(tǒng)低共熔溫度，通常相當(dāng)于 一種反應(yīng)物開始呈現(xiàn)顯著擴(kuò)散作用的溫度，此溫度稱為泰曼溫度或燒結(jié)溫度。18. 相變：隨自由能變化而發(fā)生的相的結(jié)構(gòu)變化。19. 什么是相律：表示材料系統(tǒng)相平衡得熱力學(xué)表達(dá)式，具體表示系統(tǒng)自由能、 組元數(shù)和相數(shù)之間得關(guān)系。20. 二次再結(jié)晶：指少數(shù)巨大晶粒在細(xì)

4、晶消耗時(shí)成核長大得過程，又稱晶粒異常 長大和晶粒不連續(xù)生長。21. 均勻成核:組成一定，熔體均勻一相，在結(jié)晶溫度下析晶， 發(fā)生在整個(gè)熔體內(nèi) 部，析出物質(zhì)組成與熔體一致。22. 固溶強(qiáng)化：溶質(zhì)原子加入到溶劑原子中形成固溶體，固溶體在23. 相：化學(xué)成分相同， 晶體結(jié)構(gòu)相同并有界面與其他部分分開的均勻組成部分。24. 過冷度: 實(shí)際開始結(jié)晶溫度與理論結(jié)晶溫度之間的差。25. 固態(tài)相變：固態(tài)物質(zhì)在溫度、壓力、電場(chǎng)等改變時(shí)，從一種組織結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變成 另一種組織結(jié)構(gòu)。26. 穩(wěn)定分相：分相線和液相線相交 （分相區(qū)在液相線上 ）, 分相后兩相均為熱力學(xué) 的穩(wěn)定相。27. 馬氏體相變：一個(gè)晶體在外加應(yīng)力的作用下

5、通過晶體的一個(gè)分立體積的剪切 作用以極迅速的速率而進(jìn)行的相變。28. 無擴(kuò)散型固態(tài)相變： 在相變過程中并不要求長程擴(kuò)散 ,只需要原子作一些微量 地移動(dòng)，其移動(dòng)距離通常小于這些移動(dòng)原子與相鄰原子間的間距， 并且這些原子 之間保持一定的關(guān)系。29. 燒結(jié)： 粉末成型體在低于熔點(diǎn)的高溫作用下， 產(chǎn)生顆粒間的粘結(jié)， 通過物質(zhì) 傳遞遷移， 使成型坯體變成具有一定幾何形狀和性能， 即有一定強(qiáng)度的致密體的 過程31. 粘度：是流體(液體或氣體)抵抗流動(dòng)的量度。粘度物理意義：指單位接觸 面積、單位速度梯度下兩層液體間的內(nèi)摩擦力。 影響熔體粘度的主要因素是溫度 和化學(xué)組成對(duì)錯(cuò)2. 作用在位錯(cuò)線上的力 F的方向永

6、遠(yuǎn)垂直于位錯(cuò)線并指向滑移面上的未滑移區(qū)。()4. 晶面與晶向具有不同的原子密度，因而晶體在不同方向上表現(xiàn)出不同的性質(zhì)。()5. 高于熔點(diǎn)不太多的溫度下，液體內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)的排列并不是象氣體那樣雜亂無章 的，相反，卻是具有某種程度的規(guī)律性。 ( )6. 固體顆粒愈小，表面曲率愈大， 則蒸氣壓和溶解度增高而熔化溫度升高。 ()7. 對(duì)純固相：壓力可顯著改變粉料顆粒間的接觸狀態(tài)， 提高固相反應(yīng)速率。 ()8. 顆粒愈大，固相反應(yīng)愈劇烈。 ( )10. 固溶體凝固形核的必要條件同樣是 GB 0、結(jié)構(gòu)起伏和能量起伏。 ( )11. 三元相圖垂直截面的兩相區(qū)內(nèi)不適用杠桿定律。 ()13. 和液固轉(zhuǎn)變一樣，固態(tài)相

7、變也有驅(qū)動(dòng)力并要克服阻力，因此兩種轉(zhuǎn)變的難易 程度相似。 ( )14. 在一個(gè)給定的系統(tǒng)中，物種數(shù)可以因分析問題的角度的不同而不同，但獨(dú)立 組分?jǐn)?shù)是一個(gè)確定的數(shù)。 ()15. 單組分系統(tǒng)的物種數(shù)一定等于 1。()17. 相圖中的點(diǎn)都是代表系統(tǒng)狀態(tài)的點(diǎn)。 ()18. 恒定壓力下，根據(jù)相律得出某一系統(tǒng)的 f = l ，則該系統(tǒng)的溫度就有一個(gè)唯 一確定的值。()19. 單組分系統(tǒng)的相圖中兩相平衡線都可以用克拉貝龍方程定量描述。 ()20. 根據(jù)二元液系的 px 圖可以準(zhǔn)確地判斷該系統(tǒng)的液相是否是理想液體混合 物。()21. 在相圖中總可以利用杠桿規(guī)則計(jì)算兩相平暢時(shí)兩相的相對(duì)的量。 ()22. 杠桿規(guī)

