復(fù)旦大學(xué)材料科學(xué)導(dǎo)論課后習(xí)題答案(搭配石德珂《材料科學(xué)基礎(chǔ)》教材)

1、材料科學(xué)導(dǎo)論課后習(xí)題答案材料科學(xué)導(dǎo)論課后習(xí)題答案第一章第一章材料科學(xué)概論材料科學(xué)概論1.氧化鋁既牢固又堅(jiān)硬且耐磨，但為什么不能用來(lái)制造榔頭？答：氧化鋁脆性較高，且抗震性不佳。2.將下列材料按金屬、陶瓷、聚合物和復(fù)合材料進(jìn)行分類(lèi)：黃銅、環(huán)氧樹(shù)脂、混泥土、鎂合金、玻璃鋼、瀝青、碳化硅、鉛錫焊料、橡膠、紙杯答：金屬：黃銅、鎂合金、鉛錫焊料；陶瓷：碳化硅；聚合物：環(huán)氧樹(shù)脂、瀝青、橡膠、紙杯；復(fù)合材料：混泥土、玻璃鋼3.下列用品選材時(shí)，哪些性能特

2、別重要？答：汽車(chē)曲柄：強(qiáng)度，耐沖擊韌度，耐磨性，抗疲勞強(qiáng)度；電燈泡燈絲：熔點(diǎn)高，耐高溫，電阻大；剪刀：硬度和高耐磨性，足夠的強(qiáng)度和沖擊韌性；汽車(chē)擋風(fēng)玻璃：透光性，硬度；電視機(jī)熒光屏：光學(xué)特性，足夠的發(fā)光亮度。第二章第二章材料結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)知識(shí)材料結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)知識(shí)1.下列電子排列方式中，哪一個(gè)是惰性元素、鹵族元素、堿族、堿土族元素及過(guò)渡金屬？(1)1s22s22p63s23p63d74s2(2)1s22s22p63s23p6(3)1s22s22

3、p5(4)1s22s22p63s2(5)1s22s22p63s23p63d24s2(6)1s22s22p63s23p64s1答：惰性元素：(2)；鹵族元素：(3)；堿族：(6)；堿土族：(4)；過(guò)渡金屬：(1)(5)2.稀土族元素電子排列的特點(diǎn)是什么？為什么它們處于周期表的同一空格內(nèi)？答：稀土族元素的電子在填滿(mǎn)6s態(tài)后，先依次填入遠(yuǎn)離外殼層的4f、5d層，在此過(guò)程中，由于電子層最外層和次外層的電子分布沒(méi)有變化，這些元素具有幾乎相同的化學(xué)

4、性質(zhì)，故處于周期表的同一空格內(nèi)。3.描述氫鍵的本質(zhì)，什么情況下容易形成氫鍵？答：氫鍵本質(zhì)上與范德華鍵一樣，是靠分子間的偶極吸引力結(jié)合在一起。它是氫原子同時(shí)與兩個(gè)電負(fù)性很強(qiáng)、原子半徑較小的原子（或原子團(tuán)）之間的結(jié)合所形成的物理鍵。當(dāng)氫原子與一個(gè)電負(fù)性很強(qiáng)的原子（或原子團(tuán)）X結(jié)合成分子時(shí)，氫原子的一個(gè)電子轉(zhuǎn)移至該原子殼層上；分子的氫變成一個(gè)裸露的質(zhì)子，對(duì)另外一個(gè)電負(fù)性較大的原子Y表現(xiàn)出較強(qiáng)的吸引力，與Y之間形成氫鍵。9.材料的三級(jí)和四級(jí)結(jié)構(gòu)

5、可以通過(guò)加工工藝來(lái)改變，那么材料的二級(jí)結(jié)構(gòu)可以改變嗎？為什么？答：原子的結(jié)合鍵是材料的二級(jí)結(jié)構(gòu)。對(duì)于單一的材料來(lái)說(shuō)，其價(jià)鍵結(jié)構(gòu)是不可以通過(guò)加工工藝來(lái)改變的。但是實(shí)際工程應(yīng)用中，通過(guò)一定的加工工藝來(lái)改變材料的二級(jí)結(jié)構(gòu)，比如金剛石具有共價(jià)鍵，石墨具有共價(jià)鍵和物理鍵，而石墨等碳質(zhì)原料和某些金屬在高溫高壓下可以反應(yīng)生成金剛石，即一定程度上改變了材料的二級(jí)結(jié)構(gòu)。第三章第三章固體材料的晶體學(xué)基礎(chǔ)固體材料的晶體學(xué)基礎(chǔ)1.回答下列問(wèn)題：（1）在立方晶系

6、的晶胞內(nèi)畫(huà)出具有下列密勒指數(shù)的晶面和晶向：（001）與[210]，（111）與，與[111]，與[123]，與[236]。[112](110)(132)(322)（2）在立方晶系的一個(gè)晶胞中畫(huà)出(111)和(112)晶面，并寫(xiě)出兩晶面交線的晶向指數(shù)。（3）在立方晶系的一個(gè)晶胞中畫(huà)出同時(shí)位于(101)，(011)，(112)晶面上的晶向。[111]答：作圖略。（2）兩晶面交線的晶向指數(shù)為。[110]或[110]2.有一正交點(diǎn)陣的a=b，c

7、=a2。某晶面在三個(gè)晶軸上的截距分別為6個(gè)，2個(gè)，4個(gè)原子間距，求該晶面的密勒指數(shù)。答：（263）3.寫(xiě)出六方晶系的晶面族中所有晶面的密勒指數(shù)，在六方晶胞中畫(huà)出、1012[1120]晶向和晶面，并確定晶面與六方晶胞交線的晶向指數(shù)。[1101](1012)(1012)答：晶面族中所有晶面的密勒指數(shù)為：1012(1012)，(1012)，(1102)，(1102)，(0112)，(0112)(1012)，(1012)，(1102)，(110

8、2)，(0112)，(0112)作圖略，（）晶面與六方晶胞交線的晶向指數(shù)為：1012[1210]，[1210]，[4223]，[4223]，[2243]，[2243]4.根據(jù)剛性球模型回答下列問(wèn)題：（1）以點(diǎn)陣常數(shù)為單位，計(jì)算體心立方、面心立方和密排六方晶體中的原子半徑及四面體和八面體的間隙半徑。（2）計(jì)算體心立方、面心立方和密排六方晶胞中的原子數(shù)、致密度和配位數(shù)。答：體心立方面心立方密排六方原子半徑a34a24a12四面體間隙a5?3