材料科学基础作业解答

1、作 业 评 讲,材料科学基础,习题一: (P51) 1.,（421）,（123）,2.计算f.c.c100、110、111面间距,体心立方当h+k+l=奇数， 面心立方当h、k、l不全为奇（偶）数时，修正为：,2,3.计算f.c.c 线密度，111面密度。,|a110|,|a110|,b.c.c,f.c.c,晶体结构,原子线密度,晶向,b.c.c,f.c.c,111,110,100,晶体结构,原子面密度,晶面,4.在 面上绘出 晶向,六方晶系中绘制晶向时，应先将四指数转化成三指数，按三指数绘制,5.画六方系中的常见晶向,标定晶向指数时，应先按三指数标定，再转换成四指数,100 210 110,

2、010,O,A,确定图中晶向OA、OB的指数,B,标定晶向指数时，应先按三指数标定，再转换成四指数,“指数看特征，正负看走向”。 根据晶向的特征，决定指数的数值； 根据晶向是“顺轴”（即与轴的正向成锐角）还是“逆轴”（即与轴的正向成钝角），决定相应于该轴的指数的正负。,立方和六方晶体中重要晶向的快速标注,x3,0001,晶轴 面对角线 体对角线,6为什么金属的密度高（与共价键固体比较)? 为什么无机非金属材料一般熔点和硬度较高？ 为什么高分子材料的柔韧性相对较好？,答： 1、 由质量较大，半径较小的金属原子构成。 金属键无方向性和饱和性，结合时尽量密堆。 共价键有方向性和饱和性。 2、无机非金

3、属材料的结合键为共价键离子键，键能高 所以熔点和硬度高。 3、高分子材料大分子链间由范德华力或氢键结合，键能低， 链与链间很容易发生相对滑移，转动，故柔韧性好。,本章重点： 结合键对材料性能的影响 晶面指数和晶向指数的标定 三种典型金属结构的晶体学特征 堆垛 间隙,阳离子配位体规律, r +/r -是决定离子晶体配位多面体形态的关键因素。,作业2：,1、计算离子晶体中配位数为3和4的最小离子半径比r+r-。,r+r-,r-,2、已知NaF核间距为0.231nm，F-半径为0.133nm，求正负离子的配位数，说明晶体结构特征（空间点阵、结构单元、晶胞中原子数）。,r+ = r0-r- = 0.2

4、31-0.133 = 0.098 r+/r- = 0.737 查上表，n = n-8，立方体间隙； 空间点阵: 简单立方 结构单元: NaF 晶胞中原子数 1Na+1F,3、示意画出金刚石型结构的晶胞，说明其中包含有几个原子，并写出各个原子的坐标。,晶胞原子数：8 顶点坐标：（000），（100），（110），（010） （001），（101），（111），（011） 面心坐标：,基本要求： 离子晶体的结构规则， NaCl型，ZnS型（立方）晶体结构特点， 金刚石型共价晶体结构特点。,1.固溶体与金属化合物在成分、结构和性能上有何差异？,高熔点， 硬而脆,强度硬度高于纯溶剂，远低于金属化合物；

5、塑性韧性相反,性能,不同于任何组元， 各组元独立呈规则分布,同溶剂，但晶格常数有变化 溶质原子统计均匀分布,结构,典型成分可用分子式表示,可变，位于相图两端,成分,化合物,固溶体,作业3：,3、求电子浓度。,Cu3Al：,NiAl：,1.5,Fe5Zn21：,1.61,Cu3Sn：,1.75,MgZn2：,2,h.c.p,b.c.c,复杂立方,六方结构,电子化合物,Laves相,b.c.c,银和铝都具有面心立方结构，它们的原子半径分别为rAg=0.1441nm，rAl=0.1428nm，问它们在固态下能否无限互溶？为什么？,不能。结构相同，原子半径相差很小，是无限互溶的必要非充分条件 Ag的价电子数为1，Al为3，受极限电子浓度影响，理论溶解度仅18%， 所以在固态下它们不能无限互溶。,7. 立方ZnS的密度为4.1Mg/m3，试计算两离子的中心距离,ZnS： f.c.c结构 晶胞原子数：4Zn+4S 摩尔质量： m0 = 97.39 设：晶胞体积为V0,第二章重点及难点,1、固溶体的分类及其结构、性能特点。 2、影响固溶体固溶度的因素。 3、中间相的分类及其结构、性能特点。 4、了解硅氧四面体在硅酸盐结构中的意义。 5、熟悉下列概念及术语： 相、固溶体、置换固溶体、间隙固溶体、有序固溶体、 电负性、（极限）电子浓度；