潘金生材料科學基礎(修訂版)知識點筆記課后答案

第1章晶體學基礎

1.1復習筆記

一、空間點陣

I.晶體特征和空間點陣概述

（1）晶體特征

晶體的一個基本特征是具有周期性（=

（2）空間點陣

空間點陣是指用來描述晶體中原子或原子集團排列的周期性規(guī)律的在空間有規(guī)律分布的幾何點的集合。

2.晶胞、晶系和點陣類型

（1）晶胞

①晶胞的定義

空間點陣可以看成是由最小的單元——平行六面體沿三維方向重竟堆積（或平移）而成。這樣的平行六

面體稱為晶胞。

②點陣常數

￡.描述晶胞的大?。喝龡l棱的長度a,b和c：

b.描述晶胞的形狀：極之間的夾角a,。和y。

③選取晶胞的條件

a能反映點陣的周期性；

b.能反映點陣的對稱性：

c.晶胞的體積最小。

（2）晶系

按照晶胞的大小和形狀的特點，或按照6個點陣常數之間的關系和特點，可以將各種晶體歸為7種晶系。

發(fā)1-17種晶系

M,系點陣常數間的關系和特點實?

三制K,CfOy

中斜工…$-90?/y（笫設置）as

華第二片設置,

30,?2Hf(>

科方a<??。?廠，-90.aS.Ga.F^C

（正交）

正方a_"<?.ay=90?伊Sngflp.TK%

立方a=6=o?a=g=y=90*Cu.Al.a-Fe.N?CI

六方a90*.y-120*Zn.Cd.NrAs

英方r.tf-A.,Sb?Bi?方?石

（3）點陣類型

①簡單三斜點陣（如圖1-1（1）所示）；

②簡單單斜點陣（如圖1/（2）所示）；

③底心單斜點陣（如圖1-1（3）所示）：

④簡單斜方點陣（如圖1-1（4）所示）：

⑤底心斜方點陣（如圖1-1（5）所示）：

⑧體心斜方點陣（如圖1“⑹所示）：

⑦面心斜方點陣（如圖1-1（7）所示）：

⑨六方點陣（如圖1“（8）所示）;

⑨菱方點陣（三角點陣）（如圖1-1（9）所示）：

?簡單正方（或四方）點陣（如圖14（10）所示）；

?體心正方（或四力）點陣（如圖1-1（II）所示）；

⑦簡單立方點陣（如圖1-1（12）所示）；

?體心立方點陣（如圖1/（13）所示）；

（3）面心立方點陣（如圖1-1（14）所示）。

圖1-114種空間點陣

（4）布拉維點陣與復式點陣

①布拉維點陣：由等同點構成的點陣：

②梵式點陣：由幾個布拉維點陣穿插而成的復雜點陣。

二、晶面指數和晶向指數

I.晶面指數和晶向指數

（1）晶面指數

將截距的倒數化成三個互質的整數h,k,1,則（hkl）稱為待標晶面的晶面指數。

（2）晶向指數

將晶向上除原點以外的任一點的坐標x,y,z化成互質整數u,v,w,得到晶向指數［uvw］。（3）注

意點

①參考坐標系可以平移，但不能轉動；

②晶面指數和晶向指數可為正數，亦可為負數，但負號應寫在數字上方；

③若各指數同乘以異于零的數n,如晶面位向不變，晶向則或是同向（n>0）,或是反向（n<0）。

（4）晶面族和晶向族的表示

在高對稱度的晶體中，往往存在一些位向不同、但原子排列情況完全相同的晶面。這些晶體學上等價的

晶面就構成一個晶面族，用｛hkl｝表示；

由晶體學上等價的晶向也構成晶向埃，用（uvw）表示。

2.常見晶體結構及其幾何特征

（1）常見晶體結構

①體心立方結構（BCC）；

②面心立方結構（FCC）；

③密排六方結構（HCP）。

（2）幾何特征

①配位數

配位數是指單個原子周圍的最近鄰原子數。

②晶胞內的原子數

一個晶胞內的原子數可以從晶胞圖中宜觀看出。

③緊密系數E

又稱堆垛密度，8定義為：

.品胤中各原子的體枳之和

，一部胞的體枳

④密排面和密排方向

不同晶體晶格中不同晶面、不同晶向上的原子排列方式和排列密度不一樣，如表1-2、表1?3所示。

發(fā)1-2體心立方、面心立方晶格主要晶面的原夕排列方式和排列密度

（4）標準投影。

f.倒易點陣

倒易點陣的每一結點都對應著正點陣（即實際點陣）中的一定晶面，即不僅反映該晶面的取向，而同還

反映晶面間距。

（1）倒易點陣的確定方法

①倒易基矢臚，b*和C*的確定:

bXc

a?bXc

cX。__cXa

?exaV*

aXbaXb

?aXb

②對于?切允許的整數h,k,I,作出向量3-2?+公），這些向量的終點就是倒易點陣的結點，結點的

集合就構成倒易點陣。

（2）倒易點陣的基本性質

①正點陣和倒易點陣的同名基矢的點積為1,不同名基矢的點積為零，即

②正點陣晶胞（或原胞）的體積V5倒易點陣晶胞（或原胞）的體積V*呈倒數關系:

V-i

V

③正點陣的基矢與倒易點陣的基矢互為倒易，即

④任意倒易矢量￡Aa??砂?+生?必然垂直于正點陣中的（hkl）面;

⑤倒易矢量長度與晶面間距有如卜關系:

（3）倒易點陣的應用

①解釋X射線及電子衍射圖像:

