材料科學(xué)基礎(chǔ)作業(yè)解答

1、上一頁上一頁回主目錄回主目錄返回返回下一頁下一頁作作 業(yè)業(yè) 評(píng)評(píng) 講講材料科學(xué)基礎(chǔ)材料科學(xué)基礎(chǔ)上一頁上一頁回主目錄回主目錄返回返回下一頁下一頁習(xí)題一習(xí)題一: (P51) 1.: (P51) 1.)210(021 112（421421）（1 12323）346上一頁上一頁回主目錄回主目錄返回返回下一頁下一頁2.2.計(jì)算計(jì)算f.c.c100f.c.c100、110110、111111面間距面間距2220lkhadhkl體心立方當(dāng)體心立方當(dāng)h+k+l=奇數(shù)，奇數(shù)，面心立方當(dāng)面心立方當(dāng)h、k、l不全為奇（偶）數(shù)時(shí)，修正為：不全為奇（偶）數(shù)時(shí)，修正為：2220lkhadhkl22aa42a33b.c.c

2、f.c.c111110100a63a222a晶體結(jié)構(gòu)晶體結(jié)構(gòu)晶面間距晶面間距晶面晶面最大間距111110上一頁上一頁回主目錄回主目錄返回返回下一頁下一頁3.3.計(jì)算計(jì)算f.c.c f.c.c 線密度，線密度，111111面密度。面密度。22334232/136/13aaAaal2212/12|a110|a110|上一頁上一頁回主目錄回主目錄返回返回下一頁下一頁a1b.c.cf.c.c晶體結(jié)構(gòu)晶體結(jié)構(gòu)原子線密度原子線密度晶向晶向a2a31a1a21a32上一頁上一頁回主目錄回主目錄返回返回下一頁下一頁22ab.c.cf.c.c111110100晶體結(jié)構(gòu)晶體結(jié)構(gòu)原子面密度原子面密度晶面晶面22a2

3、34a21a22a233a上一頁上一頁回主目錄回主目錄返回返回下一頁下一頁4.4.在在 面上繪出面上繪出 晶向晶向）（101031123112z zx x1 1x x3 3x x2 2）（10101013112101六方晶系中繪制晶向時(shí)，應(yīng)先將四指數(shù)轉(zhuǎn)化成三指數(shù)，按三指數(shù)繪制wtvuWVU 1 0 0 00 1 - 1 00 1 - 0 1 上一頁上一頁回主目錄回主目錄返回返回下一頁下一頁5.5.畫六方系中的常見晶向畫六方系中的常見晶向000101120110z zx x1 1x x3 3x x2 202110121標(biāo)定晶向指數(shù)時(shí)，應(yīng)先按三指數(shù)標(biāo)定，再轉(zhuǎn)換成四指數(shù)wtvuWVU 1 0 0 0

4、0 1 - 1 00 1 - 0 1 100 210 110010上一頁上一頁回主目錄回主目錄返回返回下一頁下一頁zx1x2x3OA確定圖中晶向確定圖中晶向OA、OB的指數(shù)的指數(shù) B011 3121WVUwtvu 3 0 0 0 1 10 2 10 1 231101 _1001 _標(biāo)定晶向指數(shù)時(shí)，應(yīng)先按三指數(shù)標(biāo)定，再轉(zhuǎn)換成四指數(shù)上一頁上一頁回主目錄回主目錄返回返回下一頁下一頁 “指數(shù)看特征，正負(fù)看走向”。根據(jù)晶向的特征，決定指數(shù)的數(shù)值；根據(jù)晶向是“順軸”（即與軸的正向成銳角）還是“逆軸”（即與軸的正向成鈍角），決定相應(yīng)于該軸的指數(shù)的正負(fù)。立方和六方晶體中重要晶向的快速標(biāo)注o oz zy yx

5、x100100 111111 110110 001001 010010 011 z zx x1 1x x2 2x x3 30001011202110110_晶軸面對(duì)角線體對(duì)角線上一頁上一頁回主目錄回主目錄返回返回下一頁下一頁6 6為什么金屬的密度高（與共價(jià)鍵固體比較為什么金屬的密度高（與共價(jià)鍵固體比較)?)? 為什么無機(jī)非金屬材料一般熔點(diǎn)和硬度較高？為什么無機(jī)非金屬材料一般熔點(diǎn)和硬度較高？ 為什么高分子材料的柔韌性相對(duì)較好？為什么高分子材料的柔韌性相對(duì)較好？ 答：答： 1 1、 由質(zhì)量較大，半徑較小的金屬原子構(gòu)成。由質(zhì)量較大，半徑較小的金屬原子構(gòu)成。 金屬鍵無方向性和飽和性，結(jié)合時(shí)盡量密堆。金