8、則只適用于 Tx 圖的兩相平衡區(qū)。 ()23. 對(duì)于二元互溶液系，通過精餾方法總可以得到兩個(gè)純組分。 ()24. 二元液系中，若 A組分對(duì)拉烏爾定律產(chǎn)生正偏差，那么 B組分必定對(duì)拉烏爾 定律產(chǎn)生負(fù)偏差。()25. 若 A、B兩液體完全不互溶，那么當(dāng)有 B存在時(shí)， A的蒸氣壓與系統(tǒng)中 A的摩 爾分?jǐn)?shù)成正比。()30. 在穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散過程中， 擴(kuò)散組元的濃度 C只隨距離 x 變化，而不隨時(shí)間 t 變化。 ()32. 固態(tài)相變分為形核和核長大兩個(gè)基本階段，不遵循液態(tài)物質(zhì)結(jié)晶過程的一般 規(guī)律。()33. 分解反應(yīng)受控于核的生成數(shù)目以及反應(yīng)界面面積等因素。()34. 對(duì)有液、 氣相參與的固相反應(yīng)： 反應(yīng)不是

9、通過固相粒子直接接觸進(jìn)行的， 壓 力增大影響不明顯，有時(shí)相反。（）簡答題1. 簡述晶體的性質(zhì)答： 1）均勻性 2 ）各向異性 3 ）自限性 4） 對(duì)稱性 5 ）最小內(nèi)能性2. 布拉維點(diǎn)陣分為哪四類答 1 ）簡單點(diǎn)陣。 2）體心點(diǎn)陣。 3）底心點(diǎn)陣。 4） 面心點(diǎn)陣。3. 硅酸鹽的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：答 1 ）硅酸鹽的基本單元是 SiO 4四面體。 2）每個(gè)氧最多只能被兩個(gè) SiO 4四 面體所共有。 3）SiO 4 四面體只能是互相孤立地在結(jié)構(gòu)中存在或通過共頂點(diǎn)相 互連接。 4）Si-O-Si 的結(jié)合鍵并不形成一直線，而是一折線。4. 晶胞選取的原則：答： 1 ）選取的平行六面體應(yīng)反映出點(diǎn)陣的最高對(duì)稱性

10、2）平行六面體內(nèi)的棱和角相等的數(shù)目應(yīng)最多3）當(dāng)平行六面體的棱邊夾角存在直角時(shí)，直角數(shù)目應(yīng)最多4）當(dāng)滿足上述條件的情況下，晶胞應(yīng)具有最小的體積5. 晶面指數(shù)標(biāo)定步驟： 答： 1 ）在點(diǎn)陣中設(shè)定參考坐標(biāo)系2 ）確定待定晶面在三個(gè)晶軸上的截距3 ）取截距的倒數(shù)，并通分化為互質(zhì)整數(shù)比，記為（ hkl ）6. 缺陷的含義：晶體缺陷就是指實(shí)際晶體中與理想的點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)發(fā)生偏差的區(qū)域7. 硅酸鹽熔體的粘度與組成的關(guān)系答：（1） O/Si 比 ；（2） 一價(jià)堿金屬氧化物； （3）二價(jià)金屬氧化物； （4）高價(jià) 金屬氧化物；（5）陽離子配位數(shù) ；（6）混合堿效應(yīng) ；（7）其它化合物 。8. 簡述固體表面的不均勻性 答

11、： （1） 絕大多數(shù)晶體是各向異性（2）同一種物質(zhì)制備和加工條件不同也會(huì)有不同的表面性質(zhì)。（3）晶格缺陷、空位或位錯(cuò)而造成表面不均勻。（4）在空氣中暴露， 表面被外來物質(zhì)所污染， 形成有序或無序排列， 也引 起表面不均勻。（5）固體表面無論怎么光滑， 從原子尺寸衡量， 實(shí)際上也是凹凸不平的。9. 在固液界面上發(fā)生粘附的條件有那些？答： （1） 潤濕性 （2） 粘附功（ W） （3） 粘附面的界面張力 （4） 相溶性或親和 性10. 晶界的特點(diǎn)：答（ 1）晶界易受腐蝕后很易顯露出來；（2）晶界是原子（或離子）快速擴(kuò)散的通道，并易引起雜質(zhì)原子（離子） 偏聚，同時(shí)也使晶界處熔點(diǎn)低于晶粒；（3）晶界上

12、原子排列混亂，使之處于應(yīng)力畸變狀態(tài)，能階較高，使得晶 界成為固態(tài)相變時(shí)優(yōu)先成核的區(qū)域。11. 相圖的作用？答： （1） 知道開始析晶的溫度，析晶終點(diǎn)，熔化終點(diǎn)的溫度；（2）平衡時(shí)相的種類；（3）平衡時(shí)相的組成 預(yù)測(cè)瓷胎的顯微結(jié)構(gòu) 預(yù)測(cè)產(chǎn)品性質(zhì)（4）平衡時(shí)相的含量。12. 點(diǎn)缺陷的類型（1）空位： 肖脫基空位離位原子進(jìn)入其它空位或遷移至晶界或表面 弗蘭克爾空位離位原子進(jìn)入晶體間隙。（2）間隙原子：位于晶體點(diǎn)陣間隙的原子。（3）置換原子：位于晶體點(diǎn)陣位置的異類原子。13. 簡述固態(tài)擴(kuò)散的條件答： （1） 溫度足夠高（ 2）時(shí)間足夠長（ 3）擴(kuò)散原子能固溶（ 4）具有驅(qū)動(dòng)力：化 學(xué)位梯度14. 說明

