第一章 金属的晶体结构习题答案

第一章 金属的晶体结构

(一)填空题 3．金属晶体中常见的点缺陷是 空位、间隙原子和置换原子 ，最主要的面缺陷是 。 4．位错密度是指 单位体积中所包含的位错线的总长度 ，其数学表达式为??L。 V5．表示晶体中原子排列形式的空间格子叫做 晶格 ，而晶胞是指 从晶格中选取一个能够完全反应晶格特征的最小几何单元 。

6．在常见金属晶格中，原子排列最密的晶向，体心立方晶格是 [111] ，而面心立方晶格是 [110] 。

7 晶体在不同晶向上的性能是 不同的 ，这就是单晶体的 各向异性现象。一般结构用金属为 多 晶体，在各个方向上性能 相同 ，这就是实际金属的 伪等向性 现象。 8 实际金属存在有 点缺陷 、 线缺陷 和 面缺陷 三种缺陷。位错是 线 缺陷。

9．常温下使用的金属材料以 细 晶粒为好。而高温下使用的金属材料在一定范围内以粗 晶粒为好。

10．金属常见的晶格类型是 面心立方、 体心立方 、 密排六方 。

11．在立方晶格中，各点坐标为：A (1，0，1)，B (0，1，1)，C (1，1，1/2)，D(1/2，1，1/2)，那么AB晶向指数为[110] ，OC晶向指数为[221] ，OD晶向指数为 [121] 。 12．铜是 面心 结构的金属，它的最密排面是 ｛111｝ ，若铜的晶格常数a=0.36nm,

那么最密排面上原子间距为 0.509nm 。

13 α-Fe、γ-Fe、Al、Cu、Ni、Cr、V、Mg、Zn中属于体心立方晶格的有 α-Fe、Cr、

V ，属于面心立方晶格的有 γ-Fe、Al、Cu、Ni、 ，属于密排六方晶格的有 Mg、Zn 。

14．已知Cu的原子直径为0．256nm，那么铜的晶格常数为 。1mm3Cu中的原子数

为 。

15．晶面通过(0，0，0)、(1/2、1/4、0)和(1/2，0，1/2)三点，这个晶面的晶面指数为 . 16．在立方晶系中，某晶面在x轴上的截距为2，在y轴上的截距为1/2；与z轴平行，则

该晶面指数为 （140） . 17．金属具有良好的导电性、导热性、塑性和金属光泽主要是因为金属原子具有 金属键 的

结合方式。

18．同素异构转变是指 当外部条件（如温度和压强）改变时，金属内部由一种金属内部由一种晶体结构向另一种晶体结构的转变 。纯铁在 温度发生 和 多晶型转变。

19．在常温下铁的原子直径为0．256nm，那么铁的晶格常数为 。 20．金属原子结构的特点是 。

21．物质的原子间结合键主要包括 离子键 、 共价键 和 金属键 三种。 (二)判断题

1．因为单晶体具有各向异性的特征，所以实际应用的金属晶体在各个方向上的性能也是不相同的。 (N)

2．金属多晶体是由许多结晶位向相同的单晶体所构成。 ( N)

3．因为面心立方晶体与密排六方晶体的配位数相同，所以它们的原子排列密集程度也相同 4．体心立方晶格中最密原子面是｛111｝。 Y

5．金属理想晶体的强度比实际晶体的强度高得多。N

6．金属面心立方晶格的致密度比体心立方晶格的致密度高。 7．实际金属在不同方向上的性能是不一样的。N

8．纯铁加热到912℃时将发生α-Fe向γ-Fe的转变。 ( Y )

9．面心立方晶格中最密的原子面是111}，原子排列最密的方向也是<111>。 ( N ) 10．在室温下，金属的晶粒越细，则其强度愈高和塑性愈低。 ( Y)

11．纯铁只可能是体心立方结构，而铜只可能是面心立方结构。 ( N )

