材料科学基础作业参考答案

作业参考答案

第1章

1. 结点数：7×2+3=17

原子个数=1（底面中心）×0.5×2+6×1/6×2+3=1+2+3=6 r=a/2 配位数=12

致密度?4?311r?6/[(?2r?2rsin60??6)?(2?r4?)]32cos230? ?0.7401?0.742. α-Fe——BCC

每个晶胞中有2个原子，质量=55.847×2/(6.02×1023)=18.554×10-23(g) 体积=a3=(0.2866×10-7)=2.3541×10-23(cm3) ??3.

质量18.554??7.872 或直接用式（1.5）计算。 体积2.357概念：晶面族、晶向族

{110}?(110)?(110)?(101)?(101) ?(011)?(011){123}=(见教材P23)

晶向族用上述同样的方法。

4. 晶面指数的倒数=截距 如(102)的截距?

（102） (112)

材料科学基础参考答案

材料科学基础第一次作业

1.举例说明各种结合键的特点。

⑴金属键：电子共有化，无饱和性，无方向性，趋于形成低能量的密堆结构，金属受力变形时不会破坏金属键，良好的延展性，一般具有良好的导电和导热性。 ⑵离子键：大多数盐类、碱类和金属氧化物主要以离子键的方式结合，以离子为结合单元，无方向性，无饱和性，正负离子静电引力强，熔点和硬度均较高。常温时良好的绝缘性，高温熔融状态时，呈现离子导电性。 ⑶共价键：有方向性和饱和性，原子共用电子对，配位数比较小，结合牢固，具有结构稳定、熔点高、质硬脆等特点，导电能力差。 ⑷范德瓦耳斯力：无方向性，无饱和性，包括静电力、诱导力和色散力。结合较弱。 ⑸氢键：极性分子键，存在于HF，H2O，NF3有方向性和饱和性，键能介于化学键和范德瓦尔斯力之间。

2.在立方晶体系的晶胞图中画出以下晶面和晶向：（1 0 2）、（1 1 -2）、（-2 1 -3），[1 1 0],[1 1 -1],[1 -2 0]和[-3 2 1]。

(213)(112)[110](102)[321][120]

[111]

3. 写出六方晶系的{1 1 -20}，{1 0 -1 2}晶面族和<2 -1 -1 0>,<-1 0 1 1>晶向族中各

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，

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，

Ch1 习题及思考题

1． 名词解释

晶体 液晶 非晶体 长程有序 短

程有序 等同点 空间点阵 结构基元 晶体结构 晶体点阵空间格子 布拉菲点阵 单胞(晶胞) 点阵常数 晶系

2． 体心单斜和底心正方是否皆为新点阵？ 3． 绘图说明面心正方点阵可表示为体心正方点阵。

4． 试证明金刚石晶体不是布拉菲点阵，而是复式面心立方点阵。金刚石晶体属于立方晶系，其中碳原子坐标是（000）、（0 1/2 1/2）、（1/2 1/2 0）、（1/2 0 1/2）、（1/4 1/4 1/4）、（3/4 1/4 3/4）、（1/4 3/4 3/4）、（3/4 3/4 1/4）。 5． 求金刚石结构中通过（0，0，0）和（3/4，3/4，1/4）两碳原子的晶向，及与该晶向垂直的晶面。

