考研真題 《材料科學(xué)基礎(chǔ)》配套題庫（真題 課后題 章節(jié)題 模擬題）

高校(包括科研機(jī)構(gòu))指定為考研考博專業(yè)課參考書目。用書(均提供免費(fèi)下載，免費(fèi)升級(jí)):1.徐恒鈞《材料科學(xué)基礎(chǔ)》筆記和課后習(xí)題(含考研真題)詳解2.徐恒鈞《材料科學(xué)基礎(chǔ)》配套題庫【名?？佳姓骖}+課后習(xí)題+章節(jié)題庫+模擬試題】讓學(xué)員具有扎實(shí)的專業(yè)基礎(chǔ)；又對(duì)一些重難點(diǎn)部分(包括教材中未涉及到的知識(shí)點(diǎn))進(jìn)行詳編寫，一共12章。每一章都精心挑選經(jīng)典常見考題，并予以詳細(xì)解答。熟練掌握本書考題|理工類()提供全國各高校材料科學(xué)類專業(yè)考研考博輔導(dǎo)班【一對(duì)一輔導(dǎo)(面授/網(wǎng)授)、網(wǎng)授精講班等】、3D電子書、3D題庫(免費(fèi)下載，免費(fèi)升級(jí))、全套資料(歷年真題及答案、筆記講義等)、材料科學(xué)類國內(nèi)外經(jīng)典教材名師講堂、考研教輔圖書等。本題庫特別適1.互動(dòng)學(xué)習(xí)：搖一搖，找學(xué)友，交友學(xué)習(xí)兩不誤頻、語音等形式),交友學(xué)習(xí)兩不誤；學(xué)習(xí)圈內(nèi)有學(xué)霸解答本書學(xué)習(xí)中的問題，并配有專職2.720度立體旋轉(zhuǎn)：好用好玩的全新學(xué)習(xí)體驗(yàn)3.質(zhì)量保證：每本電子書都經(jīng)過圖書編輯隊(duì)伍多次反復(fù)修改，年年升級(jí)4.手機(jī)掃碼即可閱讀，精彩內(nèi)容，輕松分享掃碼即可在手機(jī)閱讀，隨處隨學(xué)。可以不用客戶端不用賬號(hào)，簡單方便!5.免費(fèi)升級(jí)：更新并完善內(nèi)容，終身免費(fèi)升級(jí)6.功能強(qiáng)大：記錄筆記、答案遮擋等十大功能(1)知識(shí)點(diǎn)串聯(lián)列舉相同知識(shí)點(diǎn)內(nèi)容列表呈現(xiàn)，便于讀者記憶和復(fù)習(xí)，舉一反三，觸(2)劃線添加筆記——使用顏色筆工具，劃一條線，寫筆記，提交糾錯(cuò)。【獨(dú)家推出】(3)答案遮擋——先看題后看答案，學(xué)習(xí)效果好?！惊?dú)家推出】(4)全文檢索——輸入關(guān)鍵詞，本書相關(guān)內(nèi)容一覽無余?！惊?dú)家推出】7.多端并用：電腦手機(jī)平板等多平臺(tái)同步使用本書一次購買，多端并用，可以在PC端(在線和下載)、手機(jī)(安卓和蘋果)、平板(安卓和蘋果)等多平臺(tái)同步使用。同一本書，使用不同終端登錄，可實(shí)現(xiàn)云同步，即更換不同為您處理!()是一家為全國各類考試和專業(yè)課學(xué)習(xí)提供輔導(dǎo)方案【保過班、網(wǎng)授班、3D電子書、3D題庫】的綜合性學(xué)習(xí)型視頻學(xué)習(xí)網(wǎng)站，擁有近100種考試(含418個(gè)考試科目)、194種經(jīng)典教材(含英語、經(jīng)濟(jì)、管理、證券、金融等共16大類),合計(jì)近萬小時(shí)的面授班、網(wǎng)授如您在購買、使用中有任何疑問，請(qǐng)及時(shí)聯(lián)系我們，我們將竭誠為您服務(wù)!詳情訪問：http://(理工類)第一部分名?？佳姓骖}第1章原子結(jié)構(gòu)與結(jié)合鍵第2章材料的結(jié)構(gòu)第3章晶體結(jié)構(gòu)缺陷第4章晶態(tài)固體中的擴(kuò)散第5章相平衡與相圖第6章材料的凝固第7章晶態(tài)固體材料中的界面第9章材料的變形與再結(jié)晶第10章材料的強(qiáng)韌化第二部分課后習(xí)題第1章原子結(jié)構(gòu)與結(jié)合鍵第2章材料的結(jié)構(gòu)第3章晶體結(jié)構(gòu)缺陷第4章晶態(tài)固體中的擴(kuò)散第5章相平衡與相圖第6章材料的凝固第7章晶態(tài)固體材料中的界面第8章固態(tài)相變第9章材料的變形與再結(jié)晶第10章材料的強(qiáng)韌化第三部分章節(jié)題庫第1章原子結(jié)構(gòu)與結(jié)合鍵第2章材料的結(jié)構(gòu)第3章晶體結(jié)構(gòu)缺陷第4章晶態(tài)固體中的擴(kuò)散第5章相平衡與相圖第6章材料的凝固第7章晶態(tài)固體材料中的界面第8章固態(tài)相變第9章材料的變形與再結(jié)晶第10章材料的強(qiáng)韌化第四部分模擬試題第一部分名?？佳姓骖}第1章原子結(jié)構(gòu)與結(jié)合鍵化學(xué)鍵中既無方向性又無飽和性的為()。[上海交通大學(xué)2005研]A.共價(jià)鍵B.金屬鍵C.離子鍵1.色散力[中南大學(xué)2006研]2.靜電鍵強(qiáng)度[中南大學(xué)2006研]答：靜電鍵強(qiáng)度是指正離子的電價(jià)除以其配位數(shù)所得的商，即。靜電鍵強(qiáng)度是離子鍵強(qiáng)度，也是晶體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的標(biāo)志。在具有大的正電位的地方，放置帶有大負(fù)電荷的負(fù)離子，將使晶體結(jié)構(gòu)趨于穩(wěn)定。3.金屬鍵與共價(jià)鍵[南京航空航天大學(xué)2013研]答：(1)金屬鍵是指由自由電子及排列成晶格狀的金屬離子之間的靜電吸引力組合而成的一種化學(xué)鍵。金屬鍵主要存在于金屬中，由于電子的自由運(yùn)動(dòng)，金屬鍵沒有方向性，屬于非極性鍵。(2)共價(jià)鍵是指兩個(gè)或多個(gè)原子共同使用它們的外層的電子，在理想情況下達(dá)到電子飽和的狀態(tài)，由此組成比較穩(wěn)定的化學(xué)結(jié)構(gòu)。1.簡述一次鍵和二次鍵的本質(zhì)特點(diǎn)，并從結(jié)合鍵的角度討論金屬的力學(xué)特性。[湖南大學(xué)2012研]答：(1)一次鍵是指化學(xué)鍵，它通過電子的轉(zhuǎn)移或共享兩原子的電子云達(dá)到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。一次鍵是強(qiáng)鍵，包括離子鍵，金屬鍵，共價(jià)鍵。(2)二次鍵是指物理鍵，是原子與分子間由誘導(dǎo)或永久電偶極子的相互作用而產(chǎn)生。二次鍵是弱鍵，包括范德華力，氫鍵等。(3)金屬的力學(xué)性能是指金屬材料抵抗各種外加載荷的能力，其中包括彈性、剛度、強(qiáng)度、塑性、硬度、沖擊韌度、斷裂韌度及疲勞強(qiáng)度等。金屬鍵由于沒有方向性和飽和性，對(duì)原子也沒用選擇性，在外力作用下發(fā)生相對(duì)移動(dòng)時(shí)，金屬正離子仍處于電子云的包圍中，金屬鍵不會(huì)受到破壞，因此金屬能夠經(jīng)受形變而不斷裂，具有較好的塑性變形能力。金屬鍵鍵能較大，所以金屬具有較高的強(qiáng)度和硬度。2.原子間的結(jié)合鍵共有幾種?各自的特點(diǎn)如何?[廈門大學(xué)2011研]答：(1)原子之間的結(jié)合方式有離子鍵、共價(jià)鍵、金屬鍵、氫鍵、范德華鍵。(2)它們的特點(diǎn)如下：①離子鍵：無飽和性和方向性，高配位數(shù)、高熔點(diǎn)、高強(qiáng)度、高硬度、低膨脹系數(shù)、塑性較差、固態(tài)不導(dǎo)電、熔融態(tài)離子導(dǎo)電。②共價(jià)鍵：有飽和性和方向性，低配位數(shù)、高熔點(diǎn)、高強(qiáng)度、高硬度、低膨脹系數(shù)、塑性較差、在熔態(tài)也不導(dǎo)電。③金屬鍵：無飽和性和方向性，配位數(shù)高、結(jié)構(gòu)密堆、塑性較好、有光澤、良好的導(dǎo)熱、導(dǎo)④氫鍵：有飽和性和方向性，高分子化合物形成氫鍵數(shù)目巨大，對(duì)其熔點(diǎn)及力學(xué)等性能影響大，對(duì)小分子熔點(diǎn)、沸點(diǎn)、溶解性、粘度也有一定影響。⑤范德華鍵：無飽和性和方向性，結(jié)構(gòu)密堆、高熔點(diǎn)、絕緣。3.固體材料中有幾種原子結(jié)合鍵，哪些為一次鍵，哪些為二次鍵?[南京航空航天大學(xué)2013答：(1)固體材料中的結(jié)合鍵有：共價(jià)鍵、金屬鍵、離子鍵、分子鍵(范德瓦爾斯鍵)和氫鍵。(2)屬于一次鍵的有：金屬鍵、離子鍵和共價(jià)鍵；(3)屬于二次鍵的有：分子鍵(范德瓦爾斯鍵)和氫鍵。4.說明材料中的結(jié)合鍵與材料性能的關(guān)系。[中南大學(xué)2007研]答：材料中的結(jié)合鍵與材料性能的關(guān)系如下：材料中的結(jié)合鍵對(duì)材料的性能有重要的影響，特別是對(duì)物理性能和力學(xué)性能。(1)結(jié)合鍵越強(qiáng)，熔點(diǎn)越高，熱膨脹系數(shù)就越小，密度也越大。金屬具有光澤、高的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性、較好的機(jī)械強(qiáng)度和塑性，且具有正的電阻溫度系數(shù)，這就與金屬的金屬鍵有關(guān)。陶瓷、聚合物一般在固態(tài)下不導(dǎo)電，這與其非金屬鍵結(jié)合有關(guān)。工程材料的腐蝕實(shí)質(zhì)是結(jié)合鍵的形成和破壞。(2)晶體材料的硬度與晶體的結(jié)合鍵有關(guān)。一般共價(jià)鍵、離子鍵、金屬鍵結(jié)合的晶體比分子鍵結(jié)合的晶體的硬度高。結(jié)合鍵之間的結(jié)合鍵能越大，則彈性模量越大。工程材料的強(qiáng)度與結(jié)合鍵能也有一定的聯(lián)系。一般結(jié)合鍵能高，強(qiáng)度也高一些。材料的塑性也與結(jié)合鍵類型有關(guān)，金屬鍵結(jié)合的材料具有良好的塑性，而離子鍵、共價(jià)鍵結(jié)合的材料塑性變形困難，所以陶瓷材料的塑性很差。5.試從結(jié)合鍵的角度討論一般情況下金屬材料比陶瓷材料表現(xiàn)出更高塑性或延展性的原因。[西安理工大學(xué)2009研]答：從結(jié)合鍵的角度來說，一般情況下金屬材料比陶瓷材料表現(xiàn)出更高塑性或延展性的原因金屬材料的化學(xué)鍵以金屬鍵為主，陶瓷材料往往以離子鍵為主。