华南师范大学材料科学与工程第二、四章作业习题解答 (1)
《材料科学与工程基础》习题和思考题及答案
《材料科学与工程基础》习题和思考题及答案第二章2-1.按照能级写出N、O、Si、Fe、Cu、Br原子的电子排布（用方框图表示）。
2-2.的镁原子有13个中子，11.17%的镁原子有14个中子，试计算镁原子的原子量。
2-3.试计算N壳层内的最大电子数。
若K、L、M、N壳层中所有能级都被电子填满时，该原子的原子序数是多少？2-4.计算O壳层内的最大电子数。
并定出K、L、M、N、O壳层中所有能级都被电子填满时该原子的原子序数。
2-5.将离子键、共价键和金属键按有方向性和无方向性分类，简单说明理由。
2-6.按照杂化轨道理论，说明下列的键合形式：（1）CO的分子键合（2）甲烷CH的分子键合 24（3）乙烯CH的分子键合（4）水HO的分子键合 242（5）苯环的分子键合（6）羰基中C、O间的原子键合 2-7.影响离子化合物和共价化合物配位数的因素有那些？2-8.试解释表2-3-1中，原子键型与物性的关系？332-9.0?时，水和冰的密度分别是1.0005 g/cm和0.95g/cm，如何解释这一现象？+2-10.当CN=6时，K离子的半径为0.133nm(a)当CN=4时，半径是多少？(b)CN=8时，半径是多少？32-11.(a)利用附录的资料算出一个金原子的质量？(b)每mm 的金有多少个原子？(c)根据金21的密度，某颗含有10个原子的金粒，体积是多少？(d)假设金原子是球形(r=0.1441nm),Au21并忽略金原子之间的空隙，则10个原子占多少体积？(e)这些金原子体积占总体积的多少百分比？2+2-2-12.一个CaO的立方体晶胞含有4个Ca离子和4个O离子，每边的边长是0.478nm，则CaO的密度是多少？2-13.硬球模式广泛的适用于金属原子和离子，但是为何不适用于分子？ 2-14.计算（a）面心立方金属的原子致密度；（ b）面心立方化合物NaCl的离子致密度（离子半径r+=0.097，r-=0.181）；（C）由计算结果，可以引出什么结论？ NaCl 4702-15.铁的单位晶胞为立方体，晶格常数 a=0.287nm，请由铁的密度算出每个单位晶胞所含的原子个数。
工程材料第4章习题答案
• 14、包晶偏析---由于包晶转变不能充分进 14、 包晶偏析---由于包晶转变不能充分进 --行而产生化学成分不均匀的现象。 行而产生化学成分不均匀的现象。P • 15、组织组成物---在显微镜下能清楚地区 15、组织组成物-----在显微镜下能清楚地区 别一定形态特征的组成部分, 别一定形态特征的组成部分,该组成部分称 为组织组成物。 为组织组成物。 P45
• 5、间隙化合物---由过渡族金属元素与原 间隙化合物-----由过渡族金属元素与原 子半径较小的C.N.H.B C.N.H.B等非金属元素形成的 子半径较小的C.N.H.B等非金属元素形成的 化合物。 化合物。P35 • 6、渗碳体---是钢铁中一种最重要的具有 渗碳体-----是钢铁中一种最重要的具有 复杂结构的间隙化合物， 复杂结构的间隙化合物，碳原子直径与铁 原子直径之比为0.61 0.61。 原子直径之比为0.61。 P35 • 渗碳体--- Fe的化合物 ---C 的化合物（ ）。P47 渗碳体---C与Fe的化合物（Fe3C）。P47 • 7、合金渗碳体---渗碳体具有复杂的斜方 合金渗碳体-----渗碳体具有复杂的斜方 晶格， 晶格，其中铁原子可以部分地被其他金属 原子所置换，形成以渗碳体为基的固溶体。 原子所置换，形成以渗碳体为基的固溶体。 P36
• 8、相图---是一种简明的示意图，它清楚 相图---是一种简明的示意图， ---是一种简明的示意图 地表明了合金系中各种相的平衡条件以及 相与相之间的关系。 相与相之间的关系。 • 9、共晶转变---成分为E点的液相Le同时结 共晶转变---成分为E点的液相Le ---成分为 Le同时结 晶出两种成分和结构都不相同的固相αM αM＋ 晶出两种成分和结构都不相同的固相αM＋ 这种转变称为共晶转变。 βN 这种转变称为共晶转变。P40 • 10、共析转变---从一个固相中同时析出成 10、共析转变-----从一个固相中同时析出成 分和晶体结构完全不同的两种新固相的转 变过程。 变过程。P45
《材料科学与工程基础》习题和思考题及答案
《材料科学与工程基础》习题和思考题及答案第二章2-1.按照能级写出N、O、Si、Fe、Cu、Br原子的电子排布（用方框图表示）。
2-2.的镁原子有13个中子，11.17%的镁原子有14个中子，试计算镁原子的原子量。
2-3.试计算N壳层内的最大电子数。
若K、L、M、N壳层中所有能级都被电子填满时，该原子的原子序数是多少？2-4.计算O壳层内的最大电子数。
并定出K、L、M、N、O壳层中所有能级都被电子填满时该原子的原子序数。
2-5.将离子键、共价键和金属键按有方向性和无方向性分类，简单说明理由。
