材料科学基础复习教材

一：知识：1：晶面和晶向：晶面：（hkl）；晶向：[hkl]；2：对于能量和熵的判断：（1）：G=H-TS，高温主要考虑熵作用（熔化等），低温主要考虑能量作用（常温等），较高温度时综合考虑；（2）：分析：能量分为结合能和应变能。结合能：可用简单立方系或平面正方点阵，观察过程前后键数量的变化（最近邻假设）；同时原子间距越小结合能越大（越稳定）。应变能：“偏离平衡状态越远，应变能越高”，同时（同样偏离距离）压应变的数值高于拉应变。熵：由S=KlnΩ，有：体系微观状态数越大，熵越高（应用此式说明时需注意过程前后体系物质种类及数量不能变化）；可用排列组合比较Ω。一般情况可直观感觉，体系越无序，所受的限制越少，熵越大。3：“属+种差”：对于词汇“ABC”：C是主要成分，A、B是对C的修饰。第一章问题P7-1：已知α-Fe的密度为7.8，其晶胞是立方的，每个晶胞中原子个数为2，求点阵常数。【】户2：胳在一循个晶洞胞内发，画旧出（剃12掀3）颈、（英10丛1）笋、（尽02公1）井、（贸11当1）辩和[锋1惹11在]、仗[2逼12死]、条[3轿01承]、运[2拳31达]。【】棒3：奔根据瞧立方母系夹殖角公滩式，模计算逆以下每界面略的夹蝴角：业（1删11酿）与箱（1休11针）；误（1绸10后）和焰(1把11遭)。【】极5：愈有一趋个反膛派角舍色问筒了镜该问除题：走（e瓦乒π表）晶粒面该虽怎么妻画？理如何稼看待依他的铃问题唱？喇答：沾这个霞晶面哲只能旺近似微地作央出尼……匆但是到不必脾考虑帝这个立问题眉，因眼为高秋指数舞晶面需没有踩意义亦。之哗所以程无意损义，格是因肿为高勇指数托晶面括上的损原子古间距贸离很比远，胸相互阴作用屋可忽角略不赠计，喂没有告研究御价值救。哗6：跳说明茎面心榆立方疯中（惨11归1）寻面间径距最蹲大，私而体塌心立议方中资（1躺10畜）面灶间距民最大辛。【】P9下1：米铜的践密度割为8律.9戚，铝丰为2木.7艳（8忠.9刃/2乔.7括=3首.3属），副但两柴者的填原子稼量之言比为弱63扑.5好/2之7=全2.晒35稀。请买问两杏个比忠值不厘同说颠明了仰什么形？（礼铜和匆铝结魔构相盏同）【】翁2：慕画出尺fc军c（荒11陡1）末晶面不和b葵cc问（1方10俯）晶惭面的庆原子翼分布哗图北。【】坡4：令已知加金刚闯石中麦C-暑C键汇长为瞒0.口15斑5n莲m，吼求其尾密度燕。【】瞒6：机金刚容石强奋度远辈高于占石墨隔，但娘熔点劈却低暑于石毙墨。玉这是己为什攻么？悠答：柳强度抢：金其刚石投中碳版原子排间皆初以共三价键遣相连闪，而杨石墨要中层扭间作圾用力震为较缩弱的住范德较华力周（原染子间絮）及聋离域控π世键（督自由性电子暴），龙强度见取决映于结纹合键屈中最膏弱的顺部分零，因跳此金棵刚石僵强度渴远高辽于石锐墨；廉挪共熔点蝴：石恨墨中结层间杜键为虎sp凡2翠杂化纷，金惧刚石荒中键权为s坚p战3盖杂化递，s什p犹2葡中s见轨道桌比例运大于宅sp盼3卵中比混例，蜻因此割sp盛2来键长衔小于角sp讨3参键长赠，系破坏弊所需请能量腿更高晌。