材料科学基础习题集(新)

第一部分：习题集

《材料科学基础》复习思考题

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、Cu

5Zn

8

、Cu

3

Sn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、Fe

3

C的铁、碳原子比为（），碳的重量百分数为（），它是（）的主要强化相。

三、作图表示出立方晶系（123）、（0）、（421）等晶面和[02]、[

11]、[346]等晶向。

四、立方晶系的{111}晶面构成一个八面体，试作图画出该八面体，并

注明各晶面的晶面指数。

五、某晶体的原子位于正方晶格的结点上，其晶格常数a=b，

。今有一晶面在X、Y、Z坐标轴上的截距分别为5个原子间距、2个原子间距和3个原子间距，求该晶面的晶面指数。

六、体心立方晶格的晶格常数为a，试求出（100）、（110）、（111）晶面的面间距大小，并指出面间距最大的晶面。

七、已知面心立方晶格的晶格常数为a，试求出（100）、（110）、（111）晶面的面间距大小，并指出面间距最大的晶面。

八、试从面心立方晶格中绘出体心正方晶胞，并求出它的晶格常数。

九、证明理想密排六方晶胞中的轴比c/a=1.633。

十、试证明面心立方晶格的八面体间隙半径r=0.414R,四面体间隙半径r=0.225R;体心立方晶格的八面体间隙半径;<100>晶向的r=0.154R,<110>晶向的r=0.633R;四面体间隙半径r=0.291R, (R为原子半径)。

十一、a）设有一钢球模型，球的直径不变，当由面心立方晶格转变为体心立方晶格时，试计算其体积膨胀。

b）经x射线测定，在912℃时，γ-Fe的晶格常数为0.3633nm, α-Fe的晶格常数为0.2892nm,当由γ-Fe转变为α-Fe时,试求其体积膨胀,并与a)相比较,说明其差别的原因.。

十二、已知铁和铜在室温下的晶格常数分别为0.286nm和0.3607nm,分别求1cm3中铁和铜的原子数。

十三、Ni的晶体结构为面心立方结构，其原子半径为r=0.1243nm，试求1cm3中Ni的原子数。

十四、.Mo的晶体结构为体心立方结构，其晶格常数a=0.31468nm，试求Mo的原子半径r。

十五、Cu具有面心立方结构，其原子半径为r=0.1278nm，试求Cu的

密度（Cu 的相对原子量为63.5）

十六、试计算体心立方晶格{100}、{110}、{111}等晶面的原子密度和〈100〉、〈110〉、〈111〉等晶向的原子密度，并指出其最密排晶面和最密排晶向。（提示：晶面的原子密度为单位面积上的原子数，晶向的原子密度为单位长度上的原子数）。

十七、试计算面心立方晶格{100}、{110}、{111}等晶面的原子密度和〈100〉、〈110〉、〈111〉等晶向的原子密度，并指出其最密排晶面和最密排晶向。

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

十九、求（121）与（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。

二十、计算立方系[321]与[120]及（111）与⎪⎭

⎫ ⎝⎛-111之间的夹角。 二十一、.a)算出fcc 和bcc 晶体中四面体间隙及八面体间隙的大小，用原子半径R 表示，并注明间隙中心坐标；

b)写出溶解在γ-Fe 中C 原子所处位置，若此类位置全部被C 原

子占据，那么问在此情况下，γ-Fe 能溶解多少重量百分比的C ？而实