相對(duì)于離子鍵中電子是一一對(duì)應(yīng)的，金屬鍵中自由電子圍繞原子核自由運(yùn)動(dòng)，因此價(jià)鍵沒有飽和性和方向性，當(dāng)材料受力而發(fā)生相對(duì)位移時(shí)，電子移動(dòng)對(duì)化學(xué)價(jià)鍵并沒有破壞，因此金屬材料較陶瓷材料具有較好的延展性。6.論述材料中原子間鍵合的幾種方式及其對(duì)性能的影響。[南京航空航天大學(xué)2011研]答：原子鍵合的方式及其對(duì)性能的影響如表1-3-1所示。第2章材料的結(jié)構(gòu)1.立方晶體中含有[111]的晶面為()。[上海交通大學(xué)2007研]2.立方晶體中(111),(112),(110)晶面間距最大的是()。[上海交通大學(xué)2007【答案】C查看答案【解析】由面間距公式可知，(110)晶面的面間距最大。3.在四方晶體中[100]晶向是()。[上海交通大學(xué)2007研]B.4次對(duì)稱軸C.3次對(duì)稱軸4.面心立方(111)密排面的面配位數(shù)為()。[上海交通大學(xué)2007研]【答案】C查看答案【解析】由面心立方(111)面的原子排列規(guī)律可知，一個(gè)原子與周圍6個(gè)原子緊密排列。因此(111)面配位數(shù)為6。5.立方結(jié)構(gòu)的(112)與(113)晶面同屬于()晶帶軸。[上海交通大學(xué)2005研]古作古作【解析】由晶帶軸定律可知，處于同一晶帶的晶面(uvw)與此晶帶[hkl]滿足uh+vk+wl=0,晶帶一=滿足要求。6.晶體的對(duì)稱軸中不存在()。[上海交通大學(xué)2005研]次對(duì)稱軸次對(duì)稱軸次對(duì)稱軸【答案】C查看答案【解析】對(duì)稱軸有2,3,4,6次對(duì)稱軸，不存在5次對(duì)稱軸。7.空間點(diǎn)陣是對(duì)晶體結(jié)構(gòu)中的()抽象而得到的。[南京工業(yè)大學(xué)2007研]A.原子B.離子C.幾何點(diǎn)D.等同點(diǎn)【答案】D查看答案8.根據(jù)整數(shù)定律，晶體結(jié)構(gòu)中的坐標(biāo)軸應(yīng)該選取()的方向。[南京工業(yè)大學(xué)2007研]A.相互垂直B.密排面C.晶體中行列【答案】C查看答案9.在七大晶系中屬于高級(jí)晶族的晶系有()。[南京工業(yè)大學(xué)2009研]個(gè)【答案】A查看答案【解析】在七大晶系中屬于高級(jí)晶族的晶系10.高嶺石屬于()的硅酸鹽。[南京工業(yè)大學(xué)2009研]A.鏈狀結(jié)構(gòu)B.層狀結(jié)構(gòu)C.架狀結(jié)構(gòu)D.島狀結(jié)構(gòu)【答案】B查看答案【解析】高嶺石屬于層狀結(jié)構(gòu)的硅酸鹽，其結(jié)構(gòu)特征是二層型二八面體結(jié)11.在各種層狀硅酸鹽結(jié)構(gòu)中，晶胞參數(shù)相近的是()。[南京工業(yè)大學(xué)2008研]【答案】A查看答案b=0.90nm。在層狀硅酸鹽晶體結(jié)構(gòu)中，其晶胞參數(shù)中ao,bo的值大致與此值相12.在下列幾類晶體中，形成間隙型固溶體的次序是()。[南京工業(yè)大學(xué)2009研]B.MgO>TiO?>CaF?>沸石C.CaF?>TiO?>MgO>D.TiO?>MgO>CaF?>沸石【答案】A查看答案【解析】溶質(zhì)原子的半徑小和溶劑晶體結(jié)構(gòu)空隙大的容易形成間隙型固溶體。MgO只有四逆的離子交換，故選擇A項(xiàng)。二、填空題1.硅酸鹽晶體按化學(xué)式中硅氧比的不同，或按結(jié)構(gòu)中基本結(jié)構(gòu)單元的不同，可以對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行分類，結(jié)構(gòu)方式有等五種方式，屬于類型。[武漢理工大學(xué)2009研]【答案】島狀、組群狀、鏈狀、層狀、架狀；層狀查看答案【解析】[SiO4]四面體是硅酸鹽結(jié)構(gòu)的基本單元，起著骨架作用，[SiO4]四面體之間的結(jié)合方式不同，其結(jié)構(gòu)也不同。按照[SiO4]四面體排列方式可以分為：島狀、組群狀、鏈狀、層狀和架狀狀五種。①島狀中[SiO4]四面體孤立存在無橋氧，②組群狀a.雙四面體中有一個(gè)橋氧，b.三節(jié)環(huán)中有三個(gè)橋氧，c.四節(jié)環(huán)中有四個(gè)橋氧，d.六節(jié)環(huán)中有六個(gè)橋氧，③鏈狀b.雙鏈中兩個(gè)[SiO4]四面體在一維方向通過橋氧相連，=I;④層狀中[SiO4]四面體在二維方向通過橋氧相連，=二；⑤架狀中[SiO4]四面體在三維方向通過橋氧相連，。2.等徑球面心立方結(jié)構(gòu)的單位晶胞中分子數(shù)是,配位數(shù)是。[武漢理工大學(xué)2008研]【答案】4;12查看答案【解析】(1)(2)配位數(shù)是指晶體結(jié)構(gòu)中任一原子周圍最近且等距的原子數(shù)；體心立方的配位數(shù)為8,面心立方和密排六方的配位數(shù)為12。3.如果晶體中不同的原子面用A、B、C、D等字母來表示，面心立方晶體中原子的堆垛方式為,密排六方晶體原子的堆垛方式為。[北京工業(yè)大學(xué)2008研]【答案】ABCABCABC….;ABABAB…查看答案【解析】密排六方晶體原子和面心立方晶體中原子的堆垛方式和晶體結(jié)構(gòu)如圖2-3-1和圖2-3-2所示。由圖可以看出面心立方晶體中原子的堆垛方式為ABCABCABC…,密排六方晶體原子的堆垛方式為ABABAB...。2007研](a)ABAB堆積(b)六方晶胞圖2-3-1六方最緊密堆積(a)ABCABC堆積(b)晶胞及密堆面的堆積方向圖2-3-2面心立方最緊密堆積4.可以按旋轉(zhuǎn)軸和旋轉(zhuǎn)反伸軸的軸次和數(shù)目將晶體分成立方晶系、三方晶系、四方晶系、和共七個(gè)晶系。[北京工業(yè)大學(xué)2009研]【答案】六方晶系；正交晶系：單斜晶系；三斜晶系查看答案點(diǎn)陣劃歸為7類，即7個(gè)晶系，分別為立方晶系、三方晶系、四方晶系、六方晶系、正交晶據(jù)上下底面的面心、各面的面心或晶胞的體心等位置，7個(gè)晶系共包括14種點(diǎn)陣，稱為布5.晶胞是,其和與對(duì)應(yīng)的根3次軸。【答案】能充分反映晶體結(jié)構(gòu)特征的最小單位6.硅酸鹽熔體中各種聚合程度的聚合物濃度受和的影響。玻璃體由熔融【答案】組成；溫度：可逆和漸變的查看答案【解析】玻璃的通性為(1)各項(xiàng)同性；(2)介穩(wěn)性；(3)熔融態(tài)向玻璃態(tài)轉(zhuǎn)化的可逆與漸變性；(4)熔融態(tài)向玻璃態(tài)轉(zhuǎn)化時(shí)物理、化學(xué)性質(zhì)隨溫度變化的連續(xù)性。7.玻璃具有各向同性的原因是。[南京工業(yè)大學(xué)2007研]【答案】玻璃結(jié)構(gòu)的遠(yuǎn)程無序，宏觀上表現(xiàn)出統(tǒng)計(jì)均質(zhì)查看答案8.固溶體是在固態(tài)條件下，一種物質(zhì)以原子尺寸在另一種基體中所形成的單相均【答案】溶解；晶體查看答案9.斜長石Na(AISi?O8)與鈣長石Ca(Al?Si?O?)可以形成型固溶體，其中斜長石中的和鈣長石中的可以相互替代。[南京工業(yè)大學(xué)2007研]【答案】連續(xù)置換型固溶體；Na+和Si?+;Ca2+和Al3+查看答案1.在密堆結(jié)構(gòu)中會(huì)形成兩種空隙，一是由8個(gè)球形成的八面體空隙，另一種是由4個(gè)球形成的四面體空隙。[北京工業(yè)大學(xué)2009研]【解析】在密堆結(jié)構(gòu)中八面體空隙是由6個(gè)球組成，四面體由4個(gè)球組成。2.尖晶石型晶體(AB?O?)具有正型和反型結(jié)構(gòu)，其本質(zhì)是正型中A離子的八面體擇位能大于B離子，而反型中是B離子的八面體擇位能大于A離子。[北京工業(yè)大學(xué)2009研]【解析】正尖晶石結(jié)構(gòu)是A離子占據(jù)四面體空隙，B離子占據(jù)八面體空隙；反尖晶石結(jié)構(gòu)是B離子占據(jù)四面體空隙，A離子和另外半數(shù)的B離子占據(jù)八面體空隙。3.在正交晶系中(011)面是平行于a軸的晶面。I南京工業(yè)大學(xué)2007研]4.存在4根3次軸的晶體必定屬于立方晶系。[南京工業(yè)大學(xué)2007研]相垂直，即其晶胞參數(shù)有a=b=c,α=β=γ=90°的特征。這樣的立方晶系晶體必存在45.玻璃化溫度是非晶高聚物作為塑料使用時(shí)的最高使用溫度。[南京航空航天大學(xué)2012研]【答案】√查看答案【解析】在高聚物發(fā)生玻璃化轉(zhuǎn)變時(shí)，許多物理性能發(fā)生了急劇的變化特別是力學(xué)性能。在只有幾度范圍的轉(zhuǎn)變溫度區(qū)間前后，模量將改變?nèi)剿膫€(gè)數(shù)量級(jí)，使材料從堅(jiān)硬的固體，突然變成柔軟的彈性體，完全改變了材料的使用性能。作為塑料使用的高聚物，當(dāng)溫度升高到發(fā)生玻璃化轉(zhuǎn)變時(shí)，失去了塑料的性能，變成了橡膠，所以玻璃化溫度是非晶高聚物作為塑料使用時(shí)的最高使用溫度。6.在非晶態(tài)固體材料中，原子在三維空間不具備周期性的重復(fù)排列，處于完全無序狀態(tài)。[北京工業(yè)大學(xué)2008研]【答案】×查看答案【解析】非晶態(tài)固體物質(zhì)雖然不像晶體物質(zhì)那樣原子在三維空間具有周期性排列的性質(zhì)，但是非晶態(tài)物質(zhì)有遠(yuǎn)程無序進(jìn)程有序的特點(diǎn)。7.在熔化過程中，非晶態(tài)材料不同于晶態(tài)材料的最主要特點(diǎn)是其沒有一個(gè)固定的熔點(diǎn)。[北京工業(yè)大學(xué)2008研]【解析】由非晶態(tài)物質(zhì)的通性可以知道，由熔融態(tài)向非晶態(tài)轉(zhuǎn)化的過程是可逆的與漸變的，在一定的溫度范圍內(nèi)完成，無固定熔點(diǎn)8.硅酸鹽晶體結(jié)構(gòu)中，按硅氧四面體排列方式的變化，橋氧數(shù)可由1～4變化。[南京工業(yè)大學(xué)2007研]【答案】×查看答案【解析】硅酸鹽晶體結(jié)構(gòu)按硅氧四面體的連接方式，分為：島狀、組群狀、鏈狀、層狀和架狀五種方式。