《材料科学基础》课后答案章
第一章 8．计算下列晶体的离于键与共价键的相对比例 (1)NaF (2)CaO (3)ZnS 解：1、查表得：XNa=0.93,XF=3.98
根据鲍林公式可得NaF中离子键比例为：21(0.933.98)4[1]100%90.2%e 共价键比例为：1-90.2%=9.8%
2、同理，CaO中离子键比例为：21(1.003.44)4[1]100%77.4%e 共价键比例为：1-77.4%=22.6% 3、ZnS中离子键比例为：21/4(2.581.65)[1]100%19.44%ZnSe中离子键含量 共价键比例为：1-19.44%=80.56% 10说明结构转变的热力学条件与动力学条件的意义．说明稳态结构与亚稳态结构之间的关系。 答：结构转变的热力学条件决定转变是否可行，是结构转变的推动力，是转变的必要条件；动力学条件决定转变速度的大小，反映转变过程中阻力的大小。 稳态结构与亚稳态结构之间的关系：两种状态都是物质存在的状态，材料得到的结构是稳态或亚稳态，取决于转交过程的推动力和阻力(即热力学条件和动力学条件)，阻力小时得到稳态结构，阻力很大时则得到亚稳态结构。稳态结构能量最低，热力学上最稳定，亚稳态结构能量高，热力学上不稳定，但向稳定结构转变速度慢，能保持相对稳定甚至长期存在。但在一定条件下，亚稳态结构向稳态结构转变。 第二章 1．回答下列问题： (1)在立方晶系的晶胞内画出具有下列密勒指数的晶面和晶向： (001）与[210]，(111）与[112]，(110)与[111],(132)与[123],(322)与[236］ (2)在立方晶系的一个晶胞中画出（111)和（112)晶面，并写出两晶面交线的晶向指数。 (3)在立方晶系的一个晶胞中画出同时位于（101).(011)和（112)晶面上的[111]晶向。
解：1、(132)(111)[112](110)[111][123][236](112)(111)(322)(101)(112)[111](001)[210][110](101)(011)(101)[111](011)(112)(101)[111](112) 2．有一正交点阵的a=b,c=a/2。某晶面在三个晶轴上的截距分别为6个、2个和4个原子间距，求该晶面的密勒指数。 3．立方晶系的｛111},1110},{123）晶面族各包括多少晶面？写出它们的密勒指数。 4．写出六方晶系的{1012}晶面族中所有晶面的密勒指数，在六方晶胞中画出[1120]、[1101]晶向和(1012)晶面，并确定(1012)晶面与六方晶胞交线的晶向指数。 5．根据刚性球模型回答下列问题： (1)以点阵常数为单位，计算体心立方、面心立方和密排六方晶体中的原子半径及四面体和八面体的间隙半径。 (2）计算体心立方、面心立方和密排六方晶胞中的原子数、致密度和配位数。 6．用密勒指数表示出体心立方、面心立方和密排六方结构中的原子密排面和原子密排方向，并分别计算这些晶面和晶向上的原子密度。 解：1、体心立方
密排面：{110}，原子密度：2211441.4142aa 密排方向：<111>，原子密度：121.153aa 2、面心立方
密排面：{111}，原子密度：231221133262.3(2)(2)aaa 密排方向：<110>，原子密度：121.4142aa 3、密排六方
密排面：{0001}，原子密度：216131.1513622aaa
密排方向：1120，原子密度：122aa 7．求下列晶面的晶面间距，并指出晶面间距最大的晶面： (1）已知室温下α-Fe的点阵常数为0.286nm，分别求出（100),(110),(123）的晶面间距。(2）已知9160C时γ-Fe的点阵常数为0.365nm，分别求出（100),(111),(112）的晶面间距。 (3）已知室温下Mg的点阵常数为a=0.321nm,c=0.521nm，分别求出（1120),(1010),(1012）的晶面间距。 8．回答下列问题： (1）通过计算判断(110),(132),(311）晶面是否属于同一晶带？ (2）求（211)和（(110）晶面的晶带轴，并列出五个属于该晶带的晶面的密勒指数。 