複習資料（修訂版）
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材料科學基礎ⅰ（貴清部分）
第一章晶體學基礎
1.1 晶面指數、晶向指數（不包含四指數問題）的標定及晶面間距、晶向長度的計算（公式p40~p41）
1.2 晶體結構和空間點陣的區別？
答：晶體結構是晶體中各原子的分布，種類豐富多樣，而空間點陣是原子分布規律的
代表點，由這些抽象出來的陣點構成，只有14種結構。
1.3 晶胞選擇的條件？
答：晶胞的選擇要盡量滿足以下三個條件：1）能反映點陣的週期性；2）能反映點陣的對稱性；3）晶胞的體積最小。
1.4 結構胞和原胞的聯絡和區別？
答：結構胞和原胞必須都能反映點陣的週期性，結構胞是在保證對稱性的前提下選取體積盡量小的晶胞；原胞是保證晶胞體積最小，而不一定反映對稱性。
1.5 週期的概念？
答：無論從哪個方向看去，總是相隔一定的距離就出現相同的原子或者原子集團，這個距離就是週期。
1.6 常見晶體結構中的重要間隙？
答：fcc晶體中八面體間隙4個，四面體間隙8個；bcc晶體中八面體間隙6個，四面體間隙12個；hcp晶體中八面體間隙6個，四面體間隙12個。
1.7 常見晶體結構的堆垛方式？
答：bcc和hcp晶體的堆垛方式是ababab……；fcc晶體的堆垛方式是abcabc……。
1.8 晶帶方程的表示式？
答：hu+kv+lw=0。
第二章固體材料的結構
2.1 什麼是合金、組元、合金相、組織以及組元、合金相、組織之間的關係？
答：合金：由金屬和其他一種或幾種元素通過化學鍵合而形成的材料；組元：組成合金
的每種元素稱為組元；合金相：具有相同的成分、結構和效能的部分稱為合金相或簡稱相；組織：在一定外界條件下，一定成分的合金可以由若干不同的相組成，這些相的總體便稱為組織。
關係：合金相由組元構成，而組織又由合金相組成，單一元素即可以稱之為組元又可以
稱之為相又也可以稱之為組織。
2.2 固溶體和化合物的區別？
答：固溶體的溶質和溶劑佔據乙個共同的布拉菲點陣，且此點陣型別和溶劑的點陣型別相同，固溶體有一定的成分範圍，組元含量在一定範圍內可以變化而點陣型別不變，由於成分可變，固溶體不能用乙個化學式表達；化合物是由兩種或多種組元按一定比例構成乙個新的點陣，它既不是溶劑的點陣也不是溶質的點陣，化合物通常可以用乙個化學式表達，金屬與金屬形成的化合物往往有一定的成分範圍，但比固溶體範圍小得多。
2.3 固溶體的分類？
答：根據固溶體在相圖中的位置可分為：端部固溶體、中間固溶體；
根據溶質原子子在點陣中的位置可分為：間隙式固溶體、置換式固溶體；
根據固溶度可分為：有限固溶體、無限固溶體；
根據各組元原子分布的規律可分為：有序固溶體、無序固溶體。
2.4 休姆—羅瑟里規則（不考）
答：1）如果形成合金的元素的原子半徑之差大於14%~15%，則固溶度極為有限；
2）如果合金組元的負電性相差很大，則固溶度極小。
2.5 簡述合金中的間隙式固溶體、置換式固溶體和有序固溶體的概念及特徵？
答：間隙式固溶體：溶質原子進入溶劑組元點陣的間隙中而形成的固溶體，其特點是溶質原子位於組元點陣的間隙中，實際密度大於理論密度；
置換式固溶體：溶質原子替換溶劑原子，位於點陣節點上而形成的固溶體，其特點是：溶質原子位於節點上，點陣型別不變，實際密度小於理論密度；
有序固溶體：其中各組元原子分別佔據各自的布拉菲點陣，由各組元的分陣點組成的複雜點陣所對應的固溶體成為有序固溶體，其特點是：整個固溶體就是由各組元分點陣構成的超點陣或超結構。
