天津工業(yè)大學(xué)2020-2021年材料科學(xué)基礎(chǔ)期中考試答案

天津工業(yè)大學(xué)2020－2021學(xué)年第一學(xué)期材料科學(xué)與工程專業(yè)《材料科學(xué)基礎(chǔ)》課程期中考試試卷第1頁共6頁班級：姓名：學(xué)號：題號一二三四卷面成績平時(shí)成績總成績分?jǐn)?shù)閱卷人注：試卷滿分：100考試形式：（閉卷）考試時(shí)間：120分鐘填空題（總分15分，每題0.5分）得分[]晶體是內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)在三維空間成周期性重復(fù)排列的固體。晶體結(jié)構(gòu)中主要存在兩種間隙形式，它們是四面體和八面體。NaCl屬于立方晶系，Cl-離子位于面心立方結(jié)構(gòu)的面心位置，填充全部八面體間隙。根據(jù)等大球體的最密堆積原理，ABAB…型對應(yīng)的是密排六方（堆積類型），ABCABC…型對應(yīng)的是面心立方（堆積類型）。位錯(cuò)有滑移和攀移兩種基本的運(yùn)動(dòng)形式。對于螺型位錯(cuò)線，其伯氏矢量平行于位錯(cuò)線，其滑移運(yùn)動(dòng)方向垂直于伯氏矢量。閃鋅礦屬于是立方晶系，結(jié)構(gòu)中S2-構(gòu)成面心立方點(diǎn)陣，Zn2+占據(jù)四面體空隙的1/2，RZn2+/RS2-=0.414，配位數(shù)為4，每個(gè)晶胞中含有4個(gè)ZnS分子。硅酸鹽晶體中[SiO4]四面體的結(jié)合方式有島狀、鏈狀、層狀、組群狀、架狀，鎂橄欖石為島狀晶體結(jié)構(gòu)。玻璃形成的結(jié)晶化學(xué)因素為：復(fù)合陰離子團(tuán)大小與排列方式、鍵強(qiáng)和鍵型。按照溶質(zhì)原子進(jìn)入溶劑點(diǎn)陣的位置區(qū)分，固溶體可分為置換式固溶體和間隙式固溶體。無序固溶體轉(zhuǎn)變?yōu)橛行蚬倘荏w時(shí)，合金性能變化的一般規(guī)律是強(qiáng)度和硬度增加，塑性降低。選擇題（總分15分，每題1分）得分[](1)下列不屬于晶體特征的是（C）（A）對稱性（B）最小內(nèi)能性（C）透光性（D）各向異性(2)下列選項(xiàng)中，不屬于七大晶系的是（B）（A）三斜和單斜（B）斜方和直方（C）四方和立方（D）三方和六方(3)理想的面心立方的致密度為(A)。(A)74%(B)68%(C)52%(D)50%(4)在晶體中形成空位的同時(shí)又產(chǎn)生間隙原子，這樣的缺陷稱為（D）。(A)肖特基缺陷(B)混合位錯(cuò)(C)韌位錯(cuò)(D)佛倫克爾缺陷(5)MgO與NiO形成（A）其中rMg2+=0.072nm，rNi2+=0.070nm（A）連續(xù)置換固溶體（B）有限置換固溶體（C）間隙固溶體（D）不能形成固溶體(6)在硅酸鹽晶體結(jié)構(gòu)中，形狀四節(jié)環(huán)的絡(luò)陰離子是(C)。(A)[Si3O9]6-(B)[Si2O7]6-(C)[Si4O12]8-(D)[Si6O18]12-(7)面缺陷是（C）。(A)零維缺陷(B)一維缺陷(C)二維缺陷(D)三維缺陷(8)NaCl單位晶胞中的分子數(shù)為4，Na+填充在Cl-構(gòu)成的(B)空隙中。(A)全部四面體（B）全部八面體（C）1/2四面體（D）1/2八面體(9)以下哪項(xiàng)不是線形缺陷：（A）。（A）小角度晶界（B）刃位錯(cuò)（C）螺位錯(cuò)（D）混合位錯(cuò)(10)菱鎂礦和菱鐵礦組成相近結(jié)構(gòu)相同，常共生在一起，這種現(xiàn)象叫（B）。(A)同質(zhì)多晶(B)類質(zhì)同晶(C)固溶強(qiáng)化(D)類質(zhì)多晶(11)形成固溶體后對晶體的性質(zhì)將產(chǎn)生影響，主要表現(xiàn)為(D)。（A）穩(wěn)定晶格（B）活化晶格（C）固溶強(qiáng)化（D）A+B+C(12)CaF2晶體中，Ca2+占據(jù)立方體空隙的（B）（A）100%（B）50%（C）30%（D）25%(13)綠柱石Be3Al2[Si6O18]結(jié)構(gòu)中，Al和Be離子的配位數(shù)分別為（A）。（A）6,4（B）4,8（C）4,6（D）6,8(14)下列具有(B)的物質(zhì)比較易形成玻璃態(tài)。(A)共價(jià)鍵(B)極性共價(jià)鍵(C)離子鍵(D)金屬鍵(15)位錯(cuò)具有重要的性質(zhì)，下列說法不正確的是（C）。(A)位錯(cuò)不一定是直線(B)位錯(cuò)是已滑移區(qū)和未滑移區(qū)的邊界(C)位錯(cuò)可以中斷于晶體內(nèi)部(D)位錯(cuò)不能中斷于晶體內(nèi)部作圖題（總分5分）得分[]畫出立方晶系中具有下列密勒指數(shù)的晶面和晶向：(421)、(123)、(130)晶面和[311]、[211]晶向簡答題（總分25分，每題5分）得分[]寫出下列缺陷反應(yīng)式：（a）AgCl溶入CdCl2中形成間隙型固溶體；（b）CdCl2溶入AgCl中形成空位型固溶體。Ni是面心立方結(jié)構(gòu)，原子半徑為0.1243nm，已知Ni相對原子質(zhì)量Ar=58.69，求Ni的晶格常數(shù)和密度。解：a=4r/=4*0.1243/=0.3516nmρ=4Ar/(a3*NA)=4*58.69/[(3.516*10-8)3*6.023*1023]=8.967g/cm3決定離子晶體結(jié)構(gòu)的基本因素有哪些。一、內(nèi)在因素對晶體結(jié)構(gòu)的影響1.質(zhì)點(diǎn)的相對大小2.晶體中質(zhì)點(diǎn)的堆積3.配位數(shù)與配位多面體4.離子極化二、外在因素對晶體結(jié)構(gòu)的影響──同質(zhì)多晶與類質(zhì)同晶及晶型轉(zhuǎn)變計(jì)算CdI2晶體中的I－(CN=3)及CaTiO3晶體中O2－的電價(jià)是否飽和？（Cd和O離子的配位數(shù)均為6）在CdI2結(jié)構(gòu)中，Cd2+離子的配位數(shù)為6。O2-離子的配位多面體是[OCa4Ti2]，則I－離子的電荷數(shù)為3個(gè)2/6和即等于1，與I－離子的電價(jià)相等，故電價(jià)飽和。在CaTiO3結(jié)構(gòu)中，Ca2+、Ti4+、O2-離子的配位數(shù)分別為12、6、6。O2-離子的配位多面體是[OCa4Ti2]，則O2-離子的電荷數(shù)為4個(gè)2/12與2個(gè)4/6之和即等于2，與O2-離子的電價(jià)相等，故電價(jià)飽和。目前，玻璃已成為日常生活、生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域的重要材料。請從材料學(xué)角度回答玻璃的物理通性。

