2012年《材料科学基础》作业

注意：习题按以下内容结构给出，

加深理解本课程的内容和结构。

绪论

第一篇 材料的原子结构

第一章 材料的原子结构 第二篇 材料的晶体结构与缺陷

第二章 材料的结构 第三章 晶体结构缺陷

第七章 晶态固体材料中的界面 第三篇 材料的组织结构

第五章 相平衡与相图 第四章 晶态固体中的扩散 第六章 材料的凝固 【综合习题】 绪论 一、填空题

1、材料科学主要研究的核心问题是 和 的关系。 材料的结构是理解和控制性能的中心环节，结构的最微细水平是 ，第二个水平是 ，第三个水平是 。 2. 根据材料的性能特点和用途，材料分为 和 两大类。 根据原子之间的键合特点，材料分为 、 、 和复合材料四大类。 第一篇 材料的原子结构 第一章 材料的原子结构 一、填空题

1. 金属材料中原子结合以 键为主，陶瓷材料（无机非金属材料）以 和 结合键为主，聚合物材料以 和 键为主。

第二篇 材料的晶体结构与缺陷 第二章 材料的结构 一、填空题

1、晶体是 。

2、晶体与非晶体的最根本区别是 。 3、晶胞是 。

4、根据晶体的对称性，晶系有 大晶族， 大晶系， 种布拉菲Bravais点阵， 种点群， 种空间群。

5、金属常见的晶格类型有 、 、 。 6、fcc晶体的最密排方向为 ，最密排面为 ，最密排面的堆垛顺序为 。

7、fcc晶体的致密度为 ，配位数为 ，原子在（111）面上的原子配位数为 。

8、bcc晶体的最密排方向为 ，最密排面为 ，致密度为 ，配位数为 。

9、晶体的宏观对称要素有 、 、 。 10、CsCl型结构属于 ，NaCl型结构属于 ，CaF2型结构属于 。

11、MgO晶体具有 型结构，其对称型是 ， 晶族是 ，晶系是 ，晶体的键型是 。 12、硅酸盐晶体结构中的基本结构单元是 。

13、几种硅酸盐晶体的络阴离子分别为[Si2O7]6-、[Si2O6]4-、[Si4O10]4-、[AlSi3O8]1-， 它们的晶体结构类型分别为 ， ， ， 和 。

14、表征晶体中晶向和晶面的方法有 和 法。

二、分析计算

1、（2-3）（1）晶面A在x、y、z轴上的截距分别是2a、3b和6c，求该晶面的米勒指数；（2）晶面B在x、y、z轴上的截距分别是a/3、b/2和c，求该晶面的米勒指数。

2、（2-4）在立方晶系的晶胞中画出下列米勒指数的晶面和晶向，每一组画在同一个晶胞中，并说明每一组晶面和晶向的关系。

????001?与??210?, ?111?与?112?, 110与?111?, 322与?236?, ?, ?100?与?011??11??123?与??, ?110?与??121??1?, ?111?与?110?

??????257?与??111?,

3、写出立方晶系中晶面族｛100｝、｛110｝、｛111｝包含的等价晶面。写出<112>晶向族包含的等价晶向。

4、（2-9）求 （1）晶面（121）和（100）的晶带轴指数；晶面（100）和（010）

的晶带轴指数；（2）晶向[001]和[111]确定的晶面指数；包含[010]和 [100] 晶向的晶面指数。

5、（2-11）（1）a≠b≠c、α=β=γ=90°的晶体属于什么晶族和晶系？（2）a≠b≠c、α≠β≠γ=90°的晶体属于什么晶族和晶系？（3）能否据此确定这2种晶体的Bravis点阵？

6、Ni为面心立方结构，原子半径r=0.1243nm，求Ni的晶格常数和密度。 7、Mo为体心立方结构，晶格常数a=0.3147nm，求Mo的原子半径r 。 8、（2-15）CsCl中铯与氯的离子半径分别为0.167nm、0.181nm。试问（1）在CsCl内离子在<100>或<111>方向是否相接触？（2）每单位晶胞内有几个离子？（3）各离子的配位数是多少？（4）密度 ρ和堆积系数（致密度）K？ 9、 （2-16）MgO具有NaCl型结构。Mg2+的离子半径为0.072nm，O2-的离子半径为0.140 nm。试求MgO的密度ρ和堆积系数（致密度）K。 10、（2-24）下列硅酸盐化合物属于什么结构类型？ ?MgF?e?2

