西安交通大学材料科学与工程学院材料科学基础复习题

Gb2D?＝[ln?E中心]b4?(1??)bG?b1?E中心 ?ln???0?(A?ln?)4?(1??)?b

?式中

?0＝A?Gb，4?(1??)4?(1??)E中心Gb

20． (1)晶体点阵也称晶体结构，是指原子的具体排列；而空间点阵则是忽略了原子的

体积，而把它们抽象为纯几何点。 (2) 密排六方结构。

(3) 原子半径发生收缩。这是因为原子要尽量保持自己所占的体积不变或少变 [原子所占体积VA＝原子的体积(4/3πr3+间隙体积]，当晶体结构的配位数减小时，即发生间隙体积的增加，若要维持上述方程的平衡，则原子半径必然发生收缩。

(4) 不能。因为位错环是通过环内晶体发生滑移、环外晶体不滑移才能形成。 (5) 外力在滑移面的滑移方向上的分切应力。 (6) 始终是柏氏矢量方向。 (7) 位错的交割。 (8) 共格界面。

(9) 否，扭转晶界就由交叉的同号螺型位错构成。

固体中的相结构

1. 说明间隙固熔体与间隙化合物有什么异同。

2. 有序合金的原子排列有何特点？这种排列和结合键有什么关系？为什么许多有序合金在高温下变成无序？

?2x?42.5/10Cd3. 已知Cd,Zn,Sn,Sb等元素在Ag中的固熔度（摩尔分数）极限分别为，

xZn?20/10?2，xSn?12/10?2，xSb?7/10?2，它们的原子直径分别为0.3042nm，0.314nm，0.316nm，0.3228nm，Ag为0.2883nm。试分析其固熔度（摩尔分数）极限差别的原因，并计算它们在固熔度（摩尔分数）极限时的电子浓度。

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4. 试分析H、N、C、B在??Fe和??Fe中形成固熔体的类型、存在位置和固溶度（摩尔分数）。各元素的原子半径如下：H为0.046nm，N为0.071nm，C为0.077nm，B为0.091nm，??Fe为0.124nm， ??Fe为0.126 nm。

5. 金属间化合物AlNi具有CsCl型结构，其点阵常数 a=0.2881nm,试计算其密度（Ni的相对原子质量为58.71，Al的相对原子质量为26.98）。

3Mg/m6. ZnS的密度为4.1，试由此计算两离子的中心距离。

?2?2x?10.3/10x?8.9/10??NC7. 碳和氮在Fe中的最大固熔度（摩尔分数）分别为，。已

知C、N原子均位于八面体间隙，试分别计算八面体间隙被C、N原子占据的百分数。 8. 为什么只有置换固熔体的两个组元之间才能无限互溶，而间隙固熔体则不能？ 9. 计算在NaCl内，钠离子的中心与下列各离子中心的距离（设Na和Cl的半径分别为0.097nm和0.181nm）。 1) 最近邻的正离子； 2) 最近邻的离子； 3) 次邻近的Cl离子； 4) 第三邻近的Cl离子； 5) 最邻近的相同位置。 10. 某固熔体中含有氧化镁为

-??-xMgO?30/10?2?2x?70/10LiF，。

?2??2-Li,Mg,F,O1) 试问之质量分数为多少？

33g/cmg/cm2) 假设MgO的密度为3.6，LiF的密度为2.6，那么该固溶体的密度为多

少？

11. 非晶形材料的理论强度经计算为G/6~G/4，其中G为剪切模量。若?=0.25，由其弹性性质试估计玻璃（非晶形材料）的理论强度（已知E=70000Mpa）。

12. 一陶瓷绝缘体在烧结后含有1％（以容积为准）的孔，其孔长为13.7mm的立方体。若在制造过程中，粉末可以被压成含有24％的孔，则模子的尺寸应该是多少？

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?2?2?2w?62.1/10w?27.6/10w?10.3/10COH13. 一有机化合物，其成分为，，。试写出可

能的化合物名称。

14. 画出丁醇?C4H9OH?的4种可能的异构体。

15. 一普通聚合物具有C2H2Cl2作为单体，其平均分子质量为60000u（取其各元素相对原子质量为Ar(C)?12,Ar(H)?1,Ar(Cl)?35.5)。 1) 求其单体的质量； 2) 其聚合度为多少？

16. 聚氯乙烯(C2H3Cl)n被溶在有机溶剂中，设其C- C键长为0.154nm,且链中键的数目

x?2n。

1) 分子质量为28500g的分子，其均方根的长度为多少？ 2) 如果均方根的长度只有⑴中的一半，则分子质量为多少？

17. 一聚合材料含有聚氯乙烯，其1个分子中有900个单体。如果每一个分子均能被伸展成直线分子，则求此聚合物可得到理论上的最大应变为多少（设C- C键中每1键长是0.154nm）？

18. 有一共聚物ABS，每一种的质量分数均相同，则单体的比为多少（A——丙烯晴；B——丁二烯；S——苯乙烯）？

19. 尼龙-6是HOCO(CH2)5NH2的缩合聚合物。

1) 给出此分子的结构。 2) 说明缩合聚合是如何发生的。

3) 当每摩尔的H2O形成时，所放出的能量为多少？已知不同的键：C-O，H-N，C-N，

H-O，其键能（kJ/mol）分别为360，430，305，500。

20. 试述硅酸盐结构的基本特点和类型。

21. 为什么外界温度的急剧变化可以使许多陶瓷器件开裂或破碎？

22. 陶瓷材料中主要结合键是什么？从结合键的角度解释陶瓷材料所具有的特殊性能。

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西安交通大学材料科学与工程学院材料科学基础复习题

参考答案

1． 其比较如附表2.1所示。

附表2.1 间隙固溶体与间隙化合物的比较

类 别 相 同 点 晶体结构 不同点

2． 有序固熔体，其中各组元原子分别占据各自的布拉菲点阵——称为分点阵，整个固熔体

就是由各组元的分点阵组成的复杂点阵，也叫超点阵或超结构。

这种排列和原子之间的结合能(键)有关。结合能愈大，原子愈不容易结合。如果异类原子间结合能小于同类原子间结合能，即EAB < (EAA十EBB)/2，则熔质原子呈部分有序或完全有序排列。

有序化的推动力是混合能参量(εm＝ε

AB

间隙固熔体 等非金属元素所组成 间隙化合物 一般都是由过渡族金属与原子半径较小的C，N，H，O，B属于固熔体相，保持熔属于金属化合物相，形成不同剂的晶格类型 于其组元的新点阵 用化学分子式MX，M2X等表示 差 表达式 用α、β、γ等表示 机械性能 韧性好 强度、硬度较低，塑性、高硬度、高熔点，甥性、韧性－1/2(EAA+EBB))εm < 0，而有序化的阻力则是组态

熵；升温使后者对于自由能的贡献(-TS)增加，达到某个临界温度以后，则紊乱无序的固熔体更为稳定，有序固熔体消失，而变成无序固熔体。

3． 在原子尺寸因素相近的情况下，上述元素在Ag中的固熔度(摩尔分数)受原子价因素的影

响，即价电子浓度e/a是决定固熔度(摩尔分数)的一个重要因素。它们的原子价分别为2，3，4，5价，Ag为1价，相应的极限固熔度时的电子浓度可用公式c＝ZA(1一xB)＋ZBxB 计算。式中，ZA，ZB分别为A，B组元的价电子数；xB为B组元的摩尔分数。上述元素在固溶度(摩尔分数)极限时的电子浓度分别为1.43，1.42，1.39，1.31。

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