思考题doc资料

思考题
位错的运动及其性质。

①位错的滑移：在外力作用下，位错线在滑移面（即位错线和柏氏矢量构成的晶面）上的运动，结果导致晶体永久变形。

滑移是位错运动的主要方式。

特点：a.刃型位错滑移方向与外力及柏氏矢量平行，正、负位错滑移方向相反；b.螺型位错滑移方向与外力及柏氏矢量垂直，左、右螺型位错滑移方向相反；c.混合位错滑移方向与外力及柏氏矢量成一定角度（即沿位错法线方向滑移）；d.晶体的滑移方向与外力及柏氏矢量相一致，但并不一定与位错的滑移方向相同。

②位错攀移，在热缺陷或外力下，位错线在垂直其滑移面方向上的运动，结果导致晶体中空位或间隙质点的增殖或减少。

位错攀移是靠原子或空位的转移来实现的，螺型位错没有多余半原子面，固无攀移运动；b.由于位错攀移需要物质的扩散,因此，不可能是整条位错线同时攀移，只能一段一段地逐段进行；c.单晶生长利用位错攀移来消灭空位。

体积（晶格）扩散的微观机制类型
解：体积扩散是金属原子从一个平衡位置转移到另一个平衡位置。

包括3种微观扩散机制：
①空位机制，其中一个原子与相邻空位交换位置。

②间隙机制，自间隙原子将一个相邻原子调换到间隙位置上。

③直接交换机制，相邻原子成对的互相交换位置。

为什么钢铁零件渗碳温度一般要选择γ—Fe相区中进行?若不在γ相区进行会有何结果?
解：α—Fe中的最大碳溶解度(质量分数)只有0.02l8％，对于含碳质量分数大于
0.0218％的钢铁，在渗碳时零件中的碳浓度梯度为零，渗碳无法进行，即使是纯铁，在α相区渗碳时铁中浓度梯度很小，在表面也不能获得高含碳层；由于温度低，扩散系数也很小，渗碳过程极慢，没有实际意义。

γ—Fe中的碳溶解度高，渗碳时在表层可获得较高的碳浓度梯度，使渗碳顺利进行。

比较下列各因素对扩散系数的影响，并简要说明原因。

1．温度对扩散系数的影响
2．金属键晶体的扩散系数与共价键晶体或离子键晶体的扩散系数
3．体积扩散系数（晶格或点阵）与短路扩散系数（沿位错、晶界、表面）
4．间隙固溶体的扩散系数与置换型固溶体的扩散系数。

5．铁的自扩散系数α(Fe ) 与γ( Fe )
解：1.温度越高，扩散系数越大；间隙机制和空位机制都遵循热激活规律，温度提高，超过能垒几率越大，同时晶体的平衡空位浓度也越高，扩散系数提高。

2.原子的迁移要挤开通路上的原子，引起局部点阵畸变，部分破坏原子结合键才能通过。

键能越强，原子间的结合键力越强，激活能越大，扩散系数越小。

共价键晶体和离子键晶体的扩散系数<金属键晶体的扩散系数。

3.①晶体结构反映了原子在空间的排列情况，原子排列越紧密，原子间的结合力越强，扩散激活能越高，而扩散系数越小；②处于晶体表面、晶界和位错处的原子位能总高于正常晶格上的原子，他们扩散所需的活化能也较小，相应的扩散系数较大。

D表面>D晶界>D沿位错>D晶内
4.间隙型固溶体比置换型固溶体容易扩散。

因为间隙扩散机制的扩散激活能小于置换型扩散。

间隙型固溶体中间隙原子已位于间隙，而置换型固溶体中溶质原子通过空位机制扩散时，需要首先形成空位，因而激活能高。

5.α(Fe )属于体心结构，γ( Fe )属于面心结构，面心结构点阵比体心结构点阵紧密，铁在面心立方点阵中的自扩散系数Dγ-Fe与在体心立方点阵的Dα-(Fe)相比，在912℃时，Dα-(Fe)≈280Dγ-Fe 1．固态相变，结构弛豫，非晶态的晶化和熔体结晶有何异同？
解：①固态相变在温度、压力、成分改变时。

固体材料的内部组成结构（相成分、结构和有序度的变化）所发生的转变。

②结构驰豫刚制备的不稳定态非晶材料，常温或加热保温退火，许多性质将随时间发生变化，达到另一种亚稳态。

③非晶态的晶化与熔体冷凝结晶的异同点：都是由亚稳态向晶态的相变，受成核和晶体生长控制。

非晶态晶化: T ＜Tg，相变驱动力大，成核功小，利于成核和晶体生长；粘度大，固相内扩散，扩散慢，不利于成核和晶体生长，更有利于保持非晶状态。

熔体冷凝结晶：Tg＜T＜Tm，液体内的扩散
在 f～g点之间的不同成分的合金，标注其室温组织的构成?
解：不同成分合金的室温组成如下图所示：
分别求W(Sn)=61.9%和W(Sn)=50%时，在183℃转变时，各相的相对含量?
解：①W(Sn)=61.9% w α = (97.5−61.9)/( 97.5−19 )×100%=45.35%，w β =1−w α =54.65%
②W(Sn)=50% w α = (61.9−50)/(61.9−19 )×100%=27.74%，w β =1−w α
=72.26%
固体表面结构的主要特点?
解：固体表面结构的主要特点是存在着不饱和键和范德华力。

晶体不同晶面的表面能数值不同，密排面的表面能最低，故晶体力图以密排面作为晶体的外表面；
固体表面对外来原子发生哪两种吸附? 并比较其主要特征?
解：表面能是增加单位面积的表面，需要做的功.扩张表面时。

要克服原有原子、分子或离子之间的相互作用。

作用力弱，做功小，表面能低。

1）键性：表面能反映质点间的引力作用，强键力的金属和无机材料表面能较高。

低表面能物质：水0.059，石蜡 0.03， PE 0.035，PTFE 0.023，PA66 0.047
2）温度：温度升高，表面能一般减小。

热运动削弱了质点间的吸引力。

3）杂质：含少量表面能较小的组分，可富集于表面，显著降低表面能；含少量表面能较大的组分，倾向于体内富集，对表面能影响小
三种润湿的数学表达式? 共同点及其规律?
解：①沾湿：WA = －ΔG = ♑Sg+ ♑Lg－♑SL
②润湿：Wi= －ΔG = ♑sg - ♑sL
③铺展：S = －ΔG = ♑sg - ♑Lg - ♑sL
三种润湿的共同点: 液体将气体从固体表面排开，使原有的固/气(或液/气)界面消失，被固/液界面取代
三种润湿的规律：
沾湿粘附功Wa = A+ ♑LgWa = ♑Sg + ♑Lg－♑SL
浸湿Wi = A = ♑Sg－♑SL
铺展S = A －♑Lg ♑Sg越大，♑SL越小，粘附张力A越大，越有利于各种润湿；
沾湿：♑Lg大，有利沾湿；浸湿：♑Lg，无影响;
铺展：♑Lg小，有利铺展。

改变润湿性主要取决于♑Sg，♑Lg，♑SL的相对大小，改变♑Sg较难，实际上更多的是考虑改变♑Lg和♑SL。

润湿的本质是? 润湿方程
解：润湿的本质是异相接触后体系的表面能下降。

润湿方程：♑Sg－
♑SL=♑Lgcosθ θ:自固液界面经液体内部气液界面的夹角。