13、固相反應(yīng)的步驟答： （1） 反應(yīng)物擴(kuò)散到界面 （2） 在界面上進(jìn)行反應(yīng) （3）產(chǎn)物層增厚2）反應(yīng)物顆粒尺寸及分布的影響4）礦化劑及其它影響因素15. 影響固相反應(yīng)的因素有哪些？答：（1）反應(yīng)物化學(xué)組成與結(jié)構(gòu)的影響（3）反應(yīng)溫度和壓力與氣氛的影響16. 礦化劑在固相反應(yīng)作用：答: （1）影響晶核的生成速度 （2）影響結(jié)晶速度及晶格結(jié)構(gòu) （3）降低體系熔 點(diǎn)，改善液相性質(zhì)17. 簡述相變過程的推動(dòng)力答：過冷度，過飽和濃度，過飽和蒸汽壓18. 影響析晶能力的因素有哪些？答： （1） 熔體的組成 （2） 熔體的結(jié)構(gòu) （3） 界面情況 （4） 外加劑19. 簡要說明成分過冷的形成及其對(duì)固溶體組織形態(tài)的影

14、響 答: 固溶體凝固時(shí) , 由于溶質(zhì)原子在界面前沿液相中的分布發(fā)生變化而形成的過 冷.20. 為什么晶粒細(xì)化既能提高強(qiáng)度，也能改善塑性和韌性？答: 晶粒細(xì)化減小晶粒尺寸 ,增加界面面積 ,而晶界阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng) ,提高強(qiáng)度; 晶 粒數(shù)量增加 ,塑性變形分布更為均勻 ,塑性提高 ; 晶界多阻礙裂紋擴(kuò)展 ,改善韌 性.21. 晶體結(jié)構(gòu)與空間點(diǎn)陣的異同 異：點(diǎn)的屬性、數(shù)目、有無缺陷；同：描述晶體中的規(guī)律性22. 間隙固溶體與間隙化合物的異同 異：結(jié)構(gòu)與組成物的關(guān)系；同：小原子位于間隙位置23. 二元相圖中有哪些幾何規(guī)律？相區(qū)接觸法則； 三相區(qū)是一條水平線； 三相區(qū)中間是由它們中相同的相組成 的兩相區(qū)；單

15、相區(qū)邊界線的延長線進(jìn)入相鄰的兩相區(qū)。24. 材料結(jié)晶的必要條件有哪些？ 過冷；結(jié)構(gòu)起伏；能量起伏；成分起伏（合金） 。25. 影響再結(jié)晶溫度的因素是：（ 1）預(yù)先的變形程度。 （2） 原始晶粒大小。 （3） 純度及成分。 （4） 加熱速度和保 溫時(shí)間。26. 簡述晶體結(jié)構(gòu)對(duì)擴(kuò)散的影響。 答：晶體結(jié)構(gòu)反映了原子（離子）在空間排列的情況；擴(kuò)散時(shí)原子要發(fā)生移動(dòng)就 必需克服周圍原子對(duì)它的作用力。 原子排列越緊密， 原子間的結(jié)合力愈強(qiáng)， 此時(shí) 擴(kuò)散激活能就越大，而擴(kuò)散系數(shù) D 就愈小；因此，晶體結(jié)構(gòu)緊密的物質(zhì)，擴(kuò)散激 活能就大，擴(kuò)散系數(shù)小。金屬的熔點(diǎn)高低和熔化時(shí)潛熱的大小都能反映金屬內(nèi)部 原子間作用力的

16、大小，反映激活能的高低。金屬的熔點(diǎn)越高、熔化時(shí)潛熱越大， 原子排列就越緊密，擴(kuò)散激活能就越大，擴(kuò)散系數(shù)就越小。27. 相律具有什么限制性 ：1）相律只適用于熱力學(xué)平衡狀態(tài)。 平衡狀態(tài)下各相的溫度應(yīng)相等； 各相的壓力應(yīng) 相等（機(jī)械平衡）；每一組元在各相 中的化學(xué)位必須相同。2）相律只能表示體系中組元和相的數(shù)目，不能指明組元或相的類型和含量。3）相律不能預(yù)告反應(yīng)動(dòng)力學(xué)。4）自由度的值不得小于零。28. 配位數(shù)：是指在晶體結(jié)構(gòu)中，該原子（或離子）的周圍，與它直接相鄰結(jié)合 的同種原子（或所有異號(hào)離子）的個(gè)數(shù)。29. 說明影響固溶度的因素： 答： 1）原子尺寸因素：熔質(zhì)和熔劑原子尺寸差別越小越容易形成置

