材料成型 第三章重难点复习题
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高分子材料成型加工考试重点内容及部分习题答案第二章高分子材料学1、热固性塑料:未成型前受热软化,熔融可塑制成一定形状,在热或固化剂作用下,一次硬化成型。
受热不熔融,达到一定温度分解破坏,不能反复加工。
在溶剂中不溶。
化学结构是由线型分子变为体型结构。
举例:PF、UF、MF2、热塑性塑料:受热软化、熔融、塑制成一定形状,冷却后固化成型。
再次受热,仍可软化、熔融,反复多次加工。
在溶剂中可溶。
化学结构是线型高分子。
举例:PE聚乙烯,PP聚丙烯,PVC聚氯乙烯。
3、通用塑料:是指产量大、用途广、成型性好、价格便宜的塑料。
4、工程塑料:具有较好的力学性能,拉伸强度大于50MPa,冲击强度大于6kJ/m2,长期耐热温度超过100度的、刚性好、蠕变小、自润滑、电绝缘、耐腐蚀可作为结构材料。
举例:PA聚酰胺类、ABS、PET、PC5、缓冷:Tc=Tmax,结晶度提高,球晶大。
透明度不好,强度较大。
6、骤冷(淬火):Tc<Tg,大分子来不及重排,结晶少,易产生应力。
结晶度小,透明度好,韧性好。
定义:是指熔融状态或半熔融状态的结晶性聚合物,在该温度下保持一段时间后,快速冷却使其来不及结晶,以改善制品的冲击性能。
7、中速冷:Tc>=Tg,有利晶核生成和晶体长大,性能好。
透明度一般,结晶度一般,强度一般。
8、二次结晶:是指一次结晶后,在一些残留的非晶区和结晶不完整的部分区域内,继续结晶并逐步完善的过程。
9、后结晶:是指聚合物加工过程中一部分来不及结晶的区域,在成型后继续结晶的过程。
第三章添加剂1、添加剂的分类包括工艺性添加剂(如润滑剂)和功能性添加剂(除润滑剂之外的都是,如稳定剂、填充剂、增塑剂、交联剂)2、稳定剂:防止或延缓高分子材料的老化,使其保持原有使用性能的添加剂。
针对热、氧、光三个引起高分子材料老化的主要因素,可将稳定剂分为热稳定剂、抗氧剂(防老剂)、光稳定剂。
热稳定剂是一类能防止高分子材料在成型加工或使用过程中因受热而发生降解或交联的添加剂。
建筑材料第三章复习题一、选择题1.为了消除________石灰的危害,应提前洗灰,使灰浆在灰坑中________两周以上。
()A.过火,碳化B.欠火,水化C.过火,陈伏D.欠火,陈伏2.石膏在硬化过程中,体积产生()A.微小收缩B.不收缩也不膨胀C.微小膨胀D.较大收缩3.石灰的碳化反应式是()A.Ca(OH)2+CO2=CaCO3+H2OB.CaO+H2O=Ca(OH)2C.Ca(OH)2+CO2+nH2O=C aCO3+(n+1)H2OD.CaCO3=CaO+CO24.石灰熟化过程中的“陈伏”是为了()A.有利于结晶B.蒸发多余水分C.消除过火石灰的危害D.降低发热量5.石灰在硬化过程中,体积产生()A.微小收缩B.不收缩也不膨胀C.微小膨胀D.较大收缩6.高强石膏的强度较高,这是因其调制浆体时的需水量()。
A.大B.小C.适中D.可大可少7.()浆体在凝结硬化过程中,其体积发生微小膨胀。
A.石灰B.石膏C.菱苦土D.水玻璃8.高强石膏的强度较高,这是因其调制浆体时的需水量()。
A.大B.小C.中等D.可大可小9.熟石膏的分子式是()。
A.CaSO4·2H2OB.CaSO4C.CaSO4·10.生石膏的分子式是()。
A.CaSO4·2H2OB.CaSO4C.CaSO4·1H2OD.CaO21H22D.CaO11.石灰熟化过程中的“陈伏”是为了()。
