2)
第二章答案
2- 1 略。
2-2 (1) 一晶面在x 、y 、Z 轴上的截距分别为 2a 、3b 、6c ,求该晶面的晶面指数; 晶面在X 、y 、Z 轴上的截距分别为 a /3、b /2、c ,求出该晶面的晶面指数。
111
答： (1) h:k:l= - - - =3:2:1, ?该晶面的晶面指数为(
321);
(2) h:k:l=3:2:1
,???该晶面的晶面指数为(321 )。
2-3在立方晶系晶胞中画出下列晶面指数和晶向指数：
(001)与［】匸1］ , (111)与［二：］,
C 二)与［111］,(二)与［236］, (257) 与［二T ］ , (123) 与［二］,(102),(二：)，
), ［110］,［」］,［□］
答：
J /
问］
（2刃）
?
/ IHrI
y
g]
2-4定性描述晶体结构的参量有哪些？定量描述晶体结构的参量又有哪些？
答：定性：对称轴、对称中心、晶系、点阵。定量：晶胞参数。
2-5依据结合力的本质不同，晶体中的键合作用分为哪几类？其特点是什么？
答：晶体中的键合作用可分为离子键、共价键、金属键、范德华键和氢键。
离子键的特点是没有方向性和饱和性，
结合力很大。共价键的特点是具有方向性和饱和
性，结合力也很大。金属键是没有方向性和饱和性的的共价键， 结合力是离子间的静电
库仑力。范德华键是通过分子力而产生的键合， 分子力很弱。氢键是两个电负性较大的
原子相结合形成的键，具有饱和性。
2-6等径球最紧密堆积的空隙有哪两种？ 一个球的周围有多少个四面体空隙、
多少个八面体
空隙？
答：等径球最紧密堆积有六方和面心立方紧密堆积两种，一个球的周围有
8个四面体空隙、
6个八面体空隙。
2-7 n 个等径球作最紧密堆积时可形成多少个四面体空隙、多少个八面体空隙？不等径球是 如何进行堆积的？ 答：
n 个等径球作最紧密堆积时可形成 n 个八面体空隙、2n 个四面体空隙。
不等径球体进行紧密堆积时， 可以看成由大球按等径球体紧密堆积后， 小球按其大小分 别填充到其空隙中， 稍大的小球填充八面体空隙， 稍小的小球填充四面体空隙， 形成不 等径球体紧密堆积。
2-8写出面心立方格子的单位平行六面体上所有结点的坐标。
答：面心立方格子的单位平行六面体上所有结点为： （OOO ）、（ 001）（ 100）（ 101）
（ 110）
I ] 11 11 Xl 11 11
( = 0=)( 0= =)(j =0)( 1二 J )( = 1=)(=」1)。
y
（010）（ 011）（ 111）
2-9计算面心立方、密排六方晶胞中的原子数、配位数、堆积系数。
2-10根据最紧密堆积原理，空间利用率越高，结构越稳定，金刚石结构的空间利用率很低 （只有34.01 %）,为什么
它也很稳定？
答：最紧密堆积原理是建立在质点的电子云分布呈球形对称以及无方向性的基础上的, 适用于典型的离子晶体和金属晶体， 而不能用最密堆积原理来衡量原子晶体的稳定性。
另外,
金刚石的单键个数为 4,即每个原子周围有 4个单键（或原子），由四面体以共顶方式共价 结合形成三维空间结构，所以，虽然金刚石结构的空间利用率很低（只有 34.01 %）,但是
它也很稳定。
2-11证明等径圆球六方最密堆积的空隙率为 25.9 %。
答：设球半径为a ,则球的体积为- ,球的z=4 ,则球的总体积（晶胞）
- ,立
方体晶胞体积：（2」a ）3=16? !a 3,空间利用率=球所占体积/空间体积=74.1%,空隙率 =1-74.1%=25.9%。
2-12金属镁原子作六方密堆积，测得它的密度为
1.74g∕cm 3 ,求它的晶胞体积。
答：设晶胞的体积为 V,相对原子质量为M,则晶胞体积
3
U
nm
2-13根据半径比关系，说明下列离子与 O —配位时的配位数各是多少？已知
r 广=0.132nm ,
4 +
+ 3+ 2+
3 = 0.039nm , r κ = 0.131 nm, 5
= 0.057nm , r Mg = 0.078nm 。
S
4
3
2
F
答：对于Si 4+、K 、Al 3+、Md +来说，其-依次是0.295、0.99、0.43、0.59 ;依据正离子配
4+
+
3+
2+
位数与正负离子半径比的关系知配位数为： Si 4; K8; Al 6; Mg 6。
2-14为什么石英不同系列变体之间的转化温度比同系列变体之间的转化温度高得多?