6、屬鍵無方向性和飽和性，結(jié)合時(shí)盡量密堆。 共價(jià)鍵有方向性和飽和性。共價(jià)鍵有方向性和飽和性。 2 2、無機(jī)非金屬材料的結(jié)合鍵為共價(jià)鍵離子鍵，鍵能高、無機(jī)非金屬材料的結(jié)合鍵為共價(jià)鍵離子鍵，鍵能高 所以熔點(diǎn)和硬度高。所以熔點(diǎn)和硬度高。 3 3、高分子材料大分子鏈間由范德華力或氫鍵結(jié)合，鍵能低，、高分子材料大分子鏈間由范德華力或氫鍵結(jié)合，鍵能低， 鏈與鏈間很容易發(fā)生相對(duì)滑移，轉(zhuǎn)動(dòng)，故柔韌性好。鏈與鏈間很容易發(fā)生相對(duì)滑移，轉(zhuǎn)動(dòng)，故柔韌性好。上一頁上一頁回主目錄回主目錄返回返回下一頁下一頁本章重點(diǎn)：本章重點(diǎn)：結(jié)合鍵對(duì)材料性能的影響結(jié)合鍵對(duì)材料性能的影響晶面指數(shù)和晶向指數(shù)的標(biāo)定晶面指數(shù)和晶向指數(shù)的標(biāo)定三種典型

7、金屬結(jié)構(gòu)的晶體學(xué)特征三種典型金屬結(jié)構(gòu)的晶體學(xué)特征堆垛堆垛間隙間隙上一頁上一頁回主目錄回主目錄返回返回下一頁下一頁陽離子配位體規(guī)律陽離子配位體規(guī)律 半徑比半徑比 r+/r-00.1550.155 0.2250.225 0.4140.414 0.7320.732 1配位數(shù)配位數(shù)n+23468間隙位置間隙位置線性線性三角形三角形四面體四面體八面體八面體立方體立方體 示意圖示意圖- r +/r -是決定離子晶體配位多面體形態(tài)的關(guān)鍵因素。是決定離子晶體配位多面體形態(tài)的關(guān)鍵因素。上一頁上一頁回主目錄回主目錄返回返回下一頁下一頁作業(yè)作業(yè)2 2：1 1、計(jì)算離子晶體中配位數(shù)為、計(jì)算離子晶體中配位數(shù)為3 3和和

8、4 4的最小離子半徑比的最小離子半徑比r r+ +r r- -。155. 0130301CosrrCosrrrr r+ +r+r- -r r- -225.0123421104431114rraaraarr上一頁上一頁回主目錄回主目錄返回返回下一頁下一頁2 2、已知、已知NaFNaF核間距為核間距為0.231nm0.231nm，F(xiàn) F- -半徑為半徑為0.133nm0.133nm，求正負(fù)，求正負(fù)離子的配位數(shù)，說明晶體結(jié)構(gòu)特征（空間點(diǎn)陣、結(jié)構(gòu)單元、離子的配位數(shù)，說明晶體結(jié)構(gòu)特征（空間點(diǎn)陣、結(jié)構(gòu)單元、晶胞中原子數(shù)）。晶胞中原子數(shù)）。r r+ + = r= r0 0-r-r- - = 0.231-0.