故腐石墨押熔点判高于疲金刚由石。镇P1天3革3：牺证明拾金刚甜石的初致密拜度为疯34百%。【】得P1龙6旬2：吩Cu协、A障u的驴熔化逮热几尘乎相吗等，由但弹杠性模豪量E梨Cu怨=1起23阔Gp弹a，貌E颠Au惩=7赞9G宇pa食，他洋们相肚差较息大，俱请问番为什塑么？谋答：捐是因翼为，抢1个绣Cu猫原子好提供悉2个宴自由绳电子约，而蹈Au观只能歌1个但，因俱此C隶u中邻金属歉键密租度大炮于A皮u，坟故弹丽性模尾量有窗较大掏差异前。努P2正0乖1：辆为什拉么共娃价键把的金微刚石厚致密短度很案低，葬而金滔属键片的C犁u等浑致密菜度很剧高？膨请从宏结合宾键茎的特汪点给划予分第析。配答：答由于板电子枝云分简布的桶特点插，共己价键糕的键怨角是炸确定掀的；首这使注得共尸价键醋晶体尿不能掀密排趟；而报金属急键是责金属块正离航子与监自由汪电子灰的作过用，抛两者妖距离厚越近咐能量益越低围，因号此金伙属键题晶体幸致密挥度很栗高。做2：陵与吸“工12厅-6绿”竞函数劣相比兴，勺“取18党-9宏”庆势函弱数更测适合柔最近轿邻假恐设吗果？为愈什么挤？粪【】篇？饰3：到对金章刚石骂晶体享，能眼否用让本节础的思杯路扑（一彩层一注层的怀）住计算刻晶体持的结固合能纤？为抱什么横？滤答：赶不能物。因歉为金祥刚石钻中碳拍原子涨与最匀近邻锋的4扣个碳闷原子愿成共纳价键历，而葛与其李余原名子仅尚有范肚德华拿力，美因此箩其结象合能榴几乎袖全部茅在最纯近邻托原子斗上，爹完全蛮不用薯考虑羊其余鲜。榜5：幕面心舰立方昌计算呼到最辩近邻蠢时，领已计蹈算到耐总结下合能奥的6野9%据。体位心立倍方计凯算到捎最近追邻时忍，计片算的贯总结虽合能扑占总泡结合杰能的毯比例添大于瞎还是瞒小于亩69贪%？馆计算的到次贤近邻趁呢？【】挡P2赞3善2：渠白色严和橙颜色的等乒乓所球均誓匀混恳合在袜一起律，放库在一巡个很喇大的驻筐里呼，这顽样的毁体系冰是不戴是固放溶体椅？它冒与固庄溶体尚的主龙要差俘异何缓在？乖答：贺不是宪固溶妻体，铺因为羞该体终系结地构无让序，探不是点晶体烂。（妖固溶吧体的果基本欧要素岁：一统：是祝晶体疼；二伐：该饥晶体沟结构叉不因该溶质蜻溶入找而改叫变；希三：忧溶质可原子浩与溶概剂原示子在度原子俯尺度赴上随勾机混膨合）消3：尘为什问么贪“关A、林B原隆子的余半径彻差越乐大，滚形成怪的置忘换固穴溶体世溶解碑度越美小咏”选？请渗用应荒变能视、自夕由能模、稳欲定性落等概竿念解追释。而答：敞A、稠B原衫子的胶半径稠差越搭大，雾单位麻B置刺换A毙导致伤的应渐变能立越高完，因挤此挑在B鱼溶入帖过程披中计系统坚自由华能升训高速手度越勇快，跌在歉B林比例杨更小惰的情塔况下劣G值涨即凑超过馆两相胃共存布情况母的G捞值。谱4：坊A、北B电识负性她差别背大会抬导致骑什么课结果热？请将用例箱子说治明。蔽答：伞电负耐性差信别大俩，会创生成激稳定截的有胳序固挠溶体巨。脆例如脖Fe驰3垃C叨.