无机材料科学基础第一章习题

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智慧树知到《无机材料科学基础(上)》章节测试答案

智慧树知到《无机材料科学基础(上)》章节测试答案绪论1、人类历史上第一种人工合成品（）。

水泥玻璃陶器合金答案: 陶器2、人类使用材料的历史经历了哪些时代（）？石器时代青铜器时代铁器时代水泥时代E:钢铁时代F:硅时代G:新材料时代答案: 石器时代,青铜器时代,铁器时代,水泥时代,钢铁时代,硅时代,新材料时代3、材料的四个基本要素（）。

组织结构材料性能合成与制备使用效能答案: 组织结构,材料性能,合成与制备,使用效能4、新型材料是（）的一类新兴产业。

知识密集劳动力密集技术密集资金密集答案: 知识密集,技术密集,资金密集5、组成材料科学与工程的四要素的核心是（）。

组织结构材料性能合成与制备使用效能答案: 组织结构6、组成材料科学与工程的四要素中（）是研究工作的落脚点。

组织结构材料性能合成与制备使用效能答案: 材料性能7、无机材料科学基础是一门（）课程。

专业方向专业基础课公共通识答案: 专业基础课8、按照材料的组成，可将材料分为（）。

有机高分子材料金属材料无机非金属材料复合材料答案: 有机高分子材料,金属材料,无机非金属材料,复合材料9、按照材料来源可将材料分为（）。

功能材料结构材料天然材料人工材料答案: 天然材料,人工材料10、材料是人类社会、用来制造构件、器件的物质（）。

可接受的、可容易的、有用的可接受的、可经济的、有用的可接受的、可经济的、功能的常见的、可经济的、有用的答案: 可接受的、可经济的、有用的第一章1、离子键通过（）成键？静电偶极吸引力共用电子对电子共有化价电子转移答案: 价电子转移2、共价键的特点（）?方向性饱和性键合强键合弱答案: 方向性,饱和性,键合强3、氢键无方向性。

对错答案: 错4、描述电子状态需要那些参数（）。

主量子数角量子数磁量子数自旋量子数答案: 主量子数,角量子数,磁量子数,自旋量子数5、下列是共价键晶体的有。

金刚石石墨NaCl晶体铜答案: 金刚石6、n=2的L电子层最多可容纳多少个电子（）。

无机材料科学基础习题答案.doc

无机材料科学基础习题答案第一章晶体几何基础1-1解释概念:等价点:晶体结构中的一个点，其几何环境和物理环境在同一方向上是相同的。

空间点阵:一种几何图形，通常代表晶体结构中等价点的排列。

节点:空间晶格中的点称为节点。

水晶:内部粒子在三维空间中周期性重复排列的固体。

对称性:物体的相同部分有规律地重复。

对称型:晶体结构中所有点(对称平面、对称中心、对称轴和旋转反延伸轴)的对称元素集是对称的，也称为点群。

晶体:相同对称类型的晶体被归为一类，称为晶体。

晶体取向:将坐标系引入晶体中，以便用数字表示晶体中点、线和平面的相对位置的过程。

空间组:它是指晶体结构中所有对称元素的集合。

Brafi网格:根据晶体结构的顶点群和平移群以及空间晶格的平行六面体的对称性原理，法国学者A .布拉菲将所有晶体结构的空间晶格分为14种类型的空间晶格。

单元电池:能够反映晶体结构特征的最小单位。

单元电池参数:代表晶胞形状和大小的六个参数(A、B、C、α、β、γ)。

1-等效点: 晶体结构中的一个点，其几何环境和物理环境在同一方向上是相同的。

空间点阵:一种几何图形，通常代表晶体结构中等价点的排列。

节点:空间晶格中的点称为节点。

水晶:内部粒子在三维空间中周期性重复排列的固体。

对称性:物体的相同部分有规律地重复。

对称型:晶体结构中所有点(对称平面、对称中心、对称轴和旋转反延伸轴)的对称元素集是对称的，也称为点群。

晶体:相同对称类型的晶体被归为一类，称为晶体。

晶体取向:将坐标系引入晶体中，以便用数字表示晶体中点、线和平面的相对位置的过程。

空间组:它是指晶体结构中所有对称元素的集合。

单元电池:能够反映晶体结构特征的最小单位。

单元电池参数:代表晶胞形状和大小的六个参数(A、B、C、α、β、γ)。

1: ⑴晶体结构的基本特征:①晶体是一种固体，其内部粒子在三维空间中周期性重复排列。

完整版材料科学基础习题库第一章晶体结构

完整版材料科学基础习题库第⼀章晶体结构（⼀）．填空题1．同⾮⾦属相⽐，⾦属的主要特性是___________2．晶体与⾮晶体的最根本区别是____________3．⾦属晶体中常见的点缺陷是___________ ，最主要的⾯缺陷是__________ 。