②研究能帶理論（布里淵區(qū)）：

③推導晶體學公式。

1.2名?？佳姓骖}詳解

一、選擇題

I.在尖晶石（MgAkOJ結構中，O”作立方密堆，Mg?，離子填入（）。［南京工業(yè)大學2008研］

A.1/2的四面體空隙

B.1/2的八面體空隙

C.1/8的四面體空隙

D.1/8的八面體空隙

【答案】C

【解析】尖晶石是一類礦物的總稱，具有通式XY2O4,為等軸晶系。A為二價陽離子，B為三價陽離

子。結構中。2一離子作立方緊密堆積，其中A離子填充在四面體空隙中，B離子在八面體空隙中，即A2+

離子為4配位，而葭力6*

2在正交晶系中，可能存在的空叵格子類型為（）。［南京工業(yè)大學2008研］

A.P,I,C

B.P.I,F

C.P,C,F

D.P,F,I,C

【答案】D

【解析】在正交晶系中，可能存在的空間格子類型為正交簡單（P）、正交面心（F）、正交體心

⑴、正交側心（C）。

3.高嶺石屬于層狀硅酸鹽結構，其結構特征是（）.［南京工業(yè)大學2008研］

A.二層型三八面體結構

B.三層型三八面體結構

C.二層型二八面體結構

D.三層型二八面體結構

【答案】C

【解析】高嶺石結構屬To型，即結構單元層由硅氧四面體片與“氫氧鋁石”八面體片連結形成的結構層沿

c軸堆垛而成。層間沒有陽離子或水分子存在，強氫鍵加強了結構層之間的連結。

4.在各種層狀硅酸鹽結構中，晶胞參數相近的是（）。［南京工業(yè)大學2008研］

A.即和b（）

B.聞和co

C.c（）和b（）

D.c0

【答案】A

【解析】層狀硅酸鹽結構中，硅氧四面體通過三個共同氧在二維平面內延伸成一個硅氧化四面體層。層

次硅酸鹽絡陰離子的基本單元是［SiQioF?加侑加20nm,b-0.90nm?"及從"低砧""第杓’.'"罐"""%%創(chuàng)0人""此

5.熔體是（）的混合物。［南京工業(yè)大學2008研］

A.相同聚合度的聚合物和游離堿

B.不同聚合程度的各種聚合物

C.各種低聚物

D.各種高聚物

【答案】B

【解析】熔體是不同聚合程度的各種聚合物的混合物。即低聚物、高聚物、三維碎片、游離堿、吸附

物。聚合物的種類、大小和數量隨熔體組成和溫度而變化。

二、填空題

I.可以按旋轉軸和旋轉反伸軸的軸次和數目將晶體分成立方晶系、三方晶系、四方晶系、、

、和共七個晶系。［北京工業(yè)大學2009研］

【答案】六方晶系；正交晶系；單斜晶系：三斜晶系

Z原子或高子的是指在晶體結構中，該原子或離子的周圍與它直接相鄰結合的原子個數或所有異號

離子的個數。［北京工業(yè)大學2009研］

【答案】配位數

【解析】配位數是中心原子或離子的重要特征，是與中心原子或離子直接相鄰結合的原子個數或所有異

號離子的個數。

2.線性高分子可反復使用，稱為塑料；交聯(lián)高分子不能反復使用，稱為塑料。［北京工業(yè)大學

2009研］

【答案】熱塑性；熱固性

4.點缺陷分為、和，點缺陷又被稱為o［天津大學2010研］

【答案】空位原于；間隙原于：異類原于；零維缺陷

5.鮑林規(guī)則適用于晶體結構。［南京工業(yè)大學2008研］

【答案】離子

【解析】鮑林規(guī)則是鮑林根據離子晶體的晶體化學原理，通過對一些較簡單的離子晶體結構進行分析，

總結歸納出的五條規(guī)則。

6.晶體的本質是。［南京工業(yè)大學2008研］

【答案】質點在三維空間成周期性重復排列

【解析】晶體結構中最基本的特征是晶體中原子或分子的排列具有三維空間的周期性，隔一定的距離重

復出現(xiàn)。

7.選取空間點陣的單位平行六面體時，其首要原則是。［南京工業(yè)大學2008研］

【答案】單位平行六面體的對稱性應符合整個空間點陣的對稱性

8.同質多晶現(xiàn)象是指o［南京工業(yè)大學2008研］

【答案】化學組成相同的物質在不同的熱力學條件下，形成結構不同的晶體

9.空間群為Fn】3m的晶體具有結構。［南京工業(yè)大學2008研］

【答案】面心立方

10.粘土泥漿膠溶的條件是、和o［南京工業(yè)大學2008研］

【答案】介質呈堿性：一價堿金屬陽離子交換原來的陽離子；陰離子的聚合作用

三、判斷題

I.在密堆結構中會形成兩種空隙，一是由8個球形成的八面體空隙，另一種是由4個球形成的四面體空

驚。（）［北京工業(yè)大學2009研］

【答案】x

【解析】密堆結構中會形成兩種空隙，一是由6個球形成的八面體空隙，而不是由8個球形成八面體空

隙：二是由4個球形成的四面體空隙。

2尖晶石型晶體（AB2O4）具有正型和反型結構，其木質是正型中A離子的八面體擇位能大于B離子，

而反型中是B離子的八面體擇位能大于A離子。（）［北京工業(yè)大學2009研）

【答案】x

【解析】尖晶石晶體中止型結構是A離子的八面體擇位能小于B離子，反型結構則是A離子的八面體擇位

能大于B離子。

3在熔化過程中，非晶態(tài)材料不同于晶態(tài)材料的最主要特點是其沒有一個固定的熔點。（）［北京

工業(yè)大學2009研］

【答案】7

【解析】非晶態(tài)材料，也叫無定形或玻璃態(tài)材料，具有和晶態(tài)物質可相比較的高硬度和高粘滯系數。但

其組成的原子、分子的空間排列不呈現(xiàn)周期性和平移對稱性，晶態(tài)的長程序受到破壞：只是由于原子間

的相互關聯(lián)作用，使其在幾個原子（或分子）直徑的小區(qū)域內具有短程有序。

4.在宏觀晶體中進行對稱操作時晶體的中心點是不動的。（）［南京工業(yè)大學2008研］

【答案】Y

【解析】晶體的對稱性是指晶體經過某些特定操作之后，能夠回復到原來狀態(tài)的性質。而對稱操作就擔

指的這些操作。晶體對稱性可分為宏觀對稱性（指操作時，晶體至少有一點保持不變）和微觀對稱性操

作（指對稱操作中的平移操作，或有平移操作的復合操作）。

￡晶面在三個坐標軸上的截距之比一定為一簡單的整數比。（）［南京工業(yè)大學2008研］

【答案】V

【解析】因為在晶體中建立坐標系時是以晶胞中待定晶向上的某一陣點為原點，以過原點的晶軸為坐標

軸，以晶胞的點陣常數a、b、C分別為x、y、z坐標軸的長度單位。

6微觀對稱要素的核心是平移釉。（）［南京工業(yè)大學2008研）

【答案】Y