17、換固熔體， 且固熔度越大。 2）晶體結(jié)構(gòu)因素：熔質(zhì)和熔劑的晶體結(jié)構(gòu)類型相同是形成無限 固熔體的必要條件。 同種間隙原子在面心立方中的熔解度大于在體心立方中的熔 解度。 3）化學(xué)親和力：熔質(zhì)原子與熔劑原子的負(fù)電性相差越大，異種原子間的 親和力越強(qiáng)，有利于增大固熔度。 4）電子濃度因素：熔質(zhì)元素的原子價(jià)越高， 同樣數(shù)量的熔質(zhì)原子熔解時(shí)的電子濃度增加越快，因此其固熔度越小。30. 玻璃形成的動(dòng)力學(xué)條件：熔體如果冷卻速度比較快，原子不能進(jìn)行充分地?cái)U(kuò) 散，液態(tài)就只能轉(zhuǎn)變?yōu)榉蔷B(tài)固體，即形成玻璃。31. 簡述 NaCl結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn) 答；面心立方晶格（點(diǎn)陣型式）。正、負(fù)離子配位數(shù)為 6，正、負(fù)離子半徑介于

18、 0.414 0.73232. 硅酸鹽玻璃與硅酸鹽晶體結(jié)構(gòu)上顯著的差別：（1）晶體中 Si O骨架按一定對(duì)稱性作周期重復(fù)排列， 是嚴(yán)格有序的， 在玻璃中 則是無序排列的。 晶體是一種結(jié)構(gòu)貫穿到底， 玻璃在一定組成范圍內(nèi)往往是幾種 結(jié)構(gòu)的混合。（2）晶體中 R或 R2陽離子占據(jù)點(diǎn)陣的位置： 在玻璃中， 它們統(tǒng)計(jì)地分布在空 腔內(nèi)，平衡 Onb的負(fù)電荷。雖從 Na2O-SiO2系統(tǒng)玻璃的徑向分布曲線中得出 Na+ 平均被 57 個(gè) O包圍，即配位數(shù)也是不固定的。（3）晶體中，只有半徑相近的陽離子能發(fā)生互相置換， 玻璃中， 只要遵守靜電 價(jià)規(guī)則，不論離子半徑如何，網(wǎng)絡(luò)變性離子均能互相置換。 （ 因?yàn)榫W(wǎng)

19、絡(luò)結(jié)構(gòu)容易 變形，可以適應(yīng)不同大小的離子互換 ） 。在玻璃中析出晶體時(shí)也有這樣復(fù)雜的置 換。（4）在晶體中一般組成是固定的，并且符合化學(xué)計(jì)量比例， 在形成玻璃的組 成范圍內(nèi)氧化物以非化學(xué)計(jì)量任意比例混合。33. 馬氏體轉(zhuǎn)變特點(diǎn)：答： 1 ）相變前后存在習(xí)性平面和晶面定向關(guān)系 2）快速-聲速 3）無擴(kuò)散 4）在一個(gè)溫度范圍內(nèi)34. 何謂共晶反應(yīng)、包晶反應(yīng) ?試比較這兩種反應(yīng)的異同點(diǎn)。 答：共晶反應(yīng)：指一定成分的液體合金，在一定溫度下，同時(shí)結(jié)晶出成分和晶格 均不相同的兩種晶體的反應(yīng)。包晶反應(yīng)： 指一定成分的固相與一定成分的液相作用， 形成另外一種固相的反應(yīng) 過程。共同點(diǎn)： 反應(yīng)都是在恒溫下發(fā)生，

20、反應(yīng)物和產(chǎn)物都是具有特定成分的相， 都處于 三相平衡狀態(tài)。不同點(diǎn)：共晶反應(yīng)是一種液相在恒溫下生成兩種固相的反應(yīng)； 而包晶反應(yīng)是一種 液相與一種固相在恒溫下生成另一種固相的反應(yīng)。35. 簡要說明成分過冷的形成及其對(duì)固溶體組織形態(tài)的影響。答: 固溶體凝固時(shí) , 由于溶質(zhì)原子在界面前沿液相中的分布發(fā)生變化而形成的過 冷.36. 簡述熔質(zhì)原子在位錯(cuò)附近的分布 答：置換固熔體中比熔劑原子大的熔質(zhì)原子往往擴(kuò)散到位錯(cuò)線下方受拉引力的部 位，比熔質(zhì)原子小的熔質(zhì)原子則擴(kuò)散到位錯(cuò)線上方受壓應(yīng)力的部位。 間隙固溶體 中的熔質(zhì)原子總是擴(kuò)散到位錯(cuò)線的下方。D D0 exp37. 試從擴(kuò)散系數(shù)公式QkT 說明影響擴(kuò)散的因

21、素答：從公式表達(dá)形式可以看出擴(kuò)散系數(shù)與擴(kuò)散激活能 Q和溫度有關(guān)。 擴(kuò)散激活能 越低擴(kuò)散系數(shù)較大， 因此激活能低的擴(kuò)散方式的擴(kuò)散系數(shù)較大， 如晶界和位錯(cuò)處 的擴(kuò)散系數(shù)較大。溫度越高，原子活性越大，擴(kuò)散系數(shù)越大。38. 為什么只有置換固熔體的兩個(gè)組元之間才能無限互溶，而間隙固熔體則不能 答：這是因?yàn)樾纬晒倘垠w時(shí)， 熔質(zhì)原子的熔入會(huì)使熔劑結(jié)構(gòu)產(chǎn)生點(diǎn)陣畸變， 從而 使體系能量升高。 熔質(zhì)與熔劑原子尺寸相差越大， 點(diǎn)陣畸變的程度也越大， 則畸 變能越高，結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性越低，熔解度越小。一般來說，間隙固熔體中熔質(zhì)原子 引起的點(diǎn)陣畸變較大，故不能無限互溶，只能有限熔解。39. 燒結(jié)與固相反應(yīng)相同點(diǎn)和不同點(diǎn)有哪