第三章 晶体结构缺陷 一、填空题

1、按几何组态，晶体中的缺陷分为 、 、 和体缺陷。 2、点缺陷主要包括 、 、 ；线缺陷有 ；面缺陷包括 等。 3、描述位错性质及特征的是 。

4、位错的类型有 、 、和 。 5、位错线与柏氏矢量垂直的位错为 ，位错线与柏氏矢量平行的位错称为 。

6、位错的基本运动方式有 和 。

7、 位错可以滑移和攀移， 位错可以滑移而不攀移，能进行交滑移的位错必然是 。

8、位错滑移一般沿着晶体的 （面）和 （方向）进行。 9、柏氏矢量实际上反应了位错线周围区域 的大小和方向。 10、两平行同号螺位错间的作用力为 （引力或斥力？） 。 11、全位错是 ；不全位错是 。 12、面心立方晶体的不全位错类型主要有 和 ，

柏氏矢量分别为 ， 。只能发生攀移运动的位

， Zn4?Si2O7??OH?2，BaTi?Si3O9? ，Be3Al2?Si4O28?，S4i?OCa3?Si3O8?，KCa4?Si4O10?2F8H2O，Ca?Al2Si2O8?，K?AlSi2O6?

错是 。

Shockley 不全位错 Franker不全位错

13、位错间转化（位错反应）要满足的条件有 和 。 14、两个不全位错夹一片层错的位错称为 位错。

二、分析题

1、（3-6）画一个方形位错环，（1）在此平面上画出柏氏矢量，使其平行于位错环的其中一边，任意选择并画出位错线方向，据此指出位错环各段的性质。（2）能否使该位错环处处为刃位错？（3）能否使该位错环处处为螺位错？ 2、在滑移面上有一位错环，柏氏矢量为b，位错环的方向和柏氏矢量的方向如图所示。（1）指出位错环各段的性质。（2）能否使该位错环处处为刃位错？（3）能否使该位错环处处为螺位错？（4）该位错环滑移出晶体后，晶体有怎样的滑动（大小和方向）？

3、（3-11）试分析在fcc中，下列位错反应能否进行?并指出其中三个位错的性质类型？反应后生成的新位错能否在滑移面上运动？

4、（3-8）比较刃位错和螺位错的异同点。

第七章 晶态固体材料中的界面

15、表面能来源于 ；一般地，割断的键数 ，表面能越高。 表面，割断的键数 ，表面能最低。因此，晶体的外表面一般为 。

16、根据晶粒取向差的大小，晶界分为 和 。 17、小角晶界分为 和 。倾转晶界由 位错构成，扭转晶界由 位错构成。

18、晶界迁移的驱动力是 。晶界移动的结果是小晶

111??a?111?a?101??a?12126??3粒 ，大晶粒 。

19、根据两相界面上的原子排列，相界分为 ， 和 。 20、在晶粒内部形成第二相时，若第二相和基体之间的界面能大，则其形状一般

为 ，若要减少弹性应变能，一般会长成 形状 。 3、单相多晶体平衡时一般规律是两个晶粒相遇于 ，三个晶粒相遇于 ，四个晶粒相遇于 。

第三篇 材料的组织结构 第五章 相平衡与相图 一、填空题

1. 组元是 ，组元一般是 或 。 2. 相是 。 相平衡是指各相的 平衡。

3. 组织是 。 平衡凝固是指 冷却条件下的凝固。 4. 在二元系合金相图中，杠杆法则只能用于 相区。

5. 根据渗碳体的形状，钢中珠光体分为 和 两种。 6. 根据含碳量，钢分类为 、 和 钢。 随着碳含量的增加，钢的硬度和塑性的变化规律是 。

7. 在三元系浓度三角形中，凡成分位于 上的合金，它们含有另两个顶角所代表的两组元含量相等。平行于一边的任一直线上的合金，其成分共性为 。

8. 根据三元相图的垂直截面图，可以分析 过程。

9. 根据三元相图的水平（等温）截面图，可以进行 分析。 10. 二元合金相图三相平衡转变的类型主要有 和 。 三元合金相图四相平衡转变的类型主要有 ， ， 和 。

二、改错题

1. 指出下列相图中的错误，说明原因并加以改正，画出正确的相图。

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