4．位错密度是指___________ ，其数学表达式为 __________ 。

5．表⽰晶体中原⼦排列形式的空间格⼦叫做__________________ ，⽽晶胞是指6．在常见⾦属晶格中，原⼦排列最密的晶向，体⼼⽴⽅晶格是____________ ，⽽⾯⼼⽴⽅晶格是__________ 。

7．晶体在不同晶向上的性能是___________ ，这就是单晶体的__________ 现象。

⼀般结构⽤⾦属为___________ 晶体，在各个⽅向上性能 ____________ ，这就是实际⾦属的___________ 现象。

8．实际⾦属存在有__________ 、__________ 和__________ 三种缺陷。

位错是___________ 缺陷。

实际晶体的强度⽐理想晶体的强度___________ 得多。

9．常温下使⽤的⾦属材料以__________ 晶粒为好。

⽽⾼温下使⽤的⾦属材料在⼀定范围内以___________ 晶粒为好。

‘10．⾦属常见的晶格类型是_________ 、____________ 、__________ 。

11．在⽴⽅晶格中，各点坐标为：A （1，0，1），B （0，1，1），C（1，1，1/2），D（1/2 ,1,1/2），那么AB晶向指数为________ ,0（晶向指数为_________ , 0E晶向指数为___________ 。

1 2．铜是__________ 结构的⾦属，它的最密排⾯是 __________ 若铜的晶格常数a=0.36nm,那么最密排⾯上原⼦间距为 ___________ 。

13 a -Fe、丫-Fe、Al、Cu、Ni、Pb Cr、V、Mg Zn中属于体⼼⽴⽅晶格的有 ,属于⾯⼼⽴⽅晶格的有 _________________________ ,属于密排六⽅晶格的有3 14. ________________________________________________________ 已知Cu 的原⼦直径为0. 256nm那么铜的晶格常数为_______________________ 。

(完整版)材料科学基础第1-2章作业及解答彭

第一章作业——材料结构的基本知识1、简述一次键与二次键的差异及各键的特点。

2、简述三大类材料中的结合键类型及性能（物性、力性）特点。

3、为什么金属材料的密度比陶瓷材料及高分子材料密度高？4、用金属键的特征解释金属材料的性能-----①良好的导电；②良好的导热性；③正的电阻温度系数；④不透明性及具有金属光泽；⑤良好的塑性⑥金属之间的溶解性（固溶能力）。

5、简述晶体与非晶体的主要区别。

6、简述原子结构、原子结合键、原子的排列方式及显微组织对材料性能的影响。

第一章作业解答1、述一次键与二次键的差异及各键的特点。

解答：（1）一次键结合力较强，包括金属键、离子键、共价键；二次键结合力较弱，包括范德华键和氢键。

一次键主要依靠外壳层电子转移或共享以形成稳定的电子壳层；二次键是借原子之间的偶极吸引力结合而成。

（2）金属键电子共有化,没有方向性和饱和性；离子键没有方向性，但要满足正负电荷平衡要求；共价键有明显的方向性和饱和性；范德华键没有方向性、饱和性；氢键（X-H…Y）有饱和性、方向性。

2、简述三大类材料中的结合键类型及性能（物性、力性）特点。

解答：（1）三大类材料主要指金属材料、陶瓷材料和高分子材料。

（2）金属材料中的结合键主要是金属键，其次是共价键、离子键，使金属材料具有较高的熔点、密度，良好的导电、导热性能及较高的弹性模量、强度和塑性。

陶瓷材料中的结合键主要是离子键和共价键，使其熔点高、密度低，具有良好的绝缘性能和绝热性能，高的弹性模量和强度，但塑性差，脆性大。

高分子材料中分子链内部虽为共价键结合，但分子链之间为二次键结合，使其具有较低的熔点、密度，良好的绝缘性能、绝热性能及较低的弹性模量、强度和塑性。

3、为什么金属材料的密度比陶瓷材料及高分子材料密度高？金属材料的密度较高是因为①金属元素具有较高的相对原子质量，②金属材料主要以金属键结合，金属键没有方向性和饱和性，使金属原子总是趋于密集排列，达到密堆结构。

无机材料科学基础作业习题

无机材料科学基础作业习题第一章晶体结构基础1-1 定义下述术语，并注意它们之间的联系和区别：晶系；点群；空间群；平移群；空间点阵1-2 简述晶体的均一性、各向异性、对称性三者的相互关系。

1-3 列表说明七个晶系的对称特点及晶体定向规则。

1-4 四方晶系晶体a＝b，c＝1/2a。

一晶面在X、Y．Z轴上的截距分别为2a, 3b 和6c。

给出该晶面的密勒指数。

1-5 在立方晶系中画出下列晶面：a）（001）b）（110）c）（111）1-6 在上题所画的晶面上分别标明下列晶向：a(210) b(111) c(101)1-7 立方晶系组成{111}单形的各晶面构成一个八面体，请给出所有这些晶面的密勒指数。

