《材料科學基礎》課后習題及參考答案

1、1緒論1、仔細觀察一下白熾燈泡，會發(fā)現(xiàn)有多少種不同的材料？每種材料需要何種熱學、電學性質？2、為什么金屬具有良好的導電性和導熱性？3、為什么陶瓷、聚合物通常是絕緣體？4、鋁原子的質量是多少？若鋁的密度為2.7gcm3，計算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，但實際應用中為何不如此設計？說出至少三種理由。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。8、試將下列材料按金屬、陶瓷、聚

2、合物或復合材料進行分類：黃銅鋼筋混凝土橡膠氯化鈉鉛錫焊料瀝青環(huán)氧樹脂鎂合金碳化硅混凝土石墨玻璃鋼9、Al2O3陶瓷既牢固又堅硬且耐磨，為什么不用Al2O3制造鐵錘？晶體結構1、解釋下列概念晶系、晶胞、晶胞參數、空間點陣、米勒指數（晶面指數）、離子晶體的晶格能、原子半徑與離子半徑、配位數、離子極化、同質多晶與類質同晶、正尖晶石與反正尖晶石、反螢石結構、鐵電效應、壓電效應.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；（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。3、在立方晶系的晶胞中畫出下列米勒指數的晶面和晶向：（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、寫出面心立方格子的單位平行六面體上所有結點的坐標。5、已知Mg2

4、半徑為0.072nm，O2半徑為0.140nm，計算MgO晶體結構的堆積系數與密度。6、計算體心立方、面心立方、密排六方晶胞中的原子數、配位數、堆積系數。7、從理論計算公式計算NaC1與MgO的晶格能。MgO的熔點為2800℃，NaC1為80l℃請說明這種差別的原因。8、根據最密堆積原理，空間利用率越高，結構越穩(wěn)定，金鋼石結構的空間利用率很低(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，測得它的密度為1.74克厘米3，求它的晶胞體積。11、根據半徑比關系，說明下列離子與O2—配位時的配位數各是多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化溫度比同系列變體之間的轉化溫度高得多？13、有效離子半徑可通過晶體結構測定算出。在下面NaCl型結構晶體中，測得MgS和MnS的晶胞參數均為a=0.52n

6、m(在這兩種結構中，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型結構，測得其密度為2.6g／cm3，根據此數據汁算晶胞參數，并將此值與你從離子半徑計算得到數值進行比較。15、Li2O的結構是O2作面心立方堆積，Li占據所有四面體空隙位置。求：(1)計算四面體空隙所能容納的最大陽離子半徑

7、，并與書末附表Li半徑比較，說明此時O2能否互相接觸。(2)根據離子半徑數據求晶胞參數。(3)求Li2O的密度。16、試解釋對于AX型化合物來說，正負離子為一價時多形成離子化合物。二價時則形成的離子化合物減少(如ZnS為共價型化合物)，到了三價、四價(如AlN，SiC)則是形成共價化合物了。310、有兩個相同符號的刃位錯，在同一滑移面上相遇，它們將是排斥還是吸引？11、晶界對位錯的運動將發(fā)生怎么樣的影響？能預計嗎？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的陣列來描述嗎？13、試述影響置換型固溶體的固溶度的條件。14、從化學組成、相組成考慮，試比較固溶體與化合物、機械混合物的差別。15、試闡明固溶體、晶格缺陷和非化學計量化合物三者之間的異同點，列出簡明表格比較。16、在面心立方空間點陣中，面心位置的原子數比立方體頂角位置的原子數多三倍。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，約有18重量％Al2O3溶入MgO中，假設MgO單位晶胞尺寸變化可忽略不計。試預計下列情況的密度變化。(a)O2為填隙離子。(b)A13為置換離子。18、對磁硫鐵礦進行化學分析：按分析數據的Fe／S計算，得出兩種可能的成分：Fe1xS和FeS1x。前者意味著是Fe空位的缺陷結構；后者是Fe被置換。設想用一種實驗方法以確定該礦物究竟屬哪一類成分。19、說明為什么只有置換型固溶體的兩個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)溶劑和溶質原子的原子半徑相差超過15％；(2)兩元素的電負性相差超過0.4％，通常這一對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作用。僅根據提供的資料提出哪一對金屬大概不會形成連續(xù)固溶體：Ta—W，Pt—PbCo一Ni，Co—Zn，Ti—Ta。金屬原子半徑(nm)晶體結構金屬原子半徑(nm)晶體結構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、對于MgO、Al2O3，和Cr2O3，其正、負離子半徑比分別為0.47、0.36和0.40，則A1203和Cr23形成連續(xù)固溶體。(a)這個結果可能嗎為什么(b)試預計，在MgO—Cr2O3系統(tǒng)中的固溶度是有限的還是無限的為什么22、某種NiO是非化學計量的，如果NiO中Ni3Ni2=104，