2.6 固溶體的效能與成分的關係？（不考）
答：1）點陣常數與成分的關係：vegard定律：點陣常數正比於任一組元的濃度，在連續固溶體情況下成立，在其他情況有偏離，具體情況參考p101~p102
2）力學效能與成分的關係：固溶強化：固溶體的強度和硬度往往高於各組元，而塑性較低，這種現象就成為固溶強化。
強化程度不僅取決於成分，還取決於固溶體的型別、結特點、固溶度、組元原子半徑差等因素。
間隙式溶質原子的強化效果一般要比置換式溶質原子更顯著；
溶質和溶劑原子尺寸相差越大或固溶度越小，固溶強化越顯著；
具有有序—無序轉變的中間固溶體，有序狀態強度高於無序狀態。
3）物理效能和成分的關係：固溶體的電學、熱學、磁學等物理性質也隨成分而連續變化，但一般都是非線性關係。
2.7 常見化合物的晶體結構及點陣？（※要會畫圖！！）
答：1）ab型化合物：
a） nacl型結構：麵心立方點陣；
b） cscl型結構：簡單立方點陣；
c） 閃鋅礦（zns）型結構：麵心立方點陣；
2）ab2型化合物：
a）螢石（caf2）型結構：麵心立方點陣；
b）金紅石（tio2）型結構：簡單正方點陣。
第四章晶體中的缺陷
4.1 缺陷的分類？
答：可分為點缺陷、線缺陷、面缺陷、體缺陷。
點缺陷：在任何方向上缺陷區的尺寸都遠小於晶體或晶粒的線度，可忽略不計；
線缺陷：某一方向上缺陷區的尺寸可以與晶體或晶粒的線度相比擬，在其它方向上的尺寸可忽略；
面缺陷：在共面的各方向上缺陷區的尺寸可與晶體或晶粒的線度相比擬，而穿過該面得任何方向上的缺陷區的尺寸都遠小於晶體或晶粒的線度；
體缺陷：任意方向上的缺陷區的尺寸都可以與晶體或晶粒的線度相比擬
4.2 點缺陷的形成原理？
答：固體中原子繞平衡位置做熱振動，某一瞬間獲得較大的動能或較大振幅而脫離平衡位置，如果原子在表面上，則脫離固體，次表面原子遷移到表面空位，於是在晶體內形成乙個空位（肖脫基空位機制），如果原子在內部，它會從平衡位置進入附近點陣的間隙中，同時形成乙個空位和乙個間隙原子（弗蘭克爾空位機制）。
（如果只形成空位而不形成等量的間隙原子，這樣形成的缺陷成為肖脫基缺陷；如果形成的空位數和間隙原子數相等，這樣形成的缺陷成為弗蘭克爾缺陷。）
4.3 點缺陷對晶體效能的影響？
答：1）比容：點缺陷使晶體比容增大；2）比熱容：增大；3）電阻率：增大；4）輻照硬化（詳見p212）
4.4 過飽和點缺陷的形成方式？
答：1）淬火；2)冷加工：3）輻照。
4.5 什麼是位錯？
答：位錯是晶體的一維線缺陷，它是原子錯配的過渡區域。
4.6 位錯的型別、定義及其基本特徵？
答：刃型位錯、螺型位錯、混合位錯。
刃型位錯：位錯線垂直於滑移方向；螺型位錯：位錯線與滑移方向平行；混合位錯：位錯線與滑移方向成任意角度α。
基本特徵（考判斷）：刃型：1）存在乙個對稱的半原子面。即在完整的晶體中插入半個原子面而形成的，半個原子面的邊緣ef即刃位錯線，在ef處滑移面上下的原子嚴重錯配；
2） 刃位錯線可以理解為已滑移區和未滑移區的分界線。可以是直線、折線或曲線，但是必須與滑移方向垂直，也垂直於滑移向量；
3） 滑移面必須是由位錯線和滑移向量所確定的平面，在其他晶面上不能產生滑移；
4） 刃位錯周圍的點陣發生彈性畸變，既有切應變，也有正應變。對正刃位錯而言，滑移面上方受到壓應力、下方受拉應力；對負刃位錯而言，情況相反。
5） 在位錯線周圍的過渡區每個原子具有較大的平均能量，該過渡區只有幾個或十幾個原子的寬度。
螺型：1）螺型位錯無額外的半原子面，原子錯排呈軸對稱的；