答：：面心：原子数 4,配位数6,堆积密度
六方：原子数6 ,配位数6 ,堆积密度
= 74.05%
故只
6xΞ4
答：石英同一系列之间的转变是位移性转变， 不涉及晶体结构中键的破裂和重建， 仅是键长、
键角的调整、需要能量较低，且转变迅速可逆；而不同系列之间的转变属于重建性转变，都 涉及到旧键的破裂和新键的重建，
因而需要较的能量， 且转变速度缓慢；
所以石英不同系列
之间的转化温度比同系列变体之间转化的温度要高的多。
2-15有效离子半径可通过晶体结构测定算出。在下面 NaCl 型结构晶体中，测得 MgS 和MnS
的晶胞参数均为a = 0?520nm(在这两种结构中，阴离子是相互接触的)。若Ca (a = 0?567nm )、 CaO(a =
0.480nm )和MgO( a = 0.420nm )为一般阳离子—阴离子接触，试求这些晶体中各 离子的半径。
答：MgS 中 a=0.502nm ,阴离子相互接触， a=2-T r -,??? rS 2-=0.177nm ； CaS 中 a=0.567nm ,
阴一阳离子相互接触，
a=2(r ++r -) , ?r Ca2+=0.107nm ; CaO 中 a=0.408nm , a=2(r ++rj ,
??r O 2-
=0.097nm ; Mgo 中 a=0.420nm , a=2(r ++r -) , ?rMg2+=0.113nm 。
2-16氟化锂(LiF )为NaCl 型结构，测得其密度为
2.6g∕cm 3 ,根据此数据计算晶胞参数，
并将此值与你从离子半径计算得到数值进行比较。
答：设晶胞的体积为 V,相对原子质量为 M,对于NaCl 型结构来说，其n=4,
比Li +的离子半径ru +=0.078nm 小，所以此时 O -不能互相接触。
则晶胞体积 ^?o ~ 6.023×W B X 2.6
3
nm
则晶胞参数：「宀一
,:
,
根据离子半径计算：
a=2(r ++r -)=4.14nm ? 2-17Li 2O 的结构是C )—作面心立方堆积，Li +占据所有四面 体空隙位 置，氧离子半径为 0.132 nm 。求：(1)计算负离 子彼此接触时，四面体空隙所能容纳的最大阳离子半径， 并与书末附表 Li +半径比较，说明此时 b —能否互相接触； (2) 根据离子半径数据求晶胞 参数； (3)求Li 2O 的密度。 解：根据上图 GO=FO=max , AB=BC=AC=AD=BD=CD=2 =0.054nm 第一章 8．计算下列晶体的离于键与共价键的相对比例 (1)NaF (2)CaO (3)ZnS 解：1、查表得：X Na =0.93,X F =3.98 根据鲍林公式可得NaF 中离子键比例为：21 (0.93 3.98)4 [1]100%90.2%e ---?= 共价键比例为：1-90.2%=9.8% 2、同理，CaO 中离子键比例为：21 (1.00 3.44)4 [1]100%77.4%e ---?= 共价键比例为：1-77.4%=22.6% 3、ZnS 中离子键比例为：2 1/4(2.581.65)[1]100%19.44%ZnS e --=-?=中离子键含量 共价键比例为：1-19.44%=80.56% 10说明结构转变的热力学条件与动力学条件的意义．说明稳态结构与亚稳态结构之间的关系。 答：结构转变的热力学条件决定转变是否可行，是结构转变的推动力，是转变的必要条件；动力学条件决定转变速度的大小，反映转变过程中阻力的大小。 稳态结构与亚稳态结构之间的关系：两种状态都是物质存在的状态，材料得到的结构是稳态或亚稳态，取决于转交过程的推动力和阻力(即热力学条件和动力学条件)，阻力小时得到稳态结构，阻力很大时则得到亚稳态结构。稳态结构能量最低，热力学上最稳定，亚稳态结构能量高，热力学上不稳定，但向稳定结构转变速度慢，能保持相对稳定甚至长期存在。但在一定条件下，亚稳态结构向稳态结构转变。 第二章 1．回答下列问题： (1)在立方晶系的晶胞内画出具有下列密勒指数的晶面和晶向： (001）与[210]，(111）与[112]，(110)与 [111],(132)与[123],(322)与[236］ (2)在立方晶系的一个晶胞中画出（111)和 （112)晶面，并写出两晶面交线的晶向指数。 (3)在立方晶系的一个晶胞中画出同时位于（101). (011)和（112)晶面上的[111]晶向。 解：1、 2．有一正交点阵的 a=b, c=a/2。某晶面在三个晶轴上的截距分别为 6个、2个和4个原子间距，求该晶面的密勒指数。 3．立方晶系的 ｛111}, 1110}, {123）晶面族各包括多少晶面？写出它们的密勒指数。 4．写出六方晶系的{1012}晶面族中所有晶面的密勒指数，在六方晶胞中画出[1120]、 [1101]晶向和(1012)晶面，并确定(1012)晶面与六方晶胞交线的晶向指数。 5．根据刚性球模型回答下列问题： 习题课 一、判断正误 正确的在括号内画“√”，错误的画“×” 1、金属中典型的空间点阵有体心立方、面心立方和密排六方三种。 2、位错滑移时，作用在位错线上的力F的方向永远垂直于位错线并指向滑移面上的未滑移区。 3、只有置换固溶体的两个组元之间才能无限互溶，间隙固溶体则不能。 4、金属结晶时，原子从液相无序排列到固相有序排列，使体系熵值减小，因此是一个自发过程。 5、固溶体凝固形核的必要条件同样是ΔG＜0、结构起伏和能量起伏。 6三元相图垂直截面的两相区内不适用杠杆定律。 7物质的扩散方向总是与浓度梯度的方向相反。 8塑性变形时，滑移面总是晶体的密排面，滑移方向也总是密排方向。 9．晶格常数是晶胞中两相邻原子的中心距。 10．具有软取向的滑移系比较容易滑移，是因为外力在在该滑移系具有较大的分切应力值。11．面心立方金属的滑移面是｛１１０｝滑移方向是〈１１１〉。 12．固溶强化的主要原因之一是溶质原子被吸附在位错附近，降低了位错的易动性。13．经热加工后的金属性能比铸态的好。 14．过共析钢的室温组织是铁素体和二次渗碳体。 15．固溶体合金结晶的过程中，结晶出的固相成份和液相成份不同，故必然产生晶内偏析。16．塑性变形后的金属经回复退火可使其性能恢复到变形前的水平。 17．非匀质形核时液体内部已有的固态质点即是非均匀形核的晶核。 18.目前工业生产中一切强化金属材料的方法都是旨在增大位错运动的阻力。 19、铁素体是α-Fe中的间隙固溶体，强度、硬度不高，塑性、韧性很好。 20、体心立方晶格和面心立方晶格的金属都有12个滑移系，在相同条件下,它们的塑性也相同。 