1-8 试在完整的六方晶系晶胞上画出（1012）晶面的交线及〔1120〕〔2113〕晶向，并列出{1012}晶面族中所有晶面的密勒指数。

1-9 a≠b≠c α=β=γ=90℃的晶体属什么晶系？a≠b≠c α≠β≠γ≠90℃的晶体属什么晶系？你能否据此确定这二种晶体的布拉维点阵？1-10 下图示正交面心格子中去掉上下底心后的结点排列情况。

以图中的形状在三维空间无限重复，能否形成一空间点阵？为什么？1 –11 图示单斜格子的(010)面上的结点排布。

试从中选出单位平行六面体中的a和c。

1 –12 为什么等轴晶系有原始、面心、体心而无底心格子？1 –13 为什么在单斜晶系的布拉维格子中有底心C格子而无底心B格子？1-14 试从立方面心格子中划分出一三方菱面体格子，并给出其晶格常数。

说明为什么造选取单位平行六面体时不选后者而选前者？1 –15 写出立方面心格子的单位平行六面体上所有结点的座标，注明其中哪些属于基本点。

1 –16 给出(111)面和（111）面交棱的晶棱符号。

1 –17 试证（123）(112)和(110)诸晶面属于同一晶带，并给出其晶带符号。

1-18 证明立方晶系〔111〕晶向垂直于（111）晶面。

新版无机材料科学基础习题

答：硅酸盐玻璃以[SiO4]四面体为基本单元，以顶角相连而组成的三维网络。玻璃中的 Si-O 和 O-O 间距与晶体很接近，但 Si-O-Si 键角分布范围比晶体宽，使石英玻璃中[SiO4]四面体排列成无规则网络结构。加入 R2O（或 RO）使 O/Si 升高，三维网络被破坏，结构由架状→层状→链状→环状→岛状。通常硅酸盐玻璃对常见试剂和气体介质化学稳定性好、硬度高和生产方法简单等优点。
4r 2a
a 2 2r 0.354nm
2.4 金属 Al 属立方晶系，其边长为 0.405 nm，假定其质量密度是 2.70 g/cm3，试确定其晶胞的布拉菲格子类型。解：要确定晶胞的布拉菲格子实际上就是确定每个晶胞中 Al 原子的个数
每个晶胞的体积为：
v a3 (0.405)3 nm3 0.06643nm3 6.643 1023 cm3
非桥氧分数：
(2) Na2O.CaO.Al2O3.SiO2
解：因为，所以 Al 离子为网络变形离子。则，
Z=4，，X=2R-4=10>4，所以网络中没有桥氧，无法形成玻璃。
（3）Na2O.1/3Al2O3.SiO2 Z=4，因为 Na2O/Al2O3=3>1，所以 Al 离子为网络变性离子，则 Z=4，R=，X=2R-4=4，所以网络中全部为非桥氧，
2
六方密堆积
体心立方
假设体系中共包含 n 个 Fe 原子，则会形成 n/6 个六方晶胞，每个晶胞体积为 V1，Fe 原子半径为 r2，
形成 n/2 个体心立方晶胞，每个晶胞体积为 V2，每个 Fe 原子半径为 r2，则：
n 6
V1

n 2
V2
n 6
V1
0.55% ；

(完整版)材料科学基础习题库第一章-晶体结构

（一）．填空题1．同非金属相比，金属的主要特性是__________2．晶体与非晶体的最根本区别是__________3．金属晶体中常见的点缺陷是__________ ，最主要的面缺陷是__________ 。

4．位错密度是指__________ ，其数学表达式为__________ 。

5．表示晶体中原子排列形式的空间格子叫做__________ ，而晶胞是指__________ 。

6．在常见金属晶格中，原子排列最密的晶向，体心立方晶格是__________ ，而面心立方晶格是__________ 。

7．晶体在不同晶向上的性能是__________，这就是单晶体的__________现象。

一般结构用金属为__________ 晶体，在各个方向上性能__________ ，这就是实际金属的__________现象。

8．实际金属存在有__________ 、__________ 和__________ 三种缺陷。

位错是__________ 缺陷。

实际晶体的强度比理想晶体的强度__________ 得多。

9．常温下使用的金属材料以__________ 晶粒为好。

而高温下使用的金属材料在一定范围内以__________ 晶粒为好。

‘10．金属常见的晶格类型是__________、__________ 、__________ 。

11．在立方晶格中，各点坐标为：A (1，0，1)，B (0，1，1)，C (1，1，1/2)，D(1/2，1，1/2)，那么AB晶向指数为__________ ，OC晶向指数为__________ ，OD晶向指数为__________ 。