解：1、根据晶带定律，hu+kv+lw=0，可得 (110),(132)的晶带轴为[112]3×1+1×1-2×1=2≠0或(132),(311）的晶带轴为[158]-1×1+1×5-0×8=4≠0 故(110),(132),(311）晶面不属于同一晶带 2、根据晶带定律，hu+kv+lw=0，可得 2u+v+w=0 u+v=0 联立求解，得：u:v:w=-1:1:1，故晶带轴为[111] 属于该晶带的晶面：（321）、（312）、（101）、(011)、（431）等。 9．回答下列问题： (1）试求出立方晶系中[321］与[401]晶向之间的夹角。 (2）试求出立方晶系中（210)与（320)晶面之间的夹角。 (3）试求出立方晶系中（111)晶面与[112]晶向之间的夹角。 解：1、根据晶向指数标定法可知：矢量32OAijkuuurrrr必然平行于[321]晶向 矢量4OBikuuurrr必然平行于[401]晶向 则：这两个矢量夹角即为[321］与[401]晶向之间的夹角 根据矢量点积公式：cosOAOBOAOB
uuuruuuruuuruuur
g
即131417cos α=32.58° 或2ABOBOAikuuuruuuruuurrr 矢量,,OAOBABuuuruuuruuur的模分别为14,17,5 根据余弦定理：5141721417cos 解得：α=32.58° 2、立方系中同指数的晶面与晶向相互垂直，故（210)与（320)晶面之间的夹角与[210]与[320]晶向之间的夹角相等， 根据晶向指数标定法可知：矢量21OAijuuurrr必然平行于[210]晶向 矢量32OBijuuurrr必然平行于[320]晶向 则：这两个矢量夹角即为[210］与[320]晶向之间的夹角 根据矢量点积公式：cosOAOBOAOB
uuuruuuruuuruuur
g
即8513cos α=7.1° 或ABOBOAijuuuruuuruuurrr 矢量,,OAOBABuuuruuuruuur的模分别为5,13,2 根据余弦定理：25132513cos 解得：α=7.1° 3、由于（111)晶面与[112]晶向之间满足晶带定律：hu+kv+lw=0， 根据晶带定律可知，立方晶系中（111)晶面与[112]晶向平行，故他们之间的夹角为0°。 方法2，1、求[111]与[112]之间夹角为90° 2、（111）与[112]之间夹角为0° 第四章 1．纯Cu的空位形成能为1.5aJ/atom(1aJ=10-18J)，将纯Cu加热至850℃后激冷至室温(20℃)，若高温下的空位全部保留，试求过饱和空位浓度与室温平衡空位浓度的比值。
解：平衡空位浓度：expvuCAkT
2．已知银在800℃下的平衡空位数为3.6×1023/m3，该温度下银的密度ρAg=9.58g/crn3,银的摩尔质量为MAg=107.9g/mol，计算银的空位形成能。 解：平衡空位浓度：expvuCAkT 1m3内银原子总数：23602836.02109.58105.3410/107.9AgAgNNmM 3．空位对材料行为的主要影响是什么？ 4．某晶体中有一条柏氏矢量为a[001]的位错线，位错线的一端露头于晶体表面，另一端与两条位错线相连接，其中一条的柏氏矢量为/2[111]a，求另一条位错线的柏氏矢量。 答：根据柏氏矢量的守恒性，另一条位错的柏氏矢量为： 5．在图4-52所示的晶体中，ABCD滑移面上有一个位错环，其柏氏矢量b平行于AC (1)指出位错环各部分的位错类型。(2)在图中表示出使位错环向外运 动所需施加的切应力方向。(3)该位错环运动出晶体后，晶体外形如何变化？ 答：（1）位错环和与AC平行的直线相切的部分为纯螺位错，位错环和与 AC垂直的直线相切的部分为纯刃位错，其余部分为混合位错，作图 （2）切应力与b平行，作用在晶体上下两面上。t×b→多余原子面，作图 （3）沿b方向滑出一个柏氏矢量单位的距离 6．在图4-53所示的晶体中有一位错线fed,de段正好处于位错的滑移面上，of段处于非滑移面上，位错的柏氏矢量b与AB平行而垂直于BC,(1)欲使de段位错线在ABCD滑移面上运动（of段因处于非滑移面是固定不动的），应对晶体施加怎样的应力？