A.有利于结晶B.蒸发多余水分C.消除过火石灰的危害D.降低发热量12.水玻璃中常掺用的促硬剂为()A.NaFB.Na2SO4C.Na2SiF6D.Na2S2O313.以下哪种材料硬化后耐水性最差?()A.灰土B.石膏C.三合土D.水泥14.下述材料在凝结硬化时体积发生微膨胀的是()A.石灰B.石膏C.普通水泥D.水玻璃15.高强石膏的强度较高,这是因其调制浆体时的需水量()。
A.大B.小C.适中D.可大可小16.为了充分发挥吸声材料的作用,应将吸声材料安装在室内()上。
第三章1. 试述等压时物质自由能G 随温度上升而下降以及液相自由能G L 随温度上升而下降的斜率大于固相G S 的斜率的理由。
并结合图3-1及式(3-6)说明过冷度ΔT 是影响凝固相变驱动力ΔG 的决定因素。
答:(1)等压时物质自由能G 随温度上升而下降的理由如下:由麦克斯韦尔关系式: VdP SdT dG +-= (1) 并根据数学上的全微分关系:dy y F dx x F y x dF x y ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂+⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂=),( 得: dP P G dT T G dG TP ⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂+⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂= (2) 比较(1)式和(2)式得: V P G S T G T P=⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂-=⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂, 等压时dP =0 ,此时 dT T G SdT dG P⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂=-= (3) 由于熵恒为正值,故物质自由能G 随温度上升而下降。
(2)液相自由能G L 随温度上升而下降的斜率大于固相G S 的斜率的理由如下: 因为液态熵大于固态熵,即: S L > S S所以:> 即液相自由能G L 随温度上升而下降的斜率大于固相G S 的斜率 。
(3)过冷度ΔT 是影响凝固相变驱动 力ΔG 的决定因素的理由如下:右图即为图3-1其中:V G ∆表示液-固体积自由能之差T m 表示液-固平衡凝固点从图中可以看出:T > T m 时,ΔG=Gs -G L ﹥0,此时 固相→液相T = T m 时,ΔG=Gs -G L =0,此时 液固平衡T < T m 时,ΔG=Gs -G L <0,此时 液相→固相所以ΔG 即为相变驱动力。
再结合(3-6)式来看, mm V T T H G ∆⋅∆-=∆ (其中:ΔH m —熔化潜热, ΔT )(T T m -=—过冷度)由于对某一特定金属或合金而言,T m 及ΔH m 均为定值,所以过冷度ΔT 是影响凝固相变驱动力ΔG 的决定因素 。
材料成型试题及答案 Company number:【WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998】材料成型复习题(样卷)一、名词解释1落料和冲孔:落料和冲孔又称冲裁,是使坯料按封闭轮廓分离。
落料是被分离的部分为所需要的工件,而留下的周边是废料;冲孔则相反。
2 焊接:将分离的金属用局部加热或加压,或两者兼而使用等手段,借助于金属内部原子的结合和扩散作用牢固的连接起来,形成永久性接头的过程。
