材料结构与性能2009试卷b参考答案及评分标准

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1、材料结构与性能2009试卷B参考答案及评分标准一、名词解释（10分）1.压电效应答：压电效应只会发生在没有中心对称的晶体中。（1分）非中心对称的晶体收到外力作用时，在晶体的某些表面上会呈现出电荷，而且电荷密度与机械力成正比，当外力反向时，电荷符号也会改变。这种因机械力而使电介质晶体极化并形成晶体表面电荷的效应称为压电效应。（3分）点群432例外，压电效应为0。（1分）2.滑移面答：晶体结构中的假想平面，当结构对此平面反映，并沿此平面滑移一定距离之后，每一个质点皆与相同质点重合。整个结构亦相重合。（3分）滑移面分为轴向滑移a,b,c、对角线

2、滑移n、和金刚石滑移d。（2分）二、证明：（20分）1.单斜晶系中2及同时存在，则必有反演对称性。（10分）答：2.点阵垂直于4次轴的方向加一个2次轴，则必有另一个2次轴。（5分）3.两个平行滑移面的连续操作相当于一个平移操作，并且该平移操作垂直于滑移面的分量也是一个平移操作。（5分）答：推论：两个平行滑移面的连续操作相当于一个平移操作，并且该平移操作垂直于滑移面的分量也是一个平移操作。a1•a2=m1•a/2•m2•a/2=m1•m2•a=t•a=T（3分）（2分）一、利用对称元素组合定律推导包含对称轴与对称面组合的晶体学点群。（15分

3、）答：（1）对称轴Ln与垂直于它的对称面的组合。（5种）对于奇次轴L1和L3（2）对称轴Ln与包含它的对称面的组合。(5种）（3分）（2分）（2分）（2分）（1分）（3）对称轴Ln与包含它的对称面以及垂直于它的对称面的组合。由于垂直Ln的P以及包含的P之交线必定为垂直Ln的L2，所以当n为偶数时，还会派生出一个对称心来，故可以有以下组合：（1分）（2分）（2分）一、分别解释下列空间群符号表示的意义：（15分）Fmmm，I4/mmm，Pm3m，Im3，I41/amd。答：Fmmm所对应的点群为mmm，完整形式为，Fmmm所表示晶体的点阵为面

4、心立方结构。（1分）在[001]方向有对称面m及与之垂直的对称轴2；在[010]方向有对称面m及与之垂直的对称轴2；在[001]方向有对称面m及与之垂直的对称轴2。（2分）I4/mmm所对应的点群为4/mmm，其完整形式为，晶体的点阵为体心四方结构。（1分）在[001]方向有对称面m及与之垂直的对称轴4；在[100]方向有对称面m及与之垂直的对称轴2；在[110]方向有对称面m及与之垂直的对称轴2。（2分）Pm3m对应的点群为m3m，其完整形式为，晶体的点阵为原始立方结构。（1分）在[001]方向有对称面m及与之垂直的对称轴4；在[111

5、]方向有一倒转轴；在[110]方向有对称面m及与之垂直的对称轴2。（2分）Im3对应的点群为m3，其完整形式为，晶体的点阵为体心立方结构。（1分）在[001]方向有对称面m及与之垂直的对称轴2；在[111]方向有一倒转轴。（2分）I41/amd所对应的点群为4/mmm，其完整形式为，晶体的点阵为体心四方结构。（1分）在[001]方向有滑移面a及与之垂直的螺旋轴41；在[100]方向有对称面m及与之垂直的对称轴2；在[110]方向有滑移面d及与之垂直的对称轴2。（2分）一、写出帕特森函数的物理意义、基本特征。（10分）答:（2分）（2分）（

6、3分）（3分）二、分析两个平行螺位错间的交互作用。（10分）答：SA和SB2个平行z轴的右螺位错，它们的柏氏矢量分别为bA和bB，A位错在z轴，B位错处在(x,y)处。使B位错受径向力的外应力场分量是trz，A位错的trz=Gb2/2pr，并且是唯一的分量，故A位错对B位错的作用力为：（2分）（2分）这个力可以分解为x方向的力（F1）和y方向的力（F2）：（2分）（2分）（2分）因为螺位错的滑移面是任意的，所有方向的受力都是滑移面上的受力，只要找出应力场在所选择的滑移面上滑移方向的分切应力在乘以柏氏矢量就是所受的力了。一、试对内禀层错和外

7、禀层错加以比较。（10分）答：内禀层错：（2分）（1分）I型…ABCABCAB┇ABCABCABC…滑移[112]/6或抽出一层面，相应的层错矢量是<112>/6或<111>/3；（2分）层错为2个原子厚。外禀层错：（1分）E型…ABCABCAB┇A┇CABCABC…（2分）一层面相邻的上下两侧各滑移<112>/6或插出一层面，相应的层错矢量是<112>/6或<111>/3；（2分）层错为3个原子厚。二、一个多晶体的晶粒直径为50mm，在晶粒中部有位错源，若在晶界萌生位错所需的应力约为G/10，问要多大的外力才能使晶界萌生位错？位错塞积群

8、中位错很多时，可以假设塞积群长度和位错源到领头位错的距离相同。位错的柏式矢量b＝0.3nm。ν取0.3，G=5×107。（10分）（2分）答：（2分）（3分）（1分）（2分）