思5：欧假设肆要配摔制固30镇kg挺铜和游70肆kg填镍的难固溶岛体，娃可以伏将纯识镍和全铜按叶需要奇称量凝，放俘入坩律埚中虎加热搏到两殖者皆慎熔化验，将挠融化森的铜辈镍液扛体缓疮慢冷概却，窃就能饿得到稼Cu教-N散i固策溶体疏。请购从熵部的角讨度分秆析为扭什么倡要熔箩化？忙答：含因为叶，帽温度肥达到氧熔化痒后鬼，熵肺起决尖定性蚊的主也导作和用，粪所以无镍和豆铜可猜以在排这种累情况依下混涝合成母为固物溶体壤。谷P2袖6压1：胜用一睬句话盆描述熔引入糠相互押作用哗参数丧的目瞎的。时答：衣引入摊相互捐作用尾参数李Ω渴的目哈的是粥表征吼键的拢类型驾变化秩引起查的结匙合能菠变化禁。孙3：既在2梢5页鹅图1砖-1缝8b气中，偏什么驻温度闯下同枣类原也子会维聚集侄在一握起？肉假定匹图1短-1差8b凡对应乎温度吐T想1解，T瓦2榴时原男子组卖态有密什么议变化藏？（膊T鸟2模>T难1踪）酱答：钓在T罢=0害K时怕，同蓝类原惜子聚晋集在淋一起绞；温服度升跌高，咏溶质论原子盾团的挪大小贯会减主小。破这是膨因为鬼温度增升高纽熵的阶影响志力增故大，丧而同陈类原互子聚娘集（喉与无哥序分号布相先比）际结合羊能和仙熵都岁降低月。因勿此温忧度升毕高，勒同类候原子醉聚集孝的程郑度下妄降，肠具体匙体现较在原距子团豪大小切减小破。防4：间能否辉说：民宏观理有序剖则微移观一播定有查序？纹反过病来呢断？宏劲观无祸序则爆微观播一定遍无序颜？反展过来磁呢？福请分奇别予蔬以说型明。犬答：示在材忆料中趟：微逐米尺统度为仁宏观咽，纳姻米尺草度为裹微观来。植宏观接有序箭时，慧微观殃不一闹定有毒序；翠例如工非晶乱态材皱料，帽其宏怕观可到以有洲序，惹而微弯观一导定无足序。接在晶咏体的华所有驶区域嫁都微呢观有泼序且投相同穗时，袜宏观虫一定被有序瓶。劣宏观酬无序如时，惯微观抚一定闷无序都；品微观往无序续时，策P3茎0：辛1：启既然圈教材丑介绍掩了莫Ω污<0余时的井有序窃化现册象及混影响犁因素字，那朱么乖Ω责>0新时会削发生委什么逃，此穗时的扫可比盈过程首叫做炮什么市？有咏几个视影响犹因素伸？这胶些影倒响因捐素与目Ω母<0胜时有膊什么缴差异班？愈答：德Ω邪>0秩时，仗同类令原子记会聚睡集在搂一起习，可驱将该剧过程抖称为记偏聚蜡化；乔有下怜列影主响因洪素：漏盈1危：啦Ω普：属Ω点>0嫂时，音A-名A键肉数的吧增加符导致测内能愚降低蓝。取捉2拾：温原度：罚T应占小于京某临男界温养度。雁低于石该临适界温甲度时克内能找起主溜导作赏用。痕算3铜：冷社速：竹偏聚除化是袭原子扑迁移宇的过厚程，观因此侦冷却哥速度情过快寸可能仿使偏念聚化籍过程寨来不星及进狗行。桂顿4料：成凑分：社我认若为欲养发生梦偏聚决化，柜溶质拉原子督摩尔丝分数秒应高骂于某违一临望界值泡，否蜜则溶债质原救子不武能俘“狂找到艺”秃其他内溶质册原子随形成寸偏聚论。渐（这蛙一条钓存疑智）餐2：鼠间隙找固溶精体的土溶解惯度与职应变许能有庆何关幼系？眉应变浙能是呀影响伐溶解讽度的针主要毕因素议吗？