3顺序凝固:是采用各种措施保证铸件结构各部分,从远离冒口的部分到冒口之间建立一个逐渐递增的温度梯度,实现由远离冒口的部分最先凝固,在向冒口方向顺序凝固,使缩孔移至冒口中,切除冒口即可获得合格零件的铸造工艺同时凝固:是指采取一些工艺措施,使铸件个部分温差很小,几乎同时进行凝固获得合格零件的铸造工艺。
4.缩孔、缩松:液态金属在凝固过程中,由于液态收缩和凝固收缩,因而在铸件最后凝固部位出现大而集中的孔洞,这种孔洞称为缩孔,而细小而分散的孔洞称为分散性缩孔,简称缩松。
5.直流正接:将焊件接电焊机的正极,焊条接其负极;用于较厚或高熔点金属的焊接。
6 自由锻造:利用冲击力或压力使金属材料在上下两个砧铁之间或锤头与砧铁之间产生变形,从而获得所需形状、尺寸和力学性能的锻件的成形过程。
7模型锻造:它包括模锻和镦锻,它是将加热或不加热的坯料置于锻模模膛内,然后施加冲击力或压力使坯料发生塑性变形而获得锻件的锻造成型过程。
8.金属焊接性:金属在一定条件下,获得优质焊接接头的难易程度,即金属材料对焊接加工的适应性。
9,粉末冶金:是用金属粉末做原料,经压制后烧结而制造各种零件和产品的方法。
10钎焊:利用熔点比钎焊金属低的钎料作填充金属,适当加热后,钎料熔化将处于固态的焊件连接起来的一种方法。
11直流反接:将焊件接电焊机的负极,焊条接其正极;用于轻薄或低熔点金属的焊接。
二、判断题(全是正确的说法)1、铸件中可能存在的气孔有侵入气孔、析出气孔、反应气孔三种。
第三章复习题(合金的结晶和合金化原理)1、由于物质中热能(Q)或成分(C)不均匀所引起的宏观和微观迁移现象统称为扩散现象。
2、在研究空间内温度或浓度不随时间而变化的扩散称为稳态扩散。
3、在研究空间内温度或浓度随时间而变化的扩散称为非稳态扩散。
4、单位时间内通过垂直于扩散方向的单位截面积的扩散通量与温度或浓度梯度成正比,这一规律称为扩散第一定律。
5、不属于恒温转变的是合金液相结晶成一个固相。
6、由一个液相同时结晶出两种固相的转变称为共晶转变。
7、由一个液相和一个固相反应生成另外一种固相的转变称为包晶转变。
8、由共晶转变得到的两相混合组织称为共晶组织。
9、某合金结晶时先发生L→a,然后又发生L+a→b,完成结晶后只有b相,则该合金称为包晶合金。
10、不属于恒温转变的是合金液相结晶成一个固相。
11、由一个液相同时结晶出两种固相的转变称为共晶转变。
12、由一个液相和一个固相反应生成另外一种固相的转变称为包晶转变。
13、由共晶转变得到的两相混合组织称为共晶组织。
14、某合金结晶时先发生L→a,然后又发生L+a→b,完成结晶后只有b相,则该合金称为包晶合金。
15、在只有固态下发生的相变称为固态相变。
16、固溶体随温度降低,溶解度减小,多余的溶质原子形成另一种固溶体或化合物的过程称为脱溶沉淀。
17、由一个固相同时转变成两种成分不同但晶体结构相同且与母相晶体结构也相同的转变称为调幅分解。
18、由一个固相同时转变成两种固相的转变称为共析转变。
19、由两个固相转变成一种固相的转变称为包析转变。
20、原子扩散的结果使成分更均匀或形成新的相。
我的答案:√21、温度越高,扩散系数越小,扩散速度越慢。
我的答案:×22、渗碳温度越高,渗碳速度越快。
我的答案:√23、气氛碳势小于工件表面含碳量时气氛中的碳原子向工件内扩散。
我的答案:×24、工件表面与介质之间的换热系数越大,则工件加热或冷却速度越快,工件内的温度梯度也越大。
材料成型复习题及答案2-1 判断题(正确的画O,错误的画×)1.浇注温度是影响铸造合金充型能力和铸件质量的重要因素。
提高浇注温度有利于获得形状完整、轮廓清晰、薄而复杂的铸件。
因此,浇注温度越高越好。
(×)2.合金收缩经历三个阶段。
其中,液态收缩和凝固收缩是铸件产生缩孔、缩松的基本原因,而固态收缩是铸件产生内应力、变形和裂纹的主要原因。
(O)3.结晶温度范围的大小对合金结晶过程有重要影响。