12．铜是__________ 结构的金属，它的最密排面是__________ ，若铜的晶格常数a=0.36nm,那么最密排面上原子间距为__________ 。

13 α-Fe、γ-Fe、Al、Cu、Ni、Pb、Cr、V、Mg、Zn中属于体心立方晶格的有__________ ，属于面心立方晶格的有__________ ，属于密排六方晶格的有__________ 。

(完整版)材料科学基础习题及答案

第一章材料的结构一、解释以下基本概念空间点阵、晶格、晶胞、配位数、致密度、共价键、离子键、金属键、组元、合金、相、固溶体、中间相、间隙固溶体、置换固溶体、固溶强化、第二相强化.二、填空题1、材料的键合方式有四类，分别是（），( )，（）,（）.2、金属原子的特点是最外层电子数（），且与原子核引力（），因此这些电子极容易脱离原子核的束缚而变成( ）。

3、我们把原子在物质内部呈( ）排列的固体物质称为晶体，晶体物质具有以下三个特点，分别是（）,（ )，（ ).4、三种常见的金属晶格分别为（）,( ）和（）.5、体心立方晶格中，晶胞原子数为（ ),原子半径与晶格常数的关系为( )，配位数是（）,致密度是( ）,密排晶向为（）,密排晶面为（ )，晶胞中八面体间隙个数为（），四面体间隙个数为（ )，具有体心立方晶格的常见金属有（）。

6、面心立方晶格中，晶胞原子数为（ ),原子半径与晶格常数的关系为（），配位数是( )，致密度是（），密排晶向为( )，密排晶面为（）,晶胞中八面体间隙个数为( )，四面体间隙个数为（），具有面心立方晶格的常见金属有（）。

7、密排六方晶格中,晶胞原子数为（），原子半径与晶格常数的关系为（），配位数是（），致密度是（），密排晶向为（ ),密排晶面为（），具有密排六方晶格的常见金属有( ）。

8、合金的相结构分为两大类，分别是（）和( ）。

9、固溶体按照溶质原子在晶格中所占的位置分为（）和（）,按照固溶度分为（）和（），按照溶质原子与溶剂原子相对分布分为（）和（）。

10、影响固溶体结构形式和溶解度的因素主要有（）、（）、（）、（）。

11、金属化合物（中间相）分为以下四类，分别是( ），( ），( ），( )。

12、金属化合物(中间相）的性能特点是：熔点（）、硬度（ )、脆性（）,因此在合金中不作为（）相，而是少量存在起到第二相（）作用。

13、CuZn、Cu5Zn8、Cu3Sn的电子浓度分别为（），( )，( ）.14、如果用M表示金属，用X表示非金属，间隙相的分子式可以写成如下四种形式，分别是（ )，（），（ )，( ）.15、Fe3C的铁、碳原子比为（)，碳的重量百分数为（），它是( ）的主要强化相。

无机非金属材料科学基础习题

第一章【习题】名词解释：等同点、结点、空间点阵、晶体、对称、对称型、晶系、晶类、布拉菲格子、晶胞、晶胞参数、晶体定向、晶面指数、晶向指数、晶带轴定律? 略述从一个晶体结构中抽取点阵的意义和方法？空间点阵与晶体结构有何对应关系？什么叫对称性？晶体的对称性有何特点，为什么？晶体中有哪些对称要素，用国际符号表示。

试找出正四面体、正八面体和立方体中的所有对称元素，并确定其所属点群、晶系。

根据什么将14种布拉维点阵分成七个晶系？各晶系特点如何？为什么14种布拉维点阵中有正交底心而无四方底心和立方底心点阵型式？以图说明。

说明七个晶系的对称特点及晶体几何常数的关系。

什么叫单位平行六面体（或单位）？在三维点阵中选取单位平行六面体应遵循哪些原则？为什么？a≠b≠c, α=β=γ=90℃的晶体属于什么晶系？a≠b≠c, α≠β≠γ≠90°的晶体属什么晶系？能否据此确定这二种晶体的布拉维点阵？一个四方晶系晶体的晶面，其上的截距分别为3a、4 a，6c，求该晶面的晶面指数。

四方晶系晶体a＝b，c＝1/2a。

一晶面在X、Y、Z轴上的截距分别为2a, 3b和6c。

给出该晶面的密勒指数。

某一晶面在x、y、z三个坐标轴上的截距分别为1a，∞b,3c，求该晶面符号。

在正交简单点阵、底心点阵、体心点阵、面心点阵中分别标出（110）、（011）、（101）三组晶面，并指出每个晶面上的结点数。

在立方晶系中画出下列晶面：a）（001）；b）（110）；c）（111）。

在所画的晶面上分别标明下列晶向：a）[210]；b）[111]；c）[101]。

试说明在等轴晶系中，（111）、（111）、（222）、（110）与（111）面之间的几何关系。

在立方晶系晶胞中画出下列晶面指数和晶向指数：（001）与[210]，(111)与[112]，(110)与[111]，（322）与[236]，(257)与[111]，(123)与[121]，(102)，(112)，(213)，[110]，[111]，[120]，[ 321]。

