《材料科學(xué)基礎(chǔ)》課后習(xí)題及參考答案

1、1緒論1、仔細(xì)觀察一下白熾燈泡，會(huì)發(fā)現(xiàn)有多少種不同的材料？每種材料需要何種熱學(xué)、電學(xué)性質(zhì)？2、為什么金屬具有良好的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性？3、為什么陶瓷、聚合物通常是絕緣體？4、鋁原子的質(zhì)量是多少？若鋁的密度為2.7gcm3，計(jì)算1mm3中有多少原子？5、為了防止碰撞造成紐折，汽車的擋板可有裝甲制造，但實(shí)際應(yīng)用中為何不如此設(shè)計(jì)？說(shuō)出至少三種理由。6、描述不同材料常用的加工方法。7、敘述金屬材料的類型及其分類依據(jù)。8、試將下列材料按金屬、陶瓷、聚

2、合物或復(fù)合材料進(jìn)行分類：黃銅鋼筋混凝土橡膠氯化鈉鉛錫焊料瀝青環(huán)氧樹(shù)脂鎂合金碳化硅混凝土石墨玻璃鋼9、Al2O3陶瓷既牢固又堅(jiān)硬且耐磨，為什么不用Al2O3制造鐵錘？晶體結(jié)構(gòu)1、解釋下列概念晶系、晶胞、晶胞參數(shù)、空間點(diǎn)陣、米勒指數(shù)（晶面指數(shù)）、離子晶體的晶格能、原子半徑與離子半徑、配位數(shù)、離子極化、同質(zhì)多晶與類質(zhì)同晶、正尖晶石與反正尖晶石、反螢石結(jié)構(gòu)、鐵電效應(yīng)、壓電效應(yīng).2、（1）一晶面在x、y、z軸上的截距分別為2a、3b、6c，求出該

3、晶面的米勒指數(shù)；（2）一晶面在x、y、z軸上的截距分別為a3、b2、c，求出該晶面的米勒指數(shù)。3、在立方晶系的晶胞中畫(huà)出下列米勒指數(shù)的晶面和晶向：（001）與[210]，（111）與[112]，（110）與[111]，（322）與[236]，（257）與[111]，（123）與[121]，（102），（112），（213），[110]，[111]，[120]，[321]4、寫(xiě)出面心立方格子的單位平行六面體上所有結(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)。5、已知Mg2

4、半徑為0.072nm，O2半徑為0.140nm，計(jì)算MgO晶體結(jié)構(gòu)的堆積系數(shù)與密度。6、計(jì)算體心立方、面心立方、密排六方晶胞中的原子數(shù)、配位數(shù)、堆積系數(shù)。7、從理論計(jì)算公式計(jì)算NaC1與MgO的晶格能。MgO的熔點(diǎn)為2800℃，NaC1為80l℃請(qǐng)說(shuō)明這種差別的原因。8、根據(jù)最密堆積原理，空間利用率越高，結(jié)構(gòu)越穩(wěn)定，金鋼石結(jié)構(gòu)的空間利用率很低(只有34.01％)，為什么它也很穩(wěn)定9、證明等徑圓球面心立方最密堆積的空隙率為259％；10、

5、金屬鎂原子作六方密堆積，測(cè)得它的密度為1.74克厘米3，求它的晶胞體積。11、根據(jù)半徑比關(guān)系，說(shuō)明下列離子與O2—配位時(shí)的配位數(shù)各是多ro2=0.132nmrSi4=0.039nmrK=0.133nmrAl3=0.057nmrMg2=0.078nm12、為什么石英不同系列變體之間的轉(zhuǎn)化溫度比同系列變體之間的轉(zhuǎn)化溫度高得多？13、有效離子半徑可通過(guò)晶體結(jié)構(gòu)測(cè)定算出。在下面NaCl型結(jié)構(gòu)晶體中，測(cè)得MgS和MnS的晶胞參數(shù)均為a=0.52n