2-6.按照杂化轨道理论，说明下列的键合形式：（1）CO2的分子键合（2）甲烷CH4的分子键合（3）乙烯C2H4的分子键合（4）水H2O的分子键合（5）苯环的分子键合（6）羰基中C、O间的原子键合2-7.影响离子化合物和共价化合物配位数的因素有那些？2-8.试解释表2-3-1中，原子键型与物性的关系？2-9.0℃时，水和冰的密度分别是1.0005 g/cm3和0.95g/cm3，如何解释这一现象？2-10.当CN=6时，K+离子的半径为0.133nm(a)当CN=4时，半径是多少？(b)CN=8时，半径是多少？2-11.(a)利用附录的资料算出一个金原子的质量？(b)每mm3的金有多少个原子？(c)根据金的密度，某颗含有1021个原子的金粒，体积是多少？(d)假设金原子是球形(r Au=0.1441nm),并忽略金原子之间的空隙，则1021个原子占多少体积？(e)这些金原子体积占总体积的多少百分比？2-12.一个CaO的立方体晶胞含有4个Ca2+离子和4个O2-离子，每边的边长是0.478nm，则CaO的密度是多少？2-13.硬球模式广泛的适用于金属原子和离子，但是为何不适用于分子？2-14.计算（a）面心立方金属的原子致密度；（b）面心立方化合物NaCl的离子致密度（离子半径r Na+=0.097，r Cl-=0.181）；（C）由计算结果，可以引出什么结论？2-15.铁的单位晶胞为立方体，晶格常数a=0.287nm，请由铁的密度算出每个单位晶胞所含的原子个数。
材料科学与工程基础习题答案 (1)
第一章 原子排列与晶体结构1.[110]， (111)， ABCABC…， 0.74 ， 12 , 4 ， a r 42=； [111]， (110) , 0.68 , 8 , 2 ， a r 43= ；]0211[， (0001) ， ABAB ， 0.74 ， 12 ， 6 ， 2a r =。
2. 0.01659nm 3 ， 4 ， 8 。
3. FCC ， BCC ，减少 ，降低 ，膨胀 ，收缩 。
4. 解答：见图1－15.解答：设所决定的晶面为（hkl ），晶面指数与面上的直线[uvw]之间有hu+kv+lw=0，故有： h+k-l=0,2h-l=0。
可以求得（hkl ）＝（112）。
6 解答：Pb 为fcc 结构，原子半径R 与点阵常数a 的关系为ar 42=，故可求得a ＝0.4949×10-6mm 。
则（100）平面的面积S ＝a 2＝0.244926011×0-12mm 2，每个（100）面上的原子个数为2。
所以1 mm 2上的原子个数s n 1=＝4.08×1012。
第二章合金相结构一、 填空1） 提高，降低，变差，变大。
2） （1）晶体结构；（2）元素之间电负性差；（3）电子浓度 ；（4）元素之间尺寸差别 3） 存在溶质原子偏聚 和短程有序 。
4） 置换固溶体 和间隙固溶体 。
5） 提高 ，降低 ，降低 。
6） 溶质原子溶入点阵原子溶入溶剂点阵间隙中形成的固溶体，非金属原子与金属原子半径的比值大于0.59时形成的复杂结构的化合物。
二、 问答1、 解答： α-Fe 为bcc 结构，致密度虽然较小，但是它的间隙数目多且分散，间隙半径很小，四面体间隙半径为0.291Ra ，即R ＝0.0361nm ，八面体间隙半径为0.154Ra ，即R ＝0.0191nm 。
氢，氮，碳，硼由于与α-Fe 的尺寸差别较大，在α-Fe 中形成间隙固溶体，固溶度很小。
华南师范大学材料科学与工程教程第二章--材料中的晶体结构(一)
晶系
三斜 a≠b≠c ， α
六方 a1=a2＝a3≠c，α=β＝ 90º， γ=120º
布拉菲点 阵
简单六方
单斜
a≠b≠c， α=γ=90º≠β
简单单斜 底心单斜
正交（斜方）
a≠b≠c， α=β=γ＝90º
2024/7/18
简单正交 底心正交 体心正交 面心正交
菱方（三角、三方）
根据晶胞的点阵常数a, b, c是否相等，以及α、β、γ 是否相等及它们是否成直角将所有晶体分为七个晶系。
不涉及晶胞中原子的具体排列情况！
2）布拉菲点阵
考虑晶胞中原子的排列情况，遵循“每个阵点的周 围环境相同”的原则。
所有晶体中的空间点阵只有14种！
2024/7/18
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七个晶系，14个布拉菲点阵
对14种布拉菲格子的理解：
在反映对称的前提下 仅有14种空间点阵
不少于14种点阵
14种点阵里面不可能找到一种连接阵点的方 式，能将它连接成另一种点阵的晶胞——14 种点阵决不会重复！
不多于14种点阵
在某种晶胞的底心、面心、或体心放置结 点而形成“新”的点阵，那么这个新的点 阵必然包含在14种点阵之中！
a=b≠c, α=β=γ ≠ 90º
2024/7/18
简单菱方
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四方晶系（ Tetragonal）
a=b≠c, α=β=γ＝90º
2024/7/18
简单四方
体心四方
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立方晶系（Cubic）
a=b=c， α=β=γ＝90º
简单立方
2024/7/18
体心立方
面心立方
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为什么不是28种而是只有14种布拉菲格子？
1、空间点阵和晶胞（Space Lattice and Unite Cell)
《材料科学与工程基础》课后习题答案