21、珠光体是铁与碳的化合物，所以强度、硬度比铁素体高而塑性比铁素体差。 22、金属结晶时，晶粒大小与过冷度有很大的关系。过冷度大，晶粒越细。 23、固溶体合金平衡结晶时，结晶出的固相成分总是和剩余液相不同，但结晶后固溶体成分是均匀的。 24、面心立方的致密度为0.74，体心立方的致密度为0.68，因此碳在γ-Fe(面心立方)中的溶解度比在α-Fe（体心立方）的小。 25、实际金属总是在过冷的情况下结晶的，但同一金属结晶时的过冷度为一个恒定值，它与冷却速度无关。 26、金属的临界分切应力是由金属本身决定的，与外力无关。 27、一根曲折的位错线不可能是纯位错。 28、适当的再结晶退火，可以获得细小的均匀的晶粒，因此可以利用再结晶退火使得铸锭的组织细化。 29、冷变形后的金属在再结晶以上温度加热时将依次发生回复、再结晶、二次再结晶和晶粒长大的过程。 30、临界变形程度是指金属在临界分切应力下发生变形的程度。 31、无限固溶体一定是置换固溶体。 32、金属在冷变形后可形成带状组织。 33、金属铅在室温下进行塑性成型属于冷加工，金属钨在1000℃下进行塑性变形属于热加工。 武汉理工大学大学英语（2）-作业二 一、单项选择题(每题有且只有1个正确答案) 1、You didn’t understand what I said , for you to me just now． A. wouldn’t listen B. weren’t listening C. hadn’t listen D. haven’t listened 2、— Have you known each other for long？ — Not very long , we started to work in the company． A. after B. before C. when D. since 3、Come on , I want to tell you a secret now．But you must it from other people． A. remain B. keep C. leave D. prevent 4、It has been ten years since the Labour Party came into ______ in that country. A. control B. force C. power D. charge 5、 China is a wonderful place and there is ______ to see and enjoy. A. a lot of B. many C. much D. many more 6、How strange it is the children are so quiet! A. whether 第一章 1.简述一次键与二次键各包括哪些结合键这些结合键各自特点如何 答：一次键——结合力较强，包括离子键、共价键和金属键。 二次键——结合力较弱，包括范德瓦耳斯键和氢键。 ①离子键：由于正、负离子间的库仑（静电）引力而形成。特点：1）正负离子相间排列，正负电荷数相等；2）键能最高，结合力很大； ②共价键：是由于相邻原子共用其外部价电子，形成稳定的电子满壳层结构而形成。特点：结合力很大，硬度高、强度大、熔点高，延展性和导电性都很差，具有很好的绝缘性能。 ③金属键：贡献出价电子的原子成为正离子，与公有化的自由电子间产生静电作用而结合的方式。特点：它没有饱和性和方向性；具有良好的塑性；良好的导电性、导热性、正的电阻温度系数。 ④范德瓦耳斯键：一个分子的正电荷部位和另一个分子的负电荷部位间的微弱静电吸引力将两个分子结合在一起的方式。也称为分子键。特点：键合较弱，易断裂，可在很大程度上改变材料的性能；低熔点、高塑性。 2.比较金属材料、陶瓷材料、高分子材料在结合键上的差别。 答：①金属材料：简单金属（指元素周期表上主族元素）的结合键完全为金属键，过渡族金属的结合键为金属键和共价键的混合，但以金属键为主。 ②陶瓷材料：陶瓷材料是一种或多种金属同一种非金属（通常为氧）相结合的化合物，其主要结合方式为离子键，也有一定成分的共价键。 ③高分子材料：高分子材料中，大分子内的原子之间结合方式为共价键，而大分子与大分子之间的结合方式为分子键和氢键。④复合材料：复合材料是由二种或者二种以上的材料组合而成的物质，因而其结合键非常复杂，不能一概而论。 3. 晶体与非晶体的区别稳态与亚稳态结构的区别 晶体与非晶体区别： 答：性质上，(1)晶体有整齐规则的几何外形；(2)晶体有固定的熔点,在熔化过程中,温度始终保持不变；(3)晶体有各向异性的特点。 - 第二章 思考题与例题 1. 离子键、共价键、分子键和金属键的特点，并解释金属键结合的固体材料的密度比离子键或共价键固体高的原因 2. 从结构、性能等方面描述晶体与非晶体的区别。 3. 何谓理想晶体何谓单晶、多晶、晶粒及亚晶为什么单晶体成各向异性而多晶体一般情况下不显示各向异性何谓空间点阵、晶体结构及晶胞晶胞有哪些重要的特征参数 4. 比较三种典型晶体结构的特征。（Al 、α-Fe 、Mg 三种材料属何种晶体结构描述它们的晶体结构特征并比较它们塑性的好坏并解释。）何谓配位数何谓致密度金属中常见的三种晶体结构从原子排列紧密程度等方面比较有何异同 5. 固溶体和中间相的类型、特点和性能。何谓间隙固溶体它与间隙相、间隙化合物之间有何区别（以金属为基的）固溶体与中间相的主要差异（如结构、键性、性能）是什么 6. 已知Cu 的原子直径为A ，求Cu 的晶格常数，并计算1mm 3Cu 的原子数。 （ 7. 已知Al 相对原子质量Ar （Al ）=，原子半径γ=，求Al 晶体的密度。 8 bcc 铁的单位晶胞体积，在912℃时是；fcc 铁在相同温度时其单位晶胞体积是。当铁由 bcc 转变为fcc 时，其密度改变的百分比为多少 9. 何谓金属化合物常见金属化合物有几类影响它们形成和结构的主要因素是什么其性能如何 10. 在面心立方晶胞中画出[012]和[123]晶向。在面心立方晶胞中画出（012）和（123）晶面。 11. 设晶面（152）和（034）属六方晶系的正交坐标表述，试给出其四轴坐标的表示。反之，求（3121）及（2112）的正交坐标的表示。（练习），上题中均改为相应晶向指数，求相互转换后结果。 12.在一个立方晶胞中确定6个表面面心位置的坐标，6个面心构成一个正八面体，指出这个八面体各个表面的晶面指数，各个棱边和对角线的晶向指数。 