材料科学基础第三章思考题答案

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

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

《材料科学基础教程》复习题与思考题

一、选择与填空

1-1下列组织中的哪一个可能不是亚稳态，即平衡态组织？

a)马氏体+残余奥氏体 b)上贝氏体 c)铁素体+珠光体 d)奥氏体+贝氏体 1-2下列组织中的哪一个可能不是亚稳态？ a) 铁碳合金中的马氏体 b) 铁碳合金中的珠光体+铁素体 c) 铝铜合金中的α+GPZ d) 铁碳合金中的奥氏体+贝氏体 1-3单相固溶体在非平衡凝固过程中会形成成分偏析： a)若冷却速度越大，则成分偏析的倾向越大； b)若过冷度越大，则成分偏析的倾向越大；

c)若两组元熔点相差越大，则成分偏析的倾向越小；

d)若固相线和液相线距离越近，则成分偏析的倾向越小。

1-4有两要平等右螺旋位错，各自的能量都为E1，当它们无限靠近时，总能量为 。 a) 2E1 b) 0 c) 4E1

1-13两根具有反向柏氏矢量的刃型位错在一个原子面间隔的两个平行滑移面上相向运动以后，在相遇处 。

a) 相互抵消 b) 形成一排间隙原子 c) 形成一排空位

1-15位错运动方向处处垂直于位错线，在运动过

《材料科学与工程基础》习题和思考题及答案

第二章

2-1.按照能级写出N、O、Si、Fe、Cu、Br原子的电子排布（用方框图表示）。 2-2.的镁原子有13个中子，11.17%的镁原子有14个中子，试计算镁原子的原子量。 2-3.试计算N壳层内的最大电子数。若K、L、M、N壳层中所有能级都被电子填满时，该原子的原子序数是多少？ 2-4.计算O壳层内的最大电子数。并定出K、L、M、N、O壳层中所有能级都被电子填满时该原子的原子序数。 2-5.将离子键、共价键和金属键按有方向性和无方向性分类，简单说明理由。 2-6.按照杂化轨道理论，说明下列的键合形式：

（1）CO2的分子键合 （2）甲烷CH4的分子键合 （3）乙烯C2H4的分子键合 （4）水H2O的分子键合 （5）苯环的分子键合 （6）羰基中C、O间的原子键合 2-7.影响离子化合物和共价化合物配位数的因素有那些？ 2-8.试解释表2-3-1中，原子键型与物性的关系？

2-9.0℃时，水和冰的密度分别是1.0005 g/cm3和0.95g/cm3，如何解释这一现象？ 2-10.当CN=6时，K+离子的半径为0.133nm(a)当CN=4时，半径是多少？(

第3章 酸碱滴定法

思考题

1．根据酸碱质子理论，什么是酸？什么是碱？什么是两性物质？各举例说明。

答：酸碱质子理论认为：凡能给出质子（H）的物质都是酸；如HAc、HCl、NH4+

＋

凡能接受质子的物质都是碱。如，NH3 、F- 、CO3 2，可以给出质子，又可以接受

－

质子的物质称为两性物质。例如HCO3- 、H2PO4-。 2．质子理论和电离理论的不同点主要是什么？

答：质子理论和电离理论对酸碱的定义不同；电离理论只适用于水溶液，不适用于非水溶液，而质子理论适用于水溶液和非水溶液。

3．判断下面各对物质哪个是酸？哪个是碱？试按强弱顺序排列起来。 HAc , Ac； NH3 , NH4+ ； HCN, CN； HF, F-；H3PO4, CO3 2

－

－

－

答：酸：H3PO4 HF HAc HCN NH4+

碱：CO3 2- NH3 CN- Ac- F-

4．在下列各组酸碱物质中，哪些属于共轭酸碱对？

（1）H3PO4—Na2HPO4；（2）H2SO4-SO42-；（3）H2CO3-CO32-；（4）HAc-Ac- 答：属于共轭酸碱对是(4) HAc-Ac-

5．写出下列酸的共轭碱：H2PO4，NH4

第3章 酸碱滴定法

思考题

1．根据酸碱质子理论，什么是酸？什么是碱？什么是两性物质？各举例说明。

答：酸碱质子理论认为：凡能给出质子（H）的物质都是酸；如HAc、HCl、NH4+

＋

凡能接受质子的物质都是碱。如，NH3 、F- 、CO3 2，可以给出质子，又可以接受

－

质子的物质称为两性物质。例如HCO3- 、H2PO4-。 2．质子理论和电离理论的不同点主要是什么？

答：质子理论和电离理论对酸碱的定义不同；电离理论只适用于水溶液，不适用于非水溶液，而质子理论适用于水溶液和非水溶液。

3．判断下面各对物质哪个是酸？哪个是碱？试按强弱顺序排列起来。 HAc , Ac； NH3 , NH4+ ； HCN, CN； HF, F-；H3PO4, CO3 2

－

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答：酸：H3PO4 HF HAc HCN NH4+

碱：CO3 2- NH3 CN- Ac- F-

4．在下列各组酸碱物质中，哪些属于共轭酸碱对？

（1）H3PO4—Na2HPO4；（2）H2SO4-SO42-；（3）H2CO3-CO32-；（4）HAc-Ac- 答：属于共轭酸碱对是(4) HAc-Ac-

5．写出下列酸的共轭碱：H2PO4，NH4

《材料科学与工程概论》复习思考题

一、名词解释

1.磁化曲线：磁感应强度或磁化强度与外加磁场强度的关系曲线称为磁化曲线。 2.磁滞效应及磁化曲线：磁感应强度的变化总是落后于磁场强度的变化，这种效应称为磁滞效应。由于磁滞效应的存在，磁化一周得到一个闭合回线，称为磁滞回线。

