二工大材料学基础答案.doc

材料科学基础思考题 1. 解释下列名词的含义： 晶体:固态下原子或分子在空间呈有序排列，则称之为晶体 非晶体:固态下原子或分子在空间呈无序排列，则称之为非晶体 晶格:用于描述原子在晶体当中排列形式的空间格架（点阵） 晶胞:反映该晶体结构(点阵)的特点的最小组成单元称为晶胞 晶格常数:晶胞的几何特征可以用晶胞的三条棱边长a、b、c和三条棱边之间的夹角α、β、γ等六个参数来描述。称为点阵常数（晶格常数） 致密度:晶胞中包含的原子所占有的体积与该晶胞体积之比称为致密度(也称密排系数)。 晶面指数:实际表示一组原子排列相同的平行晶面。 晶向指数:实际表示一组原子排列相同的平行晶向。 晶体的各向异性:在晶体中, 不同晶面和晶向上原子排列的方式和密度不同, 它们之间的结合力的大小也不相同, 因而金属晶体不同方向上的性能不同。这种性质叫做晶体的各向异性。 点缺陷:是指在三维尺度上都很小的, 不超过几个原子直径的缺陷。 线缺陷:指两维尺度很小而第三维尺度很大的缺陷。 面缺陷:是指二维尺度很大而第三维尺度很小的缺陷 亚晶粒: 在多晶体的每一个小晶粒内，晶格位向也并非完全一致，而是存在着许多尺寸很小，位向差很小的小晶块，它们相互镶嵌形成晶粒，称为亚晶粒 亚晶界:亚晶粒之间的边界叫亚晶界。亚晶界是位错规则排列的结构, 可以把它看成是一种位错线的堆积或称位错壁; 亚晶界是晶粒内的一种面缺陷 位错:由晶体中原子平面的错动引起 的缺陷。 单晶体：一块晶体中，其内部的晶格位向完全一致时称这块晶体为多晶体（由多晶粒组成的晶体结构）； 固溶体:合金组元通过溶解形成一种成分和性能均匀的、且结构与组元之一相同的固相称为固溶体 金属间化合物: 在化合物中，有些具有相当程度的金属键及一定程度的金属性质，是一种金属化合物，称为金属间化合物； 固溶强化:通过形成固溶体使金属强度和硬度提高的现象称为固溶强化 结合键: 是指由原子结合成分子,是指由原子结合成分子或固体的方式和结合力的大小 密排面:在体心立方晶格中，原子密度最大的晶面为{110}, 称为密排面;? ?????? 2. 金属键、离子键、共价键及分子键结合的材料其性能有何特点。 答：离子键的结合力很大，因此离子晶体的硬度高，强度大，热膨胀系数小， 但脆性大; 共价键的结合力很大，所以共价晶体强度高，硬度高，脆性大，熔点高，沸点高和挥发性低。不导电、导热性有好有差; 金属键无所谓饱和性和方向性; 分子键在它们的结合过程中没有电子的得失、共有或公有化，价电子的分布几乎不变,很弱，因此由分子键结合的固体材料熔点低、硬度也很低，因无自由电子，因此材料有良好的绝缘性。 3. 常见的金属晶体结构有哪几种 ? 它们的原子排列和晶格常数有什么特点 ? 答：体心立方晶格：八个原子处于立方体的角上,一个原子处于立方体的中心, 角上八个原子与中心原子紧靠，晶格常数：a=b=c, α=β=γ=90；面心立方晶格：金属原子分布在立方体的八个角上和六个面的中心。面中心的原子与该面四个角上的原子紧靠。晶格常数：a=b=c, α=β=γ=90；密排六方晶格：十二个金属原子分布在六方体的十二个角上, 在上下底面的中心各分布一个原子, 上下底面之间均匀分布三个原子，晶格常数：用底面正六边形的边长a和两底面之间的距离c来表达, 两相邻侧面之间的夹角为120°, 侧面与底面之间的夹角为90°。??? 4. 标出图中影线所示晶面的晶面指数及 a 、 b 、 c 三晶向的晶向指数。(19p) 在立方晶格中，如果晶面指数和晶向指数的数值相同时，那么该晶面和晶向间存在着什么关系 ? 答：在立方晶系中, 一个晶面指数与一个晶向指数数值和符号相同时, 则该晶面与该晶向互相垂直 5. 画出立方晶格中 (110) 晶面与 (111) 晶面。并画出在晶格中和(111) 晶面上原子排列情况完全相同而空间位向不同的几个晶面。 6. 为什么单晶体具有各向异性 ? 而多晶体在一般情况下不显示各向异性 ? 金属晶体具有各向异性 在晶体中, 不同晶面和晶向上原子排列的方式和密度不同, 它们之间的结合力的大小也不相同, 因而金属晶体不同方向上的性能不同。这种性质叫做晶体的各向异性。 非晶体在各个方向上性能完全相同, 这种性质叫非晶体的各向同性。?? 但是对于实际使用的金属, 由于其内部有许许多多个晶粒组成, 每个晶粒在空间分布的位向不同, 因而在宏观上沿各个方向上的性能趋于相同, 晶体的各向异性就显示不出来了。 7、指出体心立方、面心立方、密排六方三种晶体结构的晶格常数、晶胞原子数、原子半径与晶格常数a之间的关系、致密度、空隙类型、配位数。 答：体心立方晶格：晶格常数：a=b=c, α=β=γ=90；8×1/8+1=2(个)；晶胞中相距最近的两个原子之间距离的一半, 或晶