铸造生产都希望采用结晶温度范围小的合金或共晶成分合金,原因是这些合金的流动性好,且易形成集中缩孔,从而可以通过设置冒口,将缩孔转移到冒口中,得到合格的铸件。
(O)4.为了防止铸件产生裂纹,在零件设计时,力求壁厚均匀;在合金成分上应严格限制钢和铸铁中的硫、磷含量;在工艺上应提高型砂及型芯砂的退让性。
(O)5.铸造合金的充型能力主要取决于合金的流动性、浇注条件和铸型性质。
所以当合金的成分和铸件结构一定时;控制合金充型能力的唯一因素是浇注温度。
(×)6.铸造合金在冷却过程中产生的收缩分为液态收缩、凝固收缩和固态收缩。
共晶成分合金由于在恒温下凝固,即开始凝固温度等于凝固终止温度,结晶温度范围为零。
因此,共晶成分合金不产生凝固收缩,只产生液态收缩和固态收缩,具有很好的铸造性能。
(×)7.气孔是气体在铸件内形成的孔洞。
气孔不仅降低了铸件的力学性能,而且还降低了铸件的气密性。
(O)8.采用顺序凝固原则,可以防止铸件产生缩孔缺陷,但它也增加了造型的复杂程度,并耗费许多合金液体,同时增大了铸件产生变形、裂纹的倾向。
(O)2-2 选择题1.为了防止铸件产生浇不足、冷隔等缺陷,可以采用的措施有(D)。
A.减弱铸型的冷却能力; B.增加铸型的直浇口高度;C.提高合金的浇注温度; D.A、B和C; E.A和C。
2.顺序凝固和同时凝固均有各自的优缺点。
为保证铸件质量,通常顺序凝固适合于(D),而同时凝固适合于(B)。
材料成形基础复习题答案一、填空题1. 材料成形过程中,金属的塑性变形是通过______实现的。
2. 材料成形时,金属的流动方向与作用力方向之间的关系称为______。
3. 材料成形过程中,金属的塑性变形程度通常用______来衡量。
4. 在材料成形中,金属的塑性变形能力与______、______和______等因素有关。
5. 材料成形时,金属的塑性变形通常伴随着______和______的产生。
二、选择题1. 材料成形过程中,金属的塑性变形是通过以下哪种方式实现的?A. 弹性变形B. 塑性变形C. 断裂D. 疲劳答案:B2. 材料成形时,金属的流动方向与作用力方向之间的关系称为:A. 应力状态B. 应变状态C. 变形状态D. 力的方向答案:C3. 材料成形过程中,金属的塑性变形程度通常用以下哪种方式衡量?A. 应力B. 应变C. 硬度D. 韧性答案:B4. 在材料成形中,金属的塑性变形能力与以下哪些因素有关?A. 温度B. 应变速率C. 材料成分D. 以上都是答案:D5. 材料成形时,金属的塑性变形通常伴随着以下哪些现象的产生?A. 热能B. 变形能C. 弹性能D. 以上都是答案:B三、简答题1. 简述材料成形过程中金属塑性变形的基本机制。
答:材料成形过程中金属塑性变形的基本机制包括位错运动、晶界滑移、孪晶形成等。
这些机制共同作用,使金属在受到外力作用下发生塑性变形,而不发生断裂。
2. 描述材料成形中金属流动方向与作用力方向之间的关系。
答:在材料成形中,金属的流动方向与作用力方向之间的关系是复杂的。
通常,金属的流动方向会沿着作用力方向的垂直方向进行,但具体流动路径会受到材料性质、模具设计、成形工艺等多种因素的影响。
3. 说明材料成形中金属塑性变形程度的衡量方法。
答:材料成形中金属塑性变形程度通常通过应变来衡量。
应变是描述材料变形程度的物理量,可以通过测量材料在成形前后的尺寸变化来计算得出。
4. 阐述材料成形中金属塑性变形能力的影响因素。
材料成形复习题及答案材料成形部分复习题一、液态成形部分(一)填空1、形状繁杂、体积也很大的毛坯常用砂型铸成方法。
2、铸造时由于充型能力不足,易产生的铸造缺陷是浇不足和冷隔。
3、液态合金的本身流动能力,称为流动性。
4、合金的流动性越好,则充型能力好。
