大学晶体学基础复习思考题

晶体学基础部分复习思考题比较以下基本概念的含义晶体与非晶体；空间点阵与晶体结构；扭折与割阶；组元与相；凝固与结晶；固溶体与中间相；间隙固溶体与间隙相；肖脱基〔Schottky〕空位与弗兰克〔Frenkel〕空位——晶体中的原子迁移到晶体表面或内表面的正常结点位置上，而使晶体内部留下空位，称为肖脱基〔Schottky〕空位；原子挤入点阵的间隙位置，而在晶体中同时形成数目相等的空位和间隙原子，那么称为弗兰克〔Frenkel〕空位。全位错与分位错——柏氏矢量等于点阵矢量的位错称为全位错；不等于点阵矢量的位错称为不全位错，小于点阵矢量的部分位错或分位错。相与相变——相是合金中具有同一聚集状态、同一晶体结构和性质，并以界面相互隔开的均匀组成部分；从一种相到另一种相的转变叫相变。有序化与有序固溶体——对于某些合金，当其成分接近一定原子比时，较高温度时为短程有序，缓冷到某一温度以下，会转变为完全有序状态称为有序固溶体，这一转变过程称为固溶体的有序化。填空题1.常见的三种晶体结构分别是〔〕、〔〕和〔〕。其中，〔〕不属于14种布拉菲点阵中的一种。2.七大晶系分别是〔〕、〔〕、〔〕、〔〕、〔〕、〔〕、和〔〕。3.对于刃型位错线，其柏氏矢量〔〕于位错线，其滑移运动方向〔〕于柏氏矢量，其攀移运动方向〔〕于柏氏矢量；对于螺旋位错线，其柏氏矢量〔〕于位错线，其滑移运动方向〔〕于柏氏矢量，其交滑移运动方向〔〕于柏氏矢量。4.面心立方晶体〔A1型结构〕中的两种典型不全位错分别是〔〕不全位错和〔〕不全位错，它们的柏氏矢量分别为〔〕和〔〕。其中，〔〕不全位错也被称为固定位错，只能攀移，不能滑移。5.如果晶体中不同的原子面用A、B、C、D等字母来表示，面心立方晶体中密排面的堆垛方式为〔〕，密排六方晶体中密排面的堆垛方式为〔〕。常见金属晶体结构特性晶体结构原子数原子半径配位数4面体间隙8面体间隙体密度密排面密排方向A1〔fcc〕4128474%{111}A2〔bcc〕28〔+6〕12668%{110}A3〔hcp〕61212674%{0001}常见金属晶体结构的柏氏矢量结构类型柏氏矢量方向数量简单立方a<100><100>3面心立方<110><110>6体心立方<111><111>4密排六方3肖克莱不全位错弗兰克不全位错<111>简答题〔此题共17分〕简述柏氏矢量的物理意义。为什么说点缺陷为热力学平衡缺陷，位错是热力学不平衡的缺陷？点缺陷对材料行为的影响。刃型位错发生攀移需要两个先决条件。位错增殖机制。6：分析小角度晶界、大角度晶界、共格界面以及孪晶界界面能的性质。解答：〔1〕小角度晶界：两相邻晶粒的位向差一般小于10°，并由位错排列组成，界面能主要是位错能，且随位向差的增加，界面能增大。〔2〕大角度晶界：相邻晶粒的位向差一般大于10°，并按重合位量点阵的密排面组成(不密排面时，那么小面化)。界面能主要是化学健能。〔3〕共格界面：界面两边的点阵完全匹配，界面上的原子为两侧的点阵所共有。完全共格的界面，界面能较小，但应变能较大。〔4〕孪晶界面：界面两侧的原子以孪晶界为镜面对称，是完全共格界面。所以应变能和化学键能都较小，界面能也很小。但是，孪晶界两侧的晶内应变能较大。7：什么是固溶体？影响固溶度的原因有哪些？固溶体与其纯溶剂组元相比，其结构、力学性能和物理性能发生了哪些变化？(12分)固溶体——溶质原子以原子态溶入溶剂点阵中组成的单一均匀固体，溶剂的点阵类型被保留。影响固溶度的因素有：例题：为什么固溶体的强度常比纯金属高？解答：因合金中两类原于尺寸不同，引起点阵畸变，阻碍位错运动，造成固溶强化。解答：综合题〔此题共41分〕1.在立方晶胞内画出、、晶面，以及[110]、[010]、晶向。2.在立方晶胞内画出、晶面，以及、和晶向。已知位错环ABCD的柏氏矢量为b，外应力为τ和σ，如下图。位错环的各边分别是什么类型的位错?在足够大切应力τ作用下，位错环将如何运动?在足够大的拉应力σ作用下，位错环将如何运动？答：〔1〕AB——右螺位错；CD——左螺位错；BC——正刃位错；DA为负刃位错。〔2〕位错环将向四周扩展。〔3〕位错环运动如下图，正刃位错负攀移，负刃位错正攀移，螺位错不动。2.什么是位错反应？位错反应必须满足哪两个基本条件？试证明：在α-Fe中，可以通过位错反应+→形成，并在Fe的晶胞中表示这一反应。2.试判断下面的位错反应能否自发进行？→+五、综合计算题1.证明面心立方致密度为74%。2.Ni的晶体结构为面心立方结构，原子半径为r=0.1243nm，求Ni的晶格常数和密度。解答：，假设将一块铁由室