2014年《材料科学基础》作业

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-----材料的制备工艺基础理论

材料的结构

相图与相变

【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结构和性能的关系。

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原子水平，第二个水平是原子的排列方式，第三个水平是显微组织。2. 根据材料的性能特点和用途，材料分为结构材料和功能材料两大类。

根据原子之间的键合特点，材料分为金属、陶瓷、

高分子和复合材料四大类。

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金属键为主，陶瓷材料（无机非金属材料）以

共价键和离子键结合键为主，聚合物材料以共价键和氢键和范德华

键为主。

第二篇 材料的晶体结构与缺陷

第二章 材料的结构

一、填空题

1、晶体是 基元以周期性重复的方式在三维空间作有规则排列的固体。

2、晶体与非晶体的最根本区别是 晶体长程有序，非晶体长程无序短程有序 。

3、晶胞是 晶体结构中的最小单位 。

4、根据晶体的对称性，晶系有 3 大晶族， 7 大晶系， 14 种布拉菲Bravais 点阵， 32 种点群， 230 种空间群。

5、金属常见的晶格类型有 面心立方 、 体心立方 、 密排六方 。

6、fcc 晶体的最密排方向为 【111】 ，最密排面为 （110） ，最密排面的堆垛顺序为 ABCABCABC …… 。

7、fcc 晶体的致密度为 0.84 ，配位数为 12 ，原子在（111）面上的原子配位数为 6 。

8、bcc 晶体的最密排方向为 【110】 ，最密排面为 （111） ，致密度为 0.76 ，配位数为 8 。

9、晶体的宏观对称要素有 对称点 、 对称轴 、 对称面 。

10、CsCl 型结构属于 简单立方格子 ，NaCl 型结构属于 面心立方格子 ，CaF 2型结构属于 面心立方格子 。

11、MgO 晶体具有 NaCl 型结构，其对称型是 3L4 4L3 6L2 9PC ，

晶族是 高级晶族 ，晶系是 立方晶系 ，晶体的键型是 离子键 。

12、硅酸盐晶体结构中的基本结构单元是 氧硅四面体 。

13、几种硅酸盐晶体的络阴离子分别为[Si 2O 7]6-、[Si 2O 6]4-、[Si 4O 10]4-、[AlSi 3O 8]1-， 它们的晶体结构类型分别为 ， ， ， 和 。

14、表征晶体中晶向和晶面的方法有 解析法 和 图示 法。

二、分析计算

1、（2-3）（1）晶面A 在x 、y 、z 轴上的截距分别是2a 、3b 和6c ，求该晶面的米勒指数；（2）晶面B 在x 、y 、z 轴上的截距分别是a/3、b/2和c ，求该晶面的米勒指数。

2、（2-4）在立方晶系的晶胞中画出下列米勒指数的晶面和晶向，每一组画在同一个晶胞中，并说明每一组晶面和晶向的关系。

()0⎡⎤⎣⎦001与21, ()11⎡⎤⎣⎦111与2, ()[]111110与, ()[]322362与, ()257111⎡⎤⎣⎦与,

()123121⎡⎤⎣⎦与, ()[]100011与, ()110111⎡⎤⎣⎦与, ()111110⎡⎤⎣⎦与

3、写出立方晶系中晶面族｛100｝、｛110｝、｛111｝包含的等价晶面。写出<112>晶向族包含的等价晶向。

4、（2-9）求 （1）晶面（121）和（100）的晶带轴指数；晶面（100）和（010）的晶带轴指数；（2）晶向[001]和[111]确定的晶面指数；包含[010]和 [100] 晶向的晶面指数。

5、（2-11）（1）a ≠b ≠c 、α=β=γ=90°的晶体属于什么晶族和晶系？（2）a ≠b ≠c 、α≠β≠γ=90°的晶体属于什么晶族和晶系？（3）能否据此确定这2种晶体的Bravis 点阵？

6、Ni 为面心立方结构，原子半径r=0.1243nm ，求Ni 的晶格常数和密度。

7、Mo 为体心立方结构，晶格常数a=0.3147nm ，求Mo 的原子半径r 。

8、（2-15）CsCl 中铯与氯的离子半径分别为0.167nm 、0.181nm 。试问（1）在

CsCl 内离子在<100>或<111>方向是否相接触？（2）每单位晶胞内有几个离子？（3）各离子的配位数是多少？（4）密度 ρ和堆积系数（致密度）K ？

9、 （2-16）MgO 具有NaCl 型结构。Mg 2+的离子半径为0.072nm ，O 2-的离子半

径为0.140 nm 。试求MgO 的密度ρ和堆积系数（致密度）K 。

10、（2-24）下列硅酸盐化合物属于什么结构类型？

()[]4M g F e S i O 2

， []()4272Zn Si O OH ，[]39BaTi Si O ，[]32428Be Al Si O ，[]338Ca Si O ，[]4410228KCa Si O F H O ，[]228Ca Al Si O ，[]26K AlSi O

第三章 晶体结构缺陷

一、填空题

1、按几何组态，晶体中的缺陷分为 、 、 和体缺陷。

2、点缺陷主要包括 、 、 ；线缺陷有 ；面缺陷包括 等。

3、描述位错性质及特征的是 。

4、位错的类型有 、 、和 。

5、位错线与柏氏矢量垂直的位错为 ，位错线与柏氏矢量平行的位错称为 。

6、位错的基本运动方式有 和 。

7、 位错可以滑移和攀移， 位错可以滑移而不攀移，能进行交滑移的位错必然是 。

8、位错滑移一般沿着晶体的 （面）和 （方向）进行。

9、柏氏矢量实际上反应了位错线周围区域 的大小和方向。