6、m(在這兩種結(jié)構(gòu)中，陰離子是相互接觸的)。若CaS(a=0.567nm)、CaO(a=0.48nm)和MgO(a=0.42nm)為一般陽(yáng)離子——陰離子接觸，試求這些晶體中各離子的半徑。14、氟化鋰(LiF)為NaCl型結(jié)構(gòu)，測(cè)得其密度為2.6g／cm3，根據(jù)此數(shù)據(jù)汁算晶胞參數(shù)，并將此值與你從離子半徑計(jì)算得到數(shù)值進(jìn)行比較。15、Li2O的結(jié)構(gòu)是O2作面心立方堆積，Li占據(jù)所有四面體空隙位置。求：(1)計(jì)算四面體空隙所能容納的最大陽(yáng)離子半徑

7、，并與書(shū)末附表Li半徑比較，說(shuō)明此時(shí)O2能否互相接觸。(2)根據(jù)離子半徑數(shù)據(jù)求晶胞參數(shù)。(3)求Li2O的密度。16、試解釋對(duì)于AX型化合物來(lái)說(shuō)，正負(fù)離子為一價(jià)時(shí)多形成離子化合物。二價(jià)時(shí)則形成的離子化合物減少(如ZnS為共價(jià)型化合物)，到了三價(jià)、四價(jià)(如AlN，SiC)則是形成共價(jià)化合物了。310、有兩個(gè)相同符號(hào)的刃位錯(cuò)，在同一滑移面上相遇，它們將是排斥還是吸引？11、晶界對(duì)位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)將發(fā)生怎么樣的影響？能預(yù)計(jì)嗎？12、晶界有小角度晶界

8、與大角度晶界之分，大角度晶界能用位錯(cuò)的陣列來(lái)描述嗎？13、試述影響置換型固溶體的固溶度的條件。14、從化學(xué)組成、相組成考慮，試比較固溶體與化合物、機(jī)械混合物的差別。15、試闡明固溶體、晶格缺陷和非化學(xué)計(jì)量化合物三者之間的異同點(diǎn)，列出簡(jiǎn)明表格比較。16、在面心立方空間點(diǎn)陣中，面心位置的原子數(shù)比立方體頂角位置的原子數(shù)多三倍。原子B溶入A晶格的面心位置中，形成置換型固溶體，其成分應(yīng)該是A3B呢還是A2B？為什么17、Al2O3在MgO中形成有

9、限固溶體，在低共熔溫度1995℃時(shí)，約有18重量％Al2O3溶入MgO中，假設(shè)MgO單位晶胞尺寸變化可忽略不計(jì)。試預(yù)計(jì)下列情況的密度變化。(a)O2為填隙離子。(b)A13為置換離子。18、對(duì)磁硫鐵礦進(jìn)行化學(xué)分析：按分析數(shù)據(jù)的Fe／S計(jì)算，得出兩種可能的成分：Fe1xS和FeS1x。前者意味著是Fe空位的缺陷結(jié)構(gòu)；后者是Fe被置換。設(shè)想用一種實(shí)驗(yàn)方法以確定該礦物究竟屬哪一類成分。19、說(shuō)明為什么只有置換型固溶體的兩個(gè)組份之間才能相互完全

10、溶解，而填隙型固溶體則不能。20、如果(1)溶劑和溶質(zhì)原子的原子半徑相差超過(guò)15％；(2)兩元素的電負(fù)性相差超過(guò)0.4％，通常這一對(duì)元素將不利于形成置換型固溶體，其中前一因素往往起主導(dǎo)作用。僅根據(jù)提供的資料提出哪一對(duì)金屬大概不會(huì)形成連續(xù)固溶體：Ta—W，Pt—PbCo一Ni，Co—Zn，Ti—Ta。金屬原子半徑(nm)晶體結(jié)構(gòu)金屬原子半徑(nm)晶體結(jié)構(gòu)TiCoNi0.14610.12510.1246六方(883℃)六方(427℃)面心

11、立方(~427℃)面心立方ZnTaWPtPd0.13320.14300.13700.13870.1750六方體心立方體心立方面心立方面心立方21、對(duì)于MgO、Al2O3，和Cr2O3，其正、負(fù)離子半徑比分別為0.47、0.36和0.40，則A1203和Cr23形成連續(xù)固溶體。(a)這個(gè)結(jié)果可能嗎為什么(b)試預(yù)計(jì)，在MgO—Cr2O3系統(tǒng)中的固溶度是有限的還是無(wú)限的為什么22、某種NiO是非化學(xué)計(jì)量的，如果NiO中Ni3Ni2=104，