【解析】微觀對稱性操作是指對稱操作中的平移操作，或有平移操作的復合操作，核心為平移軸。

7.化學組成不同的晶體其結構也一定不同。（）［南京工業(yè)大學2908研］

【答案】x

【解析】晶體結構與它的化學組成、質點的相對大小和極化性質有關。但并非所有化學組成不同的晶體

都有不相同的結構，而完全相問的化學組成的晶體也可以出現(xiàn)不同的結構。這也是晶體中有IE質多晶和

類質同品之分的原因。

&硅酸鹽熔體的粘度隨堿金屬氧化物含量的增加而迅速增大。（）［南京工業(yè)大學2008研］

【答案】x

【解析】硅酸鹽熔體的粘度隨堿金屬氧化物含量的增加而下降。硅酸鹽熔體的粘度首先取決于硅氧四面

體網絡的聚合程度，即隨O/Si比的上升而下降。

四、名詞解釋

I.晶面族［天津大學2010研］

答：在立方晶系中，由于原子的排列具有高陵的對稱性，往往存在有訐多原子排列完全相同但在空間位

向不同（即不平行）的晶面，這些晶面總稱為晶面族。其用大括號表示，即｛abc）。如面立方晶胞

中、（111）、（Tll）.（I］）、（11）,同屬于｛111｝晶面族。

2.晶族［北京工業(yè)大學2009研］

答：依據晶體結構中高次軸（n>2）的數目，將晶體劃分為低級（無高次軸）、中級（一個高次軸）和

高級（多于一個高次軸）晶族。

?.晶胞［南京工業(yè)大學2（X）8研］

答：晶胞是指能充分反映晶體結構特征的最小結構單位。

4.高分子材料與陶能材料［西安交通大學2009研］

答：高分子材料是指以有機高分子化合物為主要組分的材料。

陶瓷材料是將天然的或人工合成的一些氧化物、碳化物、氮化物等特殊的化合物粉末，通過成形和高溫

燒結而制成的多晶固體材料。

5.抗磁體與鐵磁體［西安交通大學2009研］

答：抗磁體是指內部的磁矩能削弱外部磁場的材料：鐵磁體是指內部的磁矩能極大地增強外部磁場的材

料。

6.配位數［西南交通大學2009、西安工業(yè)大學2008研］

答：配位數是晶格中任一晶格結點原子周圍最近鄰的原子數目。

五、簡答題

I.分別寫出如圖1-1所示五種晶體結構所屬的拉維點陣類型。［清華大學2009研］

?/?Zn5-

（d）懺/，（ZnS）第晶體紿構?）金松石的曲體總構

圖1“

答：（a）為面心立方：（b）為簡單立方點陣：（c）為簡單立方點陣；（d）為（簡單）六方點陣；

（e）面心立方點陣。

2.某刊物發(fā)表的論文中有這樣的論述：“正方點陣Nd,Fe“B（410）晶面和（411）晶面的衍射峰突出，因

此晶體生長沿V4IO＞和V411＞晶向生長較快”。指出其錯誤所在。［清華大學2008研］

答：［?/］1（如:的關系，只有立方點陣中才成立，不能推廣到其他點陣。在題目所給的正方（四方）點

陣中，［41011⑷0）只是特例,⑷1不垂直于（411）才是一般情況。即使對于立方晶系來說，（410）晶

面和（411）晶面的衍射峰突出，只能說明多晶體中發(fā)生（410）晶面和（411）晶面的擇優(yōu)取向。按

Wullf定理，這與晶體牛.長沿V410＞和＜411＞晶向生長較快并無因果關系。

3.討論晶體結構和空間點陣之間的關系。［北京科技大學2010研］

答：晶體結構是指晶體內部原子實際的排列方式。晶體以其內部原子、離子、分子在空間作三維周期性

的規(guī)則排列為其最基本的結構特征,任一晶體總可找到一套與三維周期性對應的基向量及叮之相應的晶

胞，因此可以將晶體結構看作是由內含相同的具平行六面體形狀的晶胞按前、后、左、右、上、下方向

彼此相鄰“并置”而組成的一個集合。

晶體結構的幾何特征是其結構基元（原子、離子、分子或其他原子集團）呈?定周期性的排列。通常將

結構基元看成一個相應的幾何點，而不考慮實際物質內容。這樣就可以將晶體結構抽象成一組無限多個

作周期性排列的幾何點。這種從晶體結構抽象出來的，描述結構基元空間分布周期性的幾何點，稱為晶

體的空間點陣。

在晶體的點陣結構中每個陣點所代表的具體內容，包括原子或分子的種類和數量及其在空間按一定方式

排列的結構，稱為晶體的結構基元。點陣點是代表結構基元在空間重復排列方式的抽象的點。如果在晶

體點陣中各點陣點位置上，按同一種方式安置結構基元，就得整個晶體的結構。

晶體結構和空間點陣之間的關系可表示為：空間點陣+基元=晶體結構

空間點陣只有14種，基元可以是無窮多種，因此構成的具體的晶體結構也是無窮多種。

4.歐盟于2006年7月1R開始正式執(zhí)行的RoHS指令（現(xiàn)已成為法令）要求禁止哪些有害物質？其最高允

許含量分別是多少？替代有鉛釬料的主要釬料系統(tǒng)有哪些？［清華大學2008研］

答：禁用鉛（Pb，（）.1%）,汞（Hg,0.1%）、鎘（Cd,0.01%）.六價鋁（G“.0.1%）.多澳聯(lián)苯

（PPB,Polybrominated,0.1%）、多溟二苯酸（PBDE,PolybrominatedDiphenylEther.0.1%）。替代

芍鉛釬料的主要有：Sn-Ag-Cu.Sn-Zn.Sn-Bi.Sn-In系統(tǒng)。'

f.分別寫出圖1-2所示5種晶體結構所屬的布拉維點陣類型。［清華大學2009研］

4)*>

圖1-2

a）NaCl的晶體結構b）

C$CI的晶體結構c）

CaTiCh的晶體結構

（1）纖鋅礦（ZnS）的晶體結構

e）金剛石的晶體結構

答：a）面心立方；b）簡單立方點陣；c）簡單立方點陣；d）（簡單）六方點陣；e）面心立方點陣。

6.畫出立方晶系的［100］、［101］晶向和（山）、（江1）晶面及六方晶系的【向】晶向、（0001）晶面。［西南交

通大學2009研］

答:如圖1-3所示。

圖1-3

7.請在立方晶胞中畫出⑹2）和（111）以及［111］和［201］的圖示,并說明其意義。［北京工業(yè)大學2009研］

答：（012）和（111）表示晶面，［111］和12011表示晶向，如圖1-4所示。

&試以NaCI晶胞為例，說明而心立方密堆中的人面體空隙和四面體空隙的位置和數量。［南京工業(yè)大學

2008研］

答：在NaCI結構中C廠為以心女方電雄.N；!，殳：小解為上川悍中.SNiiClM.中處」6個C1一侑八曲體中c-NaCl，4的中介圓的八胤體的位置和仁友：必弘中

讓包為八值體中期惶H?共”］2個?WI石出跑的達冷V曲改為12x1川?3個?因此NaCIq如中共在4個人人體生昆?

