第一章S族材料中的版寺椰朝1 .有关晶面及晶向附图2.1所示2.见附图2.2所示PTTO fioTO Hlo阳图2.2八方9许中常见岫向110 =(110)十(彳10)+(101)+(彳01)+(011)+( 011),共 6 个等价面。111 = (111)+(彳 11)+( 1 彳 1)+( 111),共 4 个等价面。112 (112) (112) (112) (112) (121) (121)(121) (121) (211) (211) (211) (211)共12个等价面。4. 单位晶胞的体积为VCu= 0.14 nm3(或1.4 X 10-28前)5. (1)0.088 nm ; (2)0.100 nm 。6. Cu原子的线密度为2.77 X 106个原子/mmFe原子的线密度为3.50 X 106个原子/mm7. 1.6l Xl013个原子/mn2； 1.14X1013个原子/mn2; 1.86 x 1013个原子/mnt8. (1) 5.29 X 1028个矽原子/m3；(2) 0.33 。9. 9. 0.4 X10-18/个原子。10. 1.06X1014 倍。11. (1)这种看法不正确。在位错环运动移出晶体后，滑移面上、下两部分晶体相对移动的距离是由其柏氏矢量决定的。位错环的柏氏矢量为b,故其相对滑移了一个b的距离。(2) AB为右螺型位错，CD为左螺型位错；BC为正刃型位错，DA为负刃型 位错。位错运动移出晶体后滑移方向及滑移量如附图2.3所示。12. (1)应沿滑移面上、下两部分晶体施加一切应力s,的方向应与de位错线平行。(2)在上述切应力作用下，位错线 de将向左(或右)移动，即沿着与位错线de垂 直的方向(且在滑移面上)移动。在位错线沿滑移面旋转3600后，在晶体表 面沿柏氏矢量方向产生宽度为一个 b的台阶。的图* 色精耳裤出晶体后引起的情售附图匕43及也M线方向b a110|b a13. (1)2,其大小为 2,其方向见附图2.4所示。(2)位错线方向及指数如附图2.4所示。a2 211 12 -a214. (1)能。几何条件：Eb前= !2b后=3；能量条件：Eb前2= 31212b 后 2=3，(2)不能。能量条件：E b前2=Z2b后2,两边能量相等。(3)不能。几何条件：E b前=2/炕557 , EbB=a/b11 - 1不能满足3 2(4)不能。能量条件：E b前2=a2 三b后2= 3aa111(2) b合=3;该位错为弗兰克不全位错。16. (1)假设晶体中位错线互相缠结、互相钉扎，则可能存在的位错源数目n - 1010 10113l个/Cm。 r Ni = 1.95 X 107 P。17. 当8 =1 , D= 14 nm； 8 =10 ,2 1.4 nm时，即位错之间仅有 56个原子间距，此时位错密度太大，说明当 9角较大时，该模型已不适用。18. 畸变能是原来的0.75倍(说明形成亚晶界后，位错能量降低)。19.设小角度晶界的结构由刃型位错排列而成，位错间距为D。品界的能量Y由位错的能量E构成，设lEl E为位错线的长度，由附图2.5可知，DT DE由位错的能量计算可知，2Gb2R 匚ln E中心4 (1)0取R= D（超过D的地方，应力场相互抵消），口= b和8 =b/D代入上式可得:bl b 4 (1)ln - E中心 b-ln1 4 (1)E中心IT 0 (A ln )式中Gb 41一?4 (1 正中心Gb20.(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 M=原子的体积(4/3冗r3+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。位错的交割。(8)共格界面。(9)否，扭转品界就由交叉的同号螺型位错构成。第二节同体中的犷盘后曰餐附表2.1间隙固溶体与间隙化合物的比较1 .其比较如附表2.1所示类别间隙周熔体间隙化合物在同点一般都是由过渡族金属与原子半径较小的C, N, H, O, B等非金属元素所组成不晶体结构属于固熔体相，保持熔剂的品格类型属于金属化合物相，形成不同于其组元的新点阵同表iA式用a、B、y等表小用化学分子式MX MX等表示占 八、机械性能强度、硬度较低，塑性、韧性好高硬度、高熔点，甥性、韧性差2 .有序周熔体，其中各组元原子分别占据各自的布拉菲点阵一一称为分点阵，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&B （EAA十8b）/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（e m= e AB 1/2（E aa+EbB） e m 0 ,而有序化的 阻力则是组态嫡；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，有序周熔体消失，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 xb）+ZBxb计算。式中，Za,乙分别为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 。4. A-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。a-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a-Fe中的固熔度（摩尔分数）在 590c时达到最大值，约为 W= 0.1/l0 -2,在室温时降至 W= 0.001/l0 -2; C 在a-Fe中的固溶度（摩尔分数）在727c时达最大值，仅为W= 0.02l8/10 -2, 在室温时降至 W= 0.006/10-2。所以，可以认为碳原子在室温几乎不熔于 a -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。a -Fe 中时，它的位置多在 a-Fe的八面体间隙中心，因为。a-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 a-Fe 中的固熔度（ 摩尔分数 ） 也很小，且随温度下降时迅速降低。以上元素在丫-Fe。中的固熔度（摩尔分数）较大一些。这是因为丫-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：2 0.414R= 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。如碳在丫-Fe中最大固熔度(质量分数)为0= 2.11/10 2;氮在 Y-Fe中的最大固熔度(质量分数)约为W= 2.8/10 -205 .密度 p =5.97 g /cm306 .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，间隙周熔体中 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。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p =2.9 g /cm30.4E0.4E11 .故理论强度介于 64 之间，即49007000 MPa12 . 模子的尺寸l =15.0 mm。13.62.110.327.612.011 - 1.00797 15.9945.2:10.2:1.7 3: 6:1故可能是丙酮。14. 画出丁醇(C,HOH84种可能的异构体如下:H H H HIII!HO-CCCI I F IH H H HHIH HY-H HIIIHO-C-CCHIIIH H H15. 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 -219.(1)和(2)如下:(3)每摩尔的水(0.6X10 24)形成时，需要消去0.6X1024的C。及N-H键，同时形成0. 6X1(f的C N及H-。键。净能量变化为-15 kJ /mol。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问 隙中。硅一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)Si0 4四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