其中島狀結(jié)構(gòu)橋氧數(shù)為0;組群狀結(jié)構(gòu)橋氧數(shù)為1、3、4或6。9.硅酸鹽熔體的粘度隨堿金屬氧化物含量的增加而迅速增大。[南京工業(yè)大學(xué)2008研]【答案】×查看答案【解析】硅酸鹽熔體的粘度隨堿金屬氧化物含量的增加而下降。硅酸鹽熔體的粘度首先取決于硅氧四面體網(wǎng)絡(luò)的聚合程度，即隨O/Si比的上升而下降。10.溶質(zhì)和溶劑晶體結(jié)構(gòu)相同，是形成連續(xù)固溶體的充分必要條件。[北京工業(yè)大學(xué)2008研]【答案】×查看答案【解析】溶質(zhì)和溶劑晶體結(jié)構(gòu)相同，能形成連續(xù)固溶體，這是形成連續(xù)固溶體的必要條件，而不是充分必要條件。11.形成連續(xù)固溶體的最主要條件是溶質(zhì)和溶劑的晶體結(jié)構(gòu)要一致，例如，銀和鋁都具有面心立方結(jié)構(gòu)。[北京工業(yè)大學(xué)2009研]【答案】×查看答案【解析】形成連續(xù)固溶體的最主要條件包括原子或離子尺寸條件和晶體結(jié)構(gòu)類型條件。只有兩種結(jié)構(gòu)相同并且半徑差△r<15%時(shí)才能形成連續(xù)固溶體。1.各向異性[湖南大學(xué)2012研]答：各向異性是指沿晶格的不同方向，晶體中原子排列的周期性和疏密程度不盡相同，由此導(dǎo)致晶體在不同方向的物理化學(xué)特性也不同的性質(zhì)。晶體的各向異性具體表現(xiàn)在晶體不同方向上的彈性模量、硬度、斷裂抗力、屈服強(qiáng)度、熱膨脹系數(shù)、導(dǎo)熱性、電阻率、電位移矢量、電極化強(qiáng)度、磁化率和折射率等都是不同的。2.晶面族[南京航空航天大學(xué)2011研]列完全相同但在空間位向不同(即不平行)的晶面，這些晶面總稱為晶面族。晶面族用大括3.空間點(diǎn)陣[北京科技大學(xué)2011研]子、離子或分子)在三維空間中形成有規(guī)律的某種對(duì)稱排列。如果4.配位數(shù)[西南交通大學(xué)2009研]成的，則從比值就可以確定正離子的配位數(shù)及其配位多面體的結(jié)構(gòu)。5.非晶體[南京航空航天大學(xué)2012研]答：非晶體是指組成物質(zhì)的分子(或原子、離子)不呈空間有規(guī)則周期性排列的固體。它沒6.間隙固溶體[湖南大學(xué)2012研]1.敘述離子晶體的結(jié)構(gòu)規(guī)則。[北京科技大學(xué)2010研](1)負(fù)離子配位多面體規(guī)則(2)電價(jià)規(guī)則在一個(gè)穩(wěn)定的離子晶體中，每個(gè)負(fù)離子的電價(jià)Z等于或者近似等于與之鄰接的個(gè)電強(qiáng)度S的總和，即(3)負(fù)離子多面體共用頂、棱和面的規(guī)則說，這個(gè)效應(yīng)尤為顯著?！?4)不同種類正離子配位多面體間連接規(guī)則(5)節(jié)約規(guī)則2.討論晶體結(jié)構(gòu)和空間點(diǎn)陣之間的關(guān)系。[北京科技大學(xué)2010研](1)空間點(diǎn)陣是指組成晶體的粒子(原子、離子或分子)在三維空間中形成有規(guī)律的某種(2)理想晶體的結(jié)構(gòu)單元是單個(gè)原子，但大多數(shù)晶體的結(jié)構(gòu)單元不是單個(gè)原子，而是由多系是：點(diǎn)陣+基元=晶體結(jié)構(gòu)。3.NaCl的晶體結(jié)構(gòu)是否屬于布拉菲點(diǎn)陣?為什么?如果不是，則其點(diǎn)陣為哪種類型?[湖南大學(xué)2012研]4.面心立方和密排六方結(jié)構(gòu)中原子的堆垛方式和致密度是否有差異?請(qǐng)加以說明。[湖南大學(xué)2012研](1)面心立方和密排六方晶體結(jié)構(gòu)均為等徑原子最密排結(jié)構(gòu)，二者致密度均為74%,配位數(shù)均為12,因此它們的致密度不存在差異；(2)面心立方晶體的最密排面{111}按ABCABC……順序堆垛，而密排六方晶體的最密排面{0001}按ABABAB……順序堆垛，因此它們的堆垛方式存在差異。5.為什么說綠寶石結(jié)構(gòu)(其結(jié)構(gòu)式為Be?Al?[Si?O18])可以成為離子導(dǎo)電的載體。[南京航空航天大學(xué)2011研]答：綠寶石結(jié)構(gòu)(其結(jié)構(gòu)式為Be?Al?[Si?O18])可以成為離子導(dǎo)電的載體的原因：綠寶石結(jié)構(gòu)屬于六方晶系，其基本結(jié)構(gòu)單元是6個(gè)硅氧四面體形成+配位數(shù)為4,構(gòu)成[BeO4]四面體。不同層之間環(huán)與環(huán)相疊，上下兩層錯(cuò)開30°。H?O分子，使綠寶石結(jié)構(gòu)成為離子導(dǎo)電的載體。6.立方晶體間隙包含哪些類型，體心立方和面心立方各有幾個(gè)此類型間隙?[南京航空航天大學(xué)2011研](2)面心立方有4個(gè)八面體間隙，8個(gè)四面體間隙；(3)體心立方有6個(gè)八面體間隙，12個(gè)四面體間隙。7.寫出七種晶系的名稱及點(diǎn)陣數(shù)之間的關(guān)系。[北京科技大學(xué)2012研](1)三斜晶系：a≠b≠c;α≠β≠y≠90°;(3)斜方晶系：a≠b≠c;α=β=γ=90°;(4)正方晶系：a=b≠c;α=β=γ=90°;(5)立方晶系：a=b=c;α=β=γ=90°;(6)六方晶系：a=b≠c;α=β=90°;γ=120°;(7)菱方晶系：a=b=c;α=β=y≠90°。8.按照硅氧四面體在空間的組合情況，硅酸鹽結(jié)構(gòu)可以分成哪幾種方式。[南京航空航天大學(xué)2012研]答：按照硅氧四面體在空間的組合情況，硅酸鹽結(jié)構(gòu)可以分為島狀、組群狀、鏈狀、層狀和架狀，具體如表2-3-1所示。結(jié)構(gòu)狀橋氧數(shù)形狀絡(luò)陰離子橋氧數(shù)形狀絡(luò)陰離子012四面體體四節(jié)環(huán)3平面層[Si?O?0]6-4:10鎂橄欖石、鎂鋁斧石滑石石英9.空間點(diǎn)陣和晶體結(jié)構(gòu)有何區(qū)別?常見金屬晶體結(jié)構(gòu)中有哪一種不屬于空間點(diǎn)陣?為什么?[西安理工大學(xué)2007研]答：(1)空間點(diǎn)陣和晶體結(jié)構(gòu)的區(qū)別為：晶體結(jié)構(gòu)是指自然界中由原子、分子、離子與空間點(diǎn)陣結(jié)合而成，實(shí)際存在的固體結(jié)構(gòu)。而空間點(diǎn)陣是指陣點(diǎn)在空間呈規(guī)律分布，并且每個(gè)陣點(diǎn)都具有完全相同的物質(zhì)環(huán)境和幾何環(huán)境。這樣，自然界中的晶體可以抽象為七大晶系14種布拉菲點(diǎn)陣。晶體結(jié)構(gòu)相同的物質(zhì)，其空間點(diǎn)陣可能不同；同樣的空間點(diǎn)陣不同的物質(zhì)，其晶體結(jié)構(gòu)也可能相同。(2)常見金屬晶體結(jié)構(gòu)中的密排六方不是空間點(diǎn)陣，原因是不滿足幾何環(huán)境相同的條件。10.寫出BCC晶體中的配位數(shù)、致密度、原子半徑r與點(diǎn)陣常數(shù)a的關(guān)系式并在一個(gè)BCC晶胞中畫出其室溫時(shí)的一組滑移系，標(biāo)出密排面與密排方向。[西安理工大學(xué)2008研]答：BCC晶體的配位數(shù)為8,致密度為0.68,其中原子半徑r與點(diǎn)陣常數(shù)a的關(guān)系為體心立方的一組滑移系如圖2-3-3所示。圖2-3-311.簡述玻璃組成與粘度之間的關(guān)系。[華南理工大學(xué)2010研]答：玻璃組成與粘度之間的關(guān)系如下：(1)一價(jià)堿金屬氧化的關(guān)系①堿金屬氧化物(Li?O、Na?O、K?O、Rb?O、Cs?O)能降低玻璃粘度；②在簡單玻璃系統(tǒng)(R?O-SiO?)中，堿金屬離子R+對(duì)粘度的影響與本身含量有關(guān)。(2)二價(jià)金屬氧化物的關(guān)系①二價(jià)金屬氧化物和堿金屬離子一樣，能使硅氧負(fù)離子團(tuán)解聚，使玻璃粘度降低；②二價(jià)金屬氧化物的電價(jià)較高而半徑又不大，因此其離子勢(shì)Z/r較R+的大，能奪取硅氧負(fù)離子團(tuán)中的O2-來包圍自己，導(dǎo)致硅氧負(fù)離子團(tuán)聚合，使玻璃粘度增加。(3)高價(jià)金屬氧化物的關(guān)系SiO?、Al?O?、ZrO?、ThO?等氧化物陽離子電荷多，離子半徑又小，作用力矩大，形成聚合陰離子團(tuán)，使粘滯活化能變大，導(dǎo)致玻璃粘度增高。(4)陽離子配位數(shù)的關(guān)系在硅酸鹽玻璃中，以B?O?代SiO?時(shí)，不同含量的B?O?會(huì)引起B(yǎng)3+配位數(shù)的改變，從而引起玻璃粘度的變化。(5)混合堿效應(yīng)的關(guān)系①混合堿效應(yīng)是指玻璃中同時(shí)引入一種以上的R?O或RO時(shí)，粘度比等量的一種R?O或RO高的效應(yīng)。②混合堿效應(yīng)通過離子的半徑、配位數(shù)以及結(jié)晶化學(xué)條件不同而影響玻璃粘度。(6)其他化合物的關(guān)系稀土元素氧化物如氧化鑭，氧化鈰等，以及氯化物、硫酸鹽在玻璃中一般起降低粘度的作用。12.試從結(jié)構(gòu)上比較硅酸鹽晶體與硅酸鹽玻璃的區(qū)別。[南京工業(yè)大學(xué)2007研]答：在結(jié)構(gòu)上硅酸鹽晶體與硅酸鹽玻璃的區(qū)別：(1)硅酸鹽晶體中硅氧骨架按一定的對(duì)稱規(guī)律有序排列；在硅酸鹽玻璃中硅氧骨架排列是無序的。(2)在硅酸鹽晶體中骨架外的金屬離子占據(jù)了點(diǎn)陣的一定位置；而在硅酸鹽玻璃中網(wǎng)絡(luò)變性離子統(tǒng)計(jì)地分布在骨架的空隙內(nèi)，使氧的負(fù)電荷得以平衡。(3)在硅酸鹽晶體中只有當(dāng)外來陽離子半徑與晶體中陽離子半徑相近時(shí)，才能發(fā)生同晶置換；在硅酸鹽玻璃中則不論半徑如何，骨架外陽離子均能發(fā)生置換，只要求遵守電中性。(4)在晶體中原始組成(氧化物)相互間有簡單的固定數(shù)量比例；而在玻璃中氧化物幾乎以任意比例混合。13.影響置換固溶體溶解度的因素有哪些?