NaCI晶胞中的四面體空隙處于晶胞的體對角線方向上,由角頂elf,,中儂小是8M立方恤中心?

上“8個片面體空原?

9.面心立方晶體沿［001］方向拉伸，可能有幾個滑移系開動？請寫出各滑移系指數，并分別繪圖示之。

【西北工業(yè)大學2009研|

答：共12個滑移系，其中可能開動的有8個，如圖1-5所示。

(ill)IOII)(IHXlOII(iiiMoiil(Tuxioi)

10.在Al單晶中，(111)面上有一位錯血(川)面上有另一位堵若兩位錯發(fā)生反

應，請繪出新位錯，并判斷其性質,|西北工業(yè)大學2009研1

答：新位錯為ft>=f［，，0：?位錯線為(111)面與(”i>面的交線仃⑼。兩者垂直，因此是刃型位錯。如

圖1-6所示。

II.請分別寫出立方晶系中｛110｝和｛l(X)｝晶面族包括的晶而。［西北工業(yè)大學2009研］

答：｛110)：(110)(101)(Oil)(HO)(ioi)(011)

｛100｝：(100)(010)(001)(ooi)(oFo)(?oo)

12.寫出BCC晶體中的配位數、致密度、原子半徑r與點陣常數a的關系式并在一個BCC晶胞中畫出其室

溫時的一組滑移系，標出密排面與密排方向。［西安理工大學2008研］

答：BCC晶體的配位數為8,致密度為0.68,其中原子半徑r與點陣常數a的關系式：'=、￡,圖1-7為體心

立方的一組滑移系示意圖。

圖1-7

13.寫出圖1-8所示立方晶胞中ABCDA面的晶面指數，以及AB、BC、CD、DA各晶向的晶向指數。［西

安交通大學2009研］

g|l-8

答：ABCDAffl：(H2：;

AB晶向:1021：

BC晶向:(20?I；

CD晶向：［0211；

DA晶向:I2or0

14.寫出圖1-9所示六方晶胞中EFGHIJE面的密勒-布拉菲晶面指數,以及EF、FG、GH、HI、IJ、JE各

晶向的密勒-布拉菲晶向指數。［西安交通大學2009研］

圖1-9

答：EFGHIJE面：(H02)

EF晶向:124231FG晶向：14223GH晶向：

UI加HI晶向：印及IJ品向:L&23.JE晶向:LTT2O.

15.以圓圈表示一個原子，試畫出體心立方晶體中(111)面的原子排列方式，要求至少畫出十個以上

的原子。［北京工業(yè)大學2008研］

答：如圖1/0所示。

OOOO

OOOOC

OOOO

圖1-10

16.某著作中給出六方點陣MoSi2的錯誤晶胞如圖1-11所示。指出其錯誤所在，畫出一個正確的六方晶

胞，并給出a、c點陣常數的數值。［清華大學2008研］

答：圖1-11中鋁原子與硅原子所示位置為非等同點，不符合節(jié)點選取的規(guī)則。圖1/2中虛線所示為正確

的六方晶胞的(001)面。

其中

”6=2x0.46242nmxsin600=2x0.4642x^ynm=0.8040nm

17.在晶胞圖中給出下列晶向I：的單位向量長度(即最短原子間距，用點陣常數表示)：|清華大學

2(X)9研]

FCC晶體中：[no];[M2].

BCC晶體中：fill]：[in]一

HCP晶體中：[IOFO]；[Ton],

答：如圖1-13所示。

BCC3體中

圖1-13

六、計算題

I.已知鋁的空位形成能為0.76eV/空位，25c時鋁的點陣常數為0.405nm。

(1)計算25'C時鋁的空位濃度(空位/)o

(2)鋁在什么溫度下空位濃度是25℃時的1()(X)倍？［中南大學2009研］

解：(1)設鋁的點陣常數a=0.405nm,則單位晶體積內單胞數為一由于鋁為fee結構，每個單胞內的

原子個數為：，-一

由此可得單位體積內結點個數為'空位濃度的計算公式為：

■位內￡84力?

式中，A為材料常數且A=l：空位形成能叫事加洪1K>1內、：R=kNA=8.31J/

(mol-K),為氣體常數:T為熱學溫度。則當T=(273+25)=298K時,鋁中的空位濃度為:

一，空位?

(2)由.上述空位濃度計算公式可知:

2.從周期表查到。2一、Fc2+?Fc3+*.f的，改分劃為0」4nnrO.O77nm-0.069nm-叫il耳杼用它巾可以影u”2.修的,;;體納物.［比“工業(yè)，;72009叫|

-

解：FeO,R/R=0.077/0.140=0.550,處于0,414?0.732范圍，具有砥!位，F(xiàn)CCNaCl結構：Fe2O3,

R7R~=O.O69/O.14O=O,492,同樣處于0.414?0.732范圍，具有6配位，A2X3結構，三方晶系。

3.已知鋁的空位形成能為0.76eV/空位，25℃時鋁的點陣常數為0.405nm。

(1)計算25c時鋁的空位濃度(空位/cn?)。

(2)鋁在什么溫度下空位濃度是25c時的1000倍？［中南大學2009研］

解：(1)設鋁的點陣常數為a=0.405nm,由題可知單位晶體體積內單胞數為.由于鋁為FCC結構，每

個單胞內的原子個數為4,可知單位體積內結點個數為N為點?？瘴粷舛葹?/p>

r,單位體枳內空位數S).-S_

,維位體積內結點數(N「e①

式中,A為材料常數，通常取A=l；空位形成能Qv=0.76eV,而|.v=l.602』0”J:A=8.3IJ/mo|.K“R為氣體常

數；T為熱力學溫度。

在25℃時，T=(273+25)K=298K,代入式①得到此溫度下的鋁中的空位濃度n=8.34xl()9空位/cm1

(2)由空位濃度計算公式①，不同溫度下空位濃度與溫度有關，「=298K,T?待求，而依題意有

G察等1

第=一’=胸，代入各數據計算可得T2=I157C。

4.試計算NazOCQALC^SiO?玻璃的四個結構參數Z、R、X和Y。［南京工業(yè)大學2008研］

解：Z=4；R=9/4=2.25；X=0.5；Y=3.5。

f.具有面心立方結構的AB型化合物晶體，該AB化合物的分子量為26,測得其密度為2.6g/cm\據此計

算AB晶體的晶胞參數。［南京匚業(yè)大學2008研］

解：晶胞中Z=4,Imol中AB數為2.6/26X%=6.02XI0H：

晶胞數MGS閏XIO^M1.5x1022：

1.5xlO22V=1.5xlO：2a5=IO2lnm3,因此a=0.41nm?

