《材料科学基础》作业1

Ch1 习题及思考题

1．名词解释

晶体液晶非晶体长程有序短程有序等同点空间点阵结构基元晶体结构晶体点阵空间格子布拉菲点阵单胞(晶胞) 点阵常数

晶系

2．体心单斜和底心正方是否皆为新点阵？

3．绘图说明面心正方点阵可表示为体心正方点阵。

4．试证明金刚石晶体不是布拉菲点阵，而是复式面心立方点阵。金刚石晶体属于立方晶系，其中碳原子坐标是（000）、（0 1/2 1/2）、（1/2 1/2 0）、（1/2

0 1/2）、（1/4 1/4 1/4）、（3/4 1/4 3/4）、（1/4 3/4 3/4）、（3/4 3/4 1/4）。

5．求金刚石结构中通过（0，0，0）和（3/4，3/4，1/4）两碳原子的晶向，及与该晶向垂直的晶面。

6．画出立方晶系中所有的｛110｝和｛111｝。

7．写出立方晶系中属于｛123｝晶面族的所有晶面和属于〈110〉晶向族的所有晶向。

8．画出立方晶系中具有下列密勒指数的晶面和晶向：（130）、（211）、（131）、（112）、（321）晶面和[210]、[111]、[321]、[121]晶向。

9．试在完整的六方晶系的晶胞中画出（1012）晶面和[1120]、[1101]，并列出｛1012｝晶面族中所有晶面的密勒指数。

10．点阵平面（110）、（311）和（132）是否属于同一晶带？如果是的话，试指出其晶带轴，另外再指出属于该晶带的任一其它点阵平面；如果不是的话，为什么？

11．求（121）和（100）决定的晶带轴与（001）和（111）所决定的晶带轴所构成的晶面的晶面指数。

12．计算立方晶系[321]与[120]夹角，（111）与（111）之间的夹角。

13．写出镍晶体中面间距为0.1246nm的晶面族指数。镍的点阵常数为0.3524nm。

14． 1）计算fcc结构的（111）面的面间距（用点阵常数表示）；

2）欲确定一成分为18%Cr，18%Ni的不锈钢晶体在室温下的可能结构是fcc还是bcc，由X射线测得此晶体的（111）面间距为0.21nm，已知bcc铁的

a=0.286nm，fcc铁的a=0.363nm，试问此晶体属何种结构？

Ch2.1-2 习题及思考题

1．分别说明什么是过渡族金属、镧系金属和锕系金属？

2．什么是一次键、二次键？它们分别包括哪些键？

3．什么是离子键、共价键和金属键？它们有何特性，并给予解释。

4．什么是分子键？什么是氢键？

5．试述结合键的多重性。

6．晶体结合键与其性能有何关系？

7．元素周期表中的元素可分为哪几大类？每一类结构有何特点？

8．什么是配位数？什么是致密度？

9．常见金属晶体结构有哪三大类？在这些晶胞中，分别说明晶胞中的原子数目、原子半径和点阵常数的关系、配位数和致密度。

10．HCP六方晶体点阵是不是一种独立的布拉菲点阵？

11．什么是同素异构转变？

12．简述FCC和HCP的密排结构特点，并比较二者的异同点。

13．试说明FCC、BCC、HCP晶体结构中间隙的种类、位置、大小及多少。

14．影响金属原子半径的因素有哪些？并说明如何影响。

15．铁的点阵常数是2.86埃，原子量是55.84，用阿佛伽德罗常数(6.023×1023)计算其密度。

16．γ-Fe在略高于910℃时的点阵常数α=0.3633nm，α-Fe在略低于910℃时α

=0.2892nm，求：

⑴上述温度时γ-Fe何和α-Fe的原子半径R；

⑵γ-Fe→α-Fe时的体积变化率；

⑶设γ-Fe→α-Fe转变时的原子半径不发生变化，求此转变时的体积变化率，与⑵的结果相比较并加以说明。

17．钛冷却到880℃发生b.c.c→h.c.p相变时体积收缩了3.3%，已知h.c.p结构的钛点阵常数a为0.2956nm，c为0.4638nm，求：

⑴b.c.c结构的钛的点阵常数；

⑵b.c.c→h.c.p转变时的原子半径有何变化？

18．已知金刚石晶胞中最邻近的原子间距为0.1544nm，试求出金刚石的点阵常数a，配位数P和致密度K。

19．举例说明亚金属晶体结构有何特点。

Ch2.3习题及思考题

1.简述纯金属作为结构材料合金化的目的

2.名词解释合金组元相

组织固溶体化合物

3.固溶体是如何分类的?

4.影响置换固溶体溶解度的因素有哪些?它们是如何影响的?

5.什么是间隙固溶体?形成间隙固溶体有何条件?

6.C原子可与α-Fe形成间隙固溶体,请问C占据的是八面体间隙还是四面体间隙?为什么.

7.什么是固溶强化和有序强化?

8.化合物有何特点?常见化合物有哪几种?

9.什么是正常价化合物?并简述其结合键、稳定性和性能特点.

10.电子化合物有哪几种类型? 其性能有何特点.

11. 说明γ黄铜型结构的特点.

12.描述具有砷化镍结构的相的特点.

13.列表说明受原子尺寸因素控制的中间相的形成条件.

14.间隙相有何特点?性能如何?有何用途?

15.常见间隙相有哪几种?原子位置如何?

16.间隙化合物结构有何特点?常见类型有哪些?

17. 描述Fe3C结构特点.

18. 说明Cr23C6的性能与一般用途

19. 什么是拓朴密堆相?

20.黄铜是指以Cu-Zn为基的合金,为什么常用黄铜的含Zn量控制在50%以内?

21.具有NiAs结构的相有何特点?

22.比较无限固溶体和有限固溶体的形成条件?

23. 间隙固溶体、间隙相和间隙化合物有何异同点?

24. 在NaCl型、立方ZnS型、CaF2型和M4X型的间隙相中,若金属原子以FCC排布,请问非金属原子应该如何排布?

25.描述或绘图说明Cu3Au型、CuAuⅠ型、CuAuⅡ型和CuPt型的超结构原子排列特点.

26.描述或绘图说明CuZn(β黄铜)型、Fe3Al和FeAl型的超结构原子排列特点

27. 什么是反相畴和反相畴界?影响有序化转变的因素有哪些?

Ch2-4习题及思考题

1．请问材料分别按化学组成、状态及用途是如何分类的？

2．陶瓷材料的组成相有哪些？它们各起什么作用？

3．陶瓷材料如何分类？其生产过程可分为哪几步？

4．什么是负离子配位多面体？常见负离子配位多面体有哪些？并画出陶瓷材料中最常见的两个负离子配位多面体。

5．举例说明在离子晶体中，正、负离子是如何排列的？正离子的配位数主要取决于什么？（即鲍林第一规则的实质是什么？）

6．当负离子配位多面体共用顶点、棱和面时，离子晶体结构稳定性如何？（即请解释鲍林第三规则）