材料物理期末測試答案一、名詞解釋弗倫克爾缺陷：不均勻形核：玻璃轉化溫度：柯肯達爾效應：一級相變：利用過冷液相中的活性質點或固體界面作基底,同時依靠液相中的相起伏和能量起伏來實現的形核。相變前后兩相化學勢相等，一級導數不等的相變熔體黏度足夠大導致結構無法重排，只能將液態結構凍結，在溫度Tg下，玻璃熱膨脹系數和比熱容突變，則Tg稱玻璃轉化（形成）溫度晶體結構中由于原先占據一個格點的原子（或離子）離開格點位置，成為間隙原子（或離子），并在其原先占據的格點處留下一個空位，這樣的空位-間隙對就稱為弗侖克爾缺陷兩種擴散速率不同的金屬在擴散過程中會形成缺陷1.金剛石結構中C原子按面心立方排列，為什么其堆積系數僅為約34%?金剛石立方結構中，包含8個原子每一個碳原子的周圍都有4個按照正四面體分布的碳原子2

、當球狀晶核在液相中形成時，系統自由能的變化為求：(1)求臨界晶核半徑(2)證明(為臨界晶核體積)；(3)說明上式的物理意義。變化很小，視為常數時單位體積自由能：故有：解：由題：故有：解得：臨界形核功臨界晶核體積為所以將代入臨界晶核表面積故有：故有：或將代入3.微小晶粒與大顆粒晶體的熔點相比，哪個更低？分析原因。小晶粒缺陷多（表面/內部），能量高，破壞晶格所必須的能量降低晶粒越細，熔點下降越大，熔點越低4.位錯反應的基本條件是什么？判斷位錯反應能否進行。

位錯反應的條件：(1)幾何條件:柏氏矢量守恒性，即：∑b前

=∑b后

(2)能量條件:反應過程能量降低——反應驅動力,即：∑︱b前︱2﹥∑︱b后︱2幾何條件：能量降低，綜上所述，該反應可以發生。反應前后柏氏矢量守恒能量條件：反應前-反應后-對于5.討論在以下的這組多晶轉變中，哪個轉變所需的激活能最低？哪個最高？為什么？Fe(bcc)→Fe(fcc)；石墨→金剛石；立方BaTiO3→四方BaTiO3。答：重建型晶型轉變涉及化學鍵的破壞而重新建立新結構，需較大的能量，轉變一般在較高溫度下進行，轉變過程進行得較為緩慢；而位移型晶型轉變，其特點是需要的能量低，即使在較低溫度下也能進行，轉變過程迅速。Fe(bcc)→Fe(fcc)為重建型轉變，石墨→金剛石為重建型轉變，立方BaTiO3→四方BaTiO3為位移型轉變石墨→金剛石結構變化最大，立方BaTiO3→四方BaTiO3變化最小，故石墨→金剛石所需的激活能最高，立方BaTiO3→四方BaTiO3所需的激活能最低。在具有一個不一致熔融化合物C的二元系統相圖（下圖）中，請依圖回答：（1）寫出P點和E點的平衡析晶方程；（2）請分別標出熔體2冷卻析晶過程、液相和固相狀態點的變化途徑，說明結晶過程各階段系統所發生的相變。MgO晶體中肖特基缺陷生成能為6eV，計算在25℃及1600℃時熱缺陷濃度；如果MgO中含有百萬分之一的Al2O3雜質，則在1600℃，MgO晶體中是熱缺陷還是雜質缺陷占優勢，說明原因（K=1.38×10-23J/K）△G=6eV=6×1.602×10-19=9.612×10-19JT1=25+273=298K；T2=1600+273=1873K解：代入公式得：在MgO中加入百萬分之一的Al2O3雜質，缺陷反應方程為：產生缺陷為[VMg’’]雜質而由上式可知：[VMg’’]=[Al2O3]=10-6可見：[VMg’’]雜質＞[VMg’’]熱所以在1873K時雜質缺陷占優勢。2.當溫度降低時玻璃中會出現分相現象，成分不同分相會分別以形核-生長或Spinodal生長的方式進行，請從以下幾個方面分述兩種分相的特點：Al2O3和SiO2粉末反應生成莫來石，由擴散控制并符合楊德方程，實驗在溫度保持不變的條件下，當反應進行1h的時候，測知已有15%的反應物發生了反應。（1）將在多長時間內全部反應物都生成產物？（2）為了加速莫來石的生成，應采取什么有效措施？

解：（1）由