6.請比較FCC晶體中和b2=a|100倆位錯的畸變能哪個較尢【西北工業(yè)大學2009研］

解：

Ib2I=a/T4040

政b|的畸變能較小。

7.畫出常見的金屬晶體結構面心立方、體心立方和密排六方的晶胞示意圖，并分別計算它們的晶胞原

「數、原/?半徑（用晶格常數表示〕、配位數和致密度。［西安I：業(yè)大學2008研］

解：面心立方、體心立方和密排六方的晶胞示意圖如圖1-14所示。計算得它們的晶胞原子數、原子半徑

（用晶格常數表示）、配位數和致密度列于表1-1。

面心立方

密排六方

圖1-14

表1“

FCCBCCHCP

M施配于效426

R.冬

原f卡收

—12812

效寄度0.740.68a74

8.面心立方結構金屬的［100］和［IU］晶向間的夾角是多少？{100}面間距是多少？［北京科技大學2005研］

解：（1）由題意，向量夾角為:

所以：<"?'--j-*?<?':'?小??:小

、

則可得：a-arc?丁i--―_―

%■-I二“

（2）對于面心立方，由于a=b=c,故晶面間距8?J：,其中a為點陣常數。此處，h=l,k=

0.1=0,所以面間距d=a。

第2章固體材料的結構

2.1復習筆記

一、原子結構

I.經典模型和玻爾理論

（1）經典模型

經典的原子模型認為，原子是由帶正電荷+Ze的原子核和Z個繞核旋轉的電廣組成（Z是原子序數）。

（2）玻爾理論

玻爾對此經典模型作了兩點重要的修正：

①電子只能在一些半徑為確定值口殳，…的軌道上運動，每一定態(tài)對應著一定的能量E；

②處于定態(tài)的電子，其角動量L也只能取一些分立的數值，且必須為（興的整數倍。

2.波動力學理論和近代原子結構模型

（1）粒子的波粒二象性

電子和一切微觀粒子既具有粒子性，又具有波動性，基本方程是：

（2）波動函數相關的4個量子數

表2-1波動函數相關的4個量子數

4個量子數作用

主量子數n是決定能量的主要參數

凱道角量子數1決定了軌道角動量的大小

軌道磁量子數m決定了軌道角動量在外磁場方向的投影值

自旋磁量子數或決定了自旋角動員在外磁場方向的投影值

（3）波函數特征

U=U?imm%

①日/態(tài)電子的徑向分布幾率圖上存在著",=K-/7個球節(jié)：

②S態(tài)電子的角分布幾率圖總是球對稱的，S態(tài)只有一個軌道；

③P態(tài)電子的角分布幾率圖是軸對稱的，p態(tài)有三個軌道：

④在沒有外場的情形下，d態(tài)電子的角分布幾率圖也應該是球對稱的，但在分子或品體中，它們就不再

造球形的：

⑤r較大時1凡『-const.,IRJ不隨r變化。

2.能級圖和元素的原子結構

（1）能級圖

①概念

能級圖是指將所有元素的各種電子態(tài)（n,1）按能量水平Eni排列成的圖。

②能級圖的特點

a.Enf>End>Ent>>Eni.

h?）；.

C.E”,>E（（,］）,；

d.E“.E<?"和E<?w三者的關系隨元素而異。對z大的元素，E..>&…>&?川。

Z^20Z=90

圖2-1元素的能級圖

3.自由原子的電子結構

（1）原子分布的原則

①能量最低原則

各電子應占據能量盡量低的狀態(tài)。

②泡利不相容原理

不允許兩個電子的4個量子數都分另！相等。

③最多能容納電子數

表2-2各態(tài)最多能容納電子數

s態(tài)2個，（/=0'B,m0,w-=±l）

p態(tài)6個，（3hm=O.±h"??-士：

d態(tài)1（）^,（/-2im-0.±l.±2i

f1態(tài)14個，/=3;m=O,±l?±2.±3；皿=土|/2：

（第n殼層

個

（2）周期表中各元素的原子結構

表2-3短周期、長周期元素分布特點

第I周期n=l,一個狀態(tài)Is態(tài)，只有兩個元素

近周期元素第H周期n=2,軌道數為M1C+1⑵）+3（2?-58個元素

第HI周期n=3,第三殼層中不包括3d態(tài)，有8個元素

外層電子填充在d軌道的元素都稱為過渡族元素

長周期元素外層電子填充在4鬧I道上的元素稱為捌系元素

對過渡族元素，E一和E.?的能量相近

4.原子稔定性

（1）原子電離能

電離能是指將原子的外層電子擊出所需的最小能量，也叫電離電位，單位是V或eV。

某電子態(tài)越穩(wěn)定，相應的電離電位就越高。

（力原于稔定性影響因素

①中性原子的電離電位最低，原子最不稔定：

②（1。是比較穩(wěn)定的狀態(tài)，要使（1?電崗成需要很高的電離電位：

③在其他因素相同的情況下，核電荷越大的元素，其同級電離電位也越高；

④次外層電廣?對外層電廣有屏蔽作用，從而使后者的電離電位減小。

二、化學鍵類型及分子結構

I.結合鍵

結合鍵的種類及主要特征如表2-4所示。

表2-4各種結合鍵的比較

結合鍵類型主要特征

離子鍵非方向犍，高配位數，低溫不導電，高溫離子導電

共價鍵空間方向健，低配位數，純晶體在低溫下電導率很小

金屬鍵非方向鍵，配位數及密度都極高，電導率高，延性好

分子鍵低的熔點和沸點：壓縮系數大：保留了分子的性質

氫鍵結合力高于無氫鍵的類似分子

2.分子的結構

（1）多原子體系電子狀態(tài)的一般特點

①犍合前后內層電子的能級和電子云分布基本上沒有變化，仍可用孤立原子的4個量子數描述其狀態(tài)；

②各原子的外層電子狀態(tài)或多或少要受到其他原子的影響，影響的程度取決于結合鍵的類型；

③外層（鍵合）電子的能量、角動量等力學量仍然只能取一些分立值，可田分子量子數表征；

④在分子和晶體中相鄰原子（或離子）之間的距離是一定的，稱為平衡間距。

（2）共價分子的結構

①分子軌道法認為，分子也有自己的分子軌道和分子能級；

②價鍵法將共價分子看成是單個原子自遠而近逐漸趨近的結果，著眼干分析單個原產的電子如何受相鄰

原子的影響。

（3）能級分裂和分子能級的形成

在形成穩(wěn)定的氫分子時，兩個價電子必然占據Es能級，或者說，二電子體系必然處于對稱態(tài)。

（4）分子軌道的形成

當兩個氫原r由遠趨近時，它們的價電子云就婺發(fā)生重費，合成為新的電/云。合成的電r?云便稱為分

子軌道。

如果兩個價電子處于對稱態(tài)（占據Es能級），那么兩個原子將互相吸引，因而其電子云將相互加強。這

樣得到的合成電子云稱為成鍵軌道,

（5）電子的填充和分子穩(wěn)定條件

電子填充規(guī)則：

①盡量填在低能級上；

②每個軌道最多只能容納兩個電r-：

③如果這兩個電子在成鍵軌道上，它們的自旋必須相反（配對）；如果在反鍵軌道上，它們的自旋力圖

保持平行。

三、晶體的電子結構

I.晶體的結合鍵

像Na。、金剛石和典型金屬這樣只包含?種結合鍵的晶體并不多，多數晶體包含兩種或多種結合鍵。

2.晶體中電子的能態(tài)