9、133 = 0.098= 0.231-0.133 = 0.098r r+ +/r/r- - = 0.737= 0.737查上表查上表，n n = n= n- -8 8，立方體間隙；，立方體間隙；空間點(diǎn)陣空間點(diǎn)陣: : 簡(jiǎn)單立方簡(jiǎn)單立方結(jié)構(gòu)單元結(jié)構(gòu)單元: NaF: NaF晶胞中原子數(shù)晶胞中原子數(shù) 1Na+1F1Na+1FNaNa+ +F F- -上一頁上一頁回主目錄回主目錄返回返回下一頁下一頁3 3、示意畫出金剛石型結(jié)構(gòu)的晶胞，說明其中包含有幾、示意畫出金剛石型結(jié)構(gòu)的晶胞，說明其中包含有幾個(gè)原子，并寫出各個(gè)原子的坐標(biāo)。個(gè)原子，并寫出各個(gè)原子的坐標(biāo)。414341434343434141414143

10、 晶胞原子數(shù)：8頂點(diǎn)坐標(biāo)：（000），（100），（110），（010） （001），（101），（111），（011）面心坐標(biāo)： 1 00 11 0212121212121212121212121xyz上一頁上一頁回主目錄回主目錄返回返回下一頁下一頁基本要求：離子晶體的結(jié)構(gòu)規(guī)則，NaCl型，ZnS型（立方）晶體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，金剛石型共價(jià)晶體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。上一頁上一頁回主目錄回主目錄返回返回下一頁下一頁1.1.固溶體與金屬化合物在成分、結(jié)構(gòu)和性能上有何差異？固溶體與金屬化合物在成分、結(jié)構(gòu)和性能上有何差異？高熔點(diǎn)，硬而脆強(qiáng)度硬度高于純?nèi)軇?，遠(yuǎn)低于金屬化合物；塑性韌性相反性能不同于任何組元，各組元獨(dú)立呈規(guī)

11、則分布同溶劑，但晶格常數(shù)有變化溶質(zhì)原子統(tǒng)計(jì)均勻分布結(jié)構(gòu)典型成分可用分子式表示可變，位于相圖兩端成分 化合物 固溶體作業(yè)作業(yè)3：上一頁上一頁回主目錄回主目錄返回返回下一頁下一頁3、求電子濃度。Cu3Al：ae/1 (1) 3xx 0.75 1 (1 0.75) 31.5 =NiAl：ae/1.5Fe5Zn21：ae/1.61Cu3Sn：ae/1.75MgZn2：ae/2h.c.pb.c.c復(fù)雜立方六方結(jié)構(gòu)電子化合物L(fēng)aves相b.c.c上一頁上一頁回主目錄回主目錄返回返回下一頁下一頁5.5.銀和鋁都具有面心立方結(jié)構(gòu)，它們的原子半徑分別為銀和鋁都具有面心立方結(jié)構(gòu)，它們的原子半徑分別為r rAgAg

12、=0.1441nm=0.1441nm，r rAlAl=0.1428nm=0.1428nm，問它們?cè)诠虘B(tài)下能否無限互溶？問它們?cè)诠虘B(tài)下能否無限互溶？為什么？為什么？不能。不能。結(jié)構(gòu)相同，原子半徑相差很小，是無限互溶的必要非充分條件結(jié)構(gòu)相同，原子半徑相差很小，是無限互溶的必要非充分條件 AgAg的價(jià)電子數(shù)為的價(jià)電子數(shù)為1 1，AlAl為為3 3，受極限電子濃度影響，理論溶解度僅，受極限電子濃度影響，理論溶解度僅18%18%， 所以在固態(tài)下它們不能無限互溶。所以在固態(tài)下它們不能無限互溶。上一頁上一頁回主目錄回主目錄返回返回下一頁下一頁a7. 7. 立方立方ZnSZnS的密度為的密度為4.1Mg/m4.1Mg/m3 3，試計(jì)算兩離子的中心距離，試計(jì)算兩離子的中心距離ZnSZnS： f.c.cf.c.c結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)晶胞原子數(shù)：晶胞原子數(shù)：4 4Zn+4SZn+4S摩爾質(zhì)量：摩爾質(zhì)量： m0 = 97.39= 97.39設(shè)：晶胞設(shè)：晶胞體積為體積為V0nmNma54. 01 . 44300ZnZn+2+2S S-2-2nmad234. 054. 043111 4_0111 4_0ad 0004VNm晶胞體積晶胞質(zhì)量1 .43004aNm上一頁上一頁回主目錄回主目錄返回返回下一頁下一頁第二章重點(diǎn)及難點(diǎn)1、固溶體的分類及其結(jié)構(gòu)、性能特點(diǎn)。2、影響固溶體固溶度的因素。3、中間相的分類及其結(jié)構(gòu)、性能特點(diǎn)