(2）在上述应力作用下de段位错线如何运动，晶体外协如1可贾化？ 7．在图4-54所示的面心立方晶体的（111)滑移面上有两条弯折的位错线OS和O'S'其中O'S'位错的台阶垂直十（(111),它们的桕氏天量如图中箭头P)rTo0）判断位错线上各段位错的类型。(2）有一切应力施加于滑移面，且与柏氏矢量平行时，两条位错线的滑移特征有何差异？ 8．在两个相互垂直的滑移面上各有一条刃型位错线，位错线的柏氏矢量如图4-55a,b所示。设其中一条位错线AB在切应力作用下发生如图所示的运动，试问交截后两条位错线的形状有何变化？各段位错线的位错类型是什么？(1)交截前两条刃位错的柏氏矢量相互垂直的情况（图a)(2)交截前两条刃位错的柏氏矢量相互平行的情况（图b) 9．在晶体的同一滑移面上有两个直径分别为r；和r：的位错环，其中rl>r2，它们的柏氏矢量相同，试问在切应力作用下何者更容易运动？为什么？ 10．判断下列位错反应能否进行：
几何条件：[101][121][222][111]2663aaaa
能量条件：反应前2222222222(11)(121)263aaba 反应后2222221(111)33aba 满足几何条件和能量条件，故反应能够进行。 几何条件：[101][101][200][100]222aaaa
能量条件：反应前2222(1)baa 反应后222222(11)2aba
材料科学基础第6章习题答案
第六章习题答案依照Al2O3－SiO2系统相图说明：（1）铝硅质耐火材料：硅砖（含SiO2＞98％）、粘土砖（含Al2O335％～50％）、高铝砖（含Al2O360％～90％）、刚玉砖（含Al2O3＞90％）内，各有哪些要紧的晶相？（2）为了维持较高的耐火度，在生产硅砖时应注意什么？（3）假设耐火材料显现40％的液相便软化不能利用，试计算含40mol％Al2O3的粘土砖的最高利用温度。
解：(1) 硅砖（含SiO2>98%）要紧晶相：SiO2、2Al2O3·2SiO3固溶体（莫来石）粘土砖（含Al2O335～50%）要紧晶相：SiO2、A3S2高铝砖（含Al2O360～90%）要紧晶相：60～72%A3S2，72～90%Al2O3、A3S2。
(2) 为了维持硅砖的耐火度，要严格避免原料中混如Al2O3。
SiO2熔点为1723℃，SiO2液相很陡，加入少量的Al2O3后，硅砖中会产生大量的液相，SiO2的熔点猛烈下降。
如加入1wt%Al2O3，在低共熔点（1595℃）时产生的液相量为1/= %，会使硅砖的耐火度大大下降。
(3) 依照相图，当显现40%液相时，由杆杠规那么可知，得x=，在相图中作出析晶线路，能够估量出粘土砖的最高温度约为1670℃。
在CaO－SiO2和Al2O3－SiO2系统中，SiO2的液相线都很陡，说明什么缘故在硅砖生产中可掺入少量CaO做矿化剂可不能降低硅砖的耐火度，而在硅砖中却要严格避免混入Al2O3，不然便会使硅砖耐火度大大下降。
解：SiO2中加入少量的CaO，在低共熔点1436℃时，液相量为2/37=%，液相量增加不多，可不能降低硅砖的耐火度，故可加少量CaO作矿化剂。
分析含碳量%、%、%的Fe-C合金从液态平稳冷却至室温的转变进程，用冷却曲线和组织示用意说明各时期的组织，并别离计算室温下的相组成物和组织组成物的相对含量。
解：（1）含碳量%时233341220.530.090.174555~~~0.2~0.770.0218t t t t t t t t L L L nochange t t t t t L L L L P δδγγγαδγγγγγαγαα→+→→<→−−−→+−−−−−−→+−−−→+−−→−−−−→−−−→+−−→+−−→+室温下，相组成物为铁素体与渗碳体，而组织组成物为铁素体和珠光体，依照杠杆规那么，其相组成物的相对含量铁素体： 6.690.2100%97.3%6.690.0218w α-=⨯=-渗碳体：30.20.0218100% 2.7%6.690.0218Fe Cw -=⨯=- 组织组成物的相对含量珠光体：0.20.0218100%23.8%0.770.0218p w -=⨯=-铁素体：0.770.2100%76.2%0.770.0218w α-=⨯=- （2）含碳量%时233412244~~~0.60.02180.77t t t t t t t t L nochange t t L L Pγγαγγγγααγα→→<−−−→+−−→−−−−→−−−→+−−→+−−→+室温下，相组成物为铁素体与渗碳体，而组织组成物为铁素体和珠光体，依照杠杆规那么，其相组成物的相对含量铁素体： 6.690.6100%91.3%6.690.0218w α-=⨯=-渗碳体：30.60.0218100%8.7%6.690.0218Fe Cw -=⨯=- 组织组成物的相对含量珠光体：0.60.0218100%77.3%0.770.0218p w -=⨯=-铁素体：0.770.6100%22.7%0.770.0218w α-=⨯=- （3）含碳量%时233412234~~~37273t t t t t t t L nochange Fe C t PL L Fe C P Fe C γγγγγγγ→→=⇔−−−→+−−→−−−−→−−−−→+−−−−→+ⅡⅡ℃Ⅱ室温下，相组成物为铁素体、共析渗碳体和二次渗碳体，而组织组成物为珠光体和二次渗碳体，依照杠杆规那么，其相组成物的相对含量铁素体： 6.69 1.0 6.690.77100%85.3%6.690.77 6.690.0218w α--=⨯⨯=--共析渗碳体：3 6.69 1.00.770.0218100%10.8%6.690.77 6.690.0218K Fe C w --=⨯⨯=-- 二次渗碳体：3 1.00.77100% 3.9%6.690.77Fe C w -=⨯=-Ⅱ 组织组成物的相对含量珠光体： 6.69 1.0100%96.1%6.690.77p w -=⨯=-二次渗碳体：3 1.00.77100% 3.9%6.690.77Fe C w -=⨯=-Ⅱ 计算含碳量3wt%的Fe-C 合金室温下莱氏体的相对含量，组织中珠光体的相对含量，组织中共析渗碳体的相对含量。
《材料科学基础》作业答案
• 3、Fick扩散第二方程的高斯解适合求解总量为M 的扩散元素沉积为一薄层扩散问题 ；Fick扩散 第二方程的误差函数解适合求解 无限长棒（扩 散偶）或半无限长棒的扩散问题。
• 4、扩散的微观机理有 空位扩散 、 间隙扩散、 位 错扩散 、 表面扩散、晶界扩散 等。
• 5、空位扩散的阻力比间隙扩散 大 ，激活能 高。
第三章 晶体结构缺陷 P116
• 一、填空题 • 1、按几何组态，晶体中的缺陷分为 点缺陷 、 线
缺陷 、面缺陷 和体缺陷。 • 2、点缺陷主要包括 空位、 间隙原子、置换原子 ；
线缺陷有 位错 ；面缺陷包括 晶界、相界、表面 等。 • 3、描述位错性质及特征的是 柏氏矢量b 。 • 4、位错的类型有 刃位错 、 螺位错 和 混合位 错。
• 11、MgO晶体具有 NaCl型结构，其对称型是
3L4 4L36L29PC ，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 硅 氧四面体[SiO4]。
• 13、几种硅酸盐晶体的络阴离子分别为[Si2O7]6-、 [Si2O6]4-、[Si4O10]4-、[AlSi3O8]1-，它们的晶体 结构类型分别为 组群状 ， 链状 ， 层状 ，和 架状 。
• MgO的分子量为（24.305 +15.999 ）40.30， •阿佛加得罗常数是6.0238×1023， •每个MgO 分子的质量A为： 40.30/(6.0238×1023)。
MgO结构：z=4 • MgO的密度ρ
Z M a /3 N A 4 4 (0 0 ..3 4 0 2 4 /( 6 .1 0 0 2 7 )1 3 0 2 3 ) 3 .5 1 (g /c m 3 )
材料科学基础答案(1-3章).doc
习题及参考答案(1因为是参考答案，故可能有错；2由于时间不够，目前还有些题没有参考答案，近日将补上。