13. 写出立方晶系的{110}、{100}、{111}、{112}晶面族包括的等价晶面，请分别画出。 第一章 原子排列与晶体结构 1. fcc 结构的密排方向是 ，密排面是 ，密排面的堆垛顺序是 ，致密度 为 ，配位数是 ,晶胞中原子数为 ，把原子视为刚性球时，原子的半径r 与 点阵常数a 的关系是 ；bcc 结构的密排方向是 ，密排面是 ,致密度 为 ,配位数是 ,晶胞中原子数为 ，原子的半径r 与点阵常数a 的关系 是 ；hcp 结构的密排方向是 ，密排面是 ，密排面的堆垛顺序是 ， 致密度为 ，配位数是 ,，晶胞中原子数为 ，原子的半径r 与点阵常数a 的关系是 。 2. Al 的点阵常数为0.4049nm ，其结构原子体积是 ，每个晶胞中八面体间隙数 为 ，四面体间隙数为 。 3. 纯铁冷却时在912e 发生同素异晶转变是从 结构转变为 结构，配位数 ， 致密度降低 ，晶体体积 ，原子半径发生 。 4. 在面心立方晶胞中画出）（211晶面和]211[晶向，指出﹤110﹥中位于（111）平面上的 方向。在hcp 晶胞的（0001）面上标出）（0121晶面和]0121[晶向。 5. 求]111[和]120[两晶向所决定的晶面。 6 在铅的（100）平面上，1mm 2有多少原子？已知铅为fcc 面心立方结构，其原子半径 R=0.175×10-6mm 。 第二章 合金相结构 一、 填空 1） 随着溶质浓度的增大，单相固溶体合金的强度 ，塑性 ，导电性 ，形成间 隙固溶体时，固溶体的点阵常数 。 2） 影响置换固溶体溶解度大小的主要因素是（1） ；（2） ； （3） ；（4） 和环境因素。 3） 置换式固溶体的不均匀性主要表现为 和 。 4） 按照溶质原子进入溶剂点阵的位置区分，固溶体可分为 和 。 5） 无序固溶体转变为有序固溶体时，合金性能变化的一般规律是强度和硬度 ，塑 性 ，导电性 。 6）间隙固溶体是 ，间隙化合物 是 。 二、 问答 1、 分析氢，氮，碳，硼在a-Fe 和g-Fe 中形成固溶体的类型，进入点阵中的位置和固 溶度大小。已知元素的原子半径如下：氢：0.046nm ，氮：0.071nm ，碳：0.077nm ，硼： 0.091nm ，a-Fe ：0.124nm ，g-Fe ：0.126nm 。 2、简述形成有序固溶体的必要条件。 第三章 纯金属的凝固 1. 填空 武汉理工大学2002年研究生入学考试题 课程代号619 课程名称基础英语 Section One: Reading Comprehension (30) Direction: In this section there are four reading passages followed by 25 multiple-choice questions. Read them and write your answers on your ANSWER SHEET. Passage One Education was of primary importance to the English colonists and was conducted at home as well as in established schools. Regardless of geographic location or finances, most Americans learned to read and compute numbers. For many, the Bible and other religious tracts were their only books; however, the excellent language contai ned in such works usually made them good primers. Many families owned one or more of Shakespeare’s works, a copy of John Bunyan’s classic A Pilgrim’s Progress, and sometimes collections of Engli sh literary essays, poems, or hi storical speeches. In 1647 the Massachusetts School Law required every town at least 50 households to maintain a grammar school. The law was the first to mandate public education in America. In the middle colonies at the time, schools were often dependent on religious societies, such as the Quakers and other private organizations. In the South, families employed private tutors or relied on the clergy to conduct education. At the outset, most elementary schools were for boys, but school s for girls were established in the eighteenth century in most cities and large towns. In spite of the informal atmosphere of most American schools, the literacy rate in the colonies of mid-eighteenth century America was equal to or higher than in most European countries. Before the American Revolution, nine colleges had been founded, including Harvard, William and Mary, Yale, the College of New Jersey (now Princeton), Brown, Rutgers, Dartmouth, and Kings College (later Columbia University). By 1720 the natural sciences and modern languages were being taught, as well as courses in practical subjects such as mechanics and agriculture. At the end of the 18th century, medical schools were established at the College of Philadelphia and at King’s College. 