它們是如何影響的?[南京航空航天大學(xué)2012(1)原子或離子尺寸(2)晶體結(jié)構(gòu)類型(3)離子類型、鍵性和電負(fù)性(4)電價(jià)因素14.綠寶石Be?Al?[Si?O?8]上半個(gè)晶胞在(0001)面上的投影如圖2-3-4所示，整個(gè)晶胞的結(jié)構(gòu)按照標(biāo)高50處的鏡面經(jīng)反映即可得到。根據(jù)圖2-3-4回答下列問題：(1)綠寶石的氧硅比為多少?硅氧四面體組成的是什么結(jié)構(gòu)?(2)Be和A1分別與周邊什么標(biāo)高的幾個(gè)氧配位?構(gòu)成的配位多面體是什么?它們之間又(3)用Pauling的連接規(guī)則說明標(biāo)高65的氧電價(jià)是否平衡?(4)根據(jù)結(jié)構(gòu)說明綠寶石熱膨脹系數(shù)不高、當(dāng)半徑小的Na+存在時(shí)，在直流電場(chǎng)下具有顯著離子電導(dǎo)的原因。[武漢理工大學(xué)2010研]答：(1)綠寶石的氧硅比為,硅氧四面體組成組群狀結(jié)構(gòu)。(2)①Be2+與2個(gè)標(biāo)高為65,2個(gè)標(biāo)高為25的O2?配位；Al3+與3個(gè)標(biāo)高為65,3個(gè)標(biāo)高為85的O2配位。③[BeO4]四面體和[AlO?]八面體之間用共用標(biāo)高為65,85的2個(gè)O2-離子，即共棱連接。(3)標(biāo)高為65的O2同時(shí)與一個(gè)一·一個(gè)一，一個(gè)一三相連，其靜電強(qiáng)度為(4)①綠寶石結(jié)構(gòu)中的六節(jié)環(huán)內(nèi)沒有其他離子存在，使晶體結(jié)構(gòu)中存在大的環(huán)形空腔，當(dāng)②晶體結(jié)構(gòu)中存在大的環(huán)形空腔，當(dāng)有電價(jià)低且半徑小的一=離子存在時(shí)，在直流電場(chǎng)中15.分別寫出圖2-3-5所示5種晶體結(jié)構(gòu)所屬的布拉維點(diǎn)陣類型。a)NaCl的晶體結(jié)構(gòu)b)CsCl的晶體結(jié)構(gòu)c)CaTiO?的晶體結(jié)構(gòu)d)纖鋅礦(ZnS)的晶體結(jié)構(gòu)e)金剛石的晶體結(jié)構(gòu)答：圖2-3-5所示5種晶體結(jié)構(gòu)所屬的布拉維點(diǎn)陣類型分別為：a16.分析熔體Na?O·2SiO?、Na?O·SiO?和2Na?O·SiO?的粘度以及表面張力的大小，并比較其形成玻璃的能力。[武漢理工大學(xué)2008研](2)表面張力大小順序?yàn)?Na?O·SiO?>Na?O·SiO?>Na?O·2SiO?,理由如下：(3)形成玻璃的能力大小順序?yàn)?理由如下：這時(shí)的晶格參數(shù)為a=0.55nm,通過計(jì)算說明這種固溶體的類型Ca40.0,Fl9.0)[南京工業(yè)大學(xué)2009研]螢石型晶體結(jié)構(gòu)的單位晶胞內(nèi)有4個(gè)CaF?,p空=3.349/cm3;pm=3.65g/cm3:pm與實(shí)測(cè)p(3.64g/cm3)相近，所以在該條件下形成的是填隙型2.證明：對(duì)于立方晶系，有|[清華大學(xué)2007研]根據(jù)晶面指數(shù)的確定規(guī)則，晶面ABC在a、b、c坐標(biāo)軸上的截距分別是利用立方晶系中a=b=c,α=β=y=90°的特點(diǎn)，因此有由于L與ABC面上相交的兩條直線垂直，所以L垂直于ABC面，從而在立方晶系中有EE3.純Cu晶體在常溫下的點(diǎn)陣常數(shù)為a=0.361(1)指出其晶體結(jié)構(gòu)類型和配位數(shù)；(2)簡略計(jì)算Cu原子半徑、原子致密度和兩類間隙半徑；(3)畫出Cu原子在(111)晶面的分布情況，并計(jì)算其晶面間距和原子在晶面上的致密度。[北京科技大學(xué)2012研](2)立方面心中，由4r=-F可得間隙半徑為(3)(111}面原子排列情況如圖2-3-7所示。面間距為致密度為為132.91,Cl為35.45.請(qǐng)計(jì)算球狀離子所占據(jù)的空間分?jǐn)?shù)(堆積系數(shù))及CsCl晶體的密度，假設(shè)Cs+和Cl離子沿立方對(duì)角線接觸。[中南大學(xué)2006研1解：和在立方體對(duì)角線上接觸，有。熔點(diǎn)均是非本征擴(kuò)散，產(chǎn)生的應(yīng)大于熱缺陷空位。因此，雜志離子廠的濃度大于兩倍的熱缺陷空位濃度為7.請(qǐng)計(jì)算簡單立方晶體中，(111)和一==的夾角。[西北工業(yè)大學(xué)2007研]解：兩晶向的夾角所滿足的關(guān)系為解得8.己知晶體中兩不平行晶面(h?k山)和(h?k?l2),證明晶面(h?k?I?)與(h?k山)和(h?k?l?)屬于同一晶帶，其中h?=h?+h?,k?=k?+k?,I?=1?+l?。[西安交通大學(xué)2008研]證明：由于兩不平行晶面屬于同一晶體，設(shè)(h?ki山)和(h?k?l?)所屬晶帶的晶帶軸為[uvw],根據(jù)晶帶軸定律可得式①與式②相加可得即可知，晶面(h?k?I?)也屬于以[uvw]為晶帶軸的晶帶：故晶面(h?k?I?)與(hikjl)和(h?k?l?)屬于同一晶帶。9.γ-Fe在912℃時(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)棣?Fe。這種轉(zhuǎn)變稱為什么轉(zhuǎn)變?轉(zhuǎn)變后的體積膨脹還是收縮?假定鐵原子半徑不變，則體積變化率是多少?[西安交通大學(xué)2008研]答：(1)這種轉(zhuǎn)變稱為同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變。體積膨脹。胞邊長為a,α-Fe的晶胞邊長為b,鐵原子半徑為r,則有轉(zhuǎn)變后的體積膨脹率約為8.87%。10.氮化鎵GaN是制備白光二極管的材料，其晶體結(jié)構(gòu)為纖鋅礦(六方硫化鋅)型。N的[北京工業(yè)大學(xué)2007研](1)畫出這種結(jié)構(gòu)的晶胞。(2)結(jié)構(gòu)中，負(fù)離子構(gòu)成哪種堆積?用四軸表示法寫出密排晶面。(3)分析Ga和N之間的鍵性，說明結(jié)構(gòu)中各離子配位數(shù)是否合理。(4)計(jì)算結(jié)構(gòu)是否符合靜電價(jià)規(guī)則。(5)Ga填充的是哪種空隙?填充了多少這種空隙?答：(1)晶胞的結(jié)構(gòu)如圖2-3-8所示。(2)結(jié)構(gòu)中，負(fù)離子構(gòu)成ABAB六方堆積，密排晶面為(0001)。(3)Ga和N之間的鍵性由電負(fù)性差值決定，電負(fù)性差值為所以GaN為共價(jià)鍵。故配位數(shù)合理。所以符合靜電價(jià)規(guī)則。(5)Ga填充的是四面體空隙，填充了負(fù)離子空隙的一半。11.用四指數(shù)表示的密排六方結(jié)構(gòu)的原子最密排面和最密排方向是什么?試證明理想密排六方晶胞的晶格常數(shù)比(軸比)。[北京工業(yè)大學(xué)2008研]答：(1)用四指數(shù)表示的密排六方結(jié)構(gòu)的原子最密排面為(0001},用四指數(shù)表示的密排六方結(jié)構(gòu)的原子最密排方向?yàn)?lt;=20>。(2)證明：密排六方晶胞的1/3如圖2-3-9所示。圖2-3-9考慮由JKLM構(gòu)成的四面體由于在J、K和M處的原子相互接觸，因此在JKL等邊三角形中解出一=的長度即將三代入，得1.畫出下述物質(zhì)的一個(gè)晶胞：金剛石、NaCl、閃鋅礦、纖鋅礦、石墨。[清華大學(xué)2007研](a)金剛石(b)NaCl(c)閃鋅礦(d)纖鋅礦(e)石墨2.畫出立方晶系的[100]、[101]晶向和(111)、(111)晶面。[湖南大學(xué)2012研]3.在立方晶系的晶胞圖中畫出以下晶面和晶向：[南京航空航天大學(xué)2011研]的晶面位置如圖2-3-12(a)所示；圖2-3-12(a)圖2-3-12(b)4.分別畫出圖2-3-13中離子晶體的布拉菲點(diǎn)陣(下圖中的點(diǎn)陣參數(shù)均為a=b=c,α=β=?=90°)。[北京科技大學(xué)2012研]NaCl圖5.試畫出立方晶體中的(123)晶面。[西北工業(yè)大學(xué)2007研]答：立方晶體中的(123)晶面如圖2-3-15所示。6.在立方晶系中畫出(110)、(111)、(112)晶面和[111]、[110]、[210]晶向。[四川大學(xué)2006研]答：(110)、(111)、(112)晶面位置如圖2-3-16(a)所示；[111]、[110]、[210]晶向位置如圖2-3-16(b)所示。圖2-3-167.畫出立方晶系的[100]、[101]晶向和晶面及六方晶系的晶向、(0001)晶面。[西南交通大學(xué)2009研]答：立方晶系的[100]、[101]晶向和晶面及六方晶系的晶向、(0001)晶面如圖2-3-17所示。第3章晶體結(jié)構(gòu)缺陷1.位錯(cuò)受力方向處處垂直于位錯(cuò)線，位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)過程中，晶體發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)的方向始終是柏氏矢量方向。[南京航空航天大學(xué)2012研]2.在簡單立方晶體的(100)面上有一個(gè)b?=a[001]的螺位錯(cuò)，若它被(001)面上的b?=a[010]刃型位錯(cuò)所交割，則b?和b?位錯(cuò)上分別形成割階和扭折。[南京航空航天大學(xué)2012b?的螺位錯(cuò)與b?的刃位錯(cuò)交割后，在b?的位錯(cuò)線上形成柏氏矢量為b?的交割線，因此交割線在bi位錯(cuò)的滑移面上，因此為扭折，而在b?的位錯(cuò)線上形成柏氏矢量為b?的交割線，因此交割線不在b?位錯(cuò)的滑移面上，因此為割階。3.擴(kuò)展位錯(cuò)分解是遵守羅希規(guī)則還是希羅規(guī)則主要取決于觀察者的位置。[南京航空航天大學(xué)2012研]【解析】擴(kuò)展位錯(cuò)分解時(shí)究竟應(yīng)遵循羅希規(guī)則還是希羅規(guī)則取決于觀察者的立場(chǎng)(站在湯姆森四面體的哪一側(cè))和相鄰兩層面上原子的相對(duì)位置(或分布)這兩個(gè)因素。