22、些答：相同點(diǎn)： 均在低于材料熔點(diǎn)或熔融溫度之下進(jìn)行的； 過程自始至終都至少有 一相是固態(tài)。不同點(diǎn)： 固相反應(yīng)至少有兩組元參加， 并發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。 燒結(jié)只有單組元或 兩組元參加，但并不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。40. 說明蒸發(fā) -凝聚傳質(zhì)的特點(diǎn)答： 1）坯體不發(fā)生收縮。燒結(jié)時(shí)頸部區(qū)域擴(kuò)大，球的形狀改變?yōu)闄E圓，氣孔形 狀改變，但球與球之間的中心矩不變。2）坯體密度不變。氣孔形狀的變化對(duì)坯體一些宏觀性質(zhì)有可觀的影響，但不影 響坯體密度。3）物質(zhì)需加熱到可以產(chǎn)生足夠蒸氣壓的溫度。41. 從工藝角度考慮，在燒結(jié)時(shí)需要控制的主要變量有： 答： 1 ）燒結(jié)時(shí)間 2 ）顆粒半徑 r 的影響 3）溫度 T 的影響42. 晶

23、粒生長影響因素有哪些？ 答：（1）夾雜物（雜質(zhì)、氣孔等）的阻礙作用 （2）晶界上液相的影響：粗的起始顆粒的二次再結(jié)晶的程度要小 （3）晶粒生長極限尺寸：原始粒度不均勻、溫度偏高、燒結(jié)速率太快、坯體成 型壓力不均勻及存在局部不均勻液相等。43. 二次再結(jié)晶的影響因素答：（ 1）晶粒晶界數(shù)（原始顆粒的均勻度）（2）起始物料顆粒的大?。?）工藝因素選擇題1.比較下面兩個(gè)晶體結(jié)構(gòu)圖，指出哪一個(gè)是三斜，哪一個(gè)是斜方。（B A）A B2. 求證 FCC 晶胞的邊長4r= 根號(hào) 2a a=2R 根號(hào) 23. 下圖給出立方晶體的 4 個(gè)晶面， 在圖下標(biāo)注的指數(shù)中選擇一個(gè)答案。 （CAAB）4. 在立方晶系中，

24、晶向指數(shù)與晶面指數(shù)相同時(shí)，則晶面與晶向。（ b） a、平行b、垂直5. 固溶體的晶體結(jié)構(gòu)與相同。（ b）a、溶質(zhì)b、溶劑 c 、不同于溶劑和溶質(zhì)的其它晶型d、a、b、 c 都有可能6. 置換原子的固溶度可以較大，而間隙原子的固溶度很小。（ A） A 是 B 否7. 由于晶體中的間隙很小，所以間隙原子一般都是小原子。（ A） A 是 B 否8. 下列說法錯(cuò)誤的是（ C）A. 空位在不停地運(yùn)動(dòng)，遇到間隙原子時(shí)就會(huì)與其合并而消失B. 空位和空位運(yùn)動(dòng)到一起就會(huì)形成復(fù)合空位。C. 晶體中的空位是固定不動(dòng)的。9. 如果成核速率和生長速率 u 的極大值相隔比較遠(yuǎn)，則容易形成： （A） A玻璃體 B. 晶體

25、C. 熔融體10. 熱分解反應(yīng)總是從晶體中某一點(diǎn)開始，形成反應(yīng)的（ A）A. 核 B. 界面 C. 缺陷11. 金屬結(jié)晶需要一定的過冷度。（ A）A 是 B 否12. 金屬液體在熔點(diǎn)溫度保溫，則（ C）A. 需要很長時(shí)間才能結(jié)晶；B. 到熔點(diǎn)溫度就會(huì)結(jié)晶；C. 永不結(jié)晶。C 在熔點(diǎn)保溫，就是沒有過冷。13. 過冷度是理論結(jié)晶溫度（即熔點(diǎn) T m）與實(shí)際結(jié)晶溫度之差。（ A） A 是 B 否14. 下述哪些現(xiàn)象結(jié)晶時(shí)出現(xiàn)？（ A B）A. 在低于熔點(diǎn)的溫度下結(jié)晶才能進(jìn)行；B. 結(jié)晶時(shí)有熱量放出；C. 液態(tài)金屬冷卻到熔點(diǎn)時(shí)就開始結(jié)晶。15. 形成臨界晶核時(shí)需要的形核功由什么提供？（ B）A. 由外

26、界加熱提供；B. 由能量起伏提供；C. 由體積自由能提供。16. 臨界晶核有可能繼續(xù)長大，也有可能消失（熔化）。（ A）A 是 B 否因?yàn)榕R界晶核形成時(shí)能量增大到最高， 此時(shí)無論晶核繼續(xù)長大， 還是減小， 都可 以使能量降低，所以都是自發(fā)過程。故這兩種可能都存在。17. 下述說法哪些正確？在相同過冷度的條件下，（ A B C D ）A. 非均勻形核比均勻形核的形核率高；B. 均勻形核與非均勻形核具有相同的臨界晶核半徑；C. 非均勻形核比均勻形核需要的形核功小；D. 非均勻形核比均勻形核的臨界晶核體積小。18. 當(dāng)接觸角 = 時(shí)， ，晶核的形狀為( C)A. 半球形； B. 小于半球的球冠； C

