一、名詞解釋
晶帶軸：同一晶帶中所有晶面與其他面的交線互相平行，其中通過座標原點的那條平行直線稱為晶帶軸。
致密度：致密度是指晶胞中原子本身所佔的體積百分數，即晶胞中所包含的原子體積與晶胞體積的比值。
配位數：配位數(coordination number)是中心離子的重要特徵。直接同中心離子(或原子)配位的原子數目叫中心離子(或原子)的配位數。
相：相(phase)是系統中結構相同、成分和效能均一，並以介面相互分開的組成部分固溶體：固溶體指的是礦物一定結晶構造位置上離子的互相置換，而不改變整個晶體的結構及對稱性等。
中間相：兩組元a和b組成合金時，除了可形成以a為基體或以b為基體的固溶體外(端際固溶體)外，還可能形成晶體結構與a,b兩組元均不相同的新相。
柏氏向量：柏氏向量(burgers vector)是描述位錯實質的重要物理量。反映出柏氏迴路包含的位錯所引起點陣畸變的總積累。
刃位錯：刃型位錯有乙個額外的半原子面。一般把多出的半原子面在滑移面上邊的稱為正刃型位錯，記為「┻」；而把多出在下邊的稱為負刃型位錯，記為「┳」。
其實這種正、負之分只具相對意義而無本質的區別。
螺位錯：乙個晶體的某一部分相對於其餘部分發生滑移，原子平面沿著一根軸線盤旋上公升，每繞軸線一周，原子面上公升乙個晶面間距。在**軸線處即為一螺型位錯。
肖克萊不全位錯：麵心立方晶體中，柏氏向量為1/6<112>的不全位錯。
弗拉克不全位錯：麵心立方晶體中，伯格斯向量為1/3<111>的純刃形不全位錯。
肖脫基空位：晶體結構中的一種因原子或離子離開原來所在的格點位置而形成的空位式的點缺陷。
弗蘭克爾空位：當晶體中的原子由於熱漲落而從格點跳到間隙位置時，即產生乙個空位和與其鄰近的乙個間隙原子，這樣的一對缺陷--空位和間隙原子，就稱為弗蘭克爾缺陷。
反應擴散：通過擴散使固溶體內的溶質組元超過固溶極限而不斷形成新相的擴散過程，稱為反應擴散或相變擴散。
上坡擴散：轉變時會發生濃度低的向濃度高的方向擴散，產生成分的偏聚而不是成分的均勻化，這種擴散現象通常稱為上坡擴散。
均勻形核：是指在均勻單一的母相中形成新相結晶核心的過程。
非均勻形核：是指體系在外來質點，容器壁或原有晶體表面上形成的核。
過冷度：指物質(如金屬、合金、晶體)的理論結晶溫度tcyrstalize與實際給定的結晶現場溫度tcurrent的差值，即△t=tcyrstalize-tcurrent。
成分過冷：在固溶體合金凝固時，在正的溫度梯度下，由於固液介面前沿液相中的成分有所差別，導致固液介面前沿的熔體的溫度低於實際液相線溫度，從而產生的過冷稱為成分過冷。
平衡凝固：平衡凝固是在接近平衡凝固溫度的低過冷度下進行的凝固過程。其凝固組織幾乎完全按照平衡相圖**的規律變化，溶質也可以充分的擴散。
非平衡凝固：在液體結晶並析出固體的過程中，由於降溫速度過快，使得液體中所析出固體分子擴散不均勻，導致結晶中固體分子各處濃度不均勻，當溫度降到固相線時，仍存在液相的非均勻結晶現象。
枝晶偏析：由於冷卻速度較快，使液相中的原子來得及擴散而固相中的原子來不及擴散。以至於固溶體先結晶中心和後結晶部分成分不同，成為晶內偏析。
而金屬的結晶多以枝晶方式長大，所以這種偏析多呈樹枝狀，先結晶的枝軸與後結晶的枝間成分不同，又稱為枝晶偏析。
共晶轉變：合金系中某一定化學成分的合金在一定溫度下，同時由液相中結晶出兩種不同成分和不同晶體結構的固相的過程稱為共晶轉變。