) 1描述晶体与非晶体的区别，从结构、性能等方面。
晶体中的原子或原子集团都是有规律地排列的。
晶体有一定的凝固点和熔点；晶体具有各向异性。
2何谓空间点阵，简述晶体结构与空间点阵的区别。
晶体中原子或原子集团被抽象为规则排列的几何点，且其沿任一方向上相邻点之间的距离就等于晶体沿该方向的周期。
这样的几何点的集合就构成空间点阵(简称点阵)，每个几何点称为点阵的结点或阵点。
3在简单立方晶系中，(1)作图表示下述的晶面和晶向；(2)判断其中哪些晶面与晶向是垂直的，哪些是平行的，并指出垂直或平行的条件。
(111), (Oil),(201), [111], [110], [112](111)与[111]垂直，(111)与[11-2]平行，(201)与[11-2]平行。
4请写出简单立方晶系中{111}的等价晶面，<110>的等价晶向。
{111}= (111) + (11-1) + (1-11) + (-111) <110>=[110]+[1-10]+[101]+[10-1]+[011]+[01-1]5试在六方晶系的晶胞上画出(1°了2)晶面、[11&]和『101]晶向。
1简述波尔理论和波动力学理论分别是如何描述原子核外电子的运动轨道。
波尔理论认为核外电子是在确定的轨道上运动的，符合牛顿定律。
波动力学认为电子具有波粒二象性，电子有可能出现在核外的各个位置，只是出现在不同位置的几率不同。
2粒子具有波粒二象性，请计算下列粒子的波长。
A,质量为20g,速度为1000m/s的子弹；B,质量为10T*g,速度为0.01m/s的尘埃；C,质量为9.1Xl(y3ikg,速度为l()6m/s的电子。
X =h/mu, X 1 =6.62 X 10'34/[0.02 X 1000]=3.2 X 10~35m;X 2=6.5 X10-17m; *3 = 7.1X10-%。
2020年智慧树知道网课《材料科学基础(山东大学)》课后章节测试满分答案
第一章测试1【单选题】 (2分)下列结合键中属于物理键的是（）。
A.金属键B.氢键C.离子键D.共价键2【多选题】 (2分)以下固体物质属于晶体的是（）。
A.松香B.玻璃C.金属D.石英3【单选题】 (2分)由周围环境相同的阵点在空间排列的三维列阵称为（）。
A.晶体点阵B.晶体结构C.晶格D.空间点阵4【单选题】 (2分)布拉菲空间点阵的类型有（）。
A.7种B.108种C.14种D.3种5【多选题】 (2分)立方系中的以下晶向，属于同一晶向族的是（）。
A.[122]B.[213]C.[113]D.[123]6【判断题】 (2分)六方晶系中的（100）、（010）、（001）晶面属于同一晶面族。
A.对B.错7【判断题】 (2分)正交晶系中，[111]晶向与（111）晶面相互垂直。
A.错B.对8【多选题】 (2分)典型金属的晶体结构包括（）。
A.密排六方结构B.体心立方结构C.简单六方结构D.面心立方结构9【判断题】 (2分)面心立方晶胞中八面体间隙的尺寸比四面体间隙的大。
A.对B.错10【判断题】 (2分)面心立方结构和密排六方结构的堆垛次序虽然不同，但其二维原子面的密排程度是相同的。
A.错B.对第二章测试1【判断题】 (2分)通常情况下，金属中的空位主要是弗兰克尔空位。
A.对B.错2【多选题】 (2分)刃型位错可分为（）。
A.右旋刃型位错B.负刃型位错C.左旋刃型位错D.正刃型位错3【单选题】 (2分)螺型位错的柏氏矢量与位错线（）。
A.成45度B.成30度C.相互平行D.相互垂直4【判断题】 (2分)晶体的强度随位错密度的提高而提高。
A.对B.错5【判断题】 (2分)螺型位错既可以滑移也可以攀移。
A.错B.对6【多选题】 (2分)滑移面上有一段两端固定的刃型位错，当受到外加切应力时，位错可能（）。
A.两端脱离固定发生运动B.发生弯曲C.形成位错环D.变成半圆状7【判断题】 (2分)不在同一滑移面上的位错相遇发生交割，能够促进位错运动。
《材料科学基础》习题附答案
