晶体学基础复习思考题.docx

晶体学基础部分

复习思考题

一、比较下列基本概念的含义

晶体与非晶体；空间点阵与品体结构；扭折与割阶；组元与相；凝固与结晶;

固溶体与中间和；间隙固溶体与间隙相；

肖脱基（Schottky）空位与弗兰克（Frenkel）空位——晶体屮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，而在晶体屮同时形成数口相等的空位和间隙原子,则称为弗兰克（Frenkel）空位。

全位错与分位错一一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一一对于某些合金，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。

二、填空题

1.常见的三种晶体结构分是（）、（）和（）o

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）屮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.如果晶体屮不同的原子面用A、B、C、D等字母來表示，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

常见金属晶体结构的柏氏矢量

三、简答题（本题共17分）

1.简述柏氏矢量的物理意义。

2.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？

3.点缺陷对材料行为的影响。

4.刃型位错发生攀移需要两个先决条件。

5.位错增殖机制。

6：分析小角度晶界、人角度晶界、共格界面以及李晶界界面能的性质。

解答：（1）小角度晶界：两相邻晶粒的位向差一般小于10°,并出位错排列组成，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人于10°,并按重合位量点阵的密排面组成（不密排面时，则小面化）。界面能主要是化学健能。

（3）共格界面：界而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）宇晶界面：界面两侧的原了以亨晶界为镜面对称，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，挛品界两侧的品内应变能较大。

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）

溶体溶质原子以原子态溶入溶剂点阵中组成的单--均匀固体，溶剂的

点阵类型被保留。彩响固溶度的因素有:

1 •原子尺寸因素。当溶剂、溶质原F肖一径尺寸相对差小于±15%时，冇大的代位溶解度。

2.负电性因素。溶剂、溶质的负电性差越小溶解度越大，一般小尸0.4〜

0.5会有较大溶解度。

3.电子浓度因素。有两方面的含义：-是原子价效应，即同一溶剂金属, 溶质的原子价越高，溶解度越小；二是相对价效应，即高价溶质溶人低价溶剂时的溶解度高于相反的情况。

特点是：固溶体中有点阵畸变(强度、硬度会提髙)而造成点阵常数变化; 出现原子偏聚或有序化，甚至形成有序固溶体。

固溶体的结构变化：点阵畸变，点阵常数变化，偏聚及短程冇序，甚至形成

有序

溶体。力学性能变化：硬度、强度提高，塑性下降。物理性能变化：电阻

加大，导电率下降。

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。

一、(每小题10分，共50分)简答题

1.请说明什么是全位错和不全位错，并请写出FCC、BCC和HCP晶体中的最短单位位错的柏氏矢量。

2・已知原子半径与晶体结构有关，请问当配位数降低时，原子半径如何变

化？为什么?

解答:

1・全位错：柏氏矢量等于点阵矢量的整数倍。

不全位错：柏氏矢量不等于点阵矢量的整数倍。

FCC： y <110>; BCC： y; HCP： y <1120>

2・半径收缩。若半径不变，则当配位数降低时，会引起晶体体积增大。为了减小体积变化，原子半径将收缩。

四、综合题(本题共41分)

1.在立方晶胞内画出(1T1)、(了22)、(110)晶面，以及［110］、［010］. ［20T］晶向。

2•在立方晶胞内画出(121)、(T22)晶面，以及［01可、［110］和［20T］晶向。

在立方晶系的晶胞中，画出(111). (112). (011).

(123)晶面和(111L (101). (111)晶向.

[ill]

1.已知位错环ABCD的柏氏矢量为b,外应力为T和o,如图所示。

(1)位错环的各边分别是什么类型的位错？

(2)在足够大切应力T作用下，位错环将如何运动？

(3)在足够大的拉应力。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)位错环运动如图所示，正刃位错负攀移，负刃位错正攀移，螺位错不动。

Q

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a-Fe 中，可以

通过位错反应-[11T]+-[1T1]->41OO]形成4100]，并在Fe的晶胞中表

2 2

示这一反应。

2 •试判断卜•面的位错反应能否口发进行？

j[Tio]-|[T2T]+|[2ii]