偽共晶：在不平衡的結晶條件下，成分在共晶點附近的合金全部轉變成共晶組織，這種非共晶成分的共晶組織稱為偽共晶。
離異共晶：有共晶反應的合金中，如果成分離共晶點較遠，由於初晶數量較多，共晶數量很少，共晶中與初晶相同的依附初晶長大，共晶中另外乙個相呈現單獨分布，使得共晶組織失去其特徵有組織特徵的現象
滑移系：晶體中乙個滑移面及該面上乙個滑移方向的組合稱乙個滑移系。
單滑移：單滑移是指只有乙個滑移系進行滑移。滑移線呈一系列彼此平行的直線。
多滑移：多滑移是指有兩組或兩組以上的不同滑移系同時或交替地進行滑移。它們的滑移線或者平行，或者相交成一定角度。
滑移變形：位錯的滑移使材料內部已發生拉伸、壓縮、強度已經疲勞、組織結構發生蠕動材料的韌性強度減弱，晶體組織發生改變。
孿生變形：孿生變形是晶體特定晶面(孿晶面)的原子沿一定方向(孿生方向)協同位移(稱為切變)的結果，但是不同的層原子移動的距離也不同。
臨界分切應力：把滑移系開動所需要的最小分切應力稱為臨界分切應力。
固溶強化：融入固溶體中的溶質原子造成晶格畸變，晶格畸變增大了位錯運動的阻力，使滑移難以進行，從而使合金固溶體的強度與硬度增加。這種通過融入某種溶質元素來形成固溶體而使金屬強化的現象稱為固溶強化
瀰散強化：瀰散強化指一種通過在均勻材料中加入硬質顆粒的一種材料的強化手段。是指用不溶於基體金屬的超細第二相(強化相)強化的金屬材料。
細晶強化：通過細化晶粒而使金屬材料力學效能提高的方法稱為細晶強化，工業上將通過細化晶粒以提高材料強度。
加工硬化：金屬材料在再結晶溫度以下塑性變形時強度和硬度公升高.而塑性和韌性降低的現象，又稱冷作硬化。它標誌金屬抗塑性變形能力的增強。
應變時效：應變力作用下，材料的組織效能隨時間發生變化
脆性斷裂：脆性斷裂是材料斷裂前基本上不產生明顯的巨集觀塑性變形，沒有明顯預兆，往往表現為突然發生的，快速斷裂過程。
韌性斷裂：材料斷裂前及斷裂過程中產生明顯巨集觀塑性變形的斷裂過程。
回覆：回覆是指新的無畸變晶粒出現之前所產生的亞結構和效能變化的階段。經塑性變形的材料具有自發恢復到變形前低自由能狀態的趨勢。
再結晶：再結晶是指出現無畸變的等軸新晶粒逐步取代變形晶粒的過程；
二、簡答題
1.原子間的結合鍵共有幾種？各自特點如何？
金屬鍵：電子共有化，既無飽和性又無方向性
離子鍵：以離子而不是以原子為結合單元，要求正負離子相間排列，且無方向性，無飽和性。
共價鍵：共用電子對；飽和性；配位數較小，方向性
物理鍵如范德華力：系次價鍵，不如化學鍵強大
氫鍵：分子間作用力，介於化學鍵與物理鍵之間，具有飽和性
2.簡述晶體中產生位錯的主要**。
①由於熔體中雜質原子在凝固過程中不均勻分布使晶體的先後凝固部分成分不同，從而點陣常數也有差異，可能形成位錯作為過渡；
②由於溫度梯度、濃度梯度、機械振動等的影響，致使生長著的晶體偏轉或彎曲引起相鄰晶塊之間有位相差，它們之間就會形成位錯；
③晶體生長過程中由於相鄰晶粒發生碰撞或因液流衝擊，以及冷卻時體積變化的熱應力等原因會使晶體表面產生台階或受力變形而形成位錯。
由於自高溫較快凝固及冷卻時晶體內存在大量過飽和空位，空位的聚集能形成位錯。
晶體內部的某些介面（如第二相質點、孿晶、晶界等）和微裂紋的附近，由於熱應力和組織應力的作用，往往出現應力集中現象，當此應力高至足以使該區域性區域發生滑移時，就在該區域產生位錯。
3.簡述晶界具有哪些特性？
晶界處點陣畸變變大，存在晶界能，故晶粒長大和晶界平直化是乙個自發過程。
