晶体结构及相结构部分试题与答案.pdf

名词解释：相、固溶体、中间相、超结构、电子浓度、正常价化合物、电子化合物、间隙 相、间隙化合物； 1、说明间隙固溶体，间隙相，间隙化合物之间的区别 溶质原子分布于溶剂晶格间隙而形成的固溶体为间隙固溶体， 形成间隙固溶体的溶质原 子通常是原子半径小于 0.1nm 的非金属元素，如 H ，B ，C ，N ，O 等。间隙固溶体保持母相 溶剂的晶体结构， 成分可在一定固溶度极限内波动， 不能用分子式表示。 间隙相和间隙化合 物属于原子尺寸因素占主导地位的中间相， 它们也是原子半径较小的非金属元素占据晶格间 隙，然而间隙相， 间隙化合物的晶格与组成它们的任一组员晶格都不相同； 它们的成分可在 一定范围内波动， 但是组元具有一定的原子比组成， 可用化学分子式表示。 当 rB/rA 0.59 时， 形成间隙相，结构为简单晶体结构，具有极高的熔点和硬度；当 rB/r A 》0.59 时，形成间隙 化合物，结构为复杂的晶体结构。 2、体心立方结构中八面体及四面体间隙半径分别为 0.154r 和 0.291r （r 为原子半径） ，说 明为什么间隙原子处在八面体间隙而不是四面体间隙中。 八面体间隙在各个方向的尺寸是不等同的，在 100方向和两个溶剂原子接触，尺寸为 0.154r ，而在 110方向和 4 个溶剂原子接触，在这个方向间隙中心距原子中心的距离为 2 2 4 r a 2 / 2 ，即在这个方向间隙的尺寸为 a r r 0.633r ，显然在此方向的尺 2 2 3 寸比四面体间隙尺寸大得多。 综合两个方向的尺寸知， 溶质间隙原子处在八面体间隙时只有 一个方向的畸变， 其它两个方向的畸变要比处在四面体时小得多， 所以溶质原子都处在八面 体间隙中。 3、β’黄铜的结构为简单立方。 如图所示。 如果 Cu 和 Zn 原子半径分别为 0.13nm 和 0.14 nm ， 试估计其密度 ( 已知 Cu 和 Zn 的相对原子质量分别为 63.54 及 65.38) 。 3 4、测得 X Au =4 0％的 Cu-Au 固溶体点阵常数 a=0.3795nm ，密度为 14.213g/cm ，计算说明该 合金是什么类型固溶体？ (已知 Cu 和 Au 的相对原子质量分别为 63.54 及 197) n(X Cu M Cu X Au M Au ) 利用 ，得出 n=3.9 5 ≈4，故为置换固溶体 VNA 5、Fe-Mn-C 固溶体具有面心立方结构， Mn 和 C 的质量分数为 12.3％和 1.34 ％，点阵常数 3 为 0.3624nm ，密度为 7.83g/cm ，请说明 Mn和 C 在 Fe 中各是什么固溶体？ 计算过程及结果如下表： 组元 Fe Mn C 质 量 0.8636 0.123 0.0134 分数 原 子 55.85 54.94 12 量 100g 86.36/55.85=1.546 12.3/54.94=0.2239 1.34/12=0.1117