材料科学与工程基础课后习题答案习题1题目：什么是材料的物理性质？举例说明。
解答：材料的物理性质是指材料在没有发生化学变化的情况下所表现出的性质。
这些性质可以通过物理测试来测量和确定。
举例来说，导电性和热导性就是材料的物理性质之一。
例如，金属材料具有良好的导电性和热导性，能够传递电流和热量。
而绝缘材料则具有较低的导电性和热导性，不易传递电流和热量。
习题2题目：简述晶体结构和晶体缺陷的区别。
解答：晶体结构是指材料中原子或离子的排列方式和规律。
晶体结构可以分为晶格、晶胞和晶体点阵等几个层次。
晶格是指晶体内部原子或离子排列的周期性重复性。
晶胞是晶格的一个最小重复单元，由晶体中少数几个原子或离子构成。
晶体点阵是指晶格的三维空间排列方式。
晶体缺陷是指晶体结构中存在的瑕疵或缺陷。
晶体缺陷可以分为点缺陷、线缺陷和面缺陷。
点缺陷是指晶体结构中原子或离子的位置发生了失序或替代，造成了空位、间隙原子、杂质原子等。
线缺陷是指晶体结构中存在了位错或脆性裂纹等缺陷。
面缺陷是指晶体结构中存在了晶界或孪晶等缺陷。
习题3题目：为什么变形会引起材料性能的改变？解答：变形是指材料在外力作用下发生的形状和大小的改变。
变形可以导致材料性能的改变主要有以下几个原因：1.晶体结构改变：变形会导致晶体结构中原子或离子的位置发生移动和重排，从而改变了晶体的结构和性质。
2.结晶颗粒的尺寸和形状改变：变形会导致晶体中晶界的移动和晶体颗粒的形状改变，这会影响材料的力学性能和导电性能等。
3.动态再结晶：变形过程中，材料中原来存在的缺陷和结构不完善的区域可能会发生动态再结晶，从而改善了材料的性能。
4.内应力的释放：变形会导致材料内部产生应力，这些应力可能会引起材料的开裂、断裂和强度变化等。
综上所述，变形会引起材料性能的改变是由于晶体结构、结晶颗粒、动态再结晶和内应力等因素的综合作用所导致的。
习题4题目：什么是材料的力学性能？举例说明。
解答：材料的力学性能是指材料在力学加载下所表现出的性能。
《材料科学与工程基础》-第二章-课后习题答案.pdf
材料科学与工程基础第二章课后习题答案1. 介绍材料科学和工程学的基本概念和发展历程材料科学和工程学是研究材料的组成、结构、性质以及应用的学科。
它涉及了从原子、分子层面到宏观的材料特性的研究和工程应用。
材料科学和工程学的发展历程可以追溯到古代人类使用石器和金属制造工具的时代。
随着时间的推移，人类不断发现并创造出新的材料，例如陶瓷、玻璃和合金等。
工业革命的到来加速了材料科学和工程学的发展，使得煤炭、钢铁和电子材料等新材料得以广泛应用。
2. 分析材料的结构和性能之间的关系材料的结构和性能之间存在着密切的关系。
材料的结构包括原子、晶体和晶界等方面的组成和排列方式。
而材料的性能则反映了材料在特定条件下的机械、热学、电学、光学等方面的性质。
材料的结构直接决定了材料的性能。
例如，金属的结晶结构决定了金属的塑性和导电性。
硬度和导电性等机械和电学性能取决于晶格中原子的排列方式和原子之间的相互作用。
因此，通过对材料的结构进行了解，可以预测和改变材料的性能。
3. 论述材料的性能与应用之间的关系材料的性能决定了材料的应用范围。
不同的材料具有不同的性能特点，在特定的应用领域中会有优势和局限。
例如，金属材料具有良好的导电性和导热性，适用于制造电子器件和散热器件。
聚合物材料具有良好的绝缘性和韧性，适用于制造电线和塑料制品等。
陶瓷材料具有良好的耐高温性和耐腐蚀性，适用于制造航空发动机和化学设备等。
因此，在材料科学和工程学中，对材料性能的研究是为了确定材料的应用和优化材料的性能。
4. 解释与定义材料的特性及其测量方法材料的特性是指材料所具有的特定性质或行为。
它包括了物理、化学、力学、热学、电学等方面的特性。
测量材料的特性需要使用特定的实验方法和设备。
例如，材料的硬度通常可以通过洛氏硬度试验仪或布氏硬度试验仪进行测量。
材料的强度可以通过拉伸试验或压缩试验来测量。
材料的导电性可以通过四探针法或霍尔效应进行测量。
通过测量材料的特性，可以对材料的性能进行评估和比较，并为材料的应用提供参考。
工程材料课后习题参考答案 华科大版
第一章金属的晶体结构与结晶1．解释下列名词点缺陷，线缺陷，面缺陷，亚晶粒，亚晶界，刃型位错，单晶体，多晶体，过冷度，自发形核，非自发形核，变质处理，变质剂。
答：点缺陷：原子排列不规则的区域在空间三个方向尺寸都很小，主要指空位间隙原子、置换原子等。
线缺陷：原子排列的不规则区域在空间一个方向上的尺寸很大，而在其余两个方向上的尺寸很小。
如位错。
面缺陷：原子排列不规则的区域在空间两个方向上的尺寸很大，而另一方向上的尺寸很小。
如晶界和亚晶界。
亚晶粒：在多晶体的每一个晶粒内，晶格位向也并非完全一致，而是存在着许多尺寸很小、位向差很小的小晶块，它们相互镶嵌而成晶粒，称亚晶粒。
亚晶界：两相邻亚晶粒间的边界称为亚晶界。
刃型位错：位错可认为是晶格中一部分晶体相对于另一部分晶体的局部滑移而造成。
滑移部分与未滑移部分的交界线即为位错线。
如果相对滑移的结果上半部分多出一半原子面，多余半原子面的边缘好像插入晶体中的一把刀的刃口，故称“刃型位错”。
单晶体：如果一块晶体，其内部的晶格位向完全一致，则称这块晶体为单晶体。
多晶体：由多种晶粒组成的晶体结构称为“多晶体”。
过冷度：实际结晶温度与理论结晶温度之差称为过冷度。