无机材料科学基础复习

第五章、相平衡
相律以及相图中的一些基本概念水型物质相图的特点（固液界线的斜率为负）单元系统相图中可逆与不可逆多晶转变的特点 SiO2相图中的多晶转变（重建型转变、位移型转变）一致熔化合物和不一致熔化合物的特点形成连续固溶体的二元相图的特点（没有二元无变量点）相图的坐标系统由什么来决定（相平衡系统中的最大自由度）界线、连线的概念，以及他们的关系
01
等含量规则、线规则、切线规则、重心规则。
03
独立析晶（非平衡析晶）
04
三元相图析晶路径的分析
05
判断化合物的性质
06
划分副三角形
07
标出界线上的温度走向和界线的性质
08
确定无变量点的性质
09
分析具体的析晶路程
第六章、扩散与固相反应
1、固体中扩散的特点 2、菲克定律（宏观现象）菲克第一定律：稳态扩散菲克第二定律：不稳态扩散 3、扩散系数是一个什么样的参数 4、扩散推动力（化学位梯度） 5、扩散系数的一般热力学关系式 6、质点的扩散方式（五种、其中空位最常见，所需能量最小） 7、本征扩散、非本征扩散，及其相应的扩散系数D 产生本征扩散与非本征扩散的原因，分析、计算 8、萤石结构的ZrO2中Zr4+和O2-哪个扩散的活化能大？ Zr4+
第七章、相变
1、相变的概念（相的概念等） 2、相变的分类 3、一级相变、二级相变 4、固态相变马氏体相变、有序－无序相变 5、相变过程中的亚稳态 6、晶核的形成条件、临界晶核rk。（要有△T） 7、影响成核速率的因素：核坯的数目、质点加到核坯上的速率 Iv=P·D 8、均匀成核、非均匀成核，选择成核剂的要求。 9、晶体生长速率 10、成核与晶体生长相比，需要更大的△T

无机材料科学基础习题与解答完整版

第一章晶体几何基础1-1 解释概念：等同点：晶体结构中，在同一取向上几何环境和物质环境皆相同的点。

空间点阵：概括地表示晶体结构中等同点排列规律的几何图形。

结点：空间点阵中的点称为结点。

晶体：内部质点在三维空间呈周期性重复排列的固体。

对称：物体相同部分作有规律的重复。

对称型：晶体结构中所有点对称要素（对称面、对称中心、对称轴和旋转反伸轴）的集合为对称型，也称点群。

晶类：将对称型相同的晶体归为一类，称为晶类。

晶体定向：为了用数字表示晶体中点、线、面的相对位置，在晶体中引入一个坐标系统的过程。

空间群：是指一个晶体结构中所有对称要素的集合。

布拉菲格子：是指法国学者 A.布拉菲根据晶体结构的最高点群和平移群对称及空间格子的平行六面体原则，将所有晶体结构的空间点阵划分成14种类型的空间格子。

晶胞：能够反应晶体结构特征的最小单位。

晶胞参数：表示晶胞的形状和大小的6个参数（a、b、c、α 、β、γ ）.1-2 晶体结构的两个基本特征是什么？哪种几何图形可表示晶体的基本特征？解答：⑴晶体结构的基本特征：①晶体是内部质点在三维空间作周期性重复排列的固体。

②晶体的内部质点呈对称分布，即晶体具有对称性。

⑵14种布拉菲格子的平行六面体单位格子可以表示晶体的基本特征。

1-3 晶体中有哪些对称要素，用国际符号表示。

解答：对称面—m，对称中心—1，n次对称轴—n，n次旋转反伸轴—n螺旋轴—ns ，滑移面—a、b、c、d1-5 一个四方晶系的晶面，其上的截距分别为3a、4a、6c，求该晶面的晶面指数。

解答：在X、Y、Z轴上的截距系数：3、4、6。

截距系数的倒数比为：1/3:1/4:1/6=4:3:2晶面指数为：（432）补充：晶体的基本性质是什么？与其内部结构有什么关系？解答：①自限性：晶体的多面体形态是其格子构造在外形上的反映。

②均一性和异向性：均一性是由于内部质点周期性重复排列，晶体中的任何一部分在结构上是相同的。

异向性是由于同一晶体中的不同方向上，质点排列一般是不同的，因而表现出不同的性质。

《材料科学基础》各章习题

图2-1 第一章金属的晶体结构1. 试证明四方晶系中只有简单四方和体心四方两种点阵类型。

2. 为什么密排六方结构不能称作为一种空间点阵？3. 标出面心立方晶胞中（111）面上各点的坐标，并判断]101[是否位于(111)面上，然后计算]101[方向上的线密度。