5、铸成合金的流动性与成分有关,共晶成分合金的流动性不好。
6.合金的结晶范围愈小,其流动性愈好7、同种合金,结晶温度范围宽的金属,其流动性差。
8、为避免由于铸成合金充型能力不当而导致冷隔或淋严重不足等瑕疵,生产中使用最便利而有效率的方法就是提升浇筑温度。
9、金属的浇注温度越高,流动性越好,收缩越大。
10、合金的膨胀分成液态膨胀、凝结膨胀和固态膨胀三个阶段。
11、合金的液态、凝结膨胀就是构成铸件缩孔和缩松的基本原因。
13、同种合金,凝结温度范围越大,铸件产生缩松的女性主义小。
14、同种合金,凝固温度范围越大,铸件产生缩孔的倾向小。
15、顺序凝固、冒口补缩,增大了铸件应力的倾向。
16、为避免铸件产生缩孔,易于按摆冒口,铸件应当使用顺序凝结原则。
17、掌控铸件凝结的原则存有二个,即为顺序原则和同时原则。
18、按铸造应力产生的原因不同,应力可分为热应力和机械应力。
19、铸件厚壁处产生热应力就是扎形变。
铸件薄壁处产生热应力就是压形变。
20、铸件内部的压形变极易并使铸件产生弯曲变形。
21、铸件内部的扎形变极易并使铸件产生延长变形。
23、为防止铸件产生热应力,铸件应采用同时凝固原则。
24、避免铸件变形的措施除设计时并使壁薄光滑外,工艺上要实行反变形法。
25、为避免铸件氢氧化铵,应控铸钢、铸铁中不含s量。
26、为避免铸件冷裂,应控铸钢、铸铁中不含p量。
27、灰铸铁的石墨形态就是片状。
28、常见的铸造合金中,普通灰铸铁的收缩较小。
29、可锻铸铁的石墨形态是团絮状。
30、球墨铸铁的石墨形态是球形。
31、常见的铸造合金中,铸钢的收缩较大。
32、手工砂型铸造适用于小批量铸件的生产。
第三章课后作业
练习一
一、填空题
1、凝固是物质由液相转变为固相的过程。
包括由液体向晶态固体转变,称为 ,及由液体向非晶态固体转变,称为 。
2、物质体积自由能G 随温度上升而 ,液相体积自由能G L 随温度上升而下降的斜率 固相体积G S 的斜率。
3、当T <T m 时,固-液体积自由能之差:ΔG V = G S -G L 为负值,ΔG V 称为 。
其表达式为: 。
4、由公式可以看出, 是影响相变驱动力的决定因素,过冷度ΔT ,凝固相变驱动力ΔG V 越大。
5、设固相表面曲率k>0,由于曲率的影响物质的实际熔点比平衡熔点T m (r =∞时)要 。
6、对于固态密度低于液态密度的物质,当系统的外界压力升高时,物质熔点必然随之 。
对于象Sb, Bi, Ga 等少数物质,固态时的密度低于液态的密度,压力对熔点的影响与上述情况 。
7、特定温T *下液、固相成分达到平衡时,溶质平衡分配系数K 0定义的数学表达式 为: 。
8、假设液相线及固相线为直线,则随温度的上升,溶质平衡分配系数K 0为 。
9、对于K 0<1,固相线、液相线张开程度 , K 0越小,固相成分开始结晶时与终了结晶时差别越大,最终凝固组织的成分偏析越 。
因此,常将∣1- K 0∣称为“ ”。
二、解答题:
1、从热力学角度证明:L P T G ⎪⎭⎫
⎝⎛∂∂>S P T G ⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂,并说明此式的含义。
2、从热力学角度证明凝固相变驱动力的表达式:
m m V T T H G ∆⋅∆-=∆。
3、在右图中,液态合金成分为C 0。
假设在冷却过程中按平衡方式凝固(液相及固相成分均按相图变化),在图上分别标出T 1,T 2 及任意特定温度T*与液相线、固相线的交点的成分,以及两个空白的( )中的相区。
4、根据K 0的热力学表达公式[教材(3-11)(3-12)],说明:
(1)溶质平衡分配系数K 0主要取决于哪两方面热力学因素?