27、. 球形。 當(dāng)接觸角 = 時(shí)，就是均勻形核了，所以晶核是球形。19. 下述說法哪些正確？非均勻形核時(shí)， 角越小，形核越容易。這是因?yàn)?(ABC)A. 臨界晶核的體積和表面積越?。?B. 形核需要的過冷度越??；C. 需要的形核功越小。21. 可以使鑄態(tài)金屬或合金的晶粒細(xì)化的常用方法有： (B)A. 增大冷卻速度，變質(zhì)處理B. 變質(zhì)處理，提高過冷度，振動(dòng)、攪拌C. 實(shí)行單向凝固，變質(zhì)處理，振動(dòng)、攪拌 能夠增加晶核數(shù)量的方法都可以細(xì)化晶粒， 常用的方法主要是變質(zhì)處理， 提高過 冷度，振動(dòng)、攪拌。22. 制取單晶體的技術(shù)關(guān)鍵是保證液體結(jié)晶時(shí)只有一個(gè)晶核。 (A)A 是 B 否27在非穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散過程中，

28、擴(kuò)散組元的濃度 C也是只隨距離 x 變化，而不隨時(shí)間 t 變化。 (B)A. 是 B. 否在非穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散過程中，擴(kuò)散組元的濃度 C不只是隨距離 x 變化，而且也隨時(shí)間 t 變化。28 擴(kuò)散通量 J 的定義為：擴(kuò)散組元在單位時(shí)間內(nèi)通過垂直于擴(kuò)散方向的單位截 面積的擴(kuò)散物質(zhì)流量，單位為： kg / m 2 s。 (A)A. 是 B. 否29 根據(jù)菲克第一定律，擴(kuò)散組元的濃度梯度越大，則擴(kuò)散通量 J 越大, 擴(kuò)散越快。 (A)A. 是 B. 否因?yàn)閿U(kuò)散通量 J 和擴(kuò)散組元的濃度梯度成正比， 所以濃度梯度越大 , 擴(kuò)散通量 J 越大，擴(kuò)散越快。30 擴(kuò)散系數(shù) D是描述擴(kuò)散速度的重要物理量， D值越大則擴(kuò)

29、散越慢。(B)A. 是 B. 否31已知 Mg（鎂）在Al（ 鋁）中的擴(kuò)散常數(shù) D0 = 1.2 10-4 m2/s ，擴(kuò)散激活能 Q =131000J/mol, 500 時(shí)擴(kuò)散系數(shù) D = 1.8 10-13 m2/s ，問 400時(shí)Mg在Al 中的擴(kuò)散 系數(shù) D 是多少？（ A）A. 8.1 10-15 m2/s B. 1.8 10-13 m2/s C. 2.8 10-11 m2/s32 溫度對(duì)擴(kuò)散系數(shù)的影響非常顯著，溫度越高，則擴(kuò)散系數(shù)越大。 （ A） A. 是 B. 否33 怎樣理解擴(kuò)散原子對(duì)基體造成的晶格畸變?cè)酱?，擴(kuò)散則越容易。（B）A. 擴(kuò)散原子具有更低的能量， 需要的擴(kuò)散激活能變

30、大， 擴(kuò)散系數(shù)變小， 所以擴(kuò)散 容易；B. 擴(kuò)散原子具有更高的能量， 需要的擴(kuò)散激活能變小， 擴(kuò)散系數(shù)變大， 所以擴(kuò)散 容易；C. 基體原子具有更高的能量，造成的勢(shì)壘變小，擴(kuò)散系數(shù)變小，所以擴(kuò)散容易。34. 在相同的溫度下，碳在 -Fe中的擴(kuò)散比在 -Fe中的擴(kuò)散更容易，速度更 快。這主要是因?yàn)椋海?A）A. 碳原子在 -Fe 中固溶造成的晶格畸變更大 ;B. 其他合金元素的影響所致；C. 溫度對(duì)擴(kuò)散系數(shù)的影響所致。35. 燒結(jié)理論認(rèn)為：粉狀物料的表面能與多晶燒結(jié)體的晶界能關(guān)系是。（A）A表面能大于界面能B表面能等于界面能；C表面能小于界面能。36. 下列過程中， （ ） 能使燒結(jié)產(chǎn)物強(qiáng)度增大

31、而不產(chǎn)生致密化過程。 （A D） A 、蒸發(fā)凝聚 B 、體積擴(kuò)散C 、粘性 （ 塑性） 擴(kuò)散D 、表面擴(kuò)散37. 在燒結(jié)過程中，只改變氣孔形狀而不引起坯體致密化的傳質(zhì)方式有（ B F）A 、晶格擴(kuò)散 B 、表面擴(kuò)散 C 、晶界擴(kuò)散 D 、流動(dòng)傳質(zhì)E 、顆粒重排 F 、蒸發(fā)凝聚 G 、非本征擴(kuò)散 H 、溶解沉淀 計(jì)算題1. 在單胞中畫出（ 010）、（110）、（121）（312）等晶面，畫出 111 、 123 、 110 、 211 等晶向。答：2. 用四軸坐標(biāo)系畫出六方晶系的（ 1120）、（1012）、（1011）等晶面及 1120 2113 、 3125 等晶向。答：3. 對(duì)于立方點(diǎn)陣

