2014材料物理期末考试材料物理资料

材料物理期末测试答案一、名词解释弗伦克尔缺陷：不均匀形核：玻璃转化温度：柯肯达尔效应：一级相变：利用过冷液相中的活性质点或固体界面作基底,同时依靠液相中的相起伏和能量起伏来实现的形核。相变前后两相化学势相等，一级导数不等的相变熔体黏度足够大导致结构无法重排，只能将液态结构冻结，在温度Tg下，玻璃热膨胀系数和比热容突变，则Tg称玻璃转化（形成）温度晶体结构中由于原先占据一个格点的原子（或离子）离开格点位置，成为间隙原子（或离子），并在其原先占据的格点处留下一个空位，这样的空位-间隙对就称为弗仑克尔缺陷两种扩散速率不同的金属在扩散过程中会形成缺陷1.金刚石结构中C原子按面心立方排列，为什么其堆积系数仅为约34%?金刚石立方结构中，包含8个原子每一个碳原子的周围都有4个按照正四面体分布的碳原子2

、当球状晶核在液相中形成时，系统自由能的变化为求：(1)求临界晶核半径(2)证明(为临界晶核体积)；(3)说明上式的物理意义。变化很小，视为常数时单位体积自由能：故有：解：由题：故有：解得：临界形核功临界晶核体积为所以将代入临界晶核表面积故有：故有：或将代入3.微小晶粒与大颗粒晶体的熔点相比，哪个更低？分析原因。小晶粒缺陷多（表面/内部），能量高，破坏晶格所必须的能量降低晶粒越细，熔点下降越大，熔点越低4.位错反应的基本条件是什么？判断位错反应能否进行。

位错反应的条件：(1)几何条件:柏氏矢量守恒性，即：∑b前

=∑b后

(2)能量条件:反应过程能量降低——反应驱动力,即：∑︱b前︱²﹥∑︱b后︱²几何条件：能量降低，综上所述，该反应可以发生。反应前后柏氏矢量守恒能量条件：反应前-反应后-对于5.讨论在以下的这组多晶转变中，哪个转变所需的激活能最低？哪个最高？为什么？Fe(bcc)→Fe(fcc)；石墨→金刚石；立方BaTiO3→四方BaTiO3。答：重建型晶型转变涉及化学键的破坏而重新建立新结构，需较大的能量，转变一般在较高温度下进行，转变过程进行得较为缓慢；而位移型晶型转变，其特点是需要的能量低，即使在较低温度下也能进行，转变过程迅速。Fe(bcc)→Fe(fcc)为重建型转变，石墨→金刚石为重建型转变，立方BaTiO3→四方BaTiO3为位移型转变石墨→金刚石结构变化最大，立方BaTiO3→四方BaTiO3变化最小，故石墨→金刚石所需的激活能最高，立方BaTiO3→四方BaTiO3所需的激活能最低。在具有一个不一致熔融化合物C的二元系统相图（下图）中，请依图回答：（1）写出P点和E点的平衡析晶方程；（2）请分别标出熔体2冷却析晶过程、液相和固相状态点的变化途径，说明结晶过程各阶段系统所发生的相变。MgO晶体中肖特基缺陷生成能为6eV，计算在25℃及1600℃时热缺陷浓度；如果MgO中含有百万分之一的Al2O3杂质，则在1600℃，MgO晶体中是热缺陷还是杂质缺陷占优势，说明原因（K=1.38×10-23J/K）△G=6eV=6×1.602×10-19=9.612×10-19JT1=25+273=298K；T2=1600+273=1873K解：代入公式得：在MgO中加入百万分之一的Al2O3杂质，缺陷反应方程为：产生缺陷为[VMg’’]杂质而由上式可知：[VMg’’]=[Al2O3]=10-6可见：[VMg’’]杂质＞[VMg’’]热所以在1873K时杂质缺陷占优势。2.当温度降低时玻璃中会出现分相现象，成分不同分相会分别以形核-生长或Spinodal生长的方式进行，请从以下几个方面分述两种分相的特点：Al2O3和SiO2粉末反应生成莫来石，由扩散控制并符合杨德方程，实验在温度保持不变的条件下，当反应进行1h的时候，测知已有15%的反应物发生了反应。（1）将在多长时间内全部反应物都生成产物？（2）为了加速莫来石的生成，应采取什么有效措施？

解：（1）由