(2)若假设,1==S i L i f f K 0<1的条件是什么?为什么?
练习二
一、填空题
1、一般来说凝固形核是以 方式进行的,即依靠 或 界面提供的衬底进行生核过程,(亦称“ 形核”或“ 形核”)。
2、均质晶核形成时,设晶核为球体,系统自由能变化G ∆由两部分组成,其中,液-固体积自由能之差(由V G ∆引起)为相变 ,而固-液界面能(由SL σ引起)则 相变。
3、球状固体质点从金属液中开始形成时,只有其半径r 大于临界晶核半径r *时,其统自由能ΔG 随r 增大而 ,固体质点才能稳定存在,称为 ;而在r <r*时,G ∆随r 增大而 ,这时不稳定的固体质点还不能称为晶核,而只能称为 。
对应于r=r *的系统自由能最大值ΔG *称为 。
4、临界晶核半径r *与过冷度ΔT 成 关系。
形核功与过冷度的关系为ΔG *∝Δ
2-T ,过冷度ΔT ,ΔG *越大,ΔT →0时,ΔG *→ ,这表明过冷度很小时 ,也从数学上证明了为什么物质凝固必须要有一定 。
5、形核功ΔG *的大小为临界晶核表面能的 , 它是均质形核所必须克服的 。
形核功由熔体的“能量起伏”提供。
因此,过冷熔体中形成的晶核是“ 起伏”及“ 起伏”的共同产物。
6、过冷度ΔT 增大,r *及ΔG *下降,形核率I 。
对于一般金属,过冷度ΔT 较小时,均质形核的形核率几乎始终为 。
当温度降到某一程度,达到临界过冷度(ΔT *),形核率迅速 。
研究表明,ΔT *≈ T m 左右,可见,均质形核需要 的过冷度。
7、非均质形核与均质形核临界半径r * 。
通常情况下,非均质形核功ΔG *he 远 均质形核功ΔG *
ho ,非均质形核过冷度ΔT *比均质形核的要 。
8、 新生晶体与杂质基底之间的界面张力σSC 越小,接触角(润湿角)θ ,则ΔG *he ,夹杂界面的非均质形核能力 ,形核过冷度ΔT * 。
9、 基底晶体与结晶相的晶格错配度δ越小,共格情况 ,界面张力SC σ ,越容易进行非均质形核。
10、 一般认为:δ≤ ,为完全共格,非均质形核能力强; <δ< ,
为部分共格,杂质基底有一定的非均质形核能力;δ>25%,为 ,杂质无非均质形核能力。
二、选择题
1、右图所示均质形核情形下三种半径与温度的关
系,下面哪种说法是错误的?
A. 临界晶核半径r *与过冷度ΔT 成反比,即ΔT 越大
(温度越低),则r *越小。
B. 液体中原子团簇的统计平均尺寸r °随温度降低
(ΔT 增大)而增大。
C. 过冷度达到ΔT *之后,原子团簇平均半径r °已
达临界尺寸,开始大量形核。
ΔT *理解为大量形...核.
过冷度。
D. 只有过冷度ΔT 达到或超过ΔT *,才可能有稳定晶核存在。
2、非均质形核与均质形核相比,下面哪一种说法的是正确的?