32、如果每個(gè)陣點(diǎn)放上硬球， 證明可以填充的最大體積一次為 0.52、 0.68 和 0.74 。答：因?yàn)橄噜弮汕蚴窍嗲械?，其中心距離是球的直徑。P點(diǎn)陣的球半徑是 a/2, 球的體積是 4（ a/2 ）3/3 ，每個(gè) P點(diǎn)陣含 1 個(gè)球，單胞 的體積是 a3，故 p 點(diǎn)陣的填充率為： 4（ a/2 ）3/3a 30.52354. FeO具有 NaCl型結(jié)構(gòu)。假設(shè) Fe與O的原子數(shù)目相等， 計(jì)算其密度。 Fe的離子 半徑為 0.074nm，氧離子的半徑為 0.140nm。解：每個(gè)單位晶胞中有 4 個(gè) Fe2+和 4 個(gè) O2-，則原子的體積為 V【 2（ 0.074+0.140 ）*10-9m】378

33、.4*10-30m3原子的質(zhì)量為 M4（55.8+16）/（0.602*1024）479*10-24g所以密度 M/V479*10-24g/78.4*10 -30m36.1*10 6g/m35.已知一種 Al-Cu 二元合金含銅 3wt%，鋁97wt%，試問它們?cè)臃謹(jǐn)?shù)為多少？ （銅 的原子量 63.55 ，鋁的原子量 26.98 ）。解：為了簡便起見，可以取100 克 Al-Cu 合金來計(jì)算100克Al-Cu 合金中含有銅的質(zhì)量為： 1003 % =3（克）100克Al-Cu 合金中含有鋁的質(zhì)量為： 10097 % =97（克） 再分別計(jì)算出 100 克 Al-Cu 合金中銅和鋁的摩爾數(shù)：所

34、以銅和鋁的原子分?jǐn)?shù)（摩爾分?jǐn)?shù)）為：計(jì)算出銅的原子分?jǐn)?shù)后，也可以按下式計(jì)算鋁的原子分?jǐn)?shù)：6. 固溶體合金的相圖如圖所示，試根據(jù)相圖確定：（a）成分為 40%B的合金首先凝固出來的固體成分；（b）若首先凝固出來的固體成分含 60%B，合金的成分為多少？（c）成分為 70%B的合金最后凝固的液體成分；（d ） 合金成分為 50%B，凝固到某溫度時(shí)液相含有 40%B，固體含有 80%B，此時(shí) 液體和固體各占多少分?jǐn)?shù)？答案： （a）85%B。（ b） 15%B。（ c ）20%B。（d）7. 分析 M組分的析晶路程及個(gè)溫度下固液組分的含量TAMLALBA+TB解：M( 熔體) p=1LL A L Af=

35、2 L1 s1,(A)L 2s2,AEsE，A(B)f=2 p=2 f=1p=2 f=1L A+Bp=3 f=0E(液相消失 )M E,A+B p=2 f=1M 3,A+B(1)T1：(2)T2：100(3)剛到TE到TE100(4)離開 TE100固相量 S% = 0 ; 液相量S% = M 2L2/S2L2 100: 晶體 B未析出，固相只含 A 。L=100%; ；L后 : S% = M EE/SEE 100 ；L ： L 消失，晶體 A 、B 完全析出。SA% = M EB/AB 100 ；M2S2/S2L2 MESE/SEE SB% = M EA/ABtE(wB 0.75)(wB 0

36、.15)(wB 0.95) 若共晶反應(yīng)剛8.A-B 二元合金中具有共晶反應(yīng)如下： L 結(jié)束時(shí)， 和 相的相對(duì)含量各占 50%，試求該合金的成分。設(shè)合金成分為 c，由題知：100%50% 0.95 c0.95 0.15 得： c %0.55%分析熔體 M的析晶路程A解：L C L C+B熔體ML M C , (C)DC , C (B)p=1 f=3 p=2 f=2 p=3 f=1L A +B+CE F ，B+C+(A) E(L 消失)M ，AB+Cp=4 f=09. 何為臨界晶核？物理意義是什么？ 答：根據(jù)自由能與晶胚半徑的變化關(guān)系，可以知道半徑rr k的晶胚才有可能成核； 而r r k的晶胚既

37、可能消失， 也可能穩(wěn)定長大。 因此， 半徑為“的晶胚稱為臨界晶核。 其物理意義是，過冷液體中涌現(xiàn)出來的短程有序的原子團(tuán)，當(dāng)其尺寸r r k時(shí)，這樣的原子團(tuán)便可成為晶核而長大。臨界晶核半徑 r k，其大小與過冷度有關(guān)，過冷度越大，臨界晶核半徑越小。10. 在燒結(jié)時(shí)，晶粒生長能促進(jìn)坯體致密化嗎？晶粒生長會(huì)影響燒結(jié)速率嗎？試 說明之。答：晶粒生長是晶界移動(dòng)的結(jié)果， 并不是原子定向向頸部遷移的傳質(zhì)過程， 因而 不能促進(jìn)坯體致密化。晶界移動(dòng)可以引起原子躍遷，也可以使氣孔移入晶粒內(nèi)， 從而影響燒結(jié)速率。因而晶界移動(dòng)需進(jìn)行控制。11. 說明影響燒結(jié)的因素？答： 1）粉末的粒度。細(xì)顆粒增加了燒結(jié)推動(dòng)力，縮短原

