《材料科學(xué)基礎(chǔ)》課后答案(1-7章)

《材料科學(xué)基礎(chǔ)》課后答案(1_7章)第一章8．計(jì)算下列晶體的離于鍵與共價(jià)鍵的相對(duì)比例(1)NaF(2)CaO(3)ZnS解：1、查表得：XNa=0.93,XF=3.98根據(jù)鮑林公式可得NaF中離子鍵比例為：共價(jià)鍵比例為：1-90.2%=9.8%2、同理，CaO中離子鍵比例為：共價(jià)鍵比例為：1-77.4%=22.6%3、ZnS中離子鍵比例為：共價(jià)鍵比例為：1-19.44%=80.56%10說明結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變的熱力學(xué)條件與動(dòng)力學(xué)條件的意義．說明穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)與亞穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系。答：結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變的熱力學(xué)條件決定轉(zhuǎn)變是否可行，是結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變的推動(dòng)力，是轉(zhuǎn)變的必要條件；動(dòng)力學(xué)條件決定轉(zhuǎn)變速度的大小，反映轉(zhuǎn)變過程中阻力的大小。穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)與亞穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系：兩種狀態(tài)都是物質(zhì)存在的狀態(tài)，材料得到的結(jié)構(gòu)是穩(wěn)態(tài)或亞穩(wěn)態(tài)，取決于轉(zhuǎn)交過程的推動(dòng)力和阻力(即熱力學(xué)條件和動(dòng)力學(xué)條件)，阻力小時(shí)得到穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)，阻力很大時(shí)則得到亞穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)。穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)能量最低，熱力學(xué)上最穩(wěn)定，亞穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)能量高，熱力學(xué)上不穩(wěn)定，但向穩(wěn)定結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變速度慢，能保持相對(duì)穩(wěn)定甚至長(zhǎng)期存在。但在一定條件下，亞穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)向穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變。第二章1．回答下列問題：(1)在立方晶系的晶胞內(nèi)畫出具有下列密勒指數(shù)的晶面和晶向：(001）與[210]，(111）與，與[111],與[123],與[236］(2)在立方晶系的一個(gè)晶胞中畫出（111)和（112)晶面，并寫出兩晶面交線的晶向指數(shù)。(3)在立方晶系的一個(gè)晶胞中畫出同時(shí)位于（101).(011)和（112)晶面上的晶向。解：1。2．有一正交點(diǎn)陣的a=b,c=a/2。某晶面在三個(gè)晶軸上的截距分別為6個(gè)、2個(gè)和4個(gè)原子間距，求該晶面的密勒指數(shù)。3．立方晶系的｛111},1110},{123）晶面族各包括多少晶面？寫出它們的密勒指數(shù)。4．寫出六方晶系的晶面族中所有晶面的密勒指數(shù)，在六方晶胞中畫出、晶向和晶面，并確定晶面與六方晶胞交線的晶向指數(shù)。5．根據(jù)剛性球模型回答下列問題：(1)以點(diǎn)陣常數(shù)為單位，計(jì)算體心立方、面心立方和密排六方晶體中的原子半徑及四面體和八面體的間隙半徑。(2）計(jì)算體心立方、面心立方和密排六方晶胞中的原子數(shù)、致密度和配位數(shù)。6．用密勒指數(shù)表示出體心立方、面心立方和密排六方結(jié)構(gòu)中的原子密排面和原子密排方向，并分別計(jì)算這些晶面和晶向上的原子密度。解：1、體心立方密排面：{110}，原子密度：密排方向：<111>，原子密度：2、面心立方密排面：{111}，原子密度：密排方向：<110>，原子密度：3、密排六方密排面：{0001}，原子密度：密排方向：，原子密度：7．求下列晶面的晶面間距，并指出晶面間距最大的晶面：(1）已知室溫下α-Fe的點(diǎn)陣常數(shù)為0.286nm，分別求出（100),(110),(123）的晶面間距。(2）已知9160C時(shí)γ-Fe的點(diǎn)陣常數(shù)為0.365nm，分別求出（100),(111),(112）的晶面間距。。(3）已知室溫下Mg的點(diǎn)陣常數(shù)為a=0.321nm,c=0.521nm，分別求出（1120),(1010),(1012）的晶面間距。8．回答下列問題：(1）通過計(jì)算判斷,(132),(311）晶面是否屬于同一晶帶？(2）求（211)和（(110）晶面的晶帶軸，并列出五個(gè)屬于該晶帶的晶面的密勒指數(shù)。解：1、根據(jù)晶帶定律，hu+kv+lw=0，可得,(132)的晶帶軸為3×1+1×1-2×1=2≠0或(132),(311）的晶帶軸為-1×1+1×5-0×8=4≠0故,(132),(311）晶面不屬于同一晶帶2、根據(jù)晶帶定律，hu+kv+lw=0，可得2u+v+w=0u+v=0聯(lián)立求解，得：u:v:w=-1:1:1，故晶帶軸為屬于該晶帶的晶面：（321）、（312）、（101）、、（431）等。9．回答下列問題：(1）試求出立方晶系中[321］與[401]晶向之間的夾角。(2）試求出立方晶系中（210)與（320)晶面之間的夾角。(3）試求出立方晶系中（111)晶面與晶向之間的夾角。解：1、根據(jù)晶向指數(shù)標(biāo)定法可知：矢量必然平行于[321]晶向矢量必然平行于[401]晶向則：這兩個(gè)矢量夾角即為[321］與[401]晶向之間的夾角根據(jù)矢量點(diǎn)積公式：即α=32.58°或矢量的模分別為根據(jù)余弦定理：解得：α=32.58°2、立方系中同指數(shù)的晶面與晶向相互垂直，故（210)與（320)晶面之間的夾角與[210]與[320]晶向之間的夾角相等。根據(jù)晶向指數(shù)標(biāo)定法可知：矢量必然平行于[210]晶向矢量必然平行于[320]晶向則：這兩個(gè)矢量夾角即為[210］與[320]晶向之間的夾角根據(jù)矢量點(diǎn)積公式：即α=7.1°或矢量的模分別為根據(jù)余弦定理：解得：α=7.1°3、由于（111)晶面與晶向之間滿足晶帶定律：hu+kv+lw=0。根據(jù)晶帶定律可知，立方晶系中（111)晶面與晶向平行，故他們之間的夾角為0°。方法2，1、求[111]與之間夾角為90°2、（111）與之間夾角為0°第四章1．純Cu的空位形成能為1.5aJ/atom(1aJ=10-18J)，將純Cu加熱至850℃后激冷至室溫(20℃)，若高溫下的空位全部保留，試求過飽和空位濃度與室溫平衡空位濃度的比值。解：平衡空位濃度：2．已知銀在800℃下的平衡空位數(shù)為3.6×1023/m3，該溫度下銀的密度ρAg=9.58g/crn3,銀的摩爾質(zhì)量為MAg=107.9g/mol，計(jì)算銀的