2）根據位錯線附近呈螺旋形排列的原子的旋轉方向不同，螺型位錯分為右螺型位錯和左螺型位錯；
3） 螺型位錯線與滑移向量平行，因此螺位錯線是直線，位錯線的移動方向與晶體的滑移方向互相垂直；
4） 螺型位錯的滑移面不是唯一的。凡是包含位錯線的晶面都可以作為它的滑移面。但是在實際的滑移過程中，滑移通常在密排面上進行；
5） 螺型位錯線周圍的點陣同樣發生了彈性畸變，但是只存在切應變、無正應變，不會引起體積變化。在垂直於位錯線的平面上投影，看不到原子的位移，也看不到缺陷；
6） 螺型位錯周圍的點陣畸變也只有幾個或十幾個原子的寬度。
4.7 位錯形成的方式？
答：區域性滑移和區域性位移。
4.8 柏氏向量的物理意義？
答：1）b是位錯的滑移向量或位移向量；2）b是在有缺陷的晶體中沿著柏氏迴路的彈性變形的疊加；3）b越大，由於位錯引起的晶體彈性能越高。
4.9 柏氏向量的守恆性？
答：若干條位錯線交於一點，那麼流入節點的位錯線的柏氏向量之和必等於流出節點的位錯線柏氏向量之和，即∑b入，i=∑b出，j
4.10 位錯的運動方式？
答：刃型位錯的運動方式：滑移和攀移；螺型位錯的運動方式：只能滑移，不能攀移；混合位錯：滑移，也可以一邊滑移一邊攀移。
4.11 位錯密度的定義？
答：位錯密度是單位體積內位錯線的總長度，可以由單位面積上位錯線的露頭數來計算。
4.12 位錯密度與晶體強度的關係？
答：位錯密度較低時，隨位錯密度增加晶體強度降低；位錯密度較高時，隨位錯密度增加晶體強度公升高，u型曲線關係。
4.13 位錯的基本幾何性質？（可能出判斷）
答：位錯線必須是連續的，它或者起止於晶體表面（或晶界），或形成封閉迴路，或者在結點出和其他位錯相連，不能終止於晶粒內部。（1/7，其餘6條參考教材p233了解）
4.14 柯氏氣團的定義，用柯氏氣團解釋體心立方明顯屈服現象（或應變時效現象）？
答：擇優分布在刃型位錯的張力區並緊靠位錯線的點缺陷便形成所謂的柯氏氣團。
明顯屈服現象：在體心立方晶體中由間隙式元素原子形成的柯氏氣團將位錯扎釘住，因而在σ<σy,u時，位錯不能啟動，因為不發生塑性變形。只有當σ=σy,u時，應力才足以使位錯從柯氏氣團中脫釘出來而變成自由位錯，產生塑性形變，脫釘後的自由位錯在較低的應力下便可運動，故屈服極限下降至σy,1。
應變時效現象：金屬在第一次拉伸到塑性形變後，位錯已經脫釘，此時若立即進行第二次拉伸，由於間隙原子來不及擴散到位錯線上，位錯仍處於脫釘狀態，故在較低應力下就開始滑移，因而屈服強度為σy,1 ，但如果解除安裝後放置較長時間再拉伸，則由於間隙原子擴散到位錯線上將位錯重新扎釘，故重新出現明顯屈服現象，屈服強度又提高到σy,u 。
4.15 位錯的增值機制？
答：1）l型位錯增殖機制；2）f-r位錯源增殖機制（u型增殖機制）；3）多次交滑移增殖機制；4）基於位錯攀移的增殖機制。
4.16 多次交滑移增殖的條件？
答：要想通過多次（至少兩次）交滑移使位錯增殖並產生大量的塑性形變，要求位錯線的一部分（而不是整個位錯線）發生交滑移。
4.17 超割階的概念？分類？
答：長度大於乙個原子間距的割階叫做超割階，超割階分為短割階（長度為幾個原子間距）；長割階（長度大於60個原子間距）；中割階（介於短割階和長割階之間）。
4.18 全位錯和分位錯的概念？
答：柏氏向量為沿著滑移方向的原子間距的整數倍的位錯稱為全位錯；柏氏向量小於滑移方向上原子間距的位錯稱為分位錯。
4.19 擴充套件位錯的概念？
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