導體絕緣體半導體

（a）（b）（c）

圖2-2交疊的能帶（a）和分開的能帶（b）和（c）

表2-5晶體中電子的能帶

價帶指山價電子的原子能級展寬而成的帶

導帶指由價電子能級以上的空能級展寬而成的帶

禁帶指兩個分開能帶之間的能量間偏aEg,也稱為能隙

（1）導體的特點

導體的特點是外電場能改變其價電子的速度分布或能量分布，造成價電子的定向流動。

（2）半導體分類

表2-6半導體分類

本征半導導帶中的電子和價帶中的電/空穴都可以向相鄰的能級遷移，從而改變價電子的速度和能

體量分布

n型半導體通過導帶中電子的遷移而導電

P型半導體通過價帶中的電子空穴的遷移產生電流

2.晶體的結合能

表2-7不同晶體的結合能

晶體種類結合能

離子晶體△￡=￡0—￡屋0和邑分別為離子間距為“及8時體系的勢能

分廣晶體惰性氣體分F：&=比=-忘

共價晶體共價Si晶體：utE,E：-EK

金屬晶體a=（-E）-E.=-（E+Et）

四、元素的晶體結構和性質

I.元素性質的周期性

（1）熔點和升華熱

一般來說,熔點越高或升華熱越大,結合強度越高。

（2）壓縮系數和膨脹系數

①壓縮系數p

指單位樂強引起的相對體積變化，即廠缸

②熱膨脹系數a

指單位溫度變化弓I起的相對長度變化，即&唱%

（3）原子尺寸

結合強度越大，”應該越小。

2.物理性質變化和結合鍵間的關系

表2-8不同周期物理性質的變化

兩個短周期結合強度增加，鍵的本質也由IA族的純金屬鍵變?yōu)镹B族的純共價鍵

IA族和I【A族原子序數越大，壓縮系數和原子半徑也越大

過渡族金屬和IB族、H

過渡族元素的原子半徑和壓縮系數較小，月周期數關系不大

族金屬

原廣?半徑和壓縮系數都逐漸增加，而惰性氣體的原子半徑幾乎和同周期的

B族金屬

堿金屬原子相同

祠系和鋼系偶系元素的結合力?般都隨著原子序數而緩慢地增加

五、合金相結構概述

I.基本概念

<1）定義

合金是指由金屬和其他?種或多種元素通過化學鍵合而形成的材料。

（2）組元

組元是指組成合金的每種元素（包括金屬、非金屬）。

（3）合金相

合金相是指具有相同的（或連續(xù)變化的）成分、結構和性能的部分（或區(qū)域）。

2.合金成分的表示

合金成分的表示方法有兩種：各組元的摩爾分數和質量分數。

皿

=wJM.

rM/N.Mjc,

皿=-1-------..------

/*I/-?