自发形核：在一定条件下，从液态金属中直接产生，原子呈规则排列的结晶核心。
非自发形核：是液态金属依附在一些未溶颗粒表面所形成的晶核。
变质处理：在液态金属结晶前，特意加入某些难熔固态颗粒，造成大量可以成为非自发晶核的固态质点，使结晶时的晶核数目大大增加，从而提高了形核率，细化晶粒，这种处理方法即为变质处理。
变质剂：在浇注前所加入的难熔杂质称为变质剂。
2.常见的金属晶体结构有哪几种？α-Fe 、γ- Fe 、Al 、Cu 、Ni 、 Pb 、 Cr 、 V 、Mg、Zn 各属何种晶体结构？答：常见金属晶体结构：体心立方晶格、面心立方晶格、密排六方晶格；α－Fe、Cr、V属于体心立方晶格；γ－Fe 、Al、Cu、Ni、Pb属于面心立方晶格；Mg、Zn属于密排六方晶格；3.配位数和致密度可以用来说明哪些问题？答：用来说明晶体中原子排列的紧密程度。
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《材料科学与工程基础》习题和思考题及答案第二章2.1.按照能级写出N、0、Si、Fe、Cu、Br原子的电子排布（用方框图表示）。
2・2.的镁原子有13个中子，11.17%的镁原子有14个中子，试计算镁原子的原子量。
2.3.试计算N壳层内的最大电子数。
若K、L、M、N壳层中所有能级都被电子填满时，该原子的原子序数是多少？2-4.计算O壳层内的最大电子数。
并定出K、L、N、O壳层中所有能级都被电子填满时该原子的原子序数。
2-5.将离子键、共价键和金属键按有方向性和无方向性分类，简单说明理由。
2-6.按照杂化轨道理论，说明下列的键合形式：（1）CO?的分子键合（2）甲烷CH’的分子键合（3）乙烯C2H4的分子键合（4）水HQ的分子键合（5）苯环的分子键合（6）城基中C、。
间的原子键合2.7.影响离子化合物和共价化合物配位数的因素有那些？2-8.试解释表2.3-1中，原子键型与物性的关系？2-9.0°C时，水和冰的密度分别是1.0005 g/cm3和0.95g/cm3,如何解释这一现象？2.10.当CN=6时,K+离子的半径为0.133nm（a）当CN=4时，半径是多少? （b）CN=8时，半径是多少？2-11 .（a）利用附录的资料算出一•个金原子的质量？（b）每mm3的金有多少个原子？（c）根据金的密度，某颗含有10由个原子的金粒，体积是多少？（d）假设金原子是球形（E=0.1441nm）, 并忽略金原子之间的空隙，则10刀个原子占多少体积？（e）这些金原子体积占总体积的多少百分比？12.—个CaO的立方体晶胞含有4个Ca*离子和4个O?-离子，每边的边长是0.478nm, 则CaO的密度是多少？-硬球模式广泛的适用于金属原子和离子，但是为何不适用于分子？14.计算（a）面心立方金属的原子致密度；（b）面心立方化合物NaCl的离子致密度（离子半径r Na+=0.097,心=0.181）；（C）由计算结果，可以引出什么结论？2-15.铁的单位品胞为立方体，品格常数a=0.287nm,请由铁的密度算出每个单位品胞所含的原子个数。
材料科学与工程习题答案
材料科学与工程习题答案【篇一：材料科学与工程导论课后习题答案杨瑞城蒋成禹】1.为什么说材料的发展是人类文明的里程碑？材料是一切文明和科学的基础，材料无处不在，无处不有，它使人类及其赖以生存的社会、环境存在着紧密而有机的联系。
纵观人类利用材料的历史，可以清楚地看到，每一种重要材料的发现和利用，都会把人类支配和改造自然的能力提高到一个新的水平，给社会生产和人类生活带来巨大的变化。
2.什么是材料的单向循环？什么是材料的双向循环？两者的差别是什么？物质单向运动模式：“资源开采-生产加工-消费使用-废物丢弃”双向循环模式：以仿效自然生态过程物质循环的模式，建立起废物能在不同生产过程中循环，多产品共生的工业模式，即所谓的双向循环模式（或理论意义上的闭合循环模式）。
差别：单向循环必然带来地球有限资源的紧缺和破坏，同时带来能源浪费，造成人类生存环境的污染。
无害循环：流程性材料生产中，如果一个过程的输出变为另一个过程的输入，即一个过程的废物变成另一个过程的原料，并且经过研究真正达到多种过程相互依存、相互利用的闭合的产业“网”、“链”，达到了清洁生产。
3.什么是生态环境材料？生态环境材料是指同时具有优良的使用性能和最佳环境协调性能的一大类材料。
这类材料对资源和能源消耗少，对生态和环境污染小，再生利用率高或可降解化和可循环利用，而且要求在制造、使用、废弃直到再生利用的整个寿命周期中，都必须具有与环境的协调共存性。
因此，所谓环境材料，实质是赋予传统结构材料、功能材料以特别优异的环境协调性的材料，它是材料工作者在环境意识指导下，或开发新型材料，或改进、改造传统材料，任何一种材料只要经过改造达到节约资源并与环境协调共存的要求，它就应被视为环境材料。
4.为什么说材料科学和材料工程是密不可分的系统工程？材料科学与工程的材料科学部分主要研究材料的结构与性能之间所存在的关系，即集中了解材料的本质，提出有关的理论和描述，说明材料结构是如何与其成分、性能以及行为相联系的。
材料科学与工程 课后习题
2：求[11-1]和[20-1]两晶向所决定的晶面。
3 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。