4. 标出具有下列密勒指数的晶面和晶向：a) 立方晶系)421(,)231(,)130(,[]112,[]311；b) 六方晶系 )1112(，)0111(，)2123(，]1112[，]1321[。

5. 在立方晶系中画出{}111晶面族的所有晶面，并写出{123}晶面族和﹤221﹥晶向族中的全部等价晶面和晶向的密勒指数。

6. 在立方晶系中画出以]001[为晶带轴的所有晶面。

7. 试证明在立方晶系中，具有相同指数的晶向和晶面必定相互垂直。

8. 已知纯钛有两种同素异构体，低温稳定的密排六方结构Ti -α和高温稳定的体心立方结构Ti -β，其同素异构转变温度为882.5℃，计算纯钛在室温（20℃）和900℃时晶体中（112）和（001）的晶面间距（已知a a 20℃=0.2951nm, c a 20℃=0.4679nm, a β900℃=0.3307nm ）。

9. 试计算面心立方晶体的（100），（110），（111）等晶面的面间距和面致密度，并指出面间距最大的面。

10. 平面A 在极射赤平面投影图中为通过NS 极和点0°N ，20°E 的大圆，平面B 的极点在30°N ，50°W处，a)求极射投影图上两极点A 、B 间的夹角；b)求出A绕B 顺时针转过40°的位置。

11. a)说明在fcc 的（001）标准极射赤面投影图的外圆上，赤道线上和0°经线上的极点的指数各有何特点？b)在上述极图上标出)101(、)011(、)112(极点。

12. 由标准的（001）极射赤面投影图指出在立方晶体中属于[110]晶带轴的晶带，除了已在图2-1中标出晶面外，在下列晶面中那些属于[110]晶带？)212(),231(),131(),210(),211(。

[工学]无机材料科学基础--标准化作业本

第一章结晶学基础一、名词解释1．晶体：2．空间点阵与晶胞：3．配位数与配位多面体：4．离子极化：5．同质多晶与类质同晶：二、填空与选择1．晶体的基本性质有五种：，，，和。

2．空间点阵是由在空间作有规律的重复排列。

（A 原子B离子C几何点D 分子）3．在等大球体的最紧密堆积中有和二种排列方式，前者的堆积方式是，后者的堆积方式是。

4．如晶体按立方紧密堆积，单位晶胞中原子的个数为，八面体空隙数为，四面体空隙数为；如按六方紧密堆积，单位晶胞中原子的个数为，八面体空隙数为，四面体空隙数为；如按体心立方近似密堆积，单位晶胞中原子的个数为，八面体空隙数为，四面体空隙数为。

5．等径球体最紧密堆积的空隙有两种：四面体空隙和八面体空隙。

一个球的周围有个四面体空隙、个八面体空隙；n个等径球体做最紧密堆积时可形成个四面体空隙、个八面体空隙。

不等径球体进行堆积时，大球，小球。

6．在离子晶体中，配置于正离子周围的负离子数（即负离子配位数），决定于正、负离子半径比（r＋/r－）。

若某离子化合物的r＋/r－值为0.564，其负离子配位数应是。

（A3 B4 C 6 D 8）三、（1）a≠b≠c，α＝β＝γ＝90°的晶体属什么晶系？（2） a≠b≠c，α≠β≠γ≠90°的晶体属什么晶系？（3）你能否据此确定这两种晶体的布拉菲点阵？四、（1）一晶面在x、y、z轴上的截距分别为2a、3b和6c，求出该晶面的密氏指数；（2）一晶面在x、y、z轴上的截距分别为a/3、b/2和c，求出该晶面指数。

五、以NaCl晶胞为例，说明面心立方紧密堆积中的八面体和四面体空隙的位置和数量。

六、计算体心立方、面心立方、密排六方晶胞中的原子数、配位数、致密度。

七、计算立方体配位、八面体配位、四面体配位、三角形配位的临界半径比。

八、画出面心立方结构的（111）、（110）、（100）晶面的原子排布图，并计算其面间距及原子密度（原子个数/单位面积）九、有一个面心立方密堆结构的晶体，它的密度是8.94/cm3。

无机材料科学基础习题与解答

第一章几何结晶学一、名词解释①晶体、②等同点、③空间点阵、④结点、⑤对称、⑥对称型、⑦晶类、⑧单形、⑨聚形、⑩晶体定向、○11晶体常数、○12布拉菲格子、○13晶胞、○14晶胞参数、○15空间群。