1．各向同性

2．介穩(wěn)性

3．由熔融態(tài)向玻璃態(tài)轉(zhuǎn)化的過程是可逆的與漸變的，在一定的溫度范圍內(nèi)完成，無固定熔點(diǎn)。

4．由熔融態(tài)向玻璃態(tài)轉(zhuǎn)化時(shí)物理、化學(xué)性質(zhì)隨溫度變化的連續(xù)性

5．物理、化學(xué)性質(zhì)隨成分變化的連續(xù)性計(jì)算題（總分40分，每題8分）得分[]室溫下，單質(zhì)鐵具有體心立方結(jié)構(gòu)，其晶胞參數(shù)為0.2866nm。試求具有體心立方結(jié)構(gòu)鐵晶體中的（121）晶面間距。（8分）解：體心立方結(jié)構(gòu)的晶面間距計(jì)算公式為：已知a=b=c=0.2866nm，h=1k=2l=1，帶入公式得d（121）=0.1178nmPt的晶體結(jié)構(gòu)為fcc，晶格常數(shù)為0.3923nm，密度為21.45g/cm3,試計(jì)算其空位粒子數(shù)分?jǐn)?shù)。（8分）解：設(shè)空位所占粒子數(shù)分?jǐn)?shù)為x,ρ=4*(1-x)Ar/(a3*NA)x=0.046%根據(jù)半徑比求下列離子與O2-配位時(shí)的配位數(shù)各是多少？ro2-=0.132nm,rsi4+=0.039nm,rk+=0.133nm,rAl3+=0.057nm,rMg2+=