第一部分：习题集 《材料科学基础》复习思考题
第一章：材料的结构
一、 解释以下基本概念
空间点阵、晶格、晶胞、配位数、致密度、共价键、离子键、金属键、组元、合金、相、固溶体、中间相、间隙固溶体、置换固溶体、固溶强化、第二相强化。
二、 填空题
1、材料的键合方式有四类，分别是（ ），（ ），（ ），（ ）。
2、金属原子的特点是最外层电子数（ ），且与原子核引力（ ），因此这些电子极容易脱离原子核的束缚而变成（ ）。
3、我们把原子在物质内部呈（ ）排列的固体物质称为晶体，晶体物质具有以下三个特点，分别是（ ），（ ），（ ）。 4、三种常见的金属晶格分别为（ ），（ ）和（ ）。 5、体心立方晶格中，晶胞原子数为（ ），原子半径与晶格常数的关系为（ ），配位数是（ ），致密度是（ ），密排晶向为（ ），密排晶面为（ ），晶胞中八面体间隙个数为（ ），四面体间隙个数为（ ），具有体心立方晶格的常见金属有（ ）。
6、面心立方晶格中，晶胞原子数为（ ），原子半径与晶格常数的关系为（ ），配位数是（ ），致密度是（ ），密排晶向为（ ），密排晶面为（ ），晶胞中八面体间隙个数为（ ），四面体间隙个数为（ ），具有面心立方晶格的常见金属有（ ）。
7、密排六方晶格中，晶胞原子数为（ ），原子半径与晶格常数的关系为（ ），配位数是（ ），致密度是（ ），密排晶向为（ ），密排晶面为（ ），具有密排六方晶格的常见金
1
属有（ ）。
8、合金的相结构分为两大类，分别是（ ）和（ ）。 9、固溶体按照溶质原子在晶格中所占的位置分为（ ）和（ ），按照固溶度分为（ ）和（ ），按照溶质原子与溶剂原子相对分布分为（ ）和（ ）。
10、影响固溶体结构形式和溶解度的因素主要有（ ）（ ）、（ ）、、（ ）。
11、金属化合物（中间相）分为以下四类，分别是（ ），（ ），（ ），（ ）。
12、金属化合物（中间相）的性能特点是：熔点（ ）、硬度（ ）、脆性（ ），因此在合金中不作为（ ）相，而是少量存在起到第二相（ ）作用。
13、CuZn、Cu5Zn8、Cu3Sn的电子浓度分别为（ ），（ ），（ ）。
14、如果用M表示金属，用X表示非金属，间隙相的分子式可以写成如下四种形式，分别是（ ），（ ），（ ），（ ）。 15、Fe3C的铁、碳原子比为（ ），碳的重量百分数为（ ），它是（ ）的主要强化相。 三、作图表示出立方晶系（123）、（011]、[346]等晶向。
四、 立方晶系的{111}晶面构成一个八面体，试作图画出该八面体，
）、（421）等晶面和[02]、[
并注明各晶面的晶面指数。
五、某晶体的原子位于正方晶格的结点上，其晶格常数a=b
，
。今有一晶面在X、Y、Z坐 标轴上的截距分别为5个原子
间距、2个原子间距和3个原子 间距，求该晶面的晶面指数。 六、体心立方晶格的晶格常数为a，试求出（100）、（110）、（111）晶面的面间距大小，并指出 面间距最大的晶面。
七、已知面心立方晶格的晶格常数为a，试求出（100）、（110）、（111）晶面的面间距大小，并指出面间距最大的晶面。
2
八、试从面心立方晶格中绘出体心正方晶胞，并求出它的晶格常数。 九、证明理想密排六方晶胞中的轴比c/a=1.633。
十、试证明面心立方晶格的八面体间隙半径r=0.414R,四面体间隙半径r=0.225R;体心立方晶格的八面体间隙半径;<100>晶向的r=0.154R,<110>晶向的r=0.633R;四面体间隙半径r=0.291R, (R为原子半径)。
十一、 a）设有一钢球模型，球的直径不变，当由面心立方晶格转变为体心立方晶格时，试计算其体积膨胀。
b）经x射线测定，在912℃时，γ-Fe的晶格常数为0.3633nm, α-Fe的晶格常数为0.2892nm,当由 γ-Fe转变为α-Fe时,试求其体积膨胀,并与a)相比较,说明其差别的原因.。
十二、已知铁和铜在室温下的晶格常数分别为0.286nm和0.3607nm,分别求1cm3中铁和铜的原子数。
十三、Ni的晶体结构为面心立方结构，其原子半径为r=0.1243nm，试求1cm3中Ni的原子数。
十四、.Mo的晶体结构为体心立方结构，其晶格常数a=0.31468nm，试求Mo的原子半径r。
十五、Cu具有面心立方结构，其原子半径为r=0.1278nm，试求Cu的密度（Cu的相对原子量为63.5）
十六、试计算体心立方晶格{100}、{110}、{111}等晶面的原子密度和〈100〉、〈110〉、〈111〉等晶向的原子密度，并指出其最密排晶面和最密排晶向。（提示：晶面的原子密度为单位面积上的原子数，晶向的原子密度为单位长度上的原子数）。
十七、试计算面心立方晶格{100}、{110}、{111}等晶面的原子密度和〈100〉、〈110〉、〈111〉等晶向的原子密度，并指出其最密排晶面和最密排晶向。
十八、求金刚石结构中通过（0，0，0）和（3/4，3/4，1/3）两碳原子
3
的晶向指数，及与该晶向垂直的晶面指数。
十九、求（121）与（100）决定的晶带轴与（001）和（111）所决定的晶带轴所构成的晶面的晶面指数。
???二十、计算立方系[321]与[120]及（111）与?111?之间的夹角。
??二十一、.a)算出fcc和bcc晶体中四面体间隙及八面体间隙的大小，用原子半径R表示，并注明间隙中心坐标；
b)写出溶解在γ-Fe中C原子所处位置，若此类位置全部被C原子占据，那么问在此情况下，γ-Fe能溶解多少重量百分比的C？而实际上碳在铁中的最大溶解度是多少？两者在数值上有差异的原因是什么？
二十二、为什么?-Fe的溶碳能力远大于?-Fe的溶碳能力？
二十三、Na+和Cl-的离子半径分别为0.097nm，0.181nm，NaCl具有面心立方点阵，试求其配位数、晶格常数及致密度。
二十四、渗碳体(Fe3C)是一种间隙化合物，它具有正交点阵结构，其点阵常数a=0.4514nm，b=0.508nm，c=0.6734nm，其密度ρ=7.66g/cm3，试求每单位晶胞中Fe原子与C原子的数目？ 二十五、试计算金刚石结构的致密度。
4