二、（1）根据对称型国际符号写出对称型，并指出各对称要素的空间方位关系。

①2/m ；②mm2；③422；④6/mmm 。

（2）写出下列对称型的国际符号①3L23pc 、②L4PC 、③Li4、④L33P （3）下列晶形是对称型为L4PC 的理想形态，判断其是单形或是聚形，并说明对称要素如何将其联系起来的。

（4）下列单形能否相聚而成聚形①四方柱、四方双锥②菱面体、六方柱 ③四角三八面体、平行双面④四方四面体、四方双锥 ⑤四面体、八面体 ⑥斜方柱、四方双锥三、计算题（2）一个立方晶系晶胞中，一晶面在晶轴X 、Y 、Z 上的截距分别为2a 、1/2a 、2/3a ，求此晶面的晶面指数。

（2）一个四方晶系晶体的晶面，在X 、Y 、Z 轴上的截距分别为3a 、4a 、6c ，求该晶面的晶面指数。

四、填空题（1）晶体的对称要素中点对称要素种类有_____、_____、_____ 、_____ ，含有平移操作的对称要素种类有_____ 、_____ 。

它们分别是 _____、_____ 、_____ 、_____ 、_____ 、_____ 、_____ 、_____ 、_____ 、_____ 、_____ 、_____ 、_____ 、_____ 、_____ 、_____ 、_____ 、_____ 、_____ 、_____ 、_____ 、_____ 、_____ 、_____ 、_____ 、_____ 、_____ 、_____ 。

（2）晶族、晶系、对称型、结晶学单形、几何单形、布拉菲格子、空间群的数目分别是 _____、_____ 、_____ 、_____ 、_____ 、_____ 。

材料科学基础习题

第一章1.1 为什么说无机材料的化学键与电子结构是决定其晶体结构和物理性能的最基本因素？答：晶体结构是晶体中原子或离子按照一定的排列规律在空间周期性重复排列的结果。

构成晶体的各原子的电子结构决定了它们按照何种键型结合：离子键、金属键、共价键或分子键。

键型是影响晶体中原子配位结构的最主要因素，如纯离子键晶体中离子按照等大球体或不等大球体最紧密堆积方式排列；金属键是离子间的排斥力和电子与离子间引力平衡的结果；共价键中电子排列特点使共价键具有饱和性，原子间只能按照特定的方位结合；极性共价键是离子键向共价键过渡，缩短了部分阴阳离子间的距离，进而影响晶体结构。

晶体的物理性质取决于其晶体结构，也最终与材料的化学键和电子结构有关。

第二章2.3 金属Ni 具有立方最紧密堆积的晶体结构，试问：① 一个晶胞中有几个Ni 原子；② 若已知Ni 原子的半径为0.125 nm ，其晶胞的边长为多少？答：① 一个晶胞中Ni 原子个数为：4881621=⨯+⨯个② 假设Ni 原子半径为r=0.125 nm ，晶胞边长为a ，则：a r 24=nm r a 354.022==2.4 金属Al 属立方晶系，其边长为0.405 nm ，假定其质量密度是2.70 g/cm 3，试确定其晶胞的布拉菲格子类型。

解：要确定晶胞的布拉菲格子实际上就是确定每个晶胞中Al 原子的个数每个晶胞的体积为：323333310643.606643.0)405.0(cm nm nm a v ⨯====每个晶胞的质量：23222.70 6.64310 1.79410m v g g ρ--==⨯⨯=⨯每个晶胞中Al 原子个数：4)1002.6/(2710794.12322=⨯⨯==-Al m m n由此可以判断金属Al 为立方面心格子。

2.6试画出立方晶体结构中的下列晶面：（001）、（110）、（111）；并分别标出下列晶向：[210]、[111]、[101]。

无机材料科学基础课后习题答案1

无机材料科学基础课后习题答案1一，名词解释1. 同质多晶：同一化学组成在不同热力学条件下形成结构不同的晶体的现象。

2. 反萤石结构：这种结构与萤石完全相同，只是阴，阳离子的个数及位置刚好与萤石中的相反，即金属离子占有萤石结构中Fˉ的位置，而O2-离子或其他负离子占Ca2+的位置，3. 正尖晶石：在AB2O4尖晶石型晶体结构中，若A2+分布在四面体空隙、而B3+分布于八面体空隙，称为正尖晶石；4. 反尖晶石：若A2+分布在八面体空隙、而B3+一半分布于四面体空隙另一半分布于八面体空隙，通式为B(AB)O4，称为反尖晶石。

5. 结构缺陷：6. 点缺陷：由于各种原因使晶体内部质点有规则的周期性排列遭到破坏，引起质点间势场畸变，产生晶体结构不完整性，但其尺度仅仅局限在1个或若干个原子级大小的范围内，这种缺陷就称为点缺陷。

