材料物理课后作业

1、第一章1.解释以下基本概念空间点阵：为了便于研究晶体中原子，分子或离子的排列情况，近似地将晶体看成是无错排的理想晶体，忽略其物质性，抽象为规则排列于空间的无数几何点。这些点代表原子（分子，离子）的中心，也可是彼此等同的原子群或分子群的中心，各点的周围环境相同。这种点空的间排列称为空间点阵。晶体结构：晶体材料中原子按一定对称性周期性平移重复而形成的空间排列形式。可分为7大晶系、14种平移点阵、32种点群、230种空间群。晶胞：晶格最小的空间单位。一般为晶格中对称性最高、体积最小的某种平行六面体。配位数：晶体结构中，与任一原子最近邻并且等距离的原子数。致密度：晶胞中原子所占的体积分数。金属键：金属

2、正离子和自由电子之间相互作用结合而成。缺位固溶体：晶格结点位置上出现空位的一种固溶体。电子化合物：由第一族或过渡族元素与第二至第四族元素构成的化合物，他们不遵守化合价规律，但满足一定的电子浓度，虽然电子化合物可用化学式表示，但实际成分可在一定的范围变动，可溶解一定量的固溶体。间隙相:化合物具有简单的晶体结构。间隙化合物：由过渡族金属元素与碳、氮、氢、硼等原子半径较小的非金属元素形成的金属化合物。超结构：也称超点阵，是有序固溶体结构的通称。拓扑密堆相：由大小不同的原子适当配合，得到全部或主要是四面体间隙的复杂结构。固溶体：凡溶质原子完全溶于固态溶剂中，并能保持溶剂元素的晶格类型所形成的合金相称为

3、固溶体。置换固溶体：溶质原子置换了溶剂点阵中的一些溶剂原子。间隙固溶体：一些原子半径小于0.1nm的非金属元素因受尺寸因素的影响，不能与过渡族金属元素形成置换固溶体，却可处于溶剂晶格结构中的某些间隙位置。第二章肖脱机空位：当某些原子获得足够高的能量时，就可克服周围原子的束缚，离开原来的平衡位置，离位原子跑到晶体表面或晶界就可形成肖脱机空位。弗仑克尔空位：当某些原子获得足够高的能量时，就可克服周围原子的束缚，离开原来的平衡位置，如果跳到晶体间隙中，就形成了弗仑克尔空位。刃型位错：在金属晶体中，由于某种原因，晶体的一部分相对于另一部分出现一个多余的半原子面。这个多余的半原子面有如切入晶体的刀片，刀

4、片的刃口线即为位错线。这种线缺陷称为刃型位错。半原子面在上面的称正刃型位错，半原子面在下面的称负刃型位错。螺型位错：又称螺旋位错。一个晶体的某一部分相对于其余部分发生滑移，原子平面沿着一根轴线盘旋上升，每绕轴线一周，原子面上升一个晶面间距。在中央轴线处即为一螺型位错。围绕位错线原子的位移矢量称为滑移矢量或伯格斯(Burgers)矢量，对于螺型位错，位错线平行于伯格斯矢量。混合位错：在晶体位错线中，既不垂直也不平行于柏氏矢量b的位错线称为混合位错。柏氏矢量：柏氏矢量（Burgers vector）是描述位错实质的重要物理量。反映出柏氏回路包含的位错所引起点阵畸变的总积累。通常将柏氏矢量称为位错强

5、度，位错的许多性质如位错的能量，所受的力，应力场，位错反应等均与其有关。它也表示出晶体滑移时原子移动的大小和方向。位错密度：位错密度定义为单位体积晶体中所含的位错线的总长度。位错密度的另一个定义是：穿过单位截面积的位错线数目，单位也是1/平方厘米。=。分别为晶体体积和位错线总长度。位错的滑移：位错沿着滑移面的移动称为滑移。位错的攀移：位错攀移是指刃型位错在晶体内沿着垂直于滑移面方向上的运动。位错攀移是一种扩散过程，借助于空位或质点的扩散与运动，刃型位错向上、向下攀移一定的原子间距。弗兰克-瑞德源：设想晶体中有一段位错线两端被钉住，在应力的作用下，位错由于滑移而变弯曲，而位错所受作用力恒与位错线