3.合金相分類

按照晶體結構，可以將合金相分為固溶體和化合物兩類。

（1）固溶體

①固溶體概念

固溶體是一種組元（溶質）溶解在另一種組元（溶劑，一般是金屬）中形成的物質。

②固溶體特點

溶劑（或稱基體）的點陣類型不變，溶質原子或代替部分溶劑原子而形成置換式固溶體，或是進入溶劑

組元點陣的間隙中而形成間隙式固溶體。

（2）化合物

化合物是由兩種或多種組元按一定比例構成一個新的點陣，它既不是溶劑的點陣，也不是溶質的點陣。

4.影響合金相結構的主要因素

（1）原子半徑或離子半徑：

（2）電負性：

（3）價電子濃度：

（4）其他因素。

六、固溶體

I.固溶體基本特征

<1）溶質和溶劑原子占據一個共同的布拉菲點陣，且此點陣類型和溶劑的點陣類型相同；

（2）有?定的成分范圍，組元的含量可在?定范圍內改變而不會導致固溶體點陣類型的改變：

（3）具有比較明顯的金屬性質。

2.固溶體分類

表2-9用不同方法對固溶體進行分類

根據固溶體在相圖中的位置分類度位于相圖端部，其成分范圍包括純組元

中間固溶體位于相圖中間，任一組元的濃度均大于0

置換式固溶體溶質原子位于點陣結點上

根據溶質原子在點陣中的位置分類

間隙式固溶體溶質原子位于溶劑點陣的間隙中

有限固溶體固溶度小于100%

根據固溶度分類

無限固溶體任一組元的成分范錯均為0?100%

無序固溶體組元原子的分布是隨機的（無規(guī)的）

根據各組元原子分布的規(guī)律性分類

有序固溶體各組元原子分別占據各自的布拉菲點陣

2.固溶度和Hume-Rothery規(guī)則

（1）固溶度定義

固溶度是指固溶體中溶質的最大含量，也就是溶質在溶劑中的極限溶解度。

（2）Hume-Rothery規(guī)則

①15%規(guī)則

如果形成合金的元素的原子半徑之差超過14%?15%,則固溶度極為有限。

②負電（原子）價效應

如果合金組元的負電性相差很大，固溶度就極小。

③相對價效應

兩個給定元素的相互固溶度是與它們各自的原子價有關的，且高價元素在低價元素中的固溶度大于低價

元素在高價元素中的固溶度。

④HB?VB族溶質元素特征

在IB族溶劑元素中的固溶度都相同，而與具體的元素種類無關。

⑤無限固溶體的必要條件

兩組元形成無限固溶體的必要條件是它們具有相同的晶體結構。

4固溶體的性能與成分的關系

（1）點陣常數與成分的關系——Vegard定律

①Vegard定律

當兩種同晶型的鹽形成連續(xù)固溶體時，固溶體的點陣常數與成分呈直線關系。

②Vegard定律的應用

實際點陣常數大于按Vegard定律計算出的點陣常數，則實際固溶體相對于Vegard定律有正偏離；

h.實際點陣常數小于按Vegard定律算出的點陣常數，則實際固溶體相對于Vegard定律有負偏離：

c.完全符合Vegard定律的固溶體很少。

（2）力學性能與成分的關系

①固溶強化概念

固溶強化是指固溶體的強度和硬度往往比各組元的高、而塑性則較低的現(xiàn)象。

②固溶強化的特點和規(guī)律

2.間隙式溶質原子的強化效果一般要比置換式溶質原子更顯著：

b.溶質和溶劑原子尺寸相差越大，固溶強化越顯著：

c.對于某些具有無序-有嚀轉變的中間固溶體來說，有序狀態(tài)的強度高于無存狀態(tài)。

（3）物理性能和成分的關系

固溶體的電學、熱學、磁學等物理性質也隨成分而連續(xù)變化，但一般都不是線性關系。

七、離子化合物

I.決定離子化合物結構的幾個規(guī)虹

（1）負離子配位多面體規(guī)則（Pauling笫一規(guī)則）

在正離子周圍形成一負離子配位多面體，正負離子之間的距離取決于寓子半徑之和，而配位數則取決于

正負離子半徑之比。

（2）電價規(guī)則（Pauling第二規(guī)則）

負離子配位數CN為

CN=XCN.