晶界處原子排列不規則，從而阻礙塑性變形，強度更高。這就是細晶強化的本質。
晶界處存在較多缺陷（位錯、空位等），有利原子擴散。
晶界處能量高，固態相變先發生，因此晶界處的形核率高。
晶界處成分偏析和內吸附，富集雜質原子，因此晶界熔點低而產生」過熱」現象。
晶界能高，導致晶界腐蝕速度比晶粒內部更高。
4.試總結位錯的型別及其在金屬材料中的作用。
答：刃位錯、螺位錯、混合位錯（可分解為刃型分量和螺型分量）
位錯對晶體的效能特別是對那些結構敏感的效能，如屈服強度、斷裂強度、塑性、電阻率、磁導率等有很大影響，還與擴散、相變、塑性變形、再結晶、氧化、燒結等有著密切聯絡。
5.何謂成分過冷？成分過冷對晶體生長形態有何影響？
答：成分過冷是指固溶體合金在冷卻過程中，由於液相中溶質的分布發生變化，合金熔點也隨之發生變化，即使實際溫度分布不變，固液介面前沿的過冷度也會發生變化，固溶體合金的過冷度是由變化著的合金熔點與實際溫度分布兩個方面的因素決定的。這種因液相成分變化而形成的過冷稱為成分過冷。
其特點是在介面處合金熔點最低，過冷度最小，隨著s/l介面距離增大，過冷度反而增大，至一定距離後因溶質堆積的邊界層消失，過冷區隨之消失。
產生成分過冷後，即使是正溫度梯度下，結晶時也會以胞狀晶的方式長大，當過冷度再大時，會產生樹枝狀生長晶體。
6.與平衡凝固相比較，固溶體的非平衡凝固有何特點？
答：非平衡凝固的固相平均成分線和液相平均成分線與平衡凝固的固相線、液相線不同，冷卻速度越快，偏離固、液相線越嚴重；反之，冷卻速度越慢，越接近，表明凝固速度越接近平衡凝固條件。
先結晶部分總是富高熔點組元，後結晶的部分是富低熔點組元。
非平衡凝固總是導致凝固終結溫度低於平衡凝固時的終結溫度。
7.簡述固溶體合金與純金屬在結晶過程中的區別。
解:純金屬在結晶時其介面是粗糙的，在正溫度梯度下進行長大。由於晶體長大時通過固相模壁散熱，固液介面是等溫的，若取得動態過冷度介面就向前移動。
如果介面區域性有小的凸起伸向過熱的液相中，小凸起將被熔化，介面一直保持平直，晶體以平面狀長大。
固溶體結晶時會出現成分過冷，在固液界面前出現成分過冷區，此時介面如有任一小的凸起將它伸入成分過冷區而獲得過冷就能繼續生長下去。介面不能保持平直穩定，會出現樹枝晶。
8.根據凝固理論，試述細化晶粒的基本途徑與基本原理。
(1)提高過冷度。晶粒大小取決於形核率和核長大速度的相對關係。當過冷度很大時，會出現形核率的增長速度大於核長大的速度，因此提高過冷度使n＞g，並使兩者差距增大，晶粒才會被細化。
(2)變質處理。即在澆注前向金屬液中新增變質劑，以促進非均勻形核增加晶核數量來細化晶粒。
(3)振動、攪拌。振動和攪拌能向液體中輸入額外能量以提供形核功，促進形核，另一方面能使已結晶的晶體在液流衝擊下而碎化，增加核心的數量。
9.固溶體合金中原子擴散的途徑有哪些；舉兩個例項說明金屬中的上坡擴散現象。
a) 表面擴散（原子沿晶體表面的遷移）、位錯擴散（原子沿位錯線的遷移）、晶界擴散（原子沿晶界的遷移）、體擴散（原子在晶體內部的遷移）
b) 上坡擴散會使固溶體合金分解為合金元素含量高和合金元素含量低的兩種成分不同、結構相同的組織狀態。如固溶體中溶質原子的偏聚、調幅分解。
10.簡述影響固體中原子和分子擴散的因素有哪幾方面。
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