谨答：般应变穷能越靠大，悬溶解捆度越玉小；番应变搞能是话影响膊溶解困度的表主要岗因素符。逗P3凑4：问1：枪VC板中钒渴与碳坛之间蒙必然返互相矿结合鲜。问隆他们泡的结纠合键逗主要萄属于驾什么兼类型存？（萍从几于何上察看，粪每个躺C周耽围有攻6个掘V）畏。裕答：用结合惯键葵主要盯属于罪离子搏键。近因为脱：C耍周围络有等梅价的活6个陡V，速而碳戴只有佳4个饱成共戒价键灿的轨两道，男因此侨不是隶共价寄键；享又因恳为碳姜不能栏变为怕离子乡和自棵由电班子，筹故不休是金粥属键帅。那2：掠在F姨e护3督C肯中，钱碳原兵子有乎没有程形成骡sp芝杂化退轨道蹄的可积能性腹？（需Fe庄3帜C族中每原个碳机原子况周围泡有6槐个F匪e原锈子）筑答：壤没有搬，因瓜为碳缴原子态之间第相距始较远沫，没冷有电谊子云薪重叠年的可辈能性展。陈3：快计算发Fe损3资C度的密创度。【】祖P3形5：乘说明吩(F驰e,扶Mn趟)需3辣(C原,N摆)中资Mn救、N栋的含束义，溉并指悄出它额们的词差异惯。搬答：升Mn垂、N誉是溶盐质，辩差异晋为：虏Mn衣占据赏Fe低的位励置，袋N占靠据C植的位港置。丸P3士7：额1：是说明渐Na障Cl篇不可狐能是纺纯离稻子键碑，即东Na裳Cl信中多权少带睁有一马点共薪价键众的特挺征。暑答：年纯离必子键圆是正墨负离闻子的腥相互思作用我，键畜长应娱等于梢正负脸离子碗半径础之和惧；实迹际上世Na意+伐0.朗10女2n安m，什Cl投-箩0.汗18规1n抓m，尊两者旧之和筐略大都于N毛aC杀l励晶格纤常数具的一嫁半，险这说车明离井子间歇有电办子云奋的重冻合，赴这是逝共价该键的吼特征枪。塘2：雹Na附Cl心的电弯阻比周金属汇高十少几个逃数量腾级，悦请给伞予解雷释。虾答：钢金属笛中的丸载流庆子是两自由辫电子喷，可壳自由午移动敲；而称Na糊Cl案中的孤载流旋子换正负驼离子成被束嗓缚在纷格点尾上不料能自荣由移滋动，惰因此烫有题龄设结明论。给3：恋Mg港O、例Sr挡O、诱Ba彩O都绣具有社Na鲜Cl柏结构亲，为宋什么勇他们科的熔逃点会浴依次博降低扣?请酬结合乡周期托表，废用电揉子云秆概念病解释扰。捧答：惯使用跑电子宿云概风念：柳由于屑电子顷云的榜半径慧越相咸似，拴电子夹云的骄重叠绿程度谱就越躁大，导Mg诸、S寇r、毯Ba该的半电径依偶次增移大，副因此否Mg够O、洁Sr亩O、属Ba粥O中景电子法云重笑叠部亦分依悔次减超少，旱熔点冬依次舒降低伏。族（腔By家韩军建杰锤）忆6：怜Li符3揪Al从N经2古具有轮反C抹aF清2赛结构啦，试关画出抵其晶群胞并改标明用三类虑原子辅的具魄体位犹置。【】唐7：滨为什监么大僵部分腔共价浓键材粘料密取度低愿，离箱子键兼材料落密度户中等闯，而咏金属滥键材肤料密尚度高坐?蹦答：慌这是辩因为部：共逮价键荣材料关原子骑间须救有确感定的笋键角奉，因集此无架法密卡排；零对于按离子削键材围料，稀由于恐过于治密排丰会导渐致相洲同电穿性的缎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角圈度晶锅界怕相对洽于小肃角度怀晶界什晶格批畸变慧量更晶大。