6、垂直，当弯曲的线段相互靠近时，可以相互抵消，形成一闭合的位错圈和一段短线，这样的过程可以反复进行下去渊源不断得产生位错圈。派-纳力：实际晶体中，位错的滑移要遇到多种阻力，其中最基本的固有阻力是晶格阻力，即派-纳力。单位位错：实际晶体中存在的位错的柏氏矢量仅限于少数最短的平移矢量（即近邻的两个原子间距），具有这种柏氏矢量的位错称为单位位错。因此单位位错的柏氏矢量一定平行于晶体的最密排方向。不全位错：柏氏矢量不等于最短平移矢量整数倍的位错叫不全位错。堆垛层错：是广义的层状结构晶格中常见的一种面缺陷。它是晶体结构层正常的周期性重复堆垛顺序在某二层间出现了错误，从而导致的沿该层间平面（称为层错面）两侧

7、附近原子的错误排布。汤普逊四面体：1953年汤普森引入参考四面体和一套标记来描述fcc金属中位错反应。将四面体以ABC为底展开，各个线段的点阵矢量，即为汤普森记号，它把fcc金属中重要滑移面、滑移方向、柏氏矢量简单而清晰地表示出来。位错反应：位错之间的相互转化称为位错反应。扩散位错：一个单位位错分解为两个不全位错，中间夹住一片层错的组态叫扩散位错。表面能：产生单位面积新表面所作的功。界面能：晶界上由于原子排列是畸变的，因而自由能升高，这额外的自由能称为晶界能。对称倾侧晶界：由一系列柏氏矢量相互平行的同号刃型位错垂直排列而成，晶界两边对称。重合位置点阵：相邻晶粒处在某些特殊位向时，不受晶界存在的

8、影响，两晶粒有1/n的原子处在重合位置，构成一个新的点阵。共格界面：孪晶原子的原子同时位于两个晶体点阵的结点上，为孪晶的两部分晶体所共有。失配度:非共格晶面：两相邻晶粒晶面间距相差较大，界面上原子不可能完全一一对应，某些晶面则没有相对的关系，则形成半格晶面。内吸附：由于晶界能的存在，当晶格中存在能降低界面能的异类原子时，这些原子将向晶界偏聚。第三章凝固：物质由液态到固态的转变过程称为凝固。结晶：如果液态转变为结晶态固体，这个过程又叫结晶。过冷：纯金属液体在平衡结晶温度时，不会结晶，只有冷却到平和结晶温度以下的某个温度才开始形核。过冷度：平衡结晶温度与实际结晶温度的差。结构起伏：液态金属从宏观上

9、看是原子作无规则排列的非晶体，但其中包含着许多类似晶体结构的、时大时小、时长时消的原子有序集团，这种现象称为“结构起伏”。尺寸越小的结构起伏在液体中出现的几率越大，而且在每一温度下，结构起伏都有一极限尺寸，温度越低，该极限尺寸越大。能量起伏：能量起伏是指体系中每个微小体积所实际具有的能量，会偏离体系平均能量水平而瞬时涨落的现象。均匀形核：母相中自发形成新相结晶核心的过程。非均匀形核：实际金属结晶时常常依附在液体中的外来固体表面上形核。临界晶核半径：时，晶胚的长大趋势等于消失趋势。临界晶核形核功：形核率：单位时间内，单位体积液体中晶核的生成数量N叫做形核率。生长线速度：单位时间内晶核生长的线速度。光滑界面：在界面处固液两相是截然分开的。粗糙界面：在微观上高低不平，存在厚度为几个原子间距的过渡的液-固界面。动态过冷度：晶核长大也需要过冷度，长大所需的界面过冷度被称为动态过冷度。柱状晶：通过单下散热，使凝固从铸件一端开始，沿陡峭的温度梯度方向逐步发生，获取方向性的柱状晶。等轴晶：晶粒在各方向上尺寸相差较小的晶粒叫等轴晶。树枝状晶:由于晶轴结晶时向两侧液相中放出潜热，使液相中垂直于晶轴的方向又产生负温度梯度，这样晶轴上又会产生二次晶轴。同理二次晶轴