12．实际金属中存在着点、线和面缺陷，从而使得金属的强度和硬度均下降。 ( Y ) 13．金属具有美丽的金属光泽，而非金属则无此光泽，这是金属与非金属的根本区别。N

-

15．多晶体是由多个取向不同的单晶体拼凑而成的。 16．晶胞是从晶格中任意截取的一个小单元。N

17 从热力学上讲，所有的晶体缺陷都使畸变能升高，即都是非平衡态。Y

18 从热力学上讲，理想晶体没有晶体缺陷，即没有晶格畸变能，即为平衡状态。 19．晶体中原子偏离平衡位置，就会使晶体的能量升高，因此能增加晶体的强度。N (三)选择题

1．正的电阻温度系数是指 B

A．随温度增高导电性增大的现象 B．随温度降低电阻下降的现象 C 随温度升高电阻减少的现象 D．随温度降低电阻升高的现象 2．金属键的一个基本特征是A

A．没有方向性 B．具有饱和性 C 具有择优取向性 D. 没有传导性 3．晶体中的位错属于 D

A．体缺陷 B 点缺陷 C 面缺陷 D．线缺陷 4．亚晶界的结构是

A．由点缺陷堆集而成 B 由位错垂直排列成位错墙面构成 C 由晶界间的相互作用构成 D 由杂质和空位混合组成 5．多晶体具有B

A．各向同性 B 各向异性 C 伪各向同性 D 伪各向异性 6．在面心立方晶格中，原子线密度最大的晶向是B

A．<100> B <110> C．<111> D．<112>

原子线密度 原子线密度：原子的线密度是指某晶向单位长度所包含的原子数。 在体心立方晶格中，原子线密度最大的晶向为<111>； 在面心立方晶格中，原子线密度最大的晶向为<110>。

7．在体心立方晶格中，原子面密度最小的晶面是

A．<100} B {110} C {111} D {112} 8．金属原子的结合方式是金属内部金C

A．离子键 B 共价键 C 金属键 D 分子键 9．晶态金属的结构特征是B

A．近程有序排列 B 远程有序排 C 完全无序排列 D 部分有序排列 (四) 改错题

1．面心立方晶格的致密度为0．68。

2．γ-Fe在912℃转变为a-Fe时体积收缩约1％。这是因为γ-Fe的晶格常数大于a-Fe的

晶格常数。

3．实际金属缺陷越多，则其强度硬度越低。

4．常温下，金属材料的晶粒越细小时，其强度硬度越高，塑性韧性越低。 5．体心立方晶格的最密排面是<100}面。 (五) 问答题

1．试用金属键的结合方式，解释金属具有良好的导电性、导热性、塑性和金属光泽等基

本特性.

2．实际金属晶体中存在哪些晶体缺陷，它们对金属的性能有什么影响? 3．实际晶体与理想晶体有何不同? 5．简述晶界的结构及特性？

8 何谓同素异构现象?试以Fe为例阐述之。试分析γ-Fe向α-Fe的体积变化情况。 (六) 作图题

2．画出体心立方、面心立方晶格中原子最密的晶面和晶向，写出它们的晶面指数和晶向

指数，并求出其单位面积和单位长度上的原子数。 3．标出图2—1中给定的晶面指数与晶向指数：

晶面OO′A′A、OO′B′B、OO′C′C、OABC、AA′C′C、AA′D′D； 晶向OA、OB、OC、OD、OC′、OD′。

(七) 计算题

1．已知铜原子直径为0．256nm，试计算lmm3铜中的原子数。 2．已知铁的原子量为55.85，1g铁有多少个原子?计算它们在室温和1000℃时各有多少个

晶胞? (八) 思考题

1．在立方晶胞内，绘出<111}晶面族所包括的晶面。

2．已知钛在20℃时，具有密排六方晶胞的体积是0．16nm3，其轴比c／a＝1．59。求a

与c的值和钛在晶胞底面中的原子半径是多少?

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