途4：艺对于蛾三类伙相界着面（挂共格栏、半草共格弟、非间共格痒），残当存如在间婆隙原判子时拘，哪乏一种斩相界乓面最佩容易凡形成终平衡础偏析减？为六什么身？击答：迫非共从格相床界更钻容易健引发拒平衡淋偏析株；因刚为非声共格窝相界乔的晶烦格畸忧变量促最大例。绣5：宴Bi亲在多盘晶体笑Cu致的晶队界上咱偏析腹会导袭致C碗u变跪脆，症请问锄变脆蚕的原塌因。微（B美i熔冒点：纹27卡1.淹3惊℃罢，其笑性质鞋非常璃靠近基非晶肥体元婶素）罚答：骗首先性，B煌i的誉熔点打低，代说明只Bi解-B茎i键玩键能脂较低辟；其雷性质贩靠近脉非金企属元唐素，蜓说明订其具典有共塌价键队晶体预的特境征-替脆性泽；综慈上，教Bi键在晶届界上笛偏析柜使晶拜粒之炕间的陪连接予易于怕破裂危。路6：圆晶界华与晶零粒内贺部的磁过饱同和空敏位会思发生幅相互问作用攀。请走问作仙用结苏果是岭？单答：啦作用桐结果染是：纱空位眉向晶园界扩洒散。蒙请用垄一句锈话概晌括本糠章内仗容：宇答：胁从几绝何和招能量多的角陕度研唯究实猾际晶颤体缺乖陷及远其相位互作之用。惹第五京章问响题：颗P2专：舟2：朝讲义全中说俘：顷“浸气体厌中的搞扩散在都是颤下坡恶扩散下，因地为气掘体的差Ω落0蕉”室，为献什么浩气体使的兴Ω哪0?券答：呢因为钩气体伍分子抵间距理离很熟大，纺分子千间相块互作享用微曲弱，淡可以把忽略古不计穴。贫4：赌规则暑溶液准模型档的余μ井B晨=G谋B阁+(参1-族C)非2Z范Ω秀+K盏B混Tl肌nC局中，夫没有迟考虑走应变视能。课问：锦（1肚）：盟如果书固溶愈体的齐Ω虽0，满但原黑子半吐径不思同造醋成的叮应变捧能必我须考揪虑，垂此时嘴是否剧会引滨起上手坡扩筐散？捧为什尿么？普（2笔）：鄙表达替式中葛的G坊B达对扩俱散有锻无影挡响？厨答：补（1册）：钳不会闲引起脊上坡款扩散责，因幅为上虾坡扩老散使牵溶质锄向一拜处聚镰集，曲导致慌该处勾点阵篮畸变顿大增鲜，系泻统总孤能量拥升高聚（就笑像空传位对教的应砖变能跪高于声两个喘单独赵的空悼位一哈样）耽，因艘此在冶该情粮况下裕不会百出现钩上坡枣扩散干。报（2努）：范无影疯响，磁因为吊，布扩散液过程球是浓镜度变熊化的翻过程核，储对上挑式两裙侧对感C恒B垒求偏豪导,捡G食B辅是纯每B的铁化学斥势，隐因此作=0店，该巩项无三影响在。垮6：煮固溶芹于弹α督-F滩e中笑的碳斑原子既偏析锣到晶滥界的胀过程恐，是烫上坡塌扩散较还是景下坡臭扩散再？拾云答：守该过晴程是累上坡床扩散仰。哗P8元：枝2：呜（1互）：事碳在品α坊-F懒e中销的D舍0=筐2喷×掉10元-5隔m初2针/s婶，激判活能壤Q=骄1.柏4茎×和10舰5敞J/脚mo期l，狐求乞87注0盐℃铃及童92肃7趟℃当时的触扩散梁系数菊。（鱼2）买：若裤要铁刊棒中技相同饲的位出置得掠到相细同的碰碳浓汗度，丸87翠0绪℃纲渗碳挑所需弃时间享是锻92丘7旨℃敌的多污少倍烧？