1. Which of the following words best describes the English colonists’ attitude toward education? (A) Indifference (B) Distrustful (C) Enthusiastic (D) Casual 2. According to the passage, most Americans learned how to _____. (A) write (B) read (C) farm (D) speak a foreign language 3. According to the passage, all of the following sometimes substituted for school books EXCEPT ______. (A) historical speeches (B) works of Shakespeare (C) literary essays (D) biographies 4. According to the passage, the Massachusetts School Law applied to every town with how many households? (A)Less than 50 (B)Exactly 50 (C)Fifty or more (D)Fifteen 5. According to the passage, the middle colonies often depended upon which group to provide education? (A)Private organizations (C)Established primary schools (B)Colleges (D)Businesses 6. According to the passage, who often conducted education in the South? (A)Public school teachers (B)Doctors (C)Clergy (D)Politicians 7. How well educated were Americans in comparison to most European countries? (A) Much worse (B)The same or better (C)Far better (D)Less or equal 8. According to the passage, all the following subjects are mentioned as being taught in colleges in the 1700s EXPECT 第二章答案 2—1略。 ２—2(1)一晶面在x、y、z轴上得截距分别为2a、3b、6ｃ,求该晶面得晶面指数;(2)一晶面在x、ｙ、z轴上得截距分别为a／3、b／2、c,求出该晶面得晶面指数。 答:(１)h:k:l==３:２:１,∴该晶面得晶面指数为(321); (2)h:k:ｌ=3:2:1,∴该晶面得晶面指数为(32１)。 2-3在立方晶系晶胞中画出下列晶面指数与晶向指数:(001)与［］,(11１)与［］,()与［11１］,()与［236],(257)与[］,(１2３)与[］,(1０２),(),(),[1１0],［］,［] 答: 2-4定性描述晶体结构得参量有哪些？定量描述晶体结构得参量又有哪些？ 答:定性:对称轴、对称中心、晶系、点阵。定量:晶胞参数。 2－5依据结合力得本质不同,晶体中得键合作用分为哪几类？其特点就是什么？ 答:晶体中得键合作用可分为离子键、共价键、金属键、范德华键与氢键。?离子键得特点就是没有方向性与饱与性,结合力很大。共价键得特点就是具有方向性与饱与性,结合力也很大。金属键就是没有方向性与饱与性得得共价键,结合力就是离子间得静电库仑力。 范德华键就是通过分子力而产生得键合,分子力很弱。氢键就是两个电负性较大得原子相结合形成得键,具有饱与性、 2－6等径球最紧密堆积得空隙有哪两种？一个球得周围有多少个四面体空隙、多少个八面 体空隙? 答:等径球最紧密堆积有六方与面心立方紧密堆积两种,一个球得周围有8个四面体空隙、６个八面体空隙。 2-7n个等径球作最紧密堆积时可形成多少个四面体空隙、多少个八面体空隙?不等径球就是如何进行堆积得？ 答:n个等径球作最紧密堆积时可形成n个八面体空隙、2n个四面体空隙、?不等径球体进行紧密堆积时,可以瞧成由大球按等径球体紧密堆积后,小球按其大小分别填充到其空隙中,稍大得小球填充八面体空隙,稍小得小球填充四面体空隙,形成不等径球体紧密堆积、 ２-8写出面心立方格子得单位平行六面体上所有结点得坐标。 答:面心立方格子得单位平行六面体上所有结点为:(000)、(001)(１00)(101)(1１0)(01 ０)(011)(111)(０)(０)(0)(１)(１)(1)。 2－9计算面心立方、密排六方晶胞中得原子数、配位数、堆积系数。 第二章 思考题与例题 1. 离子键、共价键、分子键和金属键的特点，并解释金属键结合的固体材料的密度比离子键或共价键固体高的原因？ 2. 从结构、性能等面描述晶体与非晶体的区别。 3. 谓理想晶体？谓单晶、多晶、晶粒及亚晶？为什么单晶体成各向异性而多晶体一般情况下不显示各向异性？谓空间点阵、晶体结构及晶胞？晶胞有哪些重要的特征参数？ 4. 比较三种典型晶体结构的特征。（Al 、α-Fe 、Mg 三种材料属种晶体结构？描述它们的晶体结构特征并比较它们塑性的好坏并解释。）谓配位数？谓致密度？金属中常见的三种晶体结构从原子排列紧密程度等面比较有异同？ 5. 