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. 第一章 原子排列与晶体结构
1. fcc结构的密排方向是 ，密排面是 ，密排面的堆垛顺序是 ，致密度为 ，配位数是 ,晶胞中原子数为 ，把原子视为刚性球时，原子的半径r与点阵常数a的关系是 ；bcc结构的密排方向是 ，密排面是 ,致密度为 ,配位数是 ,晶胞中原子数为 ，原子的半径r与点阵常数a的关系是 ；hcp结构的密排方向是 ，密排面是 ，密排面的堆垛顺序是 ，致密度为 ，配位数是 ,，晶胞中原子数为 ，原子的半径r与点阵常数a的关系是 。
2. Al的点阵常数为0.4049nm，其结构原子体积是
，每个晶胞中八面体间隙数为 ，四面体间隙数为 。
3. 纯铁冷却时在912 发生同素异晶转变是从 结构转变为 结构，配位数 ，致密度降低 ，晶体体积 ，原子半径发生 。
4. 在面心立方晶胞中画出）（211晶面和]211[晶向，指出﹤110﹥中位于（111）平面上的方向。在hcp晶胞的（0001）面上标出）（0121晶面和]0121[晶向。
5. 求]111[和]120[两晶向所决定的晶面。
6 在铅的（100）平面上，1mm2有多少原子？已知铅为fcc面心立方结构，其原子半径R=0.175×10-6mm。
第二章 合金相结构
一、 填空
1） 随着溶质浓度的增大，单相固溶体合金的强度 ，塑性 ，导电性 ，形成间隙固溶体时，固溶体的点阵常数 。
2） 影响置换固溶体溶解度大小的主要因素是（1） ；（2） ；（3） ；（4） 和环境因素。
实验四 浇注和凝固条件对铸锭（件）组织的影响
一、实验目的
1. 研究金属注定的正常组织。
2. 讨论浇注和凝固条件对铸锭组织的影响。
3. 初步掌握宏观分析方法。
二、实验内容说明
金属铸锭（件）的组织一般分为三个区域：最外层的细等轴晶区，中间的柱状晶区和心部的粗等轴晶区。最外层的细等轴晶区由于厚度太薄，对铸锭（件）的性能影响不大；铸锭中间柱状晶区和心部的粗等轴晶区在生产上有较重要的意义，因此认为地控制和改变这两个区域的相对厚度，使之有利于实际产品，有很大意义。
研究表明，铸锭（件）的组织（晶区的数目、相对厚度、晶粒形状的大小等）除与金属材料的性质有关外，还受浇注和凝固条件的影响。因此当给定某种金属材料时，可借变更铸锭（件）的浇注凝固条件来改变三晶区的大小和晶粒的粗细，从而获得不同的性能。
本实验是通过对不同的锭模材料、模壁厚度、模壁温度、浇注温度及用变质处理和振动等方法浇注成的铝锭的宏观组织的观察，对铸锭（件）的组织形成和影响因素进行初步的探讨，并对金属研究中经常要采用的宏观分析方法进行一次初步的实践。
本实验用以观察的铸锭样品浇注和凝固条件如后表：
序号 材料 模壁材料 模壁厚度(mm) 模壁温度(℃) 冷却方法 其它
1 纯铝 低碳钢 5 室温 随模冷却 700℃浇注
2 纯铝 低碳钢 15 室温 随模冷却 700℃浇注
3 纯铝 低碳钢 15 室温 随模冷却 900℃浇注
4 纯铝 低碳钢 15 室温 随模冷却 700℃浇注
5 纯铝 低碳钢 15 室温 随模冷却 人工核心
6 纯铝 低碳钢 15 500 随模冷却
7 纯铝 低碳钢 15 室温 模底水冷
8 纯铝 型砂 15 室温 随模冷却 700℃浇注
9 纯铝 型砂 15 500 随模冷却 900℃浇注
三、实验步骤 1. 教师介绍金属宏观分析方法，讲解各样品浇注和凝固条件。
2. 学员轮流观察各种样品，结合已知的浇注和凝固条件分析各样品宏观组织的形成过程。
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第9章 凝固与结晶
一、选择题