【】筐P1吓0：废1：务说明嫂Fe疼3穗(C泊,N变)中部碳为贫什么猪能够窝扩散堤。注拣意，墨Fe浪3畏C庆中的哨碳不供能扩网散；棕辜答：茎Fe缠3尤C绝中的粪C之段所以屋不能耕扩散蔬，是猫基于得这样冲的理碍解：铲扩散兰是浓功度的器变化捐过程秧，F或e析3舱C更是纯单物质饱，各肾组分左浓度痛一定或，因详此不浙能扩燕散；不Fe凯3末(C讲,N奥)卡中部乓分碳誓的位谢置被且N替经换，蠢各部刑分C套、N茶浓度呀有了娃差别泊，C观可以历扩散隆了。需2：吵α骗-F保e中齿碳的禾扩散惨系数主与F桐e即3盾(C添,N毯)中绿碳的符扩散奸系数冬，哪负一个彩更高去一些棒？为迫什么厦？察答：魄α晚-F锦e中着碳的沙扩散倘系数犹更高纱，因叙为印α刮-F饮e中爬的碳杠是间题隙扩苦散，霉而F吴e鄙3馅(C筐,N崇)中寇的碳嫁是置朋换扩显散。蕉（作汤为碳度原子毒，在码间隙物中时挽周围虑都是挪间隙究，但纷在格栋点上恰时周端围有忘空位激的机御会很亩少，威因此足间隙阵扩散今系数循大于至置换颜扩散万系数邀，具趁体在恰书上依第五霸章P设15异的公猴式也姥可看娇出，宏置换拌扩散版式右尊侧多闻了恒挽小于亩1的欺一项省）娃问：墓关于船柯肯句达尔皱效应射，写炸出几窄个关铅键词讲。枪答：糕扩散追速度社差，双标记眉面移爷动，议空位姜流；宜3浪：页最初者，柯啄肯达承尔效荷应是皂在纯举Cu龄和椒ω父Zn木=3烘0%池的C若u-暮Zn戒合金敲构成男的扩霸散偶尾中被抢发现赤的。怪（1缺）：遥试判盘断用崭Mo刮丝制溜作成丽的标糠记物盈向哪售个方邪向移底动，起为什筋么？烟（2吃）：厉使用难Mo圾丝不波仅因阵为它搅熔点那高，世还因洽为它桑的空关位形辞成能骆比C电u与已Cu条-Z帅n合笨金都景高出夕很多灵。为垃什么蚂对M总o的坛空位洋形成堪能有袋这样怜的要虑求？刚（3岗）：赌为什沫么选遗择纯丧Cu覆和阁ω奇Zn书=族30孟%的小Cu伤-Z脂n合肾金构爱成扩伏散偶迎？换婚言之累，这富种选左择对们Cu汽-Z驰n相动图靠乖Cu恩的一穷侧有蛮什么后要求流？帐答：嗽（1尸）：罚会向严纯C厘u一样侧移慈动，绣因为挡Cu铲的熔怖点高糖于C呜u-既Zn尘合金呢；誓（2敏）：自由于智置换虽扩散缠微观神过程房为原篮子与毛空位圣交换眠位置刚，空首位形择成能袋越高模，晶慢体中料空位叠浓度悉就越债低，转越不著易发奥生扩沃散。锤加入河Mo落丝的的本意旦是指撤示标斑记面姐的位克置，旅不应瞧该影挺响扩抵散过段程。美（3久）：锄因为醒Cu蓬和帖ω刻Zn片=3港0%向的C冻u-雀Zn责合金含是在迷同一受相区缎中（奋书上阳图示废），列这样恨就不旁会出即现涉弓及多龟相的容反应析扩散茄，简切化了贴问题扣。谦扶5：卷α粮-F冶e中匆的碳队原子妈会从投高浓恭度向溜低浓换度扩影散。肆你认贸为扩心散的订主要莫动力贿是熵称还是肃应变唤能？晨为什脏么？奉答：怕我认饥为是隐熵，秋因为芳扩散脂速度脱很大患程度摔上受悄温度尖的影御响，划温度秀升高远扩散承速度字显著估加快找，而撑由G惹=U更-T蝇S，烈