4 在面心立方 fcc 晶胞中，﹤110﹥方向中位于（111）平面上的有哪些方向。
5 画出一个体心立方晶胞，在晶胞上画出： 1 发生滑移的一个晶面 2 在这个面上发生滑移的几个滑移方向。
21. 原子排列最密的晶面，其面间距______________（最大或最小）。 22. 公式 d=a/h2+k2+l2 只适用于计算______________________结构相平行晶面间的距离。
2. 判断 1. -Fe 致密度比 -Fe 小，所以 -Fe 溶解碳比 -Fe 多。（ ） 2. 立方晶系中具有相同指数的晶面与晶向必定相互垂直。（ ） 3. 原子半径大小与其在晶体中配位数无关。（ ） 4. 密排六方结构不能称作一种空间点阵。（ ） 5. 铁素体的点阵常数比 a-Fe 的点阵常数小。（ ） 6. 金属键无方向性及饱和性。（ ） 7. 在立方晶系中，[-111]（1-1-1）。（ ） 8. 在 fcc 和 bcc 结构中，一切相邻的平行晶面间的距离可用公式：d=a/√h2+k2+l2 ( ) 9. 结构原子体积是指结构晶胞中每个原子的体积。（ ） 10. 立方晶系的(100)，（010）和（001）面属于同一个晶带。（ ） 11. 由 -Fe 转变为 -Fe 时，原子半径增大（ ），发生体积膨胀（ ）。 12. Fcc 和 bcc 结构中的八面体间隙均为正八面体。（ ） 13. 空间点阵中每个阵点周围具有等同的环境。（ ） 14 一个面心立方结构相当于体心正方结构。（ ） 15. 从实用观点来看体心立方金属中的空隙比面心立方金属中的更为重要。（ ）
《材料科学与工程基础》习题和思考题及答案
《材料科学与工程基础》习题和思考题及答案第二章2-1.按照能级写出N、O、Si、Fe、Cu、Br原子的电子排布（用方框图表示）。
2-2.的镁原子有13个中子，11.17%的镁原子有14个中子，试计算镁原子的原子量。
2-3.试计算N壳层内的最大电子数。
若K、L、M、N壳层中所有能级都被电子填满时，该原子的原子序数是多少？2-4.计算O壳层内的最大电子数。
并定出K、L、M、N、O壳层中所有能级都被电子填满时该原子的原子序数。
2-5.将离子键、共价键和金属键按有方向性和无方向性分类，简单说明理由。
2-6.按照杂化轨道理论，说明下列的键合形式：（1）CO2的分子键合（2）甲烷CH4的分子键合（3）乙烯C2H4的分子键合（4）水H2O的分子键合（5）苯环的分子键合（6）羰基中C、O间的原子键合2-7.影响离子化合物和共价化合物配位数的因素有那些？2-8.试解释表2-3-1中，原子键型与物性的关系？2-9.0℃时，水和冰的密度分别是1.0005 g/cm3和0.95g/cm3，如何解释这一现象？2-10.当CN=6时，K+离子的半径为0.133nm(a)当CN=4时，半径是多少？(b)CN=8时，半径是多少？2-11.(a)利用附录的资料算出一个金原子的质量？(b)每mm3的金有多少个原子？(c)根据金的密度，某颗含有1021个原子的金粒，体积是多少？(d)假设金原子是球形(r Au=0.1441nm),并忽略金原子之间的空隙，则1021个原子占多少体积？(e)这些金原子体积占总体积的多少百分比？2-12.一个CaO的立方体晶胞含有4个Ca2+离子和4个O2-离子，每边的边长是0.478nm，则CaO的密度是多少？2-13.硬球模式广泛的适用于金属原子和离子，但是为何不适用于分子？2-14.计算（a）面心立方金属的原子致密度；（b）面心立方化合物NaCl的离子致密度（离子半径r Na+=0.097，r Cl-=0.181）；（C）由计算结果，可以引出什么结论？2-15.铁的单位晶胞为立方体，晶格常数a=0.287nm，请由铁的密度算出每个单位晶胞所含的原子个数。
材料科学与工程基础部分习题答案
2-2： 12Mg: 25.11172-3: N 壳层: 共32个电子；K 、L 、M 、N 全满时： 70个2-4 O 壳层： 共50个电子K 、L 、M 、N 、O 全满时： 102个2-6： CO 2： C sp 杂化，CH 4： C sp 3杂化，CH 2=CH 2： C sp 2杂化，H 2O ： O sp 3杂化，苯环： C sp 2杂化，羰基： C sp 2杂化。
2-10：若(按K +半径不变) 求负离子半径, 则：CN=6 r - = 0.321 nmCN=4 r - = 0.591 nmCN=8 r - = 0.182 nm2-11：（a ）: 一个Au 原子： 3.274×10-22（g ）（b ） （b ） 5.895×1019(个)（c ） （c ） v = 1.696×10-2（cm 3）(d) v’ = 1.253×10-2 (cm 3)(e) (e) v’/ v = 73.88%2-12 3.41 (g/cm 3)2-14 （a ） PF = 0.74（b ） PF = 0.64结论: (1) 同种原子晶体的致密度只与晶胞类型相关,与原子尺寸无关(2) 化合物晶体的离子致密度与离子大小相关2-15 2-15: x = 2 (个)2-16: V = 35.3 (A 0)32-17 面心立方: 0.74体心立方: 0.68密排六方: 0.742-182-20 (a) 8.07×1020 (个)(b) 