西安交通大学材料科学与工程学院材料科学基础复习题

4． Α-Fe为体心立方点阵，致密度虽然较小，但是它的间隙数目多且分散，因而间隙半径

很小：r四=0.291，R＝0.0361nm；r八＝0.154，R＝0.0191nm。

H，N，C，B等元素熔人。α-Fe中形成间隙固熔体，由于尺寸因素相差很大，所以固熔度(摩尔分数)都很小。例如N在α-Fe中的固熔度(摩尔分数)在590℃时达到最大值，约为WN＝0.1/l0-2，在室温时降至WN＝0.001/l0-2；C在α-Fe中的固溶度(摩尔分数)在727℃时达最大值，仅为WC＝0.02l8/10-2，在室温时降至WC＝0.006/10-2。所以，可以认为碳原子在室温几乎不熔于α-Fe中，微量碳原子仅偏聚在位错等晶体缺陷附近。假若碳原子熔入。α-Fe中时，它的位置多在α-Fe的八面体间隙中心，因为。α-Fe中的八面体间隙是不对称的，形为扁八面体，[100]方向上间隙半径r＝0.154R，而在[110]方向上，r＝0.633R，当碳原子熔入时只引起一个方向上的点阵畸变。硼原子较大，熔人间隙更为困难，有时部分硼原子以置换方式熔人。氢在α-Fe中的固熔度(摩尔分数)也很小，且随温度下降时迅速降低。

以上元素在γ-Fe。中的固熔度(摩尔分数)较大一些。这是因为γ-Fe具有面心立方点阵，原子堆积致密，间隙数目少，故间隙半径较大：rA＝0.414，R＝0.0522nm；r四＝0.225，R＝0.0284 nm。故上述原子熔入时均处在八面体间隙的中心。如碳在γ-Fe中最大固熔度(质量分数)为WC＝2.1l/10-2；氮在γ-Fe中的最大固熔度(质量分数)约为WN＝2.8/10-2。

5． 密度ρ＝5.97 g／cm3。

6． 两离子的中心距离为0.234 nm。

7． 碳原子占据10.2％的八面体间隙位置；氮原子占据12.5％的八面体间隙位置。

8． 这是因为形成固熔体时，熔质原子的熔入会使熔剂结构产生点阵畸变，从而使体系能量

升高。熔质与熔剂原子尺寸相差越大，点阵畸变的程度也越大，则畸变能越高，结构的稳定性越低，熔解度越小。一般来说，间隙固熔体中熔质原子引起的点阵畸变较大，故不能无限互溶，只能有限熔解。

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9． 9 (1)0.278 nm；(2)0.393 nm(3)0.482 nm；(4)0.622 nm；(5)0.393 nm。

10． (1)WLi+＝16/10-2，WMg2+＝24/1020，WF-＝44/10-2，WO2—＝16/10-2

(2)该固熔体的密度ρ＝2.9 g／cm3。

0.4E0.4E~4之间，即4900～7000 MPa 11． 故理论强度介于6

12． 模子的尺寸l＝15.0 mm。

62.110.327.6::?5.2:10.2:1.7?3:6:112.0111.0079715.994

13．

C:H:O?

故可能是丙酮。

14． 画出丁醇(C4H9OH)的4种可能的异构体如下：

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15． (1)单体质量为12X2+1X2+35.5X2＝97 g／mol；(2)聚合度为 n＝60000/97＝620。

16． (1)均方根据长度4.65 nm；(2)分子质量m＝7125 g。

17． 理论上的最大应变为3380％。

18． 单体的摩尔分数为:X苯烯＝20/10-2，X丁二烯＝40/10-2，X丙烯晴＝40/10-2

19． （1）和（2）如下：

(3)每摩尔的水(0.6X1024)形成时，需要消去0.6X1024的C—O及N—H键，同时形成0．6X1024的C—N及H—O键。 净能量变化为-15 kJ／mol。

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20． 硅酸盐结构的基本特点：

(1)硅酸盐的基本结构单元是[Si04]四面体，硅原子位于氧原子四面体的间隙中。硅—氧之间的结合键不仅是纯离子键，还有相当的共价键成分。 (2)每一个氧最多只能被两个[Si04]四面体所共有。

(3)[Si04]四面体可以是互相孤立地在结构中存在，也可以通过共顶点互相连接。 (4)Si—O--Si的结合键形成一折线。

硅酸盐分成下列几类： (1)含有有限硅氧团的硅酸盐； (2)链状硅酸盐； (3)层状硅酸盐； (4)骨架状硅酸盐。

21． 因为大多数陶瓷主要由晶相和玻璃相组成，这两种相的热膨胀系数相差较大，由高

温很快冷却时，每种相的收缩不同，所造成的内应力足以使陶瓷器件开裂或破碎。

22． 陶瓷材料中主要的结合键是离子键及共价键。由于离子键及共价键很强，故陶瓷的

抗压强度很高，硬度极高。因为原子以离子键和共价键结合时，外层电子处于稳定的结构状态，不能自由运动，故陶瓷材料的熔点很高，抗氧化性好，耐高温，化学稳定性高。

凝固

1. 试述结晶相变的热力学条件、动力学条件、能量及结构条件。

2. 如果纯镍凝固时的最大过冷度与其熔点（tm＝1453℃）的比值为0.18，试求其凝固驱动

力。（ΔH＝-18075J/mol）

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