《材料科学基础》习题附答案第⼆章思考题与例题1. 离⼦键、共价键、分⼦键和⾦属键的特点，并解释⾦属键结合的固体材料的密度⽐离⼦键或共价键固体⾼的原因？2. 从结构、性能等⽅⾯描述晶体与⾮晶体的区别。
3. 何谓理想晶体？何谓单晶、多晶、晶粒及亚晶？为什么单晶体成各向异性⽽多晶体⼀般情况下不显⽰各向异性？何谓空间点阵、晶体结构及晶胞？晶胞有哪些重要的特征参数？4. ⽐较三种典型晶体结构的特征。
（Al 、α-Fe 、Mg 三种材料属何种晶体结构？描述它们的晶体结构特征并⽐较它们塑性的好坏并解释。
）何谓配位数？何谓致密度？⾦属中常见的三种晶体结构从原⼦排列紧密程度等⽅⾯⽐较有何异同？5. 固溶体和中间相的类型、特点和性能。
何谓间隙固溶体？它与间隙相、间隙化合物之间有何区别？（以⾦属为基的）固溶体与中间相的主要差异（如结构、键性、性能）是什么？6. 已知Cu 的原⼦直径为2.56A ，求Cu 的晶格常数，并计算1mm 3Cu 的原⼦数。
7. 已知Al 相对原⼦质量Ar （Al ）=26.97，原⼦半径γ=0.143nm ，求Al 晶体的密度。
8 bcc 铁的单位晶胞体积，在912℃时是0.02464nm 3；fcc 铁在相同温度时其单位晶胞体积是0.0486nm 3。
当铁由bcc 转变为fcc 时，其密度改变的百分⽐为多少？9. 何谓⾦属化合物？常见⾦属化合物有⼏类？影响它们形成和结构的主要因素是什么？其性能如何？10. 在⾯⼼⽴⽅晶胞中画出[012]和[123]晶向。
在⾯⼼⽴⽅晶胞中画出（012）和（123）晶⾯。
11. 设晶⾯（152）和（034）属六⽅晶系的正交坐标表述，试给出其四轴坐标的表⽰。
反之，求（3121）及（2112）的正交坐标的表⽰。
（练习），上题中均改为相应晶向指数，求相互转换后结果。
12.在⼀个⽴⽅晶胞中确定6个表⾯⾯⼼位置的坐标，6个⾯⼼构成⼀个正⼋⾯体，指出这个⼋⾯体各个表⾯的晶⾯指数，各个棱边和对⾓线的晶向指数。
武汉理工 材料科学基础 课后答案 _第七章
第七章答案7-1略7-2浓度差会引起扩散，扩散是否总是从高浓度处向低浓度处进行?为什么?解：扩散是由于梯度差所引起的，而浓度差只是梯度差的一种。
当另外一种梯度差，比如应力差的影响大于浓度差，扩散则会从低浓度向高浓度进行。
7-3欲使Ca2＋在CaO中的扩散直至CaO的熔点（2600℃）时都是非本质扩散，要求三价离子有什么样的浓度？试对你在计算中所做的各种特性值的估计作充分说明。
已知CaO肖特基缺陷形成能为6eV。
解：掺杂M3+引起V’’Ca的缺陷反应如下：当CaO在熔点时，肖特基缺陷的浓度为：所以欲使Ca2＋在CaO中的扩散直至CaO的熔点（2600℃）时都是非本质扩散，M3+的浓度为，即7-4试根据图 7-32查取：（1）CaO在1145℃和1650℃的扩散系数值；（2）Al2O3在1393℃和1716℃的扩散系数值；并计算CaO和Al2O3中Ca2＋和Al3＋的扩散活化能和D0值。
解：由图可知CaO在1145℃和1650℃的扩散系数值分别为，Al2O3在1393℃和1716℃的扩散系数值分别为根据可得到CaO在1145℃和1650℃的扩散系数的比值为：，将值代入后可得，Al2O3的计算类推。
7-5已知氢和镍在面心立方铁中的扩散数据为cm2/s和cm2/s，试计算1000℃的扩散系数，并对其差别进行解释。
解：将T=1000℃代入上述方程中可得，同理可知。
原因：与镍原子相比氢原子小得多，更容易在面心立方的铁中通过空隙扩散。
7-6在制造硅半导体器体中，常使硼扩散到硅单晶中，若在1600K温度下，保持硼在硅单晶表面的浓度恒定（恒定源半无限扩散），要求距表面10－3cm深度处硼的浓度是表面浓度的一半，问需要多长时间（已知D1600℃＝8×10－12cm2/s；当时，）？解：此模型可以看作是半无限棒的一维扩散问题，可用高斯误差函数求解。
其中=0，，所以有0.5=，即=0.5，把=10－3cm，D1600℃＝8×10－12cm2/s代入得t=s。
《材料科学基础》习题附答案
第二章思考题与例题1. 离子键、共价键、分子键和金属键的特点，并解释金属键结合的固体材料的密度比离子键或共价键固体高的原因？2. 从结构、性能等方面描述晶体与非晶体的区别。