38、子擴(kuò)散距離，提高顆粒 在液相中的溶解度，從而導(dǎo)致燒結(jié)過程的加速。2）外加劑的作用。在固相燒結(jié)中，有少量外加劑可與主晶相形成固溶體， 促進(jìn)缺陷增加，在液相燒結(jié)中，外加劑改變液相的性質(zhì)（如粘度，組成等） ，促 進(jìn)燒結(jié)。3）燒結(jié)溫度：晶體中晶格能越大，離子結(jié)合也越牢固，離子擴(kuò)散也越困難， 燒結(jié)溫度越高。4）保溫時(shí)間：高溫段以體積擴(kuò)散為主，以短時(shí)間為好，低溫段為表面擴(kuò)散 為主，低溫時(shí)間越長，不僅不引起致密化，反而會(huì)因表面擴(kuò)散，改變了氣孔的形 狀而給制品性能帶來損害， 要盡可能快地從低溫升到高溫， 以創(chuàng)造體積擴(kuò)散條件。5）氣氛的影響：氧化，還原，中性。6）成形壓力影響： 一般說成型壓力越大顆粒間接觸越緊

39、密， 對(duì)燒結(jié)越有利。12. 固相燒結(jié)與液相燒結(jié)的主要傳質(zhì)方式？固相燒結(jié)與液相燒結(jié)之間有何相同與 不同之處？ 答：固相燒結(jié)的主要傳質(zhì)方式有蒸發(fā) - 凝聚傳質(zhì)和擴(kuò)散傳質(zhì)，液相燒結(jié)的主要傳 質(zhì)方式有溶解 - 沉淀傳質(zhì)和流動(dòng)傳質(zhì)。固相燒結(jié)與液相燒結(jié)的共同點(diǎn)是燒結(jié)的推 動(dòng)力都是表面能； 燒結(jié)過程都是由顆粒重排、 物質(zhì)傳遞與氣孔充填、 晶粒生長等 階段組成。不同點(diǎn)是：由于流動(dòng)傳質(zhì)比擴(kuò)散傳質(zhì)速度快，因而致密化速率高；固 相燒結(jié)主要與原料粒度和活性、 燒結(jié)溫度、 氣氛成型壓力等因素有關(guān)， 液相燒結(jié) 與液相數(shù)量、液相性質(zhì)、液 - 固潤濕情況、固相在液相中的溶解度等有關(guān)。13. 試述燒結(jié)的推動(dòng)力和晶粒生長的推動(dòng)力

40、，并比較兩者之大小。 答：燒結(jié)推動(dòng)力是粉狀物料的表面能（ sv）大于多晶燒結(jié)體的晶界能（ gb）， 即 svgb。生長的推動(dòng)力是晶界兩側(cè)物質(zhì)的自由焓差，使界面向晶界曲率半 徑小的晶粒中心推進(jìn)。燒結(jié)的推動(dòng)力較大，約為 420J/g 。晶粒生長的推動(dòng)力較 小，約為 0.42J/g ，因而燒結(jié)推動(dòng)力比晶粒生長推動(dòng)力約大十倍。填空1. 對(duì)應(yīng)于圖中所示晶面的指數(shù)分別是什么？111 212 1102. 晶體結(jié)構(gòu)、基元和空間點(diǎn)陣間的關(guān)系， 可以示意地表示為晶體結(jié)構(gòu)空間點(diǎn)陣 基元3. 常見的晶體結(jié)構(gòu)有面心立方、體心立方、密排六方三種4. 間隙固溶體只能形成有限固溶體5. 按照硅氧四面體在空間的組合情況，可以把

41、硅酸鹽分成島狀、鏈狀、層狀、架 狀四種。6. 世界上的固態(tài)物質(zhì)可分為二類，一類是晶態(tài)，另一類是非晶態(tài)。7. 等徑球體的密堆積為兩種：六方最緊密堆積；立方最緊密堆積8. 一晶面在 x、y、z軸上的截距分別為 2a、3b、6c，則該晶面的晶面指數(shù)為 （321）。 雜質(zhì) Ca2+取代 Zr4+位置，與原來的 Zr4+比，少 2個(gè)正電荷，即帶 2 個(gè)負(fù)有效電 荷，該缺陷表示為 Ca” Zr9. 晶體是由原子或分子在空間按一定規(guī)律 、周期重復(fù)地排列所構(gòu)成的固體物質(zhì)。10. 固溶體按原子在點(diǎn)陣中排列的秩序性分： 無序固溶體、有序固溶體11. 硅酸鹽熔體結(jié)構(gòu)（ 1）基本結(jié)構(gòu)單元是 SiO 4四面體； 2）基本結(jié)構(gòu)單元在熔 體中以聚