固溶体和中间相的类型、特点和性能。谓间隙固溶体？它与间隙相、间隙化合物之间有区别？（以金属为基的）固溶体与中间相的主要差异（如结构、键性、性能）是什么？ 6. 已知Cu 的原子直径为2.56A ，求Cu 的晶格常数，并计算1mm 3 Cu 的原子数。 7. 已知Al 相对原子质量Ar （Al ）=26.97，原子半径γ=0.143nm ，求Al 晶体的密度。 8 bcc 铁的单位晶胞体积，在912℃时是0.02464nm 3；fcc 铁在相同温度时其单位晶胞体积是0.0486nm 3。当铁由bcc 转变为fcc 时，其密度改变的百分比为多少？ 9. 谓金属化合物？常见金属化合物有几类？影响它们形成和结构的主要因素是什么？其性能如？ 10. 在面心立晶胞中画出[012]和[123]晶向。在面心立晶胞中画出（012）和（123）晶面。 11. 设晶面（）和（034）属六晶系的正交坐标表述，试给出其四轴坐标的表示。反之，求（3121）及（2112）的正交坐标的表示。（练习），上题中均改为相应晶向指数，求相互转换后结果。 12.在一个立晶胞中确定6个表面面心位置的坐标，6个面心构成一个正八面体，指出这个 (一) 单选题 1. You _________ me , because I didn’t say that. (A) must have misunderstood (B) must misunderstand (C) must be misunderstood (D) had to misunderstand 难度：中分值：1.0 A 2. Only guests of the hotel enjoy the ____ of using the private beach. (A) privilege (B) possibility (C) favour (D) advantage 难度：中分值：1.0 A 3. Are you positive that the boy you saw in the hotel corridor(走廊) was Peter? (A) right (B) sure (C) wrong (D) doubtful 难度：中分值：1.0 B 4. What she suggested has been_____ just because it is impracticable. (A) turn down (B) turn in (C) turn over (D) turn up 难度：中分值：1.0 A 5. The football game will be played on ______ (A) June six (B) six June (C) the sixth of June (D) the six of June 难度：中分值：1.0 C 6. Be sure to ________ your work at the end of the exam. (A) look over (B) hang up (C) set aside (D) catch sight of 难度：中分值：1.0 A 7. We need an extra copy of the book for the newcomer. (A) a rare (B) an additional (C) an unusual (D) an excellent 难度：中分值：1.0 B 8. She proposes that we have a birthday party for our English teacher. (A) suggests (B) intends (C) demands (D) decides 难度：中分值：1.0 A 9. White teeth are a sharp ______ to black skin (A) content (B) contrast (C) contract (D) contact 难度：中分值：1.0 B 第2章习题 2-1 a ）试证明均匀形核时，形成临界晶粒的△ G K 与其临界晶核体积 V K 之间的关系式为 2 G V ； b ）当非均匀形核形成球冠形晶核时，其△ 所以 所以 2-2如果临界晶核是边长为 a 的正方体，试求出其厶G K 与a 的关系。为什么形成立方体晶核 的厶G K 比球形晶核要大？ 解：形核时的吉布斯自由能变化为 a ）证明因为临界晶核半径 r K 临界晶核形成功 G K 16 故临界晶核的体积 V K 4 r ； G V )2 2 G K G V b ）当非均匀形核形成球冠形晶核时, 非 r K 2 SL G V 临界晶核形成功 3 3( G ；7(2 3cos 3 cos 故临界晶核的体积 V K 3（r 非）3（2 3 3cos 3 cos V K G V 1 ( 3 卸2 3 3cos cos )G V 3 3(書 (2 3cos cos 3 ) G K % G K 与V K 之间的关系如何? G K G V G v A a3G v 6a2 3 得临界晶核边长a K G V 临界形核功 将两式相比较 可见形成球形晶核得临界形核功仅为形成立方形晶核的 1/2。 2-3为什么金属结晶时一定要有过冷度？影响过冷度的因素是什么？固态金属熔化时是否 会出现过热？为什么？ 答：金属结晶时要有过冷度是相变热力学条件所需求的， 只有△ T>0时，才能造成固相的自 由能低于液相的自由能的条件，液固相间的自由能差便是结晶的驱动力。 金属结晶需在一定的过冷度下进行，是因为结晶时表面能增加造成阻力。固态金属熔 化时是否会出现过热现象，需要看熔化时表面能的变化。如果熔化前后表面能是降低的， 则 不需要过热；反之，则可能出现过热。 如果熔化时，液相与气相接触，当有少量液体金属在固体表面形成时，就会很快覆盖 在整个固体表面(因为液态金属总是润湿其同种固体金属 )。熔化时表面自由能的变化为： G 表面 G 终态 G 始态 A( GL SL SG ) 式中G 始态表示金属熔化前的表面自由能； G 终态表示当在少量液体金属在固体金属表面形成 时的表面自由能；A 表示液态金属润湿固态金属表面的面积；b GL 、CSL 、CSG 分别表示气液相 比表面能、固液相比表面能、固气相比表面能。因为液态金属总是润湿其同种固体金属，根 据润湿时表面张力之间的关系式可写出：b SG 》6GL + (SL 。这说明在熔化时，表面自由能的变 化厶G 表w o ,即不存在表面能障碍，也就不必过热。