4.位錯(cuò)的柏氏矢量與選擇的柏氏回路的形狀、大小和位置無關(guān)。[南京航空航天大學(xué)2012個(gè)額外的矢量b連接回路，才能使回路閉合，這個(gè)矢量b就是實(shí)際晶體中位錯(cuò)的柏氏矢量。5.陶瓷晶體的理論屈服強(qiáng)度很高，但其實(shí)際抗拉強(qiáng)度或斷裂強(qiáng)度卻很低，而壓縮強(qiáng)度又比其抗拉強(qiáng)度約高一個(gè)數(shù)量級(jí)。[南京航空航天大學(xué)2012研]6.在寫缺陷反應(yīng)方程時(shí)必須保持正確的位置關(guān)系。[南京工業(yè)大學(xué)2007研](1)缺陷所帶電荷的確定；(2)保持位置關(guān)系比例不變。1.在一定溫度下具有一定平衡濃度的缺陷是()。[上海交通大學(xué)2007研]A.位錯(cuò)【答案】B查看答案【解析】在一定溫度下，位錯(cuò)可以通過其他的途徑(如加工變形)得到，因此位錯(cuò)不存在平2.在面心立方晶體中(111)密排面抽取一層將形成()。[上海交通大學(xué)2007研]B.弗蘭克爾不全位錯(cuò)C.混合位錯(cuò)【答案】B查看答案3.不易產(chǎn)生交滑移的晶體結(jié)構(gòu)為()。[上海交通大學(xué)2006研]A.密排六方B.體心立方C.面心立方【答案】A查看答案【解析】密排六方以李生的方式發(fā)生塑性變形，不易產(chǎn)生交滑移。4.柏氏矢量為()的位錯(cuò)屬于不可滑移位錯(cuò)。[上海交通大學(xué)2006研]【答案】A查看答案【解析】由位錯(cuò)的定義和滑移可知，選項(xiàng)A中的位錯(cuò)不可滑移。5.下面關(guān)于Schottky和Frenkel缺陷的表述中，錯(cuò)誤的為()。[上海交通大學(xué)2005B.Frenkel缺陷的形成能通常較Schottky缺陷大C.同溫度下，通常Schottky缺陷的濃度大于Frenkel缺陷【答案】A查看答案6.下列Burgers矢量可能表示簡單立方晶體中的全位錯(cuò)的是()。[上海交通大學(xué)2006【解析】全位錯(cuò)為柏氏矢量等于點(diǎn)陣矢量整數(shù)倍的位錯(cuò)，只有A滿足條件。7.下面關(guān)于位錯(cuò)應(yīng)力場(chǎng)的表述中，正確的是()。[上海交通大學(xué)2006研]A.螺型位錯(cuò)的應(yīng)力場(chǎng)中正應(yīng)力分量全為零B.刃型位錯(cuò)的應(yīng)力場(chǎng)中正應(yīng)力分量全為零C.刃型位錯(cuò)的應(yīng)力場(chǎng)中切應(yīng)力分量全為零【答案】A查看答案【解析】螺型位錯(cuò)應(yīng)力場(chǎng)中正應(yīng)力分量為0,切應(yīng)力分量不為0;而刃型位錯(cuò)中，正應(yīng)力分8.能進(jìn)行滑移的位錯(cuò)為()。[上海交通大學(xué)2006研]A.肖克萊不全位錯(cuò)B.弗蘭克不全位錯(cuò)C.面角位錯(cuò)【答案】A查看答案【解析】肖克萊不全位錯(cuò)是柏氏矢量所決定的平面是{111},是面心立方金屬的最密排面，9.在非化學(xué)計(jì)量化合物Cd?+x0中存在的非化學(xué)計(jì)量結(jié)構(gòu)缺陷類型是()。[南京工業(yè)大學(xué)2008研]A.陰離子空位B.陽離子空位C.陰離子填隙D.陽離子填隙【解析】非化學(xué)計(jì)量化合物Cd?+x0中Cd離子為正二價(jià)，在此比例中Cd離子過剩，10.在非化學(xué)計(jì)量化合物ZrO?-x中存在的晶格缺陷是()。[南京工業(yè)大學(xué)2007研]A.陰離子空位B.陽離子空位C.陰離子填隙D.陽離子填隙【答案】A查看答案【解析】非化學(xué)計(jì)量化合物ZrO?x中Zr為正四價(jià)，那么可見氧離子不足，于是產(chǎn)生氧離子1.形成弗倫克爾缺陷時(shí)，其特征是和成對(duì)出現(xiàn)。[武漢理工大學(xué)2009研]【答案】間隙質(zhì)點(diǎn)；空位查看答案2.螺位錯(cuò)的柏氏矢量與位錯(cuò)線呈關(guān)系。[武漢理工大學(xué)2008研I【答案】平行查看答案3.原子排列不完整叫,分為、。[天津大學(xué)大學(xué)2005【答案】晶體缺陷；點(diǎn)缺陷；線缺陷：面缺陷查看答案學(xué)2007研]【答案】垂直；平行：垂直：平行：垂直；垂直查看答案直于位錯(cuò)線方向上，并且與滑移面平行。螺型位錯(cuò)則不5.點(diǎn)缺陷的平衡濃度隨_的升高而增大。[北京工業(yè)大學(xué)2008研]【解析】點(diǎn)缺陷是材料中普遍存在的一種缺陷，包括熱缺陷、組1.弗蘭克爾缺陷[北京理工2012研]2.臨界分切應(yīng)力[北京科技大學(xué)2011研]3.Cottroll氣團(tuán)[中南大學(xué)2008研]質(zhì)原子(大小不同吸附的位置由有差別),形成所謂的“柯氏氣團(tuán)”4.本征缺陷[中南大學(xué)2006研]5.螺型位錯(cuò)[中南大學(xué)2006研]6.位錯(cuò)柏氏矢量[天津大學(xué)2005研]描述位錯(cuò)性質(zhì)的重要物理量，表示位錯(cuò)區(qū)原子的畸變特7.不全位錯(cuò)[四川大學(xué)2006研]8.擴(kuò)展位錯(cuò)[西南交通大學(xué)2009研]9.肖脫基空位[北京工業(yè)大學(xué)2008研]答：肖脫基空位是指離位原子遷移到外表面或內(nèi)界面(如晶界等)處形成的空位。肖脫基缺10.線缺陷[北京工業(yè)大學(xué)2009研]1.簡述柯垂?fàn)枤鈭F(tuán)形成原理及其對(duì)位錯(cuò)可動(dòng)性的影響。[南京航空航天大學(xué)2011研]答：(1)柯垂?fàn)枤鈭F(tuán)的形成原理金屬內(nèi)部存在的大量位錯(cuò)線，在刃型位錯(cuò)線附近經(jīng)常會(huì)吸附大量的吸附的位置有差別),即形成柯垂?fàn)枤鈭F(tuán)。(2)柯垂?fàn)枤鈭F(tuán)對(duì)位錯(cuò)可動(dòng)性的影響2.簡述臨界分切應(yīng)力的概念。[北京科技大學(xué)2012研]切應(yīng)力「達(dá)到一定值=后，這些系統(tǒng)才能開動(dòng)。開動(dòng)晶體滑移系統(tǒng)所需的最小分切應(yīng)力3.請(qǐng)說明什么是全位錯(cuò)和不全位錯(cuò)，并請(qǐng)寫出FCC、BCC和HCP晶體中的最短單位位錯(cuò)的柏氏矢量。[西北工業(yè)大學(xué)2007研]答：(1)全位錯(cuò)是指柏氏矢量等于點(diǎn)陣矢量的整數(shù)倍的位錯(cuò)。(2)不全位錯(cuò)是指除了單位位錯(cuò)外，晶體中還可能形成一些柏氏矢量小于滑移方向的原子4.簡述柏氏矢量的物理意義和性質(zhì)。[南京航空航天大學(xué)2012研]答：(1)柏氏矢量的物理意義(2)柏氏矢量的性質(zhì)5.根據(jù)位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)和晶體滑移的相互關(guān)系，分析純螺型位錯(cuò)和純?nèi)行臀诲e(cuò)的柏氏矢量與位錯(cuò)線方向、位錯(cuò)線運(yùn)動(dòng)方向、晶體滑移方向的關(guān)系。[西南交通大學(xué)2009研](2)純?nèi)行臀诲e(cuò)的柏氏矢量與位錯(cuò)線方向、位錯(cuò)線運(yùn)動(dòng)方向、晶體滑移方向的關(guān)系為：柏6.何謂全位錯(cuò)?請(qǐng)說明在面心立方晶體中肖克萊不全位錯(cuò)和弗蘭克不全位錯(cuò)的成因和運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)。[北京工業(yè)大學(xué)2007研]答：(1)全位錯(cuò)是指柏氏矢量等于點(diǎn)陣矢量的位錯(cuò)。(2)在面心立方晶體中肖克萊不全位錯(cuò)和弗蘭克不全位錯(cuò)的成因和運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)為：面心立方7.分析位錯(cuò)對(duì)金屬材料性能的影響。[中南大學(xué)2008研](1)金屬的塑性變形是通過位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)的，因此金屬材料的強(qiáng)化手段可以通過改變材(2)合金中位錯(cuò)與溶質(zhì)原子發(fā)生作用形成柯垂?fàn)枤鈭F(tuán)造成屈服現(xiàn)象和應(yīng)變時(shí)效，位錯(cuò)是第(3)刃型位錯(cuò)可以看成是一個(gè)管道，可以加速擴(kuò)散速度。8.在晶體中有一平面環(huán)狀位錯(cuò)線，這個(gè)位錯(cuò)環(huán)上各點(diǎn)位錯(cuò)類型是否相同?為什么?若將其正向定義為原來的反向，此位錯(cuò)的柏氏矢量是否改變?位錯(cuò)的類型性質(zhì)是否變化?[西安理工大學(xué)2008研]答：(1)在晶體中有一平面環(huán)狀位錯(cuò)線，這個(gè)位錯(cuò)環(huán)上各點(diǎn)位錯(cuò)類型有可能相同(純?nèi)行拖嗤?,也有可能不同(混合型相反)。因?yàn)槲诲e(cuò)類型是否相同決定于位錯(cuò)線和柏氏矢量的(2)若將其正向定義為原來的反向，此位錯(cuò)的柏氏矢量是會(huì)改變的，但位錯(cuò)的類型性質(zhì)不9.提高ZrO?晶體的氧空位的濃度可以提高其電導(dǎo)率。請(qǐng)闡述摻雜哪類價(jià)態(tài)的氧化物可以提高其氧空位濃度?[湖南大學(xué)2012研](即空穴增多),而氧空位(n型導(dǎo)電特性)可以補(bǔ)償p型半導(dǎo)體，從而造成氧空位比正常情況下偏多，從而提高氧空位濃度，例如摻雜Al?O?等物質(zhì)可以提高氧空位濃度。10.有如圖3-3-1a所示的位錯(cuò)線ABC及柏氏矢量b,其中AB是極軸位錯(cuò)(不動(dòng)),MNPQ為位錯(cuò)BC段的滑移面。請(qǐng)分析在切應(yīng)力t的作用下：(1)在圖3-3-1a、b、c、d四種情況下，位錯(cuò)1的受力及運(yùn)動(dòng)情(2)達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡時(shí)，位錯(cuò)線ABC會(huì)變成什么形狀?