原子结构及晶体学基础习题

原子结构及晶体学基础

本章需掌握的内容：

材料的结合方式：共价键，离子键，金属键，范德瓦尔键，氢键；各种结合键的比较及工程材料结合键的特性；

晶体学基础：晶体的概念，晶体特性（晶体的棱角，均匀性，各向异性，对称性），晶体的应用

空间点阵：等同点，空间点阵，点阵平移矢量，初基胞，复杂晶胞，点阵参数。

晶系与布拉菲点阵：种晶系，14种布拉菲点阵的特点；

晶面、晶向指数：晶面指数的确定及晶面族，晶向指数的确定及晶向族，晶带及晶带定律 六方晶系的四轴座标系的晶面、晶向指数确定。

典型纯金属的晶体结构：三种典型的金属晶体结构：fcc、bcc、hcp；

晶胞中原子数、原子半径，配位数与致密度，晶面间距、晶向夹角

晶体中原子堆垛方式，晶体结构中间隙。

1. 填空

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___________，原子的半径是____________。

2. bcc点阵晶面指数h+k+l=奇数时，其晶面间距公式是________________。 3. Al的点阵常数为0.4049nm，其结构原子体积是________________。 4. 在体心立方晶胞中，体心原子的坐标是_________________。 5. 在fcc晶胞中，八面体间隙中心的坐标是____________。

6. 空间点阵只可能有___________种，铝晶体属于_____________点阵。Al的晶体结构是__________________，?-Fe的晶体结构是____________。Cu的晶体结构是_______________，

7 点阵常数是指__________________________________________。

8 图1是fcc结构的(110)面，其中AB和AC的晶向指数是__________，CD的晶向指数

分别

是___________，AC所在晶面指数是 --------------------。

9 晶胞中每个原子平均占有的体积称为____________________________________。 10 FCC包含有<112>晶向的晶面是___________________。

11. 图2为简单立方点阵晶胞，其中ABC面的指数是______________，AD的晶向指数是

_______________。

B D D B

1

A

C

A

图2 C 图1

12. 在空间点阵中选取晶胞的原则是：（1）

_______________________________(2)_________________________________(3)________________________________________(4)____________________________。

13 以点阵常数a为单位，fcc晶体的原子半径是___________，bcc晶体的原子半径是____________，fcc晶体（110）面的晶面间距是_______________________，[110]方向的原子间距为_______________，fcc晶体的结构原子体积为_____________________。 14 金刚石的晶体___________，每个晶胞中的原子数为_____________________。 15 （h1k1l1）和（h2k2l2）两晶面的晶带轴指数[uvw]为______________________________。 16 面心立方结构每个晶胞中八面体间隙数为________，四面体间隙数为______。 17 立方晶系晶面间距计算公式是_______________________。 18 Zn室温的点阵常数a=2.6649A，c=4.9468A，其轴比为____________，配位数为_______。 19 工业多晶体金属不呈现性能的各向异性，其原因是______________________________。 20 纯铁冷却时在912℃发生同素异晶转变是从___________结构转变为___________结构，其原子半径发生_______________变化。

21. 原子排列最密的晶面，其面间距______________（最大或最小）。 22. 公式d?离。

2. 判断

1. ?-Fe致密度比?-Fe小，所以?-Fe溶解碳比?-Fe多。（ ） 2. 立方晶系中具有相同指数的晶面与晶向必定相互垂直。（ ） 3. 原子半径大小与其在晶体中配位数无关。（ ） 4. 密排六方结构不能称作一种空间点阵。（ ） 5. 铁素体的点阵常数比a-Fe的点阵常数小。（ ）

ah?k?l222只适用于计算______________________结构相平行晶面间的距

6. 金属键无方向性及饱和性。（ ） 7. 在立方晶系中，[111] ? (111)。（ ）

8. 在fcc和bcc结构中，一切相邻的平行晶面间的距离可用公式：d?( )

9. 结构原子体积是指结构晶胞中每个原子的体积。（ ） 10. 立方晶系的(100)，（010）和（001）面属于同一个晶带。（ ） 11. 由?-Fe转变为?-Fe时，原子半径增大（ ），发生体积膨胀（ ）。 12. Fcc和bcc结构中的八面体间隙均为正八面体。（ ） 13. 空间点阵中每个阵点周围具有等同的环境。（ ）

14 一个面心立方结构相当于体心正方结构。（ ）

15. 从实用观点来看体心立方金属中的空隙比面心立方金属中的更为重要。（ ）

3. 简述

金属键，晶体，同素异晶转变（并举例），晶胞，点阵常数， 晶面指数，晶面族，晶向指数，晶向族（举例）， 晶带和晶带轴，配位数，致密度，晶面间距， 面心立方结构，体心立方结构，密排六方结构， 4. 问答

1：在简单立方晶胞中画出(121)晶面和[112]晶向，在hcp晶胞的（0001）面上标出(1210)晶面和[1210]晶向。

2：求[111]和[201]两晶向所决定的晶面。

3 在铅的（100）平面上，1mm2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。

4 在面心立方fcc晶胞中，﹤110﹥方向中位于（111）平面上的有哪些方向。

5 写出图3中ABCD四面体各面的晶面指数和BC，CA的晶向指数。

6：画出bcc晶胞下列晶面上原子平面排列情况：（110），（111）

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