1.79×10-22 (g)2-21 (a) 1.5346 ×1019个(b) (b) 0.6845mm(c) (c) 钡属于 体心立方结构(致密度0.68)2-22 x = 4 (4个Mg 2+, 4个O 2-)2-24 过 (0, -1/2 , 0) , (1, 1/2 , 1) 点2-25 (a)θ=35.3°(b)θ=35.3°八面体间隙四面体间隙2-26 (3 2 0)2-27 (2 3 3)2-28 (a) [1 1 1] 和 [1 1 1](b) [1 1 0]2-29 (a) λ= 0.154 (nm)(b) (b) 2θ= 10.24°2-30 d 200= 0.2×10-9m a =0.4nm2-31 0.598 (A 0)2-33 Li:6.94 F:19 Mg:24.31 O:16MgO: 40 (w%)LiF: 60 (w%)(a) Li +: 16 (w%) F -: 44 (w%)Mg 2+: 24.1 (w%) O 2-: 15.9 (w%)2-37 ρ= 5.73 (g/cm 3)2-39 (1) ΔV / V = (0.0486-0.0493)/0.0493 = - 0.014 = - 1.4%(2) (2) 室温至912℃, 体积增大; 912℃, 体积减小；912℃至1000℃, 体积增大2-41 溶入的Sn 重量为 45.25(g)2-42 300 ~ 700℃: α相；800℃: β相；1000℃: 液相2-45 J= 1.05×1019/m 2sJ u C= 84原子/min2-46右螺型 左螺型滑移矢量平行位错线 2-49 D =1.13×10-17 (m 2/s)2-50 x=75%a=5%y=15%正刃型 滑移矢量垂直位错线 负刃型3-6 结晶性：1，2，3，6，7，10非结晶性：5，8，9，11，（12，4）3-19 非桥氧的分数0.2153-21 临界半径比：r/R(1)(1)立方体配位：0.732(2)(2)八面体配位：0.414(3)(3)四面体配位：0.255(4)(4)三角形配位：0.1553-22立方晶系：Ca2+占立方体顶角，O2-占立方体面心，Ti4+占立方体体心配位数：Ca2+为12（12个O2-），Ti4+为6（6个O2-），O2-为（4个Ca2++2个Ti4+）3-25（a）：F （铁素体）+ A（奥氏体）（b）：F 0.01%C; A 0.4%C.(c): A是48.7%; F是51.3%.3-37 1.01×106g/m3 (1.01g/m3)4.1 V= 0.06638(nm3)4.2 0.37的黄铜大。
《材料科学与工程基础》习题和思考题及答桉
《材料科学与工程基础》习题和思考题及答桉第二章2-1.按照能级写出N、O、Si、Fe、Cu、Br原子的电子排布（用方框图表示）。
2-2.的镁原子有13个中子，11.17的镁原子有14个中子，试计算镁原子的原子量。
2-3.试计算N壳层内的最大电子数。
若K、L、M、N壳层中所有能级都被电子填满时，该原子的原子序数是多少？2-4.计算O壳层内的最大电子数。
并定出K、L、M、N、O壳层中所有能级都被电子填满时该原子的原子序数。
2-5.将离子键、共价键和金属键按有方向性和无方向性分类，简单说明理由。
2-6.按照杂化轨道理论，说明下列的键合形式：（1）CO2的分子键合（2）甲烷CH4的分子键合（3）乙烯C2H4的分子键合（4）水H2O的分子键合（5）苯环的分子键合（6）羰基中C、O间的原子键合2-7.影响离子化合物和共价化合物配位数的因素有那些？2-8.试解释表21中，原子键型与物性的关系？2-9.0℃时，水和冰的密度分别是 1.0005g/cm3和0.95g/cm3，如何解释这一现象？2-10.当CN6时，K离子的半径为0.133nma当CN4时，半径是多少？bCN8时，半径是多少？2-11.a利用附录的资料算出一个金原子的质量？b每mm3的金有多少个原子？c根据金的密度，某颗含有1021个原子的金粒，体积是多少？d假设金原子是球形rAu0.1441nm21并忽略金原子之间的空隙，则10个原子占多少体积？e这些金原子体积占总体积的多少百分比？2-12.一个CaO的立方体晶胞含有4个Ca2离子和4个O2-离子，每边的边长是0.478nm，则CaO的密度是多少？2-13.硬球模式广泛的适用于金属原子和离子，但是为何不适用于分子?（2-14.计算（a）面心立方金属的原子致密度；b）面心立方化合物NaCl 的离子致密度（离；子半径rNa0.097，rCl-0.181）（C）由计算结果，可以引出什么结论?4702-15.铁的单位晶胞为立方体，晶格常数a0.287nm，请由铁的密度算出每个单位晶胞所含的原子个数。
材料科学基础课后习题及答案
第二章答案2-1略。
2-2〔1〕一晶面在x、y、z轴上的截距分别为2a、3b、6c，求该晶面的晶面指数；〔2〕一晶面在x、y、z轴上的截距分别为a/3、b/2、c，求出该晶面的晶面指数。
答：〔1〕h:k:l==3:2:1,∴该晶面的晶面指数为〔321〕；〔2〕h:k:l=3:2:1，∴该晶面的晶面指数为〔321〕。
2-3在立方晶系晶胞中画出以下晶面指数和晶向指数：〔001〕与[]，〔111〕与[]，〔〕与[111]，〔〕与[236]，〔257〕与[]，〔123〕与[]，〔102〕，〔〕，〔〕，[110]，[]，[]答：2-4定性描述晶体构造的参量有哪些.定量描述晶体构造的参量又有哪些.答：定性：对称轴、对称中心、晶系、点阵。