6． 画出立方晶系中所有的｛110｝和｛111｝。

7． 写出立方晶系中属于｛123｝晶面族的所有晶面和属于〈110〉晶向族的所有晶向。

8． 画出立方晶系中具有下列

材料科学基础2复习题及部分参考答案

一、名词解释

1、再结晶：指经冷变形的金属在足够高的温度下加热时，通过新晶粒的形核及长大，以无畸变的等轴晶粒取代变形晶

粒的过程。

2、交滑移：在晶体中，出现两个或多个滑移面沿着某个共同的滑移方向同时或交替滑移。

3、冷拉：在常温条件下，以超过原来屈服点强度的拉应力，强行拉伸聚合物，使其产生塑性变形以达到提高其屈服点

强度和节约材料为目的。 （《笔记》聚合物拉伸时出现的细颈伸展过程。）

4、位错：指晶体材料的一种内部微观缺陷，即原子的局部不规则排列（晶体学缺陷）。（《书》晶体中某处一列或者若

干列原子发生了有规律的错排现象）

5、柯氏气团 ：金属内部存在的大量位错线，在刃型位错线附近经常会吸附大量的异类溶质原子（大小不同吸附的位

置有差别）,形成所谓的“柯氏气团”。（《书》溶质原子与位错弹性交互作用的结果，使溶质原子趋于聚集在位错周围，以减小畸变，降低体系的能量，使体系更加稳定。）

6、位错密度 ：单位体积晶体中所含的位错线的总长度或晶体中穿过单位截面面积的位错线数目。 7、二次再结晶 ：晶粒的不均匀长大就好像在再结晶后均匀、细小的等轴晶粒中又重新发生了再结晶。

8、滑

??????????? 皖西学院 2010–2011 学年度第1学期期末考试试卷（B卷）

机电学院 电气工程及其自动化专业 本科2012级 材料科学基础课程

一、名词解释(每小题1分，共10分)

1．晶胞

2．间隙固溶体 3．临界晶核 ? 线 ? ? ? ? ? 号?学?? ? ? ? ? 封 ? ? ? 名?姓?? ? ? ? ? ? ? 密 ? 级?班? ?????????4．枝晶偏析 5．离异共晶 6．反应扩散

7．临界分切应力 8．回复 9．调幅分解

10． 二次硬化

二、判断正误(每小题1分，共10分)

正确的在括号内画“√”， 错误的画“×”

1. 金属中典型的空间点阵有体心立方、面心立方和密排六方三种。( )2. 作用在位错线上的力F的方向永远垂直于位错线并指向滑移面 上的未滑移区。 ( ) 3. 只有置换固溶体的两个组元之间才能无限互溶，间隙固溶体则 不能。

《材料科学基础》

课程设计报告

设计题目 ： 水泥制品的设计 学生姓名 ： 何祥涛 学 号 ： 1020560126

指导老师姓名： 朱国平 所 属 院(系)： 化学生物与材料科学学院 专 业 班 级 ： 材料化学（1）班 课程设计时间 ： 2013 年 1 月 8日

课程设计的总结报告

一．课程设计的基本任务

结合钙铝硅三元相图，通过查阅资料了解水泥生产工艺，设计并确定原料配

方和烧成冷却温度制度。

二．课程设计的基本要求

1．读懂并分析钙铝硅三元相图，尤其是高钙部分。

2．硅酸盐水泥熟料由C2S、C3S、C3A、C4AF四种矿物组成，根据三角形规则，确定配料点。根据你的配料，写出相关析晶过程。 3．常用的水泥生料的主要成分是CaO、Al2O3、SiO2、Fe2O3，因为Fe2O3含量低，并入Al2O3一起考虑，设计水泥材料生料化学组成。 4．查阅相关资料，画出水泥生产工艺流程图。

5．硅酸盐水泥生产所采用的原料是：石灰石、粘土以及校正原料，在报告中提出配料计算大致过程。

6．根据你设计的配料确定烧成和冷却温度制度，并探讨你的烧成和冷却温度制度对你的产品性能可能产生的

第四章

4. 画图并叙述形变过程中位错增殖的机制。 答：课本P341-342 F-R增殖机制

5. 位错具有较高的能量，因此它是不稳定的，除了位错之间能发生交互作用外，还常发生位错反应。请判断下列位错反应能否进行：

?aaa（1）[101]?[121]?[111]

263aaa（2）[112]?[111]?[111]

362答：从几何条件和能量条件两方面来分析。

（1）

?aaa几何条件：反应后[101]?[121]?[111]，与反应前一致，满足几何条件

263

a2a2a22222222能量条件：反应前 ?b?( 1?0?(?1))?((?1)?2?1)?2632a22a22a222反应后 ?b?( 1?1?(?1))??3332此反应既满足能量条件有满足几何条件，故可以进行。

aaa（2）几何条件：反应后[112]?[111]?[111]，与反应前一致，满足几何条件

362 a22a223a22222能量条件：反应前 ?b?( 1?1?2)?(1?1?(?1))?3642a22223a2反应后 ?b?(1?1?1)??反应前

242此反应不满足能量条件，只满足几何条件，故不能进行。

第五章

1. 下图所示为经简化了的铁碳合金相图：

（1）

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