实际金属多属于这种情况。如果固体 16 3 3( G v )2 1 32 3 6 2 (G v )2 b K t K 4 G V )3 G V 6( 4 G v )2 64 3 96 3 32 r K 2 ~G ?， 球形核胚的临界形核功 (G v )2 (G v )2 (G v )2 G b K 2 G v )3 16 3( G v )2 第八章答案 8-1若由MgO和Al2O3球形颗粒之间的反应生成MgAl2O4是通过产物层的扩散进行的，（1）画出其反应的几何图形，并推导出反应初期的速度方程。（2）若1300℃时D Al3＋＞D Mg2＋，O2－基本不动，那么哪一种离子的扩散控制着MgAl 2O4的生成？为什么？ 解：（1）假设: a）反应物是半径为R0的等径球粒B，x为产物层厚度。 b）反应物A是扩散相，即A总是包围着B的颗粒，且A，B同产物C是完全接触的，反应自球表面向中心进行。 c）A在产物层中的浓度梯度是线性的，且扩散截面积一定。 反应的几何图形如图8-1所示： 根据转化率G的定义，得 将（1）式代入抛物线方程中，得反应初期的速度方程为： （2 ）整个反应过程中速度最慢的一步控制产物生成。D小的控制产物生成，即D Mg2+ 小， Mg2+ 扩散慢，整个反应由Mg2+的扩散慢，整个反应由Mg2+的扩散控制。 8-2镍（Ni）在0.1atm的氧气中氧化，测得其质量增量（μg/cm2）如下表： 温度时间 温度 时间 1（h）2（h）3（h）4（h）1（h）2（h）3（h）4（h） 550℃600℃9 17 13 23 15 29 20 36 650℃ 700℃ 29 56 41 75 50 88 65 106 （1）导出合适的反应速度方程；（2）计算其活化能。 解：（1）将重量增量平方对时间t作图，如图8-2所示。由图可知，重量增量平方与时间呈抛物线关系，即符合抛物线速度方程式。又由转化率的定义，得 将式（1）代入抛物线速度方程式中，得反应速度方程为： 图8-2重量增量平方与时间关系图 （2）取各温度下反应1h时进行数据处理拟合，如图8-3所示， Test of Fundamentals of Materials Science 材料科学基础试题库 郑举功编 东华理工大学材料科学与工程系 一、填空题 0001.烧结过程的主要传质机制有_____、_____、_____ 、_____，当烧结分别进行四种传质时，颈部增长x/r与时间t的关系分别是_____、_____、_____ 、_____。 0002.晶体的对称要素中点对称要素种类有_____、_____、_____ 、_____ ，含有平移操作的对称要素种类有_____ 、_____ 。 0003.晶族、晶系、对称型、结晶学单形、几何单形、布拉菲格子、空间群的数目分别是_____、_____ 、_____ 、_____ 、_____ 、_____ 。 0004.晶体有两种理想形态，分别是_____和_____。 0005.晶体是指内部质点排列的固体。 0006.以NaCl晶胞中（001）面心的一个球（Cl-离子）为例，属于这个球的八面体空隙数为，所以属于这个球的四面体空隙数为。 0007.与非晶体比较晶体具有自限性、、、、和稳定性。 0008.一个立方晶系晶胞中，一晶面在晶轴X、Y、Z上的截距分别为2a、1/2a 、2/3a，其晶面的晶面指数是。 0009.固体表面粗糙度直接影响液固湿润性，当真实接触角θ时，粗糙度越大，表面接触角，就越容易湿润；当θ，则粗糙度，越不利于湿润。 0010.硼酸盐玻璃中，随着Na2O（R2O）含量的增加，桥氧数，热膨胀系数逐渐下降。当Na2O含量达到15%—16%时，桥氧又开始，热膨胀系数重新上升，这种反常现象就是硼反常现象。 0011.晶体结构中的点缺陷类型共分、和三种，CaCl2中Ca2+进入到KCl间隙中而形成点缺陷的反应式为。 0012.固体质点扩散的推动力是________。 0013.本征扩散是指__________，其扩散系数D＝_________,其扩散活化能由________和_________ 组成。0014.析晶过程分两个阶段，先______后______。 0015.晶体产生Frankel缺陷时，晶体体积_________，晶体密度_________；而有Schtty缺陷时，晶体体积_________,晶体密度_________。一般说离子晶体中正、负离子半径相差不大时，_________是主要的；两种离子半径相差大时，_________是主要的。 0016.少量CaCl2在KCl中形成固溶体后，实测密度值随Ca2+离子数/K＋离子数比值增加而减少，由此可判断其缺陷反应式为_________。 0017.Tg是_________,它与玻璃形成过程的冷却速率有关，同组分熔体快冷时Tg比慢冷时_________ ,淬冷玻璃比慢冷玻璃的密度_________,热膨胀系数_________。 0018.同温度下，组成分别为：(1) 0.2Na2O－0.8SiO2 ；(2) 0.1Na2O－0.1CaO－0.8SiO2 ;(3) 0.2CaO－0.8SiO2 的三种熔体，其粘度大小的顺序为_________。 0019.三T图中三个T代表_________, _________,和_________。 0020.粘滞活化能越_________ ,粘度越_________ 。硅酸盐熔体或玻璃的电导主要决定于_________ 。 0021.0.2Na2O-0.8SiO2组成的熔体，若保持Na2O含量不变，用CaO置换部分SiO2后，电导_________。0022.在Na2O－SiO2熔体中加入Al2O3(Na2O/Al2O3<1),熔体粘度_________。 0023.组成Na2O . 1/2Al2O3 . 2SiO2的玻璃中氧多面体平均非桥氧数为_________。 0024.在等大球体的最紧密堆积中，六方最紧密堆积与六方格子相对应，立方最紧密堆积与_______ 相对应。0025.在硅酸盐晶体中，硅氧四面体之间如果相连，只能是_________方式相连。 2012考研初试成绩已经公布，接下来就是复试，其中的英语口语可以说是让很多英语不是很好的学生发怵， 针对这种情况，武理同起点考研在校研究生团队结合往年的辅导经验，总结了一下考研英语口语复试中常见的 问题及应对策略，希望能给正在准备复试的同学有所帮助。 首先必有的一个环节就是自我介绍，考生可以提前背一些自认为最容易把握的模板，并把自己的特色加在 8 里面，这将会为你在老师心中的印象加分不少。