零维缺陷。

7. 热缺陷：当晶体的温度高于0K时，由于晶格上质点热振动，使一部分能量较高的质点离开平衡位置而造成缺陷。

8. 杂质缺陷：外来杂质质点进入晶体中就会生成杂质缺陷，从位置上看，它可以进入结点位置，也可以进入间隙位置。

9. 非化学计量结构缺陷：一些化合物的化学组成会明显地随着周围气氛性质和压力大小的变化而发生组成偏离化学计量的现象，由此产生的晶体缺陷称为非化学计量缺陷。

10. 固溶体：一个（或几个）组元的原子（化合物）溶入另一个组元的晶格中，而仍保持另一组元的晶格类型的固态晶体。

11. 线缺陷：如果晶体内部质点排列的规律性在某一方向上达到一定的尺度范围遭到破坏，就称为线缺陷，也称位错。

一维缺陷。

12．表面：物质和它产生的蒸汽或者真空接触的面。

（液体或固体和气体的接触面）13．界面：任意两种物质接触的两相面。

（液体与液体，固体与固体或液体的接触面）14．表面能：表面原子处于不均匀的力场之中，所以其能量大大升高，高出的能量称为表面自由能（或表面能）15。

表面力：在晶体表面质点排列的周期性中断，质点方面受内部质点的作用使其对称性被破坏。

无机材料科学基础第一章化学键与电子结构

1.2.2 共价键的极性
共价键极性形成原因：分子轨道是由原子前线轨道线性组合而成。若A原子的电负性比B原子大，则其前线轨道能级比B原子前线轨道能级低。在形成共价键过程中，能量低的成键轨道（Bonding Orbital）的能级与先前的A原子前线轨道能级更接近，故此成键轨道主要由A原子的前线轨道构成；而能量较高的反键轨道（Anti-Bonding Orbital）能级则与原来的B原子前线轨道能级更接近，则其主要由B原子的前线轨道构成。由于电子优先分布于成键轨道，所以，电负性较大的A原子则占据了更多的电子，共价键的极性就这样产生了。理论推导：利用分子轨道波函数可近似计算AB原子的电离能，从而推断极性的存在。推导过程见p9-10。
1.3.2 固体中电子的能带结构
1.电子的共有化
能带的形成
1
设有N个原子结合成晶体，原来单个原子时处于1s能级的2N个电子现在属于整个原子系统(晶体)所共有，根据泡利不相容原理，不能有两个或两个以上电子具有完全相同的量子态( n ,l ,ml ,ms ),因而就不能再占有一个能级，而是分裂为2N个微有不同的能级。由于N是一个很大的数，这些能级相距很近，看起来几乎是连续的，从而形成一条有一定宽度E的能带。
以A+B→AB为例：
式中通过变分球体系能量最低法可得对应于上式分子轨道所对应的能量：式中结论：分子轨道的稳定性近似地取决于：因此，为了形成足够稳定的分子轨道，须满足一定条件。
1.能量相近（相似）条件
能量相差悬殊的原子轨道不能够有效地组成分子轨道；
2.电子云最大重叠条件
原子轨道的重叠越大，组合形成的分子轨道越稳定越有效。
原子的电离能大小取决于它的电子构型。
理解电离能需注意的问题
定义：当一个气态中性原子X得到一个电子变成一个负离子所放出的能量I-。

无机材料科学基础习题解答1

解得：x=5.1 y=79.9
z=94.9
8－3 如果液态中形成一个边长为a的立方体晶核时，其自由焓G 将写成什么形式？求出此时晶核的临界立方体边长 aK 和临界核化自由焓Ga，并8－2题比较，那一种形状的G大，为什么？解：
G 6a2 . a 3 .GV
G 对G求极值得： 0 a 即： 12aK 3aK GV 0
LV＝900mN/m SL＝600mN/m 70.520 SV SL LV cos
＝600＋900×cos70.520
＝901mN/m`
( 2)已知＝600，求： SS
SS＝2 SV cos

2 600 2 901 cos 2 1559mN / m
19 n － 2.8 1.602 10－ -4 exp( ) 1 . 70 10 在1873K时， N 2 1.38 10－23 1873 . (b) 2Y F3 ( S ) CaF 6FF 2YCa VCa
2
由此可知 VCa

而在1873K时 VCa
5.5eV，计算在25℃和1600℃时热缺陷的浓度？
2－6 (a) 在CaF2晶体中，Frankel缺陷形成能为2.8eV，Schttky缺陷的生成能为
(b) 如果CaF2晶体中，含有10－6的YF3杂质，则在1600℃时， CaF2晶体中是热缺陷占优势还是杂质缺陷占优势？说明原因。
解：(a) 由题可知， Frankel缺陷形成能 < Schttky缺陷的生成能 n － E exp( ) 由知， N 2 KT Frankel缺陷浓度高，因而是主要的。 n －2.8 1.602 10－19 －24 exp( ) ＝ 2.06 10 在298K时， N 2 1.38 10－23 298