定量：晶胞参数。
2-5依据结合力的本质不同，晶体中的键合作用分为哪几类.其特点是什么.答：晶体中的键合作用可分为离子键、共价键、金属键、范德华键和氢键。
离子键的特点是没有方向性和饱和性，结合力很大。
共价键的特点是具有方向性和饱和性，结合力也很大。
金属键是没有方向性和饱和性的的共价键，结合力是离子间的静电库仑力。
范德华键是通过分子力而产生的键合，分子力很弱。
氢键是两个电负性较大的原子相结合形成的键，具有饱和性。
2-6等径球最严密堆积的空隙有哪两种.一个球的周围有多少个四面体空隙、多少个八面体空隙.答：等径球最严密堆积有六方和面心立方严密堆积两种，一个球的周围有8个四面体空隙、6个八面体空隙。
2-7n个等径球作最严密堆积时可形成多少个四面体空隙、多少个八面体空隙.不等径球是如何进展堆积的.答：n个等径球作最严密堆积时可形成n个八面体空隙、2n个四面体空隙。
不等径球体进展严密堆积时，可以看成由大球按等径球体严密堆积后，小球按其大小分别填充到其空隙中，稍大的小球填充八面体空隙，稍小的小球填充四面体空隙，形成不等径球体严密堆积。
2-8写出面心立方格子的单位平行六面体上所有结点的坐标。
答：面心立方格子的单位平行六面体上所有结点为：〔000〕、〔001〕〔100〕〔101〕〔110〕〔010〕〔011〕〔111〕〔0〕〔0〕〔0〕〔1〕〔1〕〔1〕。
材料科学基础课后习题及答案
第二章答案2-1略。
2-2（1）一晶面在x、y、z轴上的截距分别为2a、3b、6c，求该晶面的晶面指数；（2）一晶面在x、y、z轴上的截距分别为a/3、b/2、c，求出该晶面的晶面指数。
答：（1）h:k:l==3:2:1,∴该晶面的晶面指数为（321）；（2）h:k:l=3:2:1，∴该晶面的晶面指数为（321）。
2-3在立方晶系晶胞中画出下列晶面指数和晶向指数：（001）与[]，（111）与[]，（）与[111]，（）与[236]，（257）与[]，（123）与[]，（102），（），（），[110]，[]，[]答：2-4定性描述晶体结构的参量有哪些定量描述晶体结构的参量又有哪些答：定性：对称轴、对称中心、晶系、点阵。
定量：晶胞参数。
2-5依据结合力的本质不同，晶体中的键合作用分为哪几类其特点是什么答：晶体中的键合作用可分为离子键、共价键、金属键、范德华键和氢键。
离子键的特点是没有方向性和饱和性，结合力很大。
共价键的特点是具有方向性和饱和性，结合力也很大。
金属键是没有方向性和饱和性的的共价键，结合力是离子间的静电库仑力。
范德华键是通过分子力而产生的键合，分子力很弱。
氢键是两个电负性较大的原子相结合形成的键，具有饱和性。
2-6等径球最紧密堆积的空隙有哪两种一个球的周围有多少个四面体空隙、多少个八面体空隙答：等径球最紧密堆积有六方和面心立方紧密堆积两种，一个球的周围有8个四面体空隙、6个八面体空隙。
2-7n个等径球作最紧密堆积时可形成多少个四面体空隙、多少个八面体空隙不等径球是如何进行堆积的答：n个等径球作最紧密堆积时可形成n个八面体空隙、2n个四面体空隙。
不等径球体进行紧密堆积时，可以看成由大球按等径球体紧密堆积后，小球按其大小分别填充到其空隙中，稍大的小球填充八面体空隙，稍小的小球填充四面体空隙，形成不等径球体紧密堆积。
2-8写出面心立方格子的单位平行六面体上所有结点的坐标。
答：面心立方格子的单位平行六面体上所有结点为：（000）、（001）（100）（101）（110）（010）（011）（111）（0）（0）（0）（1）（1）（1）。
“材料科学与工程基础”第二章习题---答案题目整合版
“材料科学与工程基础”第二章习题1. 铁的单位晶胞为立方体，晶格常数a=0.287nm ，请由铁的密度算出每个单位晶胞所含的原子数。
ρ铁＝7.8g/cm3 1mol 铁＝6.022×1023 个=55.85g所以， 7.8g/1(cm)3=(55.85/6.022×1023)X /(0.287×10-7)3cm3X ＝1.99≈2（个）2.在立方晶系单胞中，请画出：（a ）[100]方向和[211]方向，并求出他们的交角； （b ）（011）晶面和（111）晶面，并求出他们得夹角。
（c ）一平面与晶体两轴的截距a=0.5,b=0.75,并且与z 轴平行,求此晶面的密勒指数。
（a ）[2 1 1]和[1 0 0]之夹角θ＝arctg2=35.26。
或cos θ==， 35.26θ=（b ）cos θ==35.26θ= （c ） a=0.5 b=0.75 z = ∞倒数 2 4/3 0 取互质整数（3 2 0）3、请算出能进入fcc 银的填隙位置而不拥挤的最大原子半径。
室温下的原子半径R ＝1.444A 。
（见教材177页） 点阵常数a=4.086A最大间隙半径R’=（a-2R ）/2=0.598A4、碳在r-Fe （fcc ）中的最大固溶度为2.11﹪(重量百分数),已知碳占据r-Fe 中的八面体间隙,试计算出八面体间隙被C 原子占据的百分数。
在fcc 晶格的铁中，铁原子和八面体间隙比为1：1，铁的原子量为55.85，碳的原子量为12.01所以 （2.11×12.01）/(97.89×55.85)＝0.1002 即 碳占据八面体的10％。
