材料科学基础,任课教师：付华,FundamentalsofMaterialScience,作业题答案,Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile5.2.0.0.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.,绪论,1、材料科学主要研究的核心问题是结构和性能的关系。材料的结构是理解和控制性能的中心环节，结构的最微细水平是原子结构，第二个水平是原子排列方式，第三个水平是显微组织。2.根据材料的性能特点和用途，材料分为结构材料和功能材料两大类。根据原子之间的键合特点，材料分为金属、陶瓷(无机非金属）、高分子和复合材料四大类。,Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile5.2.0.0.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.,第一章材料的原子结构,1.金属材料中原子结合以金属键为主，陶瓷材料（无机非金属材料）以共价键和离子键结合键为主，聚合物材料以共价键和氢键和范德华键为主。,Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile5.2.0.0.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.,第二章材料的结构,一、填空题1、晶体是基元（原子团）以周期性重复方式在三维空间作有规则的排列的固体。2、晶体与非晶体的最根本区别是晶体原子排布长程有序，而非晶体是长程无序短程有序。3、晶胞是晶体结构中的最小单位。4、根据晶体的对称性，晶系有3大晶族，7大晶系，14种布拉菲Bravais点阵，32种点群，230种空间群。5、金属常见的晶格类型有体心立方、面心立方、密排六方。,Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile5.2.0.0.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.,11、MgO晶体具有NaCl型结构，其对称型是3L44L36L29PC，晶族是高级晶族，晶系是立方晶系，晶体的键型是离子键。12、硅酸盐晶体结构中的基本结构单元是硅氧四面体SiO4。13、几种硅酸盐晶体的络阴离子分别为Si2O76-、Si2O64-、Si4O104-、AlSi3O81-，它们的晶体结构类型分别为组群状，链状，层状，和架状。14、表征晶体中晶向和晶面的方法有解析法和图示法。（晶体投影图）,Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile5.2.0.0.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.,二、分析计算,1、（2-3）（1）晶面A在x、y、z轴上的截距分别是2a、3b和6c，求该晶面的米勒指数；（2）晶面B在x、y、z轴上的截距分别是a/3、b/2和c，求该晶面的米勒指数。,所以晶面指数为（321）,（2）截距倒数为：3，2，1；晶面指数为（321）,Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile5.2.0.0.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.,2P89，24：,Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile5.2.0.0.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.,P89，24：,Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile5.2.0.0.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.,Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile5.2.0.0.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.,Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile5.2.0.0.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.,Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile5.2.0.0.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.,Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile5.2.0.0.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.,思考！111上的特征晶向（111）与的关系,Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile5.2.0.0.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.,3、写出立方晶系中晶面族100、110、111包含的等价晶面。写出晶向族包含的等价晶向。,100=（100)+(010)+(001),Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile5.2.0.0.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.,4、（2-9）4、（2-9）求（1）晶面（121）和（100）的晶带轴指数；晶面（100）和（010）的晶带轴指数；（2）晶向001和111确定的晶面指数；包含010和100晶向的晶面指数。,Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile5.2.0.0.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.,4、（2-9）,Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile5.2.0.0.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.,5、(2-11)（1）abc、=90的晶体属于什么晶族和晶系？（2）abc、=90的晶体属于什么晶族和晶系？（3）能否据此确定这2种晶体的Bravis点阵？,(1)属于正交晶系，由题中条件不能决定是什么布拉菲点阵，因为正交晶系可以有体心、面心、底心和简单正交点阵。（2）属于三斜晶系，因为三斜晶系只有一种简单点阵，可以确定布拉菲点阵是三斜点阵。,Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile5.2.0.0.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.,6、Ni为面心立方结构，原子半径r=0.1243nm，求Ni的晶格常数和密度。,解：面心立方结构在面对角线上原子相切，所以，代入条件可得，,Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile5.2.0.0.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.,7、Mo为体心立方结构，晶格常数a=0.3147nm，求Mo的原子半径r。,解：体心立方结构在体对角线上原子相切，所以，,Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile5.2.0.0.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.,82-15:CsCl中铯与氯的离子半径分别为0.167nm、0.181nm。试问（1）在CsCl内离子在或方向是否相接触？（2）每单位晶胞内有几个离子？（3）各离子的配位数是多少？（4）密度和堆积系数（致密度）K？,（1）CsCl内离子在方向相接触.（2）每单位晶胞内有2个离子;（3）Cs+和Cl-离子的配位数是8.,CsCl8或ClCs8配位六面体。,Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile5.2.0.0.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.,（4）,对CsCl晶体，晶体结构为简单立方，晶胞中含有一个正离子一个负离子，沿体对角线正负离子相切:,a=0.4018nm,Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile5.2.0.0.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.,CsCl的密度,(4)CsCl的分子量为:(35.453+132.905)=168.358，阿佛加得罗常数是6.02381023;每个CsCl分子的质量A为：168.358/(6.02381023),CsCl结构：z=1,Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile5.2.0.0.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.,92-16:MgO具有NaCl型结构。Mg2+的离子半径为0.072nm，O2-的离子半径为0.140nm。试求MgO的密度和堆积系数（致密度）K。,解：MgO结构为面心立方,Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile5.2.0.0.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.,Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile5.2.0.0.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.,解：MgO结构为面心立方，晶胞中有四个正离子和四个负离子，沿棱边方向正负离子相切:,Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile5.2.0.0.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.,MgO的密度,MgO的分子量为（24.305+15.999）40.30，阿佛加得罗常数是6.02381023，每个MgO分子的质量A为：40.30/(6.02381023)。,MgO结构：z=4,Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile5.2.0.0.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.,102-24:,第一种，橄榄石MgFe2SiO4,Si:O=1:4，岛状，共顶数为0；第二种:异极矿Zn4Si2O7(OH)2，共顶数一个，成对硅氧团，组群状；第三种：蓝锥矿BaTiSi3O9Si:O=1：3，共顶数为两个，组群状；三节环；第四种：绿宝石Be3Al2Si6O18,Si:O=1:3，组群状；六节环；第五种：硅灰石Ca3Si3O9三节环，组群状；第六种：鱼眼石KCa4Si4O102F8H2O,Si:O=4：10，层状；第七种:钙长石CaAl2Si2O8,Si(Al):O=1:2，架状。第八种：白榴石KAlSi2O6,Si(Al):O=1:2，架状。,Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile5.2.0.0.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.,第三章晶体结构缺陷P116,一、填空题1、按几何组态，晶体中的缺陷分为点缺陷、线缺陷、面缺陷和体缺