(3)位錯(cuò)線在掃動(dòng)時(shí)對(duì)晶體的塑性變形會(huì)產(chǎn)生什么影響?[清華大學(xué)2008研]答：(1)如圖3-3-2所示，圖中v代表位錯(cuò)線BC運(yùn)動(dòng)方向，也是受力方向。(2)達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡時(shí)，位錯(cuò)線ABC的形狀如圖3-3-3所示。(3)位錯(cuò)線在掃動(dòng)時(shí)對(duì)晶體的塑性變形產(chǎn)生的影響如圖3-3-4所示。1.有一面心立方單晶體，在(111)面滑移的柏氏矢量為的右螺型位錯(cuò)，與在面上滑移的柏氏矢量為的另一右螺型位錯(cuò)相遇于此兩滑移面交線，并形成一個(gè)新的全位錯(cuò)。[清華大學(xué)2007研](1)說明新生成的全位錯(cuò)屬哪類位錯(cuò)，該位錯(cuò)是否滑移，為什么?(2)若沿[010]晶向施加大小為17.2MPa的拉應(yīng)力，試計(jì)算該新生全位錯(cuò)單位長度的受力大小，并說明方向(設(shè)點(diǎn)陣常數(shù)為a=0.2nm)。答：(1)由于位錯(cuò)線為兩滑移面交線，故位錯(cuò)線為②已知該新生位錯(cuò)的位錯(cuò)線及柏氏矢量，可由它們叉乘得到新生位錯(cuò)滑移面的法向量，即(2)由題意有其方向?yàn)榇怪庇谖诲e(cuò)線方向[==指向未滑移區(qū)。2.在銅單晶體中的滑移面上各存在一個(gè)柏氏矢量為(1)當(dāng)兩領(lǐng)先位錯(cuò)在各自的滑移面上運(yùn)動(dòng)相遇時(shí)，發(fā)生了新的位錯(cuò)反應(yīng)，試寫出其位錯(cuò)反(2)已知銅單晶a=0.36nm,切變模量G=4×10?Mpa,參錯(cuò)能γ=0.04J/m2,試求上述柏氏(3)分析一般的擴(kuò)展位錯(cuò)其運(yùn)動(dòng)特征。[南京航空航天大學(xué)2011研]答：(1)當(dāng)兩領(lǐng)先位錯(cuò)在各自的滑移面上運(yùn)動(dòng)相遇時(shí)，位錯(cuò)反應(yīng)式為(2)因?yàn)槲诲e(cuò)的領(lǐng)先為錯(cuò)位,則根據(jù)位錯(cuò)反應(yīng)公式知①始滑移系(3)擴(kuò)展位錯(cuò)是指一個(gè)全位錯(cuò)分解為兩個(gè)不全位錯(cuò)，中間夾著一個(gè)堆垛層錯(cuò)的整個(gè)位錯(cuò)組①擴(kuò)展位錯(cuò)位于(111)面上，由兩條平行的肖克萊不全位錯(cuò)中間夾著一片層錯(cuò)構(gòu)成；3.請(qǐng)判定在FCC晶體中下列位錯(cuò)反應(yīng)能否進(jìn)行。[西北工業(yè)大學(xué)2007研]安交通大學(xué)2008研](1)寫出晶體的始滑移系及其可能的交滑移系：(2)計(jì)算晶體開始滑移的臨界分切應(yīng)力te;(3)分別寫出屈服時(shí)晶體中所開動(dòng)的刃位錯(cuò)和螺位錯(cuò)的位錯(cuò)線方向及柏氏矢量，以及它們(4)若該壓縮試樣的一個(gè)自由表面為:三寫出該面上滑移線的方向。答：(1)晶體的始滑移系及其可能的交滑移系為：體心立方晶體中共有12個(gè)可能的滑移系{110}<-111>。根據(jù)作用在滑移系上的分切應(yīng)力：1,施密特因子=最大的滑移系為始滑移系。也可以使用立方晶系的標(biāo)準(zhǔn)投影圖進(jìn)行判斷，因此始滑移系為(101)[-111]。始滑移系可能的交滑移系是所有10個(gè)滑移系中與始滑移系有相同滑移方向但不同滑移面的那些滑移系，由此可以得出交滑移系為(110)[-111],(0-11)[-111]。(2)晶體開始滑移的臨界分切應(yīng)力te為(3)屈服時(shí)晶體中所開動(dòng)的刃位錯(cuò)和螺位錯(cuò)的位錯(cuò)線方向、柏氏矢量以及滑移運(yùn)動(dòng)方向如位錯(cuò)線方向[-1-21],柏氏矢量為a/2[-111],滑移運(yùn)動(dòng)方向?yàn)閇-111]。②螺位錯(cuò)位錯(cuò)線方向[-111],柏氏矢量為a/2[-111],滑移運(yùn)動(dòng)方向?yàn)閇-1-21]。(4)晶體的滑移面與晶體外表面的交線是可能的滑移線，其中，與晶體的滑移方向不平行故該面上滑移線的方向?yàn)閇121]。5.有一面心立方單晶體，在(111)面滑移的柏氏矢量為的右螺型位錯(cuò)，與在(1)問此兩位錯(cuò)能否進(jìn)行反應(yīng),為什么?(2)說明新生成的全位錯(cuò)屬哪類位錯(cuò)?該位錯(cuò)能否滑移?為什么?(3)若沿[010]晶向施加大小為17.2Mpa的拉應(yīng)力，試計(jì)算該新生全位錯(cuò)單位長度的受力大小，并說明方向(設(shè)晶格常數(shù)為a=0.2nm)。(4)隨著滑移的進(jìn)行，拉伸試樣中上述滑移面會(huì)發(fā)生什么現(xiàn)象?它對(duì)隨后進(jìn)一步的變形有何影響?[南京航空航天大學(xué)2013研]答：(1)兩位錯(cuò)能進(jìn)行此反應(yīng)，理由如下：(2)①面(111)與(11-1)的交線為[10-1],因此新位錯(cuò)為混合位錯(cuò)；②滑移面(1-11)為密排面，因此該位錯(cuò)可以滑移。設(shè)O與柏氏矢量的夾角為，則有(4)隨著滑移的進(jìn)行，滑移面會(huì)使物體變形、老化，使得物體其他的力學(xué)性能降低，使進(jìn)業(yè)大學(xué)2008研]答：在Fe的晶胞中表示這一反應(yīng)如圖3-3-5所示。7.已知鋁的空位形成能為0.76eV/空位，25℃時(shí)鋁的點(diǎn)陣常數(shù)為0.405nm。(1)計(jì)算25℃時(shí)鋁的空位濃度(空位/cm3)。(2)鋁在什么溫度下空位濃度是25℃時(shí)的1000倍?[中南大學(xué)2009研]答：(1)設(shè)鋁的點(diǎn)陣常數(shù)為a=0.405nm,由題可知單位晶體體積內(nèi)單胞數(shù)為二，由于鋁為FCC結(jié)構(gòu)，每個(gè)單胞內(nèi)的原子個(gè)數(shù)為4,可知單位體積內(nèi)結(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)為N為?？瘴粷舛葹棰僭?5℃時(shí)，T=(273+25)K=298K,代入式①得到此溫度下的(2)由空位濃度計(jì)算公式①,不同溫度下空位濃度與溫度有關(guān)，T?=298K,T?待求，而依8.金屬中空位平衡濃度隨溫度的變化規(guī)律遵循RT)。某金屬在被加熱到1130K的時(shí)候，其空位的平衡濃度是其在1000K時(shí)的5倍。假設(shè)在1000～1130K之間金屬的密度不變，氣體常數(shù)為=:,試計(jì)算其空位形成能Q。[北京工業(yè)大學(xué)2008研]答：在1130K和1000K的空位平衡濃度分別為Nvi,和N?,那么這樣可以求解Q,有9.由600℃降溫到300℃時(shí)，鍺晶體中的空位平衡濃度降低了六個(gè)數(shù)量級(jí)。試計(jì)算鍺晶體中的空位形成能(玻耳茲曼常數(shù)因此有七、作圖分析題1.在面心立方結(jié)構(gòu)的金屬中(111)面上運(yùn)動(dòng)著柏氏矢量為的位錯(cuò)，位錯(cuò)線方向也是請(qǐng)?jiān)趩伟挟嫵?111)晶面和晶向，并說明該位錯(cuò)屬于什么類型?如果該位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)受到阻礙后，請(qǐng)判斷是否有可能轉(zhuǎn)移到各晶面上繼續(xù)運(yùn)動(dòng)?[北京科技大學(xué)2010研]答：(1)(111)晶面和一=晶向如圖3-3-6所示。(2)該位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)受到阻礙后，能在(11-1)面上滑移，但是不能在(-111)、(1-11)2.畫圖說明弗蘭克-瑞德源的位錯(cuò)增殖機(jī)制。[南京航空航天大學(xué)2012研](1)由于螺型位錯(cuò)雙交滑移過程中形成的刃型割階不能滑移，即A、B兩端被固定，所以只能使位錯(cuò)線發(fā)生彎曲，單位長度位錯(cuò)線所受的滑移力F總是與位錯(cuò)線本身垂直，所以彎曲后的位錯(cuò)每一小段繼續(xù)受到F的作用，沿它的法線方向向外擴(kuò)展，其兩端分別繞節(jié)點(diǎn)A,B發(fā)生旋轉(zhuǎn)。(2)當(dāng)兩端彎出來的線段相互靠近時(shí)，由于該兩線段平行于b,但位錯(cuò)線方向相反，分別3.已知某銅單晶試樣的兩個(gè)外表面分別是(001)和(111)。當(dāng)該晶體在室溫下滑移時(shí)，畫出上述兩個(gè)外表面上的滑移線的示意圖。[南京航空航天大學(xué)2013研]答：(001)和(111)兩個(gè)外表面上的滑移線的示意圖如圖3-3-8所示。4.分析圖3-3-9位錯(cuò)環(huán)==的性質(zhì)，在切應(yīng)力t的作用下，位錯(cuò)及晶體將分別如何運(yùn)動(dòng)?(畫出位錯(cuò)環(huán)運(yùn)動(dòng)過程中位錯(cuò)環(huán)及晶體形狀的變化)[清華大學(xué)2009研]第4章晶態(tài)固體中的擴(kuò)散Cu-Ni組成的互擴(kuò)散偶發(fā)生擴(kuò)散時(shí)，標(biāo)志面會(huì)向Cu一端移動(dòng)。[南京航空航天大學(xué)2012研]大學(xué)2007研]B.俁野面C.標(biāo)記面【答案】C查看答案【解析】克肯達(dá)爾在長方形的α黃銅(Cu+30%Zn)棒上敷上很細(xì)的鉬絲作為標(biāo)記，再在散組元為銅和鋅，二者構(gòu)成置換型固溶體。上述試樣在785℃保溫，使鋅和銅發(fā)生互擴(kuò)散，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，1天之后兩層鉬絲均向內(nèi)移動(dòng)了0.015mm,56天之后移動(dòng)0.124mm。實(shí)驗(yàn)結(jié)果2.由純A和A-B固溶體形成的互擴(kuò)散偶(柯肯達(dá)爾效應(yīng)),以下表述正確的是()。