无机材料结构与性能复习题130426.doc

无机材料结构与性能复习题 一、什么是晶胞？晶胞参数？画图表示？能完整反映晶体内部原子或离子在三维空间分布之化学-结构特征的平行六面体单元，称为晶胞。决定晶胞形状、大小的一组参数。包括晶胞的3组棱长(即晶体的轴长)a0、b0、c0和3组棱相互间的夹角(即晶体的轴角)α、β、γ。 二、什么是晶面，什么是晶面指数？怎样确定晶面指数？画图表示？晶体在自发生长过程中可发育出由不同取向的平面所组成的多面体外形，这些多面体外形中的平面称为晶面。用晶面（或者平面点阵）在三个晶轴上的截数的倒数的互质整数比来标记叫晶面指数。设a、b、c为晶体的一套基向量，晶面在a轴、b轴、c轴上所截长度分别为ra、sb、tc，则r、s、t为晶面在三个晶轴上的截数，而1/r、1/s、1/t为倒易截数。将晶面在三个晶轴上倒易截数之比化为一组互质整数，即1/r∶1/s∶1/t=h∶k∶l，则这一套互质整数即为晶面指标，用（hkl）符号来表示。 三、什么是晶向，什么是晶向指数？怎样确定晶向指数？晶向与晶面的关系？晶向就是通过晶体中原子中心的不同方向的原子列；设想在晶格中任取一点O作为原点，并以基矢a、b、c 为轴建立坐标系，于是在此通过原点的晶列上，沿晶向方向任一格点A的位矢为α a + β b + γ c，则晶向就用 α、β、γ来表示，写成[ α β γ ]。标志晶向的这组数成为晶向指数。晶向与晶面之间的夹角小于或等于90度。 四、什么是晶带？晶带轴与该晶带的晶面的关系？晶带定律？晶带是晶体中两个或两个以上互相平行的晶面形成的集合。晶带中诸晶面必与晶格中与之对应的特定直线点阵组平行，亦必与晶带中晶面与其他晶面相交形成的诸晶棱平行。晶带(或带轴)的指标与相应晶棱或直线点阵的指标相同，记作[u v w]。属于晶带[u v w]的诸晶面的晶面指标(h1k1l1)、(h2k2l2)…等必须满足下列条件hu+kv+lw=0。这个式子就被称作晶带方程。晶带定律：晶体上的任一晶面至少同时属于两个晶带，或者说，平行于两个相交晶带的公共平面必为一可能晶面。根据晶带定律可知：由任意两个互不平行的晶面即可决定一个晶带，而由任意两个晶带又可决定一个晶面；从而，由互不平行的4个任意已知晶面（其中每3个均不属于同一晶带），或由任意4个已知晶棱（即晶带轴，其中每3个均不共面），即可导出此晶体上一切可能的晶面和晶棱，并推算出相应的晶面符号和晶棱符号。 六、金属或合金在力学性能上表现出良好的塑性和延展性与结构有什么关系？ 金属的范性变形起因于金属中的原子面在外力作用下沿着某个特定原子面的某个特定方向的滑移。晶体中的原子面在外力作用下能否顺利实现滑移，取决于晶体中滑移系统的多少。滑移系统越多，越容易产生塑性变形。反之，滑移系统越少，材料脆性越大。典型的金属晶体由于结合力没有方向性和饱和性、配位数高、结构简单等原因，易产生滑移。共价晶体结构要使滑移方向、键角方向、滑移周期都刚好一致是比较困难的。离子晶体，虽然离子键也没有方向性和饱和性，但滑移过程中许多方向上有正负离子吸引、相邻同号离子排斥，使滑移过程难以进行。 七、说明石墨晶体结构特点？石墨的特性与其结构有什么关系？石墨晶体是一种混合型晶体——层内存在共价键，层间以范德华力结合，兼具有原子晶体、分子晶体的特征和特性。在层内，每个C与3个C形成C-C键，构成正六边形，键长相等，键角相等（均为1200）；在晶体中，每个C参与3条C-C键的形成，而在每条键中的贡献只有一半，故每个正六边形平均只占有6×1/3=2个C,C原子个数与C-C键数之比为2：2/2×3 =2：3。 由于每个碳原子均会放出一个电子，那些电子能够自由移动，因此石墨属于导电体。其次，由于石墨层与层之间是以范德华力结合，层与层之间吸引力弱，故易发生层间滑移。 八、说明六方ZnS（纤锌矿，wurtzite ）型结构及热释电性和声电效应？纤锌矿属于六方晶系，点群6mm,结构中S2-作六方最紧密堆积，Zn2+占据四面体空隙的1/2，Zn2+和S2-离子的配位数均为4。某些纤锌矿型结构，由于其结构中午对称中心存在，使得晶体具有热释电性，可产生声电效应。热释电性是指由于加热使得整个晶体温度变化，结果在与该晶体C轴平行方向的一端出现正电荷，在相反的一端出现负电荷的性质，发生自发极化。 在压电半导体中，声波将产生压电周期性电势场（波幅很大）。如果这时有电子通过，当电子的平均自由程比声波的波长要小时，则电子将不断遭受声子的散射而损失能量，从而电子被声波产生的周期性电势场的波谷所俘获；同时在声波传播时，电子即被声波势场牵引着向前运动，结果就产生了电动势，这就是声波致电的效应——声电效应。这两种性质都与晶体内部的自极化有关。 九、α-Al2O3结构中，O做紧密堆积，而Al填充在