南昌大学光伏(材料)材科基期中考试答案

一、名词解释

①固溶体：以合金中某一组元作为溶剂，其他组元为溶质，所形成的与溶剂有相同晶体结构、

晶格常数稍有变化的固相，称为固溶体。

②置换固溶体：指溶质原子占据溶剂晶格某些结点位置所形成的固溶体。

③离子晶体：由正、负离子或正、负离子集团按一定比例通过离子键结合形成的晶体称作

离子晶体。

④位错密度：单位体积晶体中所包含的位错线总长度。

⑤扩展位错：分位错非点阵矢量的滑移破坏了原子的正常排列次序，在晶体内产生了堆垛

位错，层错使两个分位错成为不可分割的位错对，称其扩展位错。

二、简答题与辨析题

①请辨析肖特基缺陷和弗兰克缺陷。

肖脱基缺陷：晶体中某结点上的原子脱位，一般进入其它空位或者逐渐迁移至晶界或表面，其脱位产生的空位称为肖脱基缺陷。

弗兰克尔缺陷：晶体中的原子脱位挤入结点间的间隙，形成间隙原子，其原处结点产生空位。将这一对点缺陷（空位和间隙原子）称为弗兰克尔缺陷。

同：都是点缺陷

异：两种缺陷中脱位原子迁移的位置不一样，且弗兰克尔缺陷包含间隙原子及空位两种点缺陷。

②位错的运动方式有哪些？

滑移和攀移

③请写出七大晶系中的4种晶系，十四种布拉菲点阵中的8种布拉菲点阵。

立方晶系、四方晶系、六方晶系、正交晶系；简单立方、体心立方、面心立方、简单四方、体心四方、简单六方、简单正交、体心正交。

④辨析小角度晶界与大角度晶界。

小角度晶界：晶界两侧晶粒的位相差很小(<10°）的晶界，小角度晶界基本上由位错组成。

大角度晶界：相邻两晶粒的位相差大于10度的晶界。

同：均由晶界两侧晶粒的位相差定义。

异：小角度晶界晶界两侧晶粒位相差小于10度，大角度晶界大于10度。小角度晶界的晶界基本上由位错组成，位错模型却不适用于大角度晶

⑤请辨析堆垛层错与扩展位错。

扩张位错：两个不全位错中间夹一层错的位错组态；

堆垛位错：实际晶体结构，密排面的正常堆垛顺序有可能遭到破坏而错排，称为堆垛层错，简称层错。

同：均含层错，属于面缺陷；

异：扩展位错由全位错分解两个肖克莱分位错及层错，有线缺陷和面缺陷；堆垛位错只属于面缺陷。

三、论述题

1.当退火状态的低碳钢试样拉伸到超过屈服点发生少量塑性变形后卸载，然后立即重新加

载拉伸，则可见其拉伸曲线不再出现屈服点，此时试样不会发生屈服现象。如果将预变性试样在常温下放置几天或经200℃左右短时加热后再行拉伸，则屈服现象又复出现，且屈服应力进一步提高。此现象通常称为应变时效。

原因：

1)图线解释：一方面低碳钢中的间隙碳原子会与位错发生交互作用，在刃位错下方的拉伸区偏聚，形成柯氏气团，对位错产生强烈的钉扎作用，使位错应变能减小，不易运动。位错要从气团中挣脱出来需要较大的力，形成上屈服点。当气团挣脱之后位错的运动较容易，应力下降，出现下屈服点和水平台。另一方面碳钢的塑性变形产生位错增殖，造成了屈服降落。2）图线解释：卸载后加载使低碳钢产生少量塑性变形，不足以产生明显的屈服点。

3）图线解释：去载一段时间或200度短时间加热后位错摆脱气团的钉扎，位错应变能增大，屈服应力增大。重新加载后，碳原子又重新形成柯氏气团，屈服现象重新出现。

2.a)强化方式：固溶强化。机理：溶质原子造成点阵畸变，其应力场与位错应力场发生弹

性交互作用并阻碍位错运动,使变形抗力提高。溶质原子吸附在位错附近形成柯氏气团，使位错被钉扎住，从而使变形抗力提高。

b)强化方式;细晶强化。机理：通过细化晶粒使金属材料力学性能提高，在常温下的细晶粒金属比粗晶粒金属有更高的强度、硬度、塑形、和韧性。细晶粒受到外力发生塑形变形可分散到更多的晶粒内进行，塑形变形均匀，应力集中较小。细晶的强化规律：晶界越多，晶粒越细，晶粒的平均值越小，材料的屈服强度就越高。

c）强化机制：变形强化（加工硬化）机理：在外力的作用下，晶粒的形状随着工件外形的变化而变化。当工件的外形被压扁或拉长时，其内部的晶粒的形状也随着被压扁或拉长，导致晶体发生畸变，使金属进一步滑移的阻力增大，因此金属的强度和硬度显著提高，塑形和韧性下降

d)强化机制：沉淀强化。机理：整个曲线规律与合金的蠕变有关，平滑的那段位错滑移产生的加工硬化与攀移产生的高温回复速率相等，蠕变速率恒定。 30%曲线，合金尺寸较小与基体共格，能被位错切过，会增加表面能，和共格应力场使合金强化，而45%那条第二相尺寸增大，与基体失去共格，位错不能切过，派-纳力增大，维氏硬度较30%高。

3.Lαβ

+

45.4%n e W n m α-==- 54.6%e m W n m

β-==-