3. 何谓理想晶体？何谓单晶、多晶、晶粒及亚晶？为什么单晶体成各向异性而多晶体一般情况下不显示各向异性？何谓空间点阵、晶体结构及晶胞？晶胞有哪些重要的特征参数？4. 比较三种典型晶体结构的特征。
（Al、α-Fe、Mg三种材料属何种晶体结构？描述它们的晶体结构特征并比较它们塑性的好坏并解释。
）何谓配位数？何谓致密度？金属中常见的三种晶体结构从原子排列紧密程度等方面比较有何异同？5. 固溶体和中间相的类型、特点和性能。
何谓间隙固溶体？它与间隙相、间隙化合物之间有何区别？（以金属为基的）固溶体与中间相的主要差异（如结构、键性、性能）是什么？6. 已知Cu的原子直径为 2.56A，求Cu的晶格常数，并计算1mm3Cu的原子数。
7. 已知Al相对原子质量Ar（Al）=26.97，原子半径γ=0.143nm，求Al晶体的密度。
8 bcc铁的单位晶胞体积，在912℃时是0.02464nm3；fcc铁在相同温度时其单位晶胞体积是0.0486nm3。
当铁由bcc转变为fcc时，其密度改变的百分比为多少？9. 何谓金属化合物？常见金属化合物有几类？影响它们形成和结构的主要因素是什么？其性能如何？10. 在面心立方晶胞中画出[012]和[123]晶向。
在面心立方晶胞中画出（012）和（123）晶面。
11. 设晶面（152）和（034）属六方晶系的正交坐标表述，试给出其四轴坐标的表示。
反之，求（31）及（2112）的正交坐标的表示。
（练习），上题中均改为相应晶向指数，求12相互转换后结果。
12.在一个立方晶胞中确定6个表面面心位置的坐标，6个面心构成一个正八面体，指出这个八面体各个表面的晶面指数，各个棱边和对角线的晶向指数。
13. 写出立方晶系的{110}、{100}、{111}、{112}晶面族包括的等价晶面，请分别画出。
材料科学基础-课后习题及答案(武汉理工大学-张联盟版)
第二章答案2-1略。
2-2（1）一晶面在x、y、z轴上的截距分别为2a、3b、6c，求该晶面的晶面指数；（2）一晶面在x、y、z轴上的截距分别为a/3、b/2、c，求出该晶面的晶面指数。
答：（1）h:k:l==3:2:1,∴该晶面的晶面指数为（321）；（2）h:k:l=3:2:1，∴该晶面的晶面指数为（321）。
2-3在立方晶系晶胞中画出下列晶面指数和晶向指数：（001）与[]，（111）与[]，（）与[111]，（）与[236]，（257）与[]，（123）与[]，（102），（），（），[110]，[]，[]答：2-4定性描述晶体结构的参量有哪些？定量描述晶体结构的参量又有哪些？答：定性：对称轴、对称中心、晶系、点阵。
定量：晶胞参数。
2-5依据结合力的本质不同，晶体中的键合作用分为哪几类？其特点是什么？答：晶体中的键合作用可分为离子键、共价键、金属键、范德华键和氢键。
离子键的特点是没有方向性和饱和性，结合力很大。
共价键的特点是具有方向性和饱和性，结合力也很大。
金属键是没有方向性和饱和性的的共价键，结合力是离子间的静电库仑力。
范德华键是通过分子力而产生的键合，分子力很弱。
氢键是两个电负性较大的原子相结合形成的键，具有饱和性。
2-6等径球最紧密堆积的空隙有哪两种？一个球的周围有多少个四面体空隙、多少个八面体空隙？答：等径球最紧密堆积有六方和面心立方紧密堆积两种，一个球的周围有8个四面体空隙、6个八面体空隙。
2-7n个等径球作最紧密堆积时可形成多少个四面体空隙、多少个八面体空隙？不等径球是如何进行堆积的？答：n个等径球作最紧密堆积时可形成n个八面体空隙、2n个四面体空隙。
不等径球体进行紧密堆积时，可以看成由大球按等径球体紧密堆积后，小球按其大小分别填充到其空隙中，稍大的小球填充八面体空隙，稍小的小球填充四面体空隙，形成不等径球体紧密堆积。
2-8写出面心立方格子的单位平行六面体上所有结点的坐标。
答：面心立方格子的单位平行六面体上所有结点为：（000）、（001）（100）（101）（110）（010）（011）（111）（0）（0）（0）（1）（1）（1）。
材料科学基础习题及答案
