材料科学与工程基础第三章课后答案
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材料科学与工程基础第三章答案
3.8 铁具有BCC晶体结构,原子半径为0.124 nm,原子量为55.85
g/mol。计算其密度并与实验值进行比较。 答:BCC结构,其原子半径与晶胞边长之间的关系为:
a = 4R/3 = 4?0.124/1.732 nm = 0.286 nm
V = a3 = (0.286 nm)3 = 0.02334 nm3 = 2.334?10?23 cm3 BCC结构的晶胞含有2个原子,
?其质量为:m = 2?55.85g/(6.023?1023) = 1.855?10?22 g
密度为 ? = 1.855?10?22 g/(2.334?10?23 m3) =7.95g/cm3
3.9 计算铱原子的半径,已知Ir具有FCC晶体结构,密度为22.4
g/cm3,原子量为192.2 g/mol。
答:先求出晶胞边长a,再根据FCC晶体结构中a与原子半径R的
关系求R。FCC晶体结构中一个晶胞中的原子数为4,
? = 4?192.2g/(6.023?1023?a3 cm3) = 22.4g/cm3,求得a = 0.3848 nm
由a = 22R 求得R = 2a/4 = 1.414?0.3848 nm/4 = 0.136 nm 3.10
材料科学基础第三章答案
第三章答案
3-2略。
3-2试述位错的基本类型及其特点。
解:位错主要有两种:刃型位错和螺型位错。刃型位错特点:滑移方向与位错线垂直,符号⊥,有多余半片原子面。螺型位错特点:滑移方向与位错线平行,与位错线垂直的面不是平面,呈螺施状,称螺型位错。
3-3非化学计量化合物有何特点?为什么非化学计量化合物都是n型或p型半导体材料? 解:非化学计量化合物的特点:非化学计量化合物产生及缺陷浓度与气氛性质、压力有关;可以看作是高价化合物与低价化合物的固溶体;缺陷浓度与温度有关,这点可以从平衡常数看出;非化学计量化合物都是半导体。由于负离子缺位和间隙正离子使金属离子过剩产生金属离子过剩(n型)半导体,正离子缺位和间隙负离子使负离子过剩产生负离子过剩(p型)半导体。
3-4影响置换型固溶体和间隙型固溶体形成的因素有哪些?
解:影响形成置换型固溶体影响因素:(1)离子尺寸:15%规律:1.(R1-R2)/R1>15%不连续。2.<15%连续。3.>40%不能形成固熔体。(2)离子价:电价相同,形成连续固熔体。(3)晶体结构因素:基质,杂质结构相同,形成连续固熔体。(4)场强因素。(5)电负性:差值小,形成固熔体。差值大形成化合物。
影响形成间隙型固溶体影响因素:(1)杂质质点大
材料科学基础(武汉理工大学,张联盟版)课后习题及答案 第三章
第三章答案
3-2略。
3-2试述位错的基本类型及其特点。
解:位错主要有两种:刃型位错和螺型位错。刃型位错特点:滑移方向与位错线垂直,符号⊥,有多余半片原子面。螺型位错特点:滑移方向与位错线平行,与位错线垂直的面不是平面,呈螺施状,称螺型位错。
3-3非化学计量化合物有何特点?为什么非化学计量化合物都是n型或p型半导体材料? 解:非化学计量化合物的特点:非化学计量化合物产生及缺陷浓度与气氛性质、压力有关;可以看作是高价化合物与低价化合物的固溶体;缺陷浓度与温度有关,这点可以从平衡常数看出;非化学计量化合物都是半导体。由于负离子缺位和间隙正离子使金属离子过剩产生金属离子过剩(n型)半导体,正离子缺位和间隙负离子使负离子过剩产生负离子过剩(p型)半导体。
3-4影响置换型固溶体和间隙型固溶体形成的因素有哪些?
解:影响形成置换型固溶体影响因素:(1)离子尺寸:15%规律:1.(R1-R2)/R1>15%不连续。2.<15%连续。3.>40%不能形成固熔体。(2)离子价:电价相同,形成连续固熔体。(3)晶体结构因素:基质,杂质结构相同,形成连续固熔体。(4)场强因素。(5)电负性:差值小,形成固熔体。差值大形成化合物。
影响形成间隙型固溶体影响因素:(1)杂质质点大
材料科学与工程 课后习题
第一章 原子排列
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。
了解其它金属的晶体结构:亚金属的晶体结构,镧系金属的晶体结构,同素异构性
了解其它类型的晶体结构:离子键晶体结构:MgO陶瓷及NaCl,共价键晶体结构:SiC陶瓷,As、Sb
非晶态结构:非晶体与晶体的区别,非晶态结构 分子相结构
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_____
材料科学与工程导论课后习题答案
第一章 材料与人类
1.为什么说材料的发展是人类文明的里程碑?
