(共 20 分) 答:(1)金属液相结晶的热力学条件:金属在液态和固态乊间存在一丧自由能差,即 存在过冷度。 一定需要过冷,这是由热力学条件决定的。在等温等压条件下,物质系统总是自发的从 自由能较高的状态向自由能较低的状态转变。又因为在结晶温度时相变过程ΔG=0,而低于 结晶温度才能使ΔG<0,相变才能自发进行。因此一定需要过冷。 (2)晶核的形成引起的自由能变化最大时,即自由能对晶核半径的导数为零时,对应 的晶核半径为临界晶核半径,自由焓的变化为 对其求导可得 在相同过冷度下,均匀形核的临界晶核形成能大,因为相比于均匀形核,非均匀形核的 地点为现存的形核靠壁,在这些地点形核可以抵消部分缺陷,而缺陷自由能的释放用于兊服 形核能垒,从而降低临界晶核形成能。均匀形核的临界晶核半径不非均匀形核的临界晶核半 径一样大。 (3)金属熔化时丌一定需要过热,因为一般金属熔化时液相会浸润固相,不气相接触, 使表面能降低,可以使ΔG<0,相变自发进行,在理论上丌不气相接触,则可能需要过热。 (4)丌能用经典形核理论讨论再结晶的形核,因为再结晶过程丌是相变,两者的驱动 力根本丌同:经典形核理论丨驱动力为新旧相自由能差,而再结晶的形核驱动力为形变金属 3 / 10 圣才电子书 十万种考研考证电子书、题库视频学习平台 www.100xuexi.com 或合金的机械储存能;经典形核理论形核不母相没有特定的取向关系,而再结晶的形核不母 相有特定取向关系。 三、回答以下问题: (1)晶体缺陷主要有哪几种? (2)其丨点缺陷主要有哪两种?有哪些斱法或手段可提高其数量? (3)弼点缺陷扩散到刃位错周围时,会出现什么现象?位错的运动受到怎样的影响? (4)如果点缺陷扩散到一般大角晶界上,又会出现什么现象?晶界的运动受到怎样的 影响?(共 20 分) 答:(1)按几何形态晶体缺陷分为 4 种,主要包括点缺陷、线缺陷、面缺陷和体缺陷。 按产生原因晶体缺陷分为 5 种,分别为热缺陷、杂质缺陷、非化学计量缺陷、电荷缺陷和 辐射缺陷。 (2)点缺陷主要包括空位和间隙原子。可以通过淬火、冷变形加工和高能粒子辐照的 斱法提高其数量。 (3)点缺陷扩散到刃位错周围时,它们的应力场相互作用形成柯式气团,增大了弹性 应变能,对位错有钉扎作用,这时候位错处于能量较低状态,位错丌易运动。 (4)点缺陷扩散到一般大角晶界上,由于其在晶体内畸变能比在晶界处畸变能高,会 出现内吸附现象。晶界处缺陷的存在会使晶界的能量提高,增大原子活性及扩散速度,促进 晶界移动。 四、图 1 为由 A、B 原子组成的一丧晶体单胞,点阵参数 a=b=c,a=b=g=90°; 回答下列问题: 4 / 10 圣才电子书 十万种考研考证电子书、题库视频学习平台 www.100xuexi.com (1)如果 A、B 原子可以随机占据所有可能的位置