（3）負離子多面體共用頂點、棱用面的規(guī)則（Pauling第三規(guī)則）

在一個配位結構中，當配位多面體共用棱、特別是共用面時，共穩(wěn)定性會降低，而且正離子的電價越

高、配位數越低，上述效應越顯著C

2.典型離廣化合物的晶體結構

表2-10典型離子化合物的晶體結構

A2B3型化合ABQ理化合物

AB型化合物AB2型化合物AB/）,型化合物

物

①NaCl型；②CsQ型;③閃①螢石（CaF?）典型的是剛典型的是鈣鈦礦型最重要的一種結

鋅礦型；④纖鋅礦型型：②金紅石型玉Q-Aic：（CaTiO5）結構構就是尖晶石

3.氧化物結構的一般規(guī)律

在大多數簡單的氧化物結構中，氧離子都排成面心立方、密排六方或近似密排的簡單立方，而正離子

（金屬離子）則位于八面體間隙、四面體間隙或簡單立方的體心（六面體間隙）。

八、硅酸鹽結構

I.硅酸鹽結構的一般特點及分類

（1）基本特點

①硅酸鹽的基本結構單元是［SiO4］四面體，硅原子位于氯原子四面體的間隙中：

②每?個氧最多只能被兩個［SiOj凹面體所共有，此時該氧原子的外層電子數恰好達到8；

③［SiO"四面體可以互相孤立地在結構中存在，也可以通過共頂點（通過氧）NL相連接；

④Si-0-Si的結合鍵形成一折線。

（2）硅酸鹽分類

①含有有限硅氧團的硅酸鹽（也稱島狀硅酸鹽）：

②健狀硅酸鹽；

③層狀硅酸鹽；

④，骨架狀硅酸鹽。

2.含有有限硅氧團的硅酸鹽

含孤立有限硅氧團的典型硅酸鹽有鎂橄欖石MgzSiO』、鉆英/ZrSiO,等。

3.鏈狀硅酸鹽

（1）定義

鏈狀硅酸鹽是由大量的硅氧四面體通過共頂連接而形成的一維結構。

（2）分類

①單鏈結構：

②雙鏈結構。

4.層狀硅酸鹽

層狀硅酸鹽是山大量的、底面在同一平面上的硅氧四面體通過在該平面上共頂連接而形成的具有六角對

稱的無限二維結構。

S骨架狀硅酸鹽

骨架狀硅酸鹽是由硅氧四面體在空間組成的三維網絡結構。

九、金屬間化合物（I）：價化合物

1.金屬間化合物概念

金屬間化合物是指金屬與金屬、金屬與準金屬形成的化合物。

2.金屬間化合物分類

（1）由電負性決定的原子價化合物；

（2）由電子濃度決定的電子化合物：

（3）由原子尺寸決定的尺寸因素化合物。

3.價化合物

（1）概念

價化合物是指符合原子價規(guī)則的化合物，正負離子間通過電子的轉移和（或）電子的共用而形成穩(wěn)定的

8電子組態(tài)ns2np6。

（2）分類

表2-11用不同方法對價化合物進行分類

離子化合物

按照結合鍵的性質分類共價化合物

.離子?共價化合物

按照價電子是否都是鍵合電子分類正常價化合物

一股價化合物

十、金屬間化合物（II）：電子化合物

I.電子相概念

電子相是指具有一定的電子濃度值而結構相同或密切相關的相，決定這種相的結構的主要因素是電子濃

度。

2.電子相的特點

（1）除貴金屬外，鐵族（W族）元素也與某些B族元素形成電子相；

（2）價電子濃度為3/2的電子相有三種可能的結構：

（3）大多數典型的電子相都出現(xiàn)在較寬的濃度范圍內：

（4）電子相的主要結合鍵是金屬鍵，具有明顯的金屬特性。

十一、金屬間化合物（HI）:尺寸因素化合物

I.概念

尺寸因素化合物是指晶體結構主要取決于組元原子的半徑比的一些金屬間化合物。

2.分類

（1）由金屈與金屬元素形成的密排和：

（2）金屬與北金屬元素形成的間隙和。

3.密排相中原子排列的幾何原則

（1）空間填充原則

原子應盡可能致密地填滿空間，應具有盡可能高的配位數。

（2）對稱原則

晶體中原子的排列應形成高對稱的結構。

（3）連接原則

如果將晶體中相他最近的每對原子逐一連接，那么由于晶體結構的小同，被連接的原子有可能形成孤立

的原子對（零維）、原子鏈（一維）、平面原子網絡（二維）和空間原子柵格（三維）。

4.幾何密排相

（1）概念

九何密排相是由密排原子面按一定次序堆垛而成的結構。

（2）特點

GCP相中近鄰原子彼此相切，配位數為12,結構中有兩種間隙：四面體間隙和八面體間隙。

5.拓撲密排相

拓撲密排相是由密排四面體按一定次序堆垛而成的結構。主要有以下三種結構：

（1）Laves相；

（2）6相；

（3）cr閭型結構。

十二、間隙化合物

1.間隙化合物的分類

（1）簡單間隙相

所有過渡族金屬的氫化物、氮化物都滿足59.因而都是簡單間隙相，原子半?徑較大的過渡族元素

的碳化物是簡單的間隙相。

（2）復雜間隙相

所有過渡族金屬的硼化物都是復雜間隙相。

2.間隙化合物的結構

（1）簡單間隙化合物的結構

在簡單間隙化合物中，金屬原子幾乎總是排成FCC或CPH結構。（2）復雜間隙化合物的結構

①M,C型：典型的化合物就是Fe,C：

②型：典型的化合物是CsG：

③MC型：典型的化合物是Fe.W,C°

（2）間隙化合物的特性

①這種化合物也可歸為尺寸因素化合物，但價電于濃度因素對結構也有很大的影響；

②大多數間隙化合物的成分可以在?定的范圍內變化：

③具有明顯的金屬性質：

④一般具有很高的熔點、極高的硬度和脆性：

⑤間隙化合物中的結合鍵是混合型的：

③某些間隙化合物具有超導性：

⑦過渡族金屬的棚化物和磷化物可通過快冷而成為非晶態(tài)材料，其力學和電學性能類似于鋼。

2.2名校考研真題詳解

一、選擇題

I.空間電子的意義為（）。［浙江大學2006研］

A.晶體中雜質原子的分布規(guī)律

B.晶體中原子或分子的空間規(guī)則排列

C.晶體中與原子或分子的電荷空間分布規(guī)律

【答案】B

2.間隙相和間隙固溶體的區(qū)別在于（）。|東南大學2005研］

A.間隙相的結構比間隙固溶體簡單

B.間隙相中原子結合符合化合價規(guī)律，間隙固溶體不符合化合價規(guī)律

C.間隙固溶體中間隙原子在溶劑晶格的間隙中，間隙相中原子在正常原子位上

D.間隙相中有點陣崎變，間隙固溶體中沒有點陣畸變

【答案】C

3.離子晶體通常借助表面離子的極化變形和重排來降低其表面能，對于下列離子晶體的表面能，最小

的是（）。［南京工業(yè)大學2008研］

A.CaF2

B.PbF2

C.Pbl2

D.BaSO4

E.SrSO4

【答案】C

二、填空題

I.材料的結合鍵決定其彈性模量的高低。氧化物陶瓷材料以鍵為主，結合鍵故其彈性模量：

金屬材料以鍵為主，結合鍵故其彈性模量；高分子材料的分子鏈上是鍵，分子鏈之間是

鍵，故其彈性模量°|北京工業(yè)大學2009研］

【答案】離子；較強；較高：金屬；較弱：較低：共價：分子；最低

1.固溶體中，當溶質原子和溶劑原子分別占據固定位置，R每個晶胞中溶質原子和溶劑原子數之比一

定時，這種有序結構被稱為o［北京工業(yè)大學2009研］

【答案】超點陣

3.形成有序固溶體的必要條件是：、、。［中南大學2003研］

【答案】異類原子之間相互吸引力大于同類原子之間吸引力：一定的化學成分：較慢的冷卻速度

4.無序固溶體轉變?yōu)橛行蚬倘荏w時，合金性能變化的一般規(guī)律是：強度和硬度，塑性，導電

性。［中南大學2003研］

【答案】升高；降低：降低

三、判斷題

I.固溶體是一種溶解了雜質組分的非晶態(tài)固體。［中南大學2004研］

【答案】x

2.鮑林規(guī)則適用于所有的晶體結構。［中南大學2004研］

【答案】x

3.形成連續(xù)固溶體的最主要條件是溶質和溶劑的晶體結構要一致，例如，銀和鋁都具有面心立方結

構。（）［北京工業(yè)大學2009研］

【答案】x

【解析】溶質和溶劑晶體結構相同，能形成連續(xù)固溶體，這是形成連續(xù)固溶體的必要條件，而不是充分

必要條件。

4.固溶體是一種溶解了雜質組分的非晶態(tài)固體。（）［南京工業(yè)大學2003研］

【答案】x

【解析】固溶體是以某一組元為溶劑，在其晶體點陣中溶入其他組元原子（溶質原子）所形成的均勻混

合的固態(tài)溶體，它保持著溶劑的晶體結構類型。

5.有序?無序轉變是指晶體與非晶體之間的轉變。（）［南京工業(yè)大學2008研］

【答案】x

【解析】狹義上，有序-無序轉變是指存在于某些晶體內部的兩種結構狀態(tài)的轉變。廣義上，有序-無序

也用來指物體內部結構中質點在空間的分布是否具有周期市復的規(guī)律性。

無序態(tài)是指在某?臨界溫度以上，晶體結構中的兩種或多種不同質點（原子或離子以至空位）都隨機地

分布于某一種（或幾種）結構位置上，相互間排布沒有一定規(guī)律性；而有序態(tài)是指在此臨界溫度以卜.，

這些不同的質點可以各自有選擇地分占這些結構位置中的不同位置，相互間作有規(guī)則的排列。

四、名詞解釋

I.共價鍵［北京工業(yè)大學2009研］

答：共價鍵是相鄰原子由于共享電子對所形成的價鍵，具有飽和性和方向性。

2.電子化合物［北京工業(yè)大學2009研］

答：電子化合物屬于金屬間化合物，見各組元價電尸總數與原子總數比的電子濃度在合金到達最大溶解

度時約為1.4。

3.固溶體［西安工業(yè)大學2008研］

答：固溶體是指溶質原子溶入到溶劑中所形成的均?的相，其晶體結構仍然保持溶劑的結構，但由于溶

質原子的溶入，會產生晶格畸變。

五、簡答題

I.簡述形成連續(xù)置換型固溶體的條件是什么？［中南大學2004研］

答：形成連續(xù)置換型固溶體的條件：

（1）離子尺寸因素，相互替代的二種離子的半徑差（口一2）/<15%：

（2）兩個組分必需具有完全相同的晶體結構類型：

（3）只有離子價相同或復合取代離子價總和相同時，才能形成連續(xù)置換型固溶體：

（4）電負性與極化性質相近。

2.說明材料中的結合鍵與材料性能的關系。［中南大學2005研］

存：材料結合鍵的類型及結合能的大小對材料的性能有重要的影響，特別是對物理性能和力學性能。

（1）結合鍵越強，熔點越高，熱膨脹系數就越小，密度也大。

（2）金屬具有光澤、高的導電性和導熱性、較好的機械強度和陽性，具有正的電阻溫度系數就與金屬

的金屬鍵有關。陶瓷、聚合物一般在固態(tài)下不導電與其非金屬鍵結合有關。

（3）工程材料的腐蝕實質是結合鍵的形成和破壞。

（4）晶體材料的硬度與晶體的結合鍵有關。一般共價鍵、離子鍵、金屬鍵結合的晶體比