第一章习题1.原子中一个电子的空间位置和能量可用哪四个量子数来决定？2.在多电子的原子中，核外电子的排布应遵循哪些原则？3.在元素周期表中，同一周期或同一主族元素原子结构有什么共同特点？从左到右或从上到下元素结构有什么区别？性质如何递变？4.何谓同位素？为什么元素的相对原子质量不总为正整数？5.铬的原子序数为24，它共有四种同位素：4.31%的Cr原子含有26个中子，83.76%含有28个中子，9.55%含有29个中子，且2.38%含有30个中子。
试求铬的相对原子质量。
6.铜的原子序数为29，相对原子质量为63.54，它共有两种同位素Cu63和Cu65，试求两种铜的同位素之含量百分比。
7.锡的原子序数为50，除了4f亚层之外其它内部电子亚层均已填满。
试从原子结构角度来确定锡的价电子数。
8.铂的原子序数为78，它在5d亚层中只有9个电子，并且在5f层中没有电子，请问在Pt的6s亚层中有几个电子？9.已知某元素原子序数为32，根据原子的电子结构知识，试指出它属于哪个周期？哪个族？并判断其金属性强弱。
10.原子间的结合键共有几种？各自特点如何？11.图1-1绘出三类材料—金属、离子晶体和高分子材料之能量与距离关系曲线，试指出它们各代表何种材料。
12.已知Si的相对原子质量为28.09，若100g的Si中有5×1010个电子能自由运动，试计算：(a)能自由运动的电子占价电子总数的比例为多少？(b)必须破坏的共价键之比例为多少？13.S的化学行为有时象6价的元素，而有时却象4价元素。
试解释S这种行为的原因。
14.A和B元素之间键合中离子特性所占的百分比可近似的用下式表示：这里x A和x B分别为A和B元素的电负性值。
已知Ti、O、In和Sb的电负性分别为1.5，3.5，1.7和1.9，试计算TiO2和InSb的IC%。
15.Al2O3的密度为3.8g/cm3，试计算a)1mm3中存在多少原子？b)1g中含有多少原子？16.尽管HF的相对分子质量较低，请解释为什么HF的沸腾温度(19.4℃)要比HCl的沸腾温度(-85℃)高？17. 高分子链结构分为近程结构和远程结构。
2020年智慧树知道网课《材料科学基础(中南大学)》课后习题章节测试满分答案
第一章测试1【判断题】(2分)fcc可以看成是原子在密排面（111）面在空间的堆垛。
A.对B.错2【单选题】(2分)已知Al为正三价，阿伏加德诺常数为6.02×1023，铝摩尔量为26.98，质量1g的Al中的价电子数量为（)。
A.6.69×10∧23B.6.69×10∧21C.6.69×10∧22D.6.02×10∧223【单选题】(2分)聚乙烯高分子材料中，C-H化学键结合属于（）。
A.氢键B.金属键C.共价键D.离子键4【单选题】(2分)化学键中，没有方向性也没有饱和性的为（）。
A.金属键B.共价键C.离子键D.氢键5【单选题】(2分)晶体的对称轴不存在（）对称轴。
A.六次B.四次C.三次D.五次6【判断题】(2分)晶面族是指一系列平面的晶面。
A.错B.对7【多选题】(2分)一个晶胞内原子个数、配位数对于fcc是（），bcc是（）。
A.4,8B.2,12C.4,12D.2,88【多选题】(2分)bcc晶胞的密排面是（），密排方向分别是（）。
A.{111}B.<111>C. {110}D.<110>9【单选题】(2分)A.8.58B.7.78C.8.98D.8.2810【单选题】(2分)晶带是与过某个晶向或与其平行的所有晶面，这个晶向称为晶带轴。
若晶带轴指数为［u vw］，则［uvw］与晶带中的一个晶面（hkl）这两个指数之间点积，［uvw］·（hkl）等于（）。
A.1B.0.5C.-1D.11【单选题】(2分)一个fcc晶胞的原子中的原子个数为（）个。
A.2B.6C.8D.412【单选题】(2分)一个bcc晶胞中的原子个数为（）个。
A.2B.4C.6D.813【判断题】(2分)铜和镍属于异质同构。
A.对B.错14【判断题】(2分)间隙固溶体中间隙原子可以无限固溶得到固溶度为100%的无限固溶体。
A.错B.对15【判断题】(2分)一个金属元素与一个非金属元素容易形成固溶体。