其实，把一种模板掌握得很熟练，足矣。 在自我介绍完了，老师就会开始问你问题这里列出一些常见的问题，可以认真准备。注意在准备的过程中， 要结合自己的经历和见解来准备答案，让自己回答的问题和整个的自我介绍融为一个整体。 在每一年的面试中都会有很多相同的问题，这些问题看起来很平常，却有很多陷阱。回答这些常见的看起 来很平常的问题，是很有艺术的。 传统面试问题（Sample Traditional Interview Questions） 1、"What can you tell me about yourself?" （"关于你自己，你能告诉我些什么？"） This is not an invitation to give your life history. The interviewer is looking for clues about your character, qualifications, ambitions, and motivations. 这一问题如果面试没有安排自我介绍的时间的话。这是一个必问的问题。考官并不希望你大谈你的个人历 史。是在寻找有关你性格、资历、志向和生活动力的线索。来判断你是否适合读MBA。 The following is a good example of a positive response. "In high school I was involved in competitive sports and I always tried to improve in each sport I participated in. As a college student, I worked in a clothing store part-time and found that I could sell things easily. The sale was important, but for me, it was even more important to make sure that the customer was satisfied. It was not long before customers came back to the store and specifically asked for me to help them. I'm very competitive and it means a lot to me to be the best." 下面是一个积极正面回答的好例子："在高中我参加各种竞争性体育活动，并一直努力提高各项运动的成绩。 大学期间，我曾在一家服装店打工，我发现我能轻而易举地将东西推销出去。销售固然重要，但对我来说，更 重要的是要确信顾客能够满意。不久便有顾客返回那家服装店点名让我为他们服务。我很有竞争意识，力求完 美对我很重要。" 2、"What would you like to be doing five years after graduation?"（"在毕业以后5年内你想做些 《材料科学基础》课后习题答案 第一章材料结构的基本知识 4. 简述一次键和二次键区别 答：根据结合力的强弱可把结合键分成一次键和二次键两大类。其中一次键的结合力较强，包括离子键、共价键和金属键。一次键的三种结合方式都是依靠外壳层电子转移或共享以形成稳定的电子壳层，从而使原子间相互结合起来。二次键的结合力较弱，包括范德瓦耳斯键和氢键。二次键是一种在原子和分子之间，由诱导或永久电偶相互作用而产生的一种副键。 6. 为什么金属键结合的固体材料的密度比离子键或共价键固体为高？ 答：材料的密度与结合键类型有关。一般金属键结合的固体材料的高密度有两个原因：（1）金属元素有较高的相对原子质量；（2）金属键的结合方式没有方向性，因此金属原子总是趋于密集排列。相反，对于离子键或共价键结合的材料，原子排列不可能很致密。共价键结合时，相邻原子的个数要受到共价键数目的限制；离子键结合时，则要满足正、负离子间电荷平衡的要求，它们的相邻原子数都不如金属多，因此离子键或共价键结合的材料密度较低。 9. 什么是单相组织？什么是两相组织？以它们为例说明显微组织的含义以及显微组织对性能的影响。 答：单相组织，顾名思义是具有单一相的组织。即所有晶粒的化学组成相同，晶体结构也相同。两相组织是指具有两相的组织。单相组织特征的主要有晶粒尺寸及形状。晶粒尺寸对材料性能有重要的影响，细化晶粒可以明显地提高材料的强度，改善材料的塑性和韧性。单相组织中，根据各方向生长条件的不同，会生成等轴晶和柱状晶。等轴晶的材料各方向上性能接近，而柱状晶则在各个方向上表现出性能的差异。对于两相组织，如果两个相的晶粒尺度相当，两者均匀地交替分布，此时合金的力学性能取决于两个相或者两种相或两种组织组成物的相对量及各自的性能。如果两个相的晶粒尺度相差甚远，其中尺寸较细的相以球状、点状、片状或针状等形态弥散地分布于另一相晶粒的基体内。如果弥散相的硬度明显高于基体相，则将显著提高材料的强度，同时降低材料的塑韧性。 10. 说明结构转变的热力学条件与动力学条件的意义，说明稳态结构和亚稳态结构之间的关系。 答：同一种材料在不同条件下可以得到不同的结构，其中能量最低的结构称为稳态结构或平衡太结构，而能量相对较高的结构则称为亚稳态结构。所谓的热力学条件是指结构形成时必须沿着能量降低的方向进行，或者说结构转变必须存在一个推动力，过程才能自发进行。热力学条件只预言了过程的可能性，至于过程是否真正实现，还需要考虑动力学条件，即反应速度。动力学条件的实质是考虑阻力。材料最终得到什么结构取决于何者起支配作用。如果热力学推动力起支配作用，则阻力并不大，材料最终得到稳态结构。从原则上讲，亚稳态结构有可能向稳态结构转变，以达到能量的最低状态，但这一转变必须在原子有足够活动能力的前提下才能够实现，而常温下的这种转变很难进行，因此亚稳态结构仍可以保持相对稳定。 第二章材料中的晶体结构 1. 回答下列问题： （1）在立方晶系的晶胞内画出具有下列密勒指数的晶面和晶向： 32）与[236] （001）与[210]，（111）与[112]，（110）与[111]，（132）与[123]，（2 （2）在立方晶系的一个晶胞中画出（111）和（112）晶面，并写出两晶面交线的晶向指数。 解：（1）材料科学基础课后作业及答案(分章节)
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