5、由纤维和树脂组成的纤维增强复合材料，设纤维直径的尺寸是相同的。
请由计算最密堆棒的堆垛因子来确定能放入复合材料的纤维的最大体积分数。
见下图，纤维的最密堆积的圆棒，取一最小的单元，得，单元内包含一个圆（纤维）的面积。
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Ʈ
b
Ʈ
P135 7、解答：
1）在两根位错线上除1→2、3 →4、 1’ →2’、3’ →4’段为刃型位错以 外，其余皆为螺型位错。 2）OS上各段位错段均可在该滑移面内滑移，O’S’上的1’ →2’ → 3’ →4’段
位错不能运动，其余各段都可在滑移面内滑移
nv 3.6 1023 23 19 uv kT ln 1.3810 (800 273.15) ln 1 . 76 10 J / atom 1.1eV / atom 28 N 5.5310
P135
5、解答：
1）AC线与位错环两交点处为刃型位错；BD线与位错环两交点处为螺 型位错；其它部分为混合型位错；
2）
E
c D
•为[1101]晶向； •IB为[1120]晶向； •ABCDEF（ABO）面 即为（1012）面
与晶胞交线为AB、BC、 3） CD、ED、EF、FA，晶向 指数分别为： AB：[1210] 或[1210] BC：[4223]或[4223] CD：[2243]或[2243] DE：同AB EF：同BC AF：同CD
P134
2.已知银在800oC下的平衡空位数为3.6×1023/m3，该温度下银的密度为9.58 g/cm3， 银的摩尔质量为107.9 g/mol，计算银的空位形成能。 解答：根据空位形成能公式：
可得： N
N 0 Ag M Ag
6.23 1023 9.58 106 5.53 1028 / m 3 3 107.9m
第二、四章作业习题解答
P63
4. 写出六方晶系的{1012}晶面族中所有晶面的密勒指数，在六 方晶胞中画出[1120]、[1101]晶向和（1012）晶面，并确定 （1012）晶面与六方晶胞交线的晶向指数。
{1012} (1012) (0112) (1102) (1012) (0112) (1102) 解答：1） (1012) (0112) (1102) (1012) (0112) (1102)
由（132）、（311）决定的晶带轴为：[158]
所以三晶面并不属于同一晶带；
2）（211）和（110）决定的晶带轴为：[111]
按照晶带定律hu+kv+lw=0，可得所得晶面指数应该满足以下关系： h-k-l=0; 如此，可任意写出晶面
P63
11. 化合物CsBr具有CsCl的结构。两种异类离子的中心相距0.37 nm。问：（1）CsBr的 密度为多大？（2）这种结构中的Br-离子半径为多大？（已知rCs+=0.167 nm）
解答：
因属于CsCl结构，所以Br-组成简单立方结构，Cs+位于体心孔隙当中； 两类原子中心间距D=31/2 · a /2=0.37nm
所以：晶格常数a=0.43nm;
因一个晶胞只含有一个Br-和一个Cs+， 所以CsBr的密度为：
m mCs mBr 6 3 4 . 45 10 g / m V a3
可认为Br-与Cs+紧密接触， 所以rBr-=0.37-0.167=0.203nm
补充题： 铁原子半径为0.124 nm，试计算简单立方、面心立方和体心立方的铁的 点阵参数
解答：简单立方：a=2r=0.248 nm; 面心立方：a=2r×21/2=0.351 nm 体心立方：a=4r×(1/3)1/2=0.286 nm
d100=0.365nm; d111=0.210nm; d112=0.149nm (3)室温下Mg为密排六方结构，其晶面间距公式遵循： dhkl=1/[(4/3)(h2+hk+k2)/a2+(l/c)2]1/2 d1120=1/[(4/3)(12+1+12)/0.3212 +(0/0.521)2]1/2=0.161nm d1010=1/[（4/3)(12+0+02)/0.3212+(0/0.521)2]1/2=0.278nm d1012=1/[(4/3)(12+0+02)/0.3212+(2/0.521)2]1/2=0.190nm
F [1101]
a3 O
C a2
I
a1 A B [1120]
C’
P63
7. 求晶面间距
（1）α -Fe为体心立方结构，根据晶面间距公式dhkl=a/[h2+k2+l2]1/2
d100=0.286nm; d110=0.202nm; d123=0.076nm
(2) ץ-Fe为面心立方结构，其晶面间距公式也遵循： dhkl=a/[h2+k2+l2]1/2
P63
8. 回答下列问题： （1）通过计算判断（110）、（132）、（311）晶面是否属于同一晶带？ （2）求（211）和（110）晶面的晶带轴，并列出五个属于该晶带的晶面的密勒指数。
解答： 1）根据晶带定律:hu+kv+lw=0可得：
由（110）、（132）所决定的晶带轴指数为： u1=k1l2-k2l1=1· 2-3· 0=2; 所以此两晶面决定的晶带为：[112] v1=l1h2-l2h1=0· 1-2· (-1)=2; w1=h1k2-h2k1=-1· 3-1· 1=-4