3.磁致伸缩：铁磁性物质在外磁场作用下，其尺寸伸长（或缩短），去掉外磁场后，其又恢复原来的长度，这种现象称为磁致伸缩现象（或效应）。

4. 硅酸盐材料：化学组成为硅酸盐类的材料称为硅酸盐材料，也称为无机非金属材料。

5. 水泥：水泥是一种粉末状的谁硬性胶凝材料，加入适量水拌合后成为塑性浆体，既能在空气中硬化又能在水中硬化，并可将砂、石、纤维和钢筋等材料牢固地念接起来，成为有较高强度的石状体，是建造高楼大厦、桥梁隧道、港口码头等工程的主要材料。

6. 复合材料：将两种或两种以上的单一材料复合可获得新的材料，这些新的材料保留了原有材料的优点，克服和弥补了各自的缺点，并显示出一些新的特性，这就是复合材料。

7. 合金：由一种金属跟另一种或几种金属或非金属所组成的具有金属特性的物质叫合金。

8. 晶体：由结晶物质构成的、其内部的构造质点(如原子、分子)呈平移周期性规律排列

第三章思考题

3.1刚体一般是由n（n是一个很大得数目）个质点组成。为什么刚体的独立变量却不是3n而是6或者更少？

3.2何谓物体的重心？他和重心是不是 总是重合在一起的？ 3.3试讨论图形的几何中心，质心和重心重合在一起的条件。

3.4简化中心改变时，主矢和主矩是不是也随着改变？如果要改变，会不会影响刚体的运动？ 3.5已知一匀质棒，当它绕过其一端并垂直于棒的轴转动时，转动惯量为1ml2，m为棒的

3质量，l为棒长。问此棒绕通过离棒端为

21且与上述轴线平行的另一轴线转动时，转动惯

l41?量是不是等于1ml2?m??l?？为什么？

3?4?3.6如果两条平行线中没有一条是通过质心的，那么平行轴定理式（3.5.12）能否应用？如不能，可否加以修改后再用？

3.7在平面平行运动中，基点既然可以任意选择，你觉得选择那些特殊点作为基点比较好？好处在哪里？又在（3.7.1）及（3.7.4）两式中，哪些量与基点有关？哪些量与基点无关？ 3.8转动瞬心在无穷远处，意味着什么？

3.9刚体做平面平行运动时，能否对转动瞬心应用动量矩定理写出它的动力学方程？为什么？

3.10当圆柱体以匀加速度自斜面滚下时，为什么用机械能守恒定律不能求出圆柱体和斜面之间的反作用力？

《材料科学与工程概论》复习思考题

一、名词解释

1.磁化曲线：磁感应强度或磁化强度与外加磁场强度的关系曲线称为磁化曲线。 2.磁滞效应及磁化曲线：磁感应强度的变化总是落后于磁场强度的变化，这种效应称为磁滞效应。由于磁滞效应的存在，磁化一周得到一个闭合回线，称为磁滞回线。

3.磁致伸缩：铁磁性物质在外磁场作用下，其尺寸伸长（或缩短），去掉外磁场后，其又恢复原来的长度，这种现象称为磁致伸缩现象（或效应）。

4. 硅酸盐材料：化学组成为硅酸盐类的材料称为硅酸盐材料，也称为无机非金属材料。

5. 水泥：水泥是一种粉末状的谁硬性胶凝材料，加入适量水拌合后成为塑性浆体，既能在空气中硬化又能在水中硬化，并可将砂、石、纤维和钢筋等材料牢固地念接起来，成为有较高强度的石状体，是建造高楼大厦、桥梁隧道、港口码头等工程的主要材料。

6. 复合材料：将两种或两种以上的单一材料复合可获得新的材料，这些新的材料保留了原有材料的优点，克服和弥补了各自的缺点，并显示出一些新的特性，这就是复合材料。

7. 合金：由一种金属跟另一种或几种金属或非金属所组成的具有金属特性的物质叫合金。

8. 晶体：由结晶物质构成的、其内部的构造质点(如原子、分子)呈平移周期性规律排列

第三章思考题

3.1刚体一般是由n（n是一个很大得数目）个质点组成。为什么刚体的独立变量却不是3n而是6或者更少？

3.2何谓物体的重心？他和重心是不是 总是重合在一起的？ 3.3试讨论图形的几何中心，质心和重心重合在一起的条件。

3.4简化中心改变时，主矢和主矩是不是也随着改变？如果要改变，会不会影响刚体的运动？ 3.5已知一匀质棒，当它绕过其一端并垂直于棒的轴转动时，转动惯量为1ml2，m为棒的

3质量，l为棒长。问此棒绕通过离棒端为

21且与上述轴线平行的另一轴线转动时，转动惯

l41?量是不是等于1ml2?m??l?？为什么？

3?4?3.6如果两条平行线中没有一条是通过质心的，那么平行轴定理式（3.5.12）能否应用？如不能，可否加以修改后再用？

3.7在平面平行运动中，基点既然可以任意选择，你觉得选择那些特殊点作为基点比较好？好处在哪里？又在（3.7.1）及（3.7.4）两式中，哪些量与基点有关？哪些量与基点无关？ 3.8转动瞬心在无穷远处，意味着什么？

3.9刚体做平面平行运动时，能否对转动瞬心应用动量矩定理写出它的动力学方程？为什么？

3.10当圆柱体以匀加速度自斜面滚下时，为什么用机械能守恒定律不能求出圆柱体和斜面之间的反作用力？