材料是一切文明和科学的基础,材料无处不在,无处不有,它使人类及其赖以生存的社会、环境存在着紧密而有机的联系。纵观人类利用材料的历史,可以清楚地看到,每一种重要材料的发现和利用,都会把人类支配和改造自然的能力提高到一个新的水平,给社会生产和人类生活带来巨大的变化。
2.什么是材料的单向循环?什么是材料的双向循环?两者的差别是什么? 物质单向运动模式:“资源开采-生产加工-消费使用-废物丢弃” 资源开采 冶金等初加工 原材料 工业原料 地球 进一步加工 组合加工制造 人类使用后失效 工程材料 废料 产品
双向循环模式:以仿效自然生态过程物质循环的模式,建立起废物能在不同生产过程中循环,多产品共生的工业模式,即所谓的双向循环模式(或理论意义上的闭合循环模式)。 地球 综合利用变为无害废物 综合利用变为无害废物 工业用原料 原材料 经过人类处理重新利用后的无害废物 工程材料 产品 废料 差别:单向循环必然带来地球有限资源的紧缺和破坏,同时带来能源浪费,造成人类生存环境的污染。
无害循环:流程性材料生产中,如果一个过程的输出变为另一个
《材料科学基础》课后答案(1-7章)
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:XNa=0.93,XF=3.98
根据鲍林公式可得NaF中离子键比例为:[1?e共价键比例为:1-90.2%=9.8% 2、同理,CaO中离子键比例为:[1?e共价键比例为:1-77.4%=22.6%
1?(1.00?3.44)241?(0.93?3.98)24]?100%?90.2%
]?100%?77.4%
?1/4(2.58?1.65)23、ZnS中离子键比例为:ZnS中离子键含量?[1?e]?100%?19.44%
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,
无机材料科学基础课后答案
第六章答案
6-1略。
6-2什么是吉布斯相律?它有什么实际意义?
解:相律是吉布斯根据热力学原理得出的相平衡基本定律,又称吉布斯相律,用于描述达到相平衡时系统中自由度数与组分数和相数之间的关系。一般形式的数学表达式为F=C-P+2。其中F为自由度数,C为组分数,P为相数,2代表温度和压力两个变量。应用相率可以很方便地确定平衡体系的自由度数。
6-3固体硫有两种晶型,即单斜硫、斜方硫,因此,硫系统可能有四个相,如果某人实验得到这四个相平衡共存,试判断这个实验有无问题?
解:有问题,根据相律,F=C-P+2=1-P+2=3-P,系统平衡时,F=0,则P=3,硫系统只能是三相平衡系统。
图6-1 图6-2
6-4如图6-1是钙长石(CaAl2Si2O)的单元系统相图,请根据相图回解:(1)六方、正交和三斜钙长石的熔点各是多少?(2)三斜和六方晶型的转变是可逆的还是不可逆的?你是如何判断出来的?(3)正交晶型是热力学稳定态?还是介稳态?
解:(1)六方钙长石熔点约1300℃(B点),正钙长石熔点约1180℃(C点),三斜钙长石的熔点约为1750℃(A点)。
(2)三斜与六方晶型的转变是可逆的。因为六方晶型加热到转变温度会转变
材料科学与工程 课后习题 - 图文
第一章 原子排列
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。
了解其它金属的晶体结构:亚金属的晶体结构,镧系金属的晶体结构,同素异构性
了解其它类型的晶体结构:离子键晶体结构:MgO陶瓷及NaCl,共价键晶体结构:SiC陶瓷,As、Sb
非晶态结构:非晶体与晶体的区别,非晶态结构 分子相结构
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_____
材料科学基础答案
第1章 晶体结构
1.在立方晶系中,一晶面在x轴的截距为1,在y轴的截距为1/2,且平行于z 轴,一晶向上某点坐标为x=1/2,y=0,z=1,求出其晶面指数和晶向指数, 并绘图示之。
2.画出立方晶系中下列晶面和晶向:(010),(011),(111),(231),(321),[010], [011],[111],[231],[321]。
3.纯铝晶体为面心立方点阵,已知铝的相对原子质量Ar(Al)=27,原子半径r=0.143nm,求铝晶体的密度。
4.何谓晶体?晶体与非晶体有何区别?
5.试举例说明:晶体结构与空间点阵?单位空间格子与空间点阵的关系? 6.什么叫离子极化?极化对晶体结构有什么影响? 7.何谓配位数(离子晶体/单质)? 8.何谓对称操作,对称要素?
9.计算面心立方结构(111)与(100)晶面的面间距及原子密度(原子个数/单位面积)。
10.已知室温下α-Fe(体心)的点阵常数为0.286nm,分别求(100)、(110)、
(123)的晶面间距。
11. 已知室温下γ-Fe(面心)的点阵常数为0.365nm,分别求(100)、(110)、(112)的晶面间距。
12. 已知Cs+半径为0.170nm,
材料科学基础答案
第1章 晶体结构
1.在立方晶系中,一晶面在x轴的截距为1,在y轴的截距为1/2,且平行于z 轴,一晶向上某点坐标为x=1/2,y=0,z=1,求出其晶面指数和晶向指数, 并绘图示之。
2.画出立方晶系中下列晶面和晶向:(010),(011),(111),(231),(321),[010], [011],[111],[231],[321]。
3.纯铝晶体为面心立方点阵,已知铝的相对原子质量Ar(Al)=27,原子半径r=0.143nm,求铝晶体的密度。
4.何谓晶体?晶体与非晶体有何区别?
5.试举例说明:晶体结构与空间点阵?单位空间格子与空间点阵的关系? 6.什么叫离子极化?极化对晶体结构有什么影响? 7.何谓配位数(离子晶体/单质)? 8.何谓对称操作,对称要素?
9.计算面心立方结构(111)与(100)晶面的面间距及原子密度(原子个数/单位面积)。
10.已知室温下α-Fe(体心)的点阵常数为0.286nm,分别求(100)、(110)、
(123)的晶面间距。
11. 已知室温下γ-Fe(面心)的点阵常数为0.365nm,分别求(100)、(110)、(112)的晶面间距。
12. 已知Cs+半径为0.170nm,