[上海交通大學(xué)2005研]A.俁野面兩側(cè)的擴(kuò)散原子其化學(xué)勢(shì)相等，即B.該擴(kuò)散為上坡擴(kuò)散C.空位遷移方向與標(biāo)記面漂移方向一致【解析】由于多元系統(tǒng)中各組元擴(kuò)散速率不同而引起的擴(kuò)散偶原始界面向擴(kuò)散速率快的一側(cè)移動(dòng)的現(xiàn)象稱為克肯達(dá)爾效應(yīng)。由柯肯達(dá)爾效應(yīng)可知，空位擴(kuò)散方向與標(biāo)記面的漂移方向一致，此擴(kuò)散非上坡擴(kuò)散。3.離子化合物中，陽離子比陰離子擴(kuò)散能力強(qiáng)的原因在于()。[上海交通大學(xué)2005研]A.陰離子的半徑較大B.陽離子更容易形成電荷缺陷C.陽離子的原子價(jià)與陰離子不同【答案】A查看答案【解析】陽離子的半徑小，而陰離子的半徑大，因此陽離子比陰離子更容易擴(kuò)散。4.菲克第一定律描述了穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散的特征，即濃度不隨()變化。[華中科技大學(xué)2007【答案】B查看答案【解析】由菲克第一擴(kuò)散定律可知，在穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散過程中，各處的擴(kuò)散組元的濃度c只隨距離x變化，而不隨時(shí)間t變化。5.在置換型固溶體中，原子擴(kuò)散的方式一般為()。[華中科技大學(xué)2007研]A.原子互換機(jī)制B.間隙機(jī)制C.空位機(jī)制【答案】C查看答案【解析】置換固溶體的擴(kuò)散機(jī)制主要為空位機(jī)制，而間隙機(jī)制主要為間隙固溶體的擴(kuò)散機(jī)制。6.原子擴(kuò)散的驅(qū)動(dòng)力是()。[華中科技大學(xué)2007研]A.組元的濃度梯度B.組元的化學(xué)勢(shì)梯度勢(shì)C.溫度梯度【答案】B查看答案【解析】由擴(kuò)散的定義可知，原子擴(kuò)散的驅(qū)動(dòng)力為化學(xué)勢(shì)梯度，其中上坡擴(kuò)散很好地揭示了這一原理，否定了組元的濃度梯度原子擴(kuò)散的驅(qū)動(dòng)力。7.在UO?晶體中，O2-的擴(kuò)散是按()機(jī)制進(jìn)行的。[南京工業(yè)大學(xué)2007研]C.摻雜點(diǎn)缺陷【答案】B查看答案【解析】間隙擴(kuò)散機(jī)制是指處于間隙位置的質(zhì)點(diǎn)從一間隙位入另一鄰近間隙位，必然引起質(zhì)點(diǎn)周圍晶格的變形。三、填空題 ,負(fù)擴(kuò)散是指。[武漢理工大學(xué)2009研]【答案】質(zhì)點(diǎn)的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)；化學(xué)位梯度；低濃度向高濃度的擴(kuò)散查看答案【解析】擴(kuò)散是指當(dāng)物質(zhì)內(nèi)有梯度(化學(xué)位、濃度、應(yīng)力梯度)等存在時(shí)，由于熱運(yùn)動(dòng)而導(dǎo)致的質(zhì)點(diǎn)定向移動(dòng)。擴(kuò)散實(shí)質(zhì)上是質(zhì)點(diǎn)的無規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)。擴(kuò)散的推動(dòng)力是化學(xué)位梯度；一切影響擴(kuò)散的外場(chǎng)(電場(chǎng)、磁場(chǎng)、應(yīng)力場(chǎng)等)都可歸類于化學(xué)位梯度之中，且僅當(dāng)化學(xué)位梯度為零時(shí)，系統(tǒng)擴(kuò)散才能達(dá)到平衡。2.Fick擴(kuò)散第一定律的一維表達(dá)式為,是一個(gè)表達(dá)式。[武漢理工大學(xué)2008【答案】宏觀查看答案【解析】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(稱為擴(kuò)散通量，用J表示)與該截面處的濃度梯度成正比，也就是說，濃度梯度越大，擴(kuò)散通量越大；式中，D稱為擴(kuò)散系數(shù)(m2/s),C為擴(kuò)散物質(zhì)(組元)的體積濃度(原子數(shù)/m或kg/m),dC/dx為濃度梯度，“一”號(hào)表示擴(kuò)散方向?yàn)闈舛忍荻鹊姆捶较?，即擴(kuò)散組元由高濃度區(qū)向低濃度區(qū)擴(kuò)散。擴(kuò)散通量J的單位是kg/m2·s。由表達(dá)式可知，它是一個(gè)宏觀表達(dá)式。3.晶態(tài)固體中擴(kuò)散的微觀機(jī)制有和。[北京工業(yè)大學(xué)2007研]【答案】間隙機(jī)制；填隙機(jī)制；空位機(jī)制；互換機(jī)制查看答案【解析】根據(jù)擴(kuò)散的不同特點(diǎn)，可以把擴(kuò)散的微觀機(jī)制分為間隙機(jī)制、填隙機(jī)制、空位機(jī)制、互換機(jī)制。(1)間隙機(jī)制間隙擴(kuò)散機(jī)制適用于間隙型固溶體中間隙原子的擴(kuò)散。其中，發(fā)生間隙擴(kuò)散的主要(甚至惟一)是間隙原子，陣點(diǎn)上的原子則可以認(rèn)為是不動(dòng)的。(2)填隙機(jī)制在填隙機(jī)制中，有兩個(gè)原子同時(shí)易位運(yùn)動(dòng)，其中一個(gè)是間隙原子，另一個(gè)是處于陣點(diǎn)上的原子。間隙原子將陣點(diǎn)上的原子擠到間隙位置上去，自己進(jìn)入陣點(diǎn)位置。(3)空位機(jī)制在置換固溶體中，一個(gè)處于陣點(diǎn)上的原子通過與空位交換位置而遷移。這個(gè)過程相當(dāng)于空位向相反方向移動(dòng)，故亦稱為空位擴(kuò)散。(4)互換機(jī)制原子的擴(kuò)散是通過相鄰兩原子直接對(duì)調(diào)位置而進(jìn)行的。1.上坡擴(kuò)散[北京科技大學(xué)2011研]答：上坡擴(kuò)散是指在以化學(xué)位差為驅(qū)動(dòng)力的條件下，原子由低濃度位置向高濃度位置進(jìn)行的擴(kuò)散。菲克第一定律表明，在組元有濃度梯度的情況下會(huì)產(chǎn)生由濃度高的向濃度低的方向擴(kuò)散，這是根據(jù)大量的宏觀現(xiàn)象總結(jié)出的經(jīng)驗(yàn)規(guī)律。但是，這個(gè)規(guī)律并不是普遍法則。也就是說，擴(kuò)散有時(shí)會(huì)由低濃度位置到高濃度位置，產(chǎn)生成分的偏聚而不是成分的均勻化，這種擴(kuò)散現(xiàn)象通常稱為上坡擴(kuò)散。2.穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散[北京工業(yè)大學(xué)2008研]散的特征是空間任意一點(diǎn)的濃度不隨時(shí)間變化，擴(kuò)散通量不隨位置變化，即五、問答題1.已知碳在面心立方鐵中的擴(kuò)散活化能為Q=140×103J/mol,鎳在面心立方鐵中的擴(kuò)散活化能為QNi=283×103J/mol,據(jù)此判斷碳和鎳在面心立方鐵中的擴(kuò)散系數(shù)大小，說明原因。[武漢理工大學(xué)2008研](1)碳在面心立方鐵中形成間隙固溶體，按間隙擴(kuò)散機(jī)制進(jìn)行擴(kuò)散，擴(kuò)散活化能小，擴(kuò)散(2)鎳在面心立方鐵中形成置換固溶體，按空位擴(kuò)散機(jī)制進(jìn)行擴(kuò)散，擴(kuò)散活化能大，擴(kuò)散2.對(duì)于間隙型擴(kuò)散和置換型擴(kuò)散，哪種類型的擴(kuò)散更難進(jìn)行，為什么?[北京理工大學(xué)20083.什么是穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散和非穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散?菲克第一定律適用于描述哪一種擴(kuò)散?[北京理工大學(xué)2008研]答：(1)穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散是指在擴(kuò)散過程中，任一點(diǎn)的濃度不隨時(shí)間變化的擴(kuò)散。(2)非穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散是指在擴(kuò)散過程中，某一點(diǎn)的濃度是隨時(shí)間而變化的擴(kuò)散。(3)菲克第一定律適用于描述穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散。4.什么是化學(xué)擴(kuò)散和自擴(kuò)散?[北京理工大學(xué)2008研I答：(1)化學(xué)擴(kuò)散是指由于濃度梯度所引起的擴(kuò)散。(2)自擴(kuò)散是指在純組元晶體中，不依賴于濃度梯度，原子由于空位和間隙原子而不斷地5.常通過向鋼的表層滲入某些原子來改善鋼的表面性能，試問若分別向鋼的表層滲入碳原[北京理工大學(xué)2007研](1)離子鍵的結(jié)合能一般大于金屬鍵的結(jié)合能，擴(kuò)散離子所需要克服的能壘比金屬原子大(2)為了保持局部的電中性，必須產(chǎn)生成對(duì)的缺陷，這就增加了額外的能量；(3)擴(kuò)散離子只能進(jìn)入具有相同電荷的位置，遷移的距離較長。7.現(xiàn)有兩塊化學(xué)成分相同的固溶體合金，一塊未經(jīng)塑性變形，一塊經(jīng)過了冷塑性變形。試問溶質(zhì)原子在哪一塊合金中的擴(kuò)散更為容易?為什么?[北京理工大學(xué)2007研]原子處于較高的能量狀態(tài)，易于跳躍，故各種缺陷處的擴(kuò)散激活能均比晶內(nèi)擴(kuò)散激活能小，8.何為上坡擴(kuò)散?形成上坡擴(kuò)散的熱力學(xué)條件是什么?[西南交通大學(xué)2007研]答：(1)上坡擴(kuò)散是指物質(zhì)從低濃度區(qū)向高濃度區(qū)擴(kuò)散，擴(kuò)散的結(jié)果提高了濃度梯度。例(2)上坡擴(kuò)散的熱力學(xué)條件：上坡擴(kuò)散的真正驅(qū)動(dòng)力是化學(xué)位梯度，而非濃度梯度，雖然擴(kuò)散導(dǎo)致濃度梯度上升，但化學(xué)位梯度卻是下降的。