A. 两者临界半径r*相同,形核功ΔG *也相同,但前者临界过冷度ΔT *比后者小很多。
B. 两者临界半径r*相同,但ΔG *he 远小于ΔG *ho ,前者ΔT *比后者小很多。
C. 前者临界半径r*、形核功ΔG *及过冷度ΔT *均比后者小很多。
D. 两者临界半径r*、形核功ΔG *及过冷度ΔT *均相同。
3、下面哪种说法是错误的?
A. 通常,错配度δ越小,共格情况越好,越容易进行非均质形核。
B. 过冷度越大,能促使异质形核的外来质点种类和数量越多,异质形核能力越强。
C. 在实践中,以错配度小作为选择形核剂的标准,会百分百地取得满意效果。
D. 形核剂的选用往往还要通过实验研究来确定。
三、解答题:
1、对于均质形核,试以自由能为纵坐标、球形晶体半径r 为横坐标,分别示意画出体积自由能项、界面自由能项以及系统自由能变化G ∆对r 的三条关系曲线;在图上
标出临界晶核半径r *的位置,以及均质形核的形核功ΔG *
ho ,并推导临界晶核半径r
*及形核功ΔG *
ho 的表达式。
2、右图所示某相固体(S)在液体(L)中以杂质基底(C)发生异质形核:
(1)写出三个界面张力的平衡关系式,并讨论界
面张力SC σ对异质形核的影响;
(2)根据教材中公式(3-14)及(3-18),比较均质、
异质形核临界半径和它们临界体积大小。
(3)讨论接触角(润湿角)大小对异质形核功Δ
G *he 的影响。
(4)若以两种不同基底(C′及C′′)进行异质形核,且θ′′>θ′,分别写出临界过冷度ΔT′′*与ΔT′*、以及ΔG′′*he与ΔG′*he的关系。
练习三
一、填空题
1、固-液界面固相一侧的点阵位置有一半左右被固相原子所占据,形成坑坑洼洼、凹
凸不平的界面结构,这类原子尺度的微观固-液界面称为。
粗糙界面在有些文献中也称“”或“”。
2、固-液界面固相一侧的点阵位置几乎全部为固相原子所占满,只留下少数空位或台
阶,从而形成整体上平整光滑的界面结构,这类原子尺度的微观固-液界面称为。
光滑界面在有些文献中也称“”或“”。
3、通常,Jackson因子α≤2的物质,晶体表面有一半空缺位置时自由能,此时的
固-液界面(晶体表面)形态被称为粗糙界面,大部分属于此类;α5的物质凝固时界面为光滑界面;而α=2~5的物质,常为多种方式的混合,Bi、Si、Sb等属于此类。
4、对于不同的物质,熔融熵,越容易成为粗糙界面。
因此,液-固微观界面结
构究竟是粗糙面还是光滑面主要取决于物质的性质。
5、对于熔融熵一定的同种物质,液-固微观界面结构则取决于界面是哪个,
即取决于界面上的配位数为η与晶体内部原子配位数为ν之比ν
η值,
η。
να值越小。
这说明作为晶体表面(固-液界面)时,微观界面结构容易成为粗糙界面。
6、液-固微观界面结构不仅与Jackson因子有关,而且受到动力学因素的影响。
对于
Jackson因子α较大的物质,过冷度时为光滑界面,而过冷度大时(生长速度快),由于界面的原子层数增多,容易转化为。
7、微观界面结构容易成为粗糙界面的晶体,生长过程中仍可维持粗糙面的界面结
构,以“生长”方式进行长大,其生长方向为界面的方向。
其生长速度R1与实际过冷度ΔT成关系。
二、判断题
1、凝固过程,晶体的液-固微观界面结构,以及生长方式、方向及速度均完全取决于物质的热力学性质,与外界条件无关。
2、晶体按二维晶核生长,其台阶在界面铺满后即消失,生长需要有较大的临界过冷度(孕育期);而螺旋位错台阶在生长过程中不会消失,其生长无需孕育期。
3、晶体按螺旋位错机制进行生长,其生长速度R总是与过冷度ΔT的平方成正比。