在固相反应的计算中，金斯特林格方程比杨德尔方程的适用范围宽，两者最大的差别
是（ ）。[南京工业大学2008研]
A．计算方法不同
B．前者以不稳定扩散方程求解
C．几何模型不同
【答案】C
【解析】金斯特林格方程比杨德尔方程的适用范围大。杨氏模型中假设球形颗粒反应
截面积始终不变，因而只适用反应初期转化率较低的情况。而金氏模型中考虑在反应进程
中反应截面积随反应进程变化这一事实，因而金氏方程适用范围更广，可以适合反应初、
中期。两个方程都只适用于稳定扩散的情况。
二、填空题
1．结晶过程中晶体界面向液相推移的方式被称为______，与液固界面的微观结构有关。
[北京工业大学2009研]
【答案】晶体长大机制
2．铸锭三晶区是指紧靠膜内壁的细晶区、______、铸锭中心的等轴粗晶区。[北京工
业大学2009研]
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【答案】垂直膜壁生长的柱状晶区
【解析】铸锭三晶区的最外层是细晶区，特点是该晶区厚度薄，晶粒细小；中间层是
柱状晶区，特点是该晶区的性能有方向性，组织致密；最内层是等轴粗晶区，特点是该晶
区的性能没有方向性，组织不够致密。
三、判断题
1．对于相同的体系，非均匀成核位垒≤均匀成核位垒。[中南大学2004研]
【答案】√
2．晶粒长大过程中，大角度晶界具有比较快的迁移速度。（ ）[北京工业大学
2009研]
【答案】√
【解析】晶界迁移是指晶界两边物质的吉布斯自由能之差使界面向曲率中心移动的一
种现象。晶粒长大并不是小晶粒的相互黏结，而是晶界移动的结果。晶界移动的速率与晶
界曲率以及系统的温度有关。温度升高和曲率半径越小，晶界向其曲率中心移动的速率也
越快。
3．固态相变中，由于母相中存在大量晶体缺陷，使得相变过程中很难发生均匀形核。
《材料科学基础》重要知识点
1、在离子晶体中，正、负离子的配位数大小由结构中正、负离子半径的比值决定 。
2、聚合物的形成过程是分化和缩聚同时进行的一种动态平衡过程。
3、硅酸盐熔体的结构特点：多种聚合物同时并存，而不是一种独存。正是由于这个特点，硅酸盐熔体的结构是长程无序的。但每一个聚合体又是具有晶体结构的，即硅酸盐熔体中存在短程有序的负离子团。
4、影响聚合物聚合程度的因素
（1）温度的影响：随温度升高，低聚合物浓度增加，而高聚合物浓度降低。
（2）熔体组成的影响：R为O/Si比的大小。O/Si比R越大，低聚合物浓度越大，高聚合物浓度越小。
5、影响熔体粘度的主要因素是温度和化学组成。
粘度---温度关系：温度升高，粘度减小。
粘度—组成关系
（1） O/Si比：硅酸盐熔体的粘度首先取决于硅氧四面体网络的聚合程度，即随O/Si比的上升而下降。
(2)一价碱金属氧化物
① 加入碱金属氧化物（Li2O、Na2O、K2O、Rb2O、Cs2O）降低硅酸盐熔体的粘度。
② 碱金属氧化物的含量越高，硅酸盐熔体的粘度越小。
③ 不同的碱金属氧化物对粘度的影响大小也与碱金属氧化物的含量有关。
当Ｒ2O含量较低时（O/Si较低），加入的正离子半径越小，降低粘度的作用越大，其次序是：Li＋>Na＋>Ｋ＋>Rb＋>Cs＋。
当熔体中Ｒ2O含量较高（O/Si比较高）时，Ｒ2O对粘度影响的次序是Li+
但不同的氧化物降低粘度的程度不同，其降低粘度的次序是：Ba2+＞Sr2+＞Ca2+＞Ｍg2+，所以粘度大小次序为：Ba2+
（4）阳离子配位数：阳离子配位数对粘度的影响是通过B2O3的研究而取得的。
① 当B2O3含量较少（即Na2O/B2O3>1）时，粘度随含量升高而增加。这是因为此时“游离”氧充足，故B3＋处于[BO4]四面体状态，结构紧密。
② 当Na2O/B2O3约为1（B2O3含量约为15％）时，B3＋形成[BO4]四面体最多，粘度达到最高点。