據(jù)此，形成上坡9.簡述影響擴(kuò)散的主要因素。[中南大學(xué)2009研](1)溫度(2)晶體結(jié)構(gòu)(3)固溶體類型(4)固溶體濃度(5)晶體缺陷(6)化學(xué)成分10.解釋常用的擴(kuò)散機(jī)制。有兩種激活能分別為E?=83.7kJ/mol和E?=251kJ/mol的擴(kuò)散，兩種激活能分別為E?=83.7kJ/mol和E?=251kJ/mol的擴(kuò)散在溫度從25℃升高到600℃時(shí)，由可知，當(dāng)溫度從298K提高到873K時(shí)，擴(kuò)散速率D分別提高4.6×10911.置換擴(kuò)散與間隙擴(kuò)散的擴(kuò)散系數(shù)有何不同?在擴(kuò)散偶中，如果是間隙擴(kuò)散，是否會(huì)發(fā)生柯肯達(dá)爾效應(yīng)?為什么?[西北工業(yè)大學(xué)2008研]答：(1)置換擴(kuò)散與間隙擴(kuò)散的擴(kuò)散系數(shù)的差異為：間隙擴(kuò)散系數(shù)與空位濃度無關(guān)，而置換擴(kuò)散系數(shù)與空位濃度有關(guān)(可用公式表示)。一般地，間隙擴(kuò)散系數(shù)大于置換擴(kuò)散系數(shù)。(2)在擴(kuò)散偶中，如果是間隙擴(kuò)散，不會(huì)發(fā)生柯肯達(dá)爾效應(yīng)。因?yàn)殚g隙擴(kuò)散中考慮間隙原12.假設(shè)將純鐵工件在800℃進(jìn)行滲碳，且工件表面碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6.69%。(1)示意畫出工件表面至心部的碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)分布曲線，在所畫曲線圖中填寫出相應(yīng)的相組(2)說明碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)按照上述曲線分布的原因。[清華大學(xué)2009研]答：(1)工件表面至心部的碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)分布曲線如圖4-3-1所示。(2)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)按照上述曲線分布的原因：二元合金擴(kuò)散時(shí)會(huì)發(fā)生反應(yīng)擴(kuò)散，且擴(kuò)散層中13.給出下列各公式，說明公式中各物理量的含義及單位：(1)Hall-Petch公式(2)一維形式的菲克第二定律[西南交通大學(xué)2008研]為屈服強(qiáng)度(2)一維形式的菲克第二定律的公式為式中，C為濃度];14.何為本征擴(kuò)散與非本征擴(kuò)散?并討論兩者的擴(kuò)散系數(shù)、擴(kuò)散活化能和特點(diǎn)。[南京工業(yè)大學(xué)2007研]答：(1)本征擴(kuò)散是指空位來源于晶體的本征熱缺陷而引起的遷移現(xiàn)象。本征擴(kuò)散的活化(2)非本征擴(kuò)散是由不等價(jià)雜質(zhì)離子的摻雜造成空位，由此而引起的遷移現(xiàn)象。非本征擴(kuò)1.請(qǐng)導(dǎo)出摩爾分?jǐn)?shù)為xA、xB的二元系中的綜合擴(kuò)散系數(shù)D與分?jǐn)U散系數(shù)DA、DB之間的關(guān)系。[清華大學(xué)2007研]上同晶面一起運(yùn)動(dòng)的坐標(biāo)系。DA和DB分別表示組元A和B的分?jǐn)U散系數(shù)，D為綜由于JBI>JA,高熔點(diǎn)一側(cè)有流體靜壓力，則各晶面連同動(dòng)坐標(biāo)系會(huì)沿x方向平移，相對(duì)于固定坐標(biāo)系，增加了方向相同的兩個(gè)附加通量CAv和Cgv,所以對(duì)固定坐標(biāo)系，根據(jù)菲克第一定律，總通量為消去v,得即2.由A組元棒和B組元棒焊接成的擴(kuò)散偶(如圖4-3-3所示),并在焊縫處用Mo絲做標(biāo)記，在773K擴(kuò)散足夠的時(shí)間，試問：(1)標(biāo)記在焊接面何側(cè)?(2)擴(kuò)散中的空位最終聚集在何側(cè)?(已知A組元在B組元構(gòu)成的晶體中的擴(kuò)散常數(shù)(D?)和激活能(Q)分別為2.1×10?m2/s,1.7×10?J/mol,而B組元在A組元構(gòu)成的晶體中的擴(kuò)散常數(shù)(D?)和激活能(Q)分別為0.8×10?m2/s,1.4×10SJ/mol[上海交通大學(xué)2007研]從B到A的擴(kuò)散系數(shù)為由于,所以標(biāo)記面右移。(2)由于宏觀上擴(kuò)散由B到A,因此空位向右端移動(dòng)，擴(kuò)散中的空位最終聚集在右側(cè)。3.假設(shè)內(nèi)部原子從A處遷移到B處，在500℃,時(shí)的跳躍頻率(T)為5×108次/s,800℃,時(shí)的跳躍頻率為8×10?次/s,計(jì)算擴(kuò)散激活能Q。[上海交通大學(xué)2007研]由?m2/s,激活能Q=140KJ/mol,R=8.314J/K·mol。請(qǐng)計(jì)算：(1)870℃下和927℃下碳在γ-Fe中的擴(kuò)散系數(shù)。(2)在870℃得到與972℃滲碳10h相同結(jié)果所需時(shí)間?(3)若規(guī)定0.3%作為滲碳層度，在927℃滲碳10h,其滲碳曾厚度為870℃滲碳10h的多少倍?[華中科技大學(xué)2006研]解：(1)擴(kuò)散系數(shù)滿足的公式為代入時(shí)，有代入在T?=927C=1200K時(shí)，碳在γ-Fe中的擴(kuò)散系數(shù)為(2)當(dāng)結(jié)果相同時(shí)，曰相同，此時(shí)D與t成反比，即據(jù)此求得所需時(shí)間為20h。(3)設(shè)達(dá)到0.3%C時(shí)，870℃厚度為X?,927℃厚度為X?,由可知在相同時(shí)間下X與一=正比，求得X?/X?=1.414。5.為改善某合金的防腐性能，通常需經(jīng)滲鋅處理。工廠里發(fā)現(xiàn)一批重要零件有質(zhì)量問題，經(jīng)研究需去除滲入的鋅后再進(jìn)行相關(guān)加工和處理。一開始制定的工藝為該合金構(gòu)件在827℃真空脫鋅1小時(shí)，其距表面0.08mm處的性能符合規(guī)定要求。為進(jìn)一步降低該構(gòu)件的熱處理變形，擬將該合金構(gòu)件在727℃處理，問處理多少時(shí)間在距表面0.16mm處將達(dá)到上述相同規(guī)定要求?此外，試比較鋅和碳在該合金中的擴(kuò)散能力(設(shè)鋅在該合金的擴(kuò)散激活能為80KJ/mol)。[南京航空航天大學(xué)2013研]解：(1)處理時(shí)間計(jì)算可得因此，需要處理的時(shí)間為4小時(shí)。(2)擴(kuò)散能力比較6.欲將一批齒輪進(jìn)行滲碳，每爐裝500件。在900℃滲10h可以達(dá)到規(guī)定的深度。假定在900℃滲碳每爐每小時(shí)生產(chǎn)成本為1000元，而在1000℃滲碳為1500元。問在哪一溫度滲碳成本較低?(已知Q=32900cal/mol,R=1.987cal/mol-K,lcal=4.1868J)[清華大學(xué)2008答：900℃=1173K,1000℃=1273K;由900℃滲碳，一爐齒輪需要1000元/h×10h=10000元。1000℃滲碳，一爐齒輪需要1500元/h×3.299h=4948.因此，在1000℃滲碳成本較低。7.已知碳在γ-Fe中的擴(kuò)散常數(shù)Do=2.0×10??m2/s,擴(kuò)散激活能Q=140×103J/mol,要想得到與在927℃時(shí)滲碳10h的相同厚度，在870℃滲碳需要多長時(shí)間?(忽略不同溫度下碳在y-Fe中溶解度的不同)[北京工業(yè)大學(xué)2008研]答：碳在一三中擴(kuò)散的誤差函數(shù)解表示為碳在927℃與870℃兩種條件下分別擴(kuò)散的誤差函數(shù)間關(guān)系為即碳在第5章相平衡與相圖1.在二元系合金相圖中，計(jì)算兩相相對(duì)量的杠桿法則只能用于()。[華中科技大學(xué)2007研]A.單相區(qū)中B.兩相區(qū)中C.三相平衡水平線上【答案】B查看答案【解析】杠桿定律不能用于單相區(qū)，能用于兩相區(qū)中，但不僅僅是三相平衡水平線上。2.在一元系濃度三角形中，凡成分位于()上的合金，它們含有另兩個(gè)頂角所代表的兩組元含量相等。[華中科技大學(xué)2007研]A.通過三角形頂角的中垂線B.通過三角形頂角的任一直線【答案】A查看答案因此選A。而選項(xiàng)B中，任一直線，表明兩元的含量始終成比例。3.在三元系相圖中，三相區(qū)的等溫截面都是一個(gè)連接的三角形，其頂點(diǎn)觸及()。[華中科技大學(xué)2007研]A.單相區(qū)B.兩相區(qū)C.三相區(qū)【答案】B查看答案【解析】由相律可知：三相區(qū)與兩相區(qū)相鄰，因此三相區(qū)三角形的頂角觸及兩相區(qū)。4.根據(jù)三元相圖的垂直截面圖，可以()。[華中科技大學(xué)2007研]A.分析相成分的變化規(guī)律B.分析合金的凝固過程C.用杠桿法則計(jì)算各相的相對(duì)量【答案】B查看答案5.下列四相平衡反應(yīng)中，屬于包共晶反應(yīng)的是()。[華中科技大學(xué)2006研]【答案】B查看答案【解析】由包共晶的定義可知，一液相和一固相反應(yīng)生成兩固相，因此選B:而選項(xiàng)A為1.相平衡主要研究多相系統(tǒng)的與之間的變化規(guī)律，研究凝聚系統(tǒng)相平衡【答案】平衡狀態(tài)：影響平衡因素；動(dòng)態(tài)法；靜態(tài)法查看答案動(dòng)態(tài)法，又分為熱分析法、熱膨脹曲線法和電導(dǎo)(電阻)法。熱分析法是指測(cè)定系統(tǒng)中的物發(fā)生相變，則必然伴隨吸熱或放熱效應(yīng)，測(cè)定此時(shí)溫度，即為冷)曲線法和差熱分析法。2.在合金平衡相圖中，確定一定溫度和合金組分下合金內(nèi)存在的各相的比例時(shí)，可以通過等溫連接線，利用定律進(jìn)行計(jì)算。[北京工業(yè)大學(xué)2008研]【答案】杠桿查看答案3.相平衡時(shí)，系