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1、材料科学基础参考答案材料科学基础第一次作业1.举例说明各种结合键的特点。⑴金属键：电子共有化，无饱和性，无方向性，趋于形成低能量的密堆结构，金属受力变形时不会破坏金属键，良好的延展性，一般具有良好的导电和导热性。⑵离子键：大多数盐类、碱类和金属氧化物主要以离子键的方式结合，以离子为结合单元，无方向性，无饱和性，正负离子静电引力强，熔点和硬度均较高。常温时良好的绝缘性，高温熔融状态时，呈现离子导电性。⑶共价键：有方向性和饱和性，原子共用电子对，配位数比较小，结合牢固，具有结构稳定、熔点高、质硬脆等特点，导电能力差。⑷范德瓦
2、耳斯力：无方向性，无饱和性，包括静电力、诱导力和色散力。结合较弱。⑸氢键：极性分子键，存在于HF，H2O，NF3有方向性和饱和性，键能介于化学键和范德瓦尔斯力之间。2.在立方晶体系的晶胞图中画出以下晶面和晶向：（102）、（11-2）、（-21-3），[110],[11-1],[1-20]和[-321]。3.写出六方晶系的{11-20}，{10-12}晶面族和<2-1-10>,<-1011>晶向族中各等价晶面及等价晶向的具体指数。的等价晶面：的等价晶面：的等价晶向：的等价晶向：4立方点阵的某一晶面（hkl）的面间距为M/
3、，其中M为一正整数，为晶格常数。该晶面的面法线与a，b，c轴的夹角分别为119.0、43.3和60.9度。请据此确定晶面指数。h:k:l=cosα:cosβ:cosγ5.Cu具有FCC结构，其密度为8.9g/cm3，相对原子质量为63.546，求铜的原子半径。=>R=0.128nm。6.写出溶解在γ-Fe中碳原子所处的位置，若此类位置全部被碳原子占据，那么试问在这种情况下，γ-Fe能溶解多少重量百分数的碳？而实际上在γ-Fe中最大的溶解度是多少？两者在数值上有差异的原因是什么？固溶于γ-Fe中的碳原子均处于八面体间隙中，
4、且γ-Fe中的八面体间隙有4个，与一个晶胞中Fe原子个数相等，所以：Cwt%=12/(12+56)×100%=17.6%实际上C在γ-Fe中的最大溶解度为2.11%两者数值上有较大差异，是因为此固溶体中，碳原子尺寸比间隙尺寸大，会引起点阵晶格畸变，畸变能升高，限制了碳原子的进一步溶解。7.a）经x射线衍射测定，在20℃时α－Ti的点阵常数a＝0.295nm，c=0.468nm，在882.5℃时α－Ti转变为γ－Ti，其点阵常数a＝0.331nm.按晶体的刚球模型，若球的直径不变，当Ti从室温的hcp转变为高温的bcc时，
5、计算其体积膨胀多少？b）计算从α－Ti转变为γ－Ti时，其实际体积膨胀为多少？与a）相比，说明其差别原因。a）hcp：，有6个原子bcc：有两个原子，得，所以方法二：直接用致密度算：=8.87%b）实际上，差别原因：实际上c/a≠1.633,即hcp结构时不符合钢球模型，实际的原子间隙比钢球模型大，因此实际α-Ti转变为γ-Ti后，相对膨胀的百分比会变小。8.已知Cd,In,Sn,Sb等元素的原子直径分别为0.304nm,0.314nm,0.316nm,0.322nm,而Ag为0.288nm，它们在Ag中的固溶度（摩尔分
6、数）极限为:xCd=42%,xIn=20%,xSn=12%,xSb=7%,。试分析其固溶度（摩尔分数）极限差别的原因，并计算它们在固溶度（摩尔分数）极限时的电子浓度。⑴固溶度极限差别原因：当原子尺寸因素较为有利时，在某些一价金属为基的固溶体中，溶质的原子价越高，其溶解度越小，实际上是由电子浓度所决定。Cd、In、Sn、Sb的原子价分别为+2,+3,+4,+5。⑵电子浓度：，A,B分别为溶剂和溶质的原子价，x为溶质的原子数分数。材料科学基础第二次作业1．解释下列术语：合金、组元、相、固溶体、金属间化合物、超结构、负电性和电
7、子浓度。合金：两种或两种以上的金属或金属与非金属经熔炼、烧结或其它方法组合而成，并具有金属特性的物质。组元：组成合金的基本的、独立的物质。相：合金中具有同一聚集状态、同一晶体结构和性质并以界面相互隔开的均匀组成部分。固溶体：以某一组元为溶剂，在其晶体点阵中溶入其它组元原子（溶质原子）所形成的均匀混合的固态溶体，它保持着溶剂的晶体结构类型；金属间化合物：金属与金属或与类金属元素之间形成的化合物超结构：对某些成分接近于一定原子比的无序固溶体中，当它从高温缓冷到某一临界温度以下时，溶质原子会从统计随机分布状态过渡到占有一定位置
8、的规则排列状态，即发生有序化过程，形成有序固溶体。长程有序的固溶体在其X射线衍射图上会产生外加的衍射线，这称为超结构。所以有序固溶体通常称为超结构或超点阵。负电性：元素的原子在化合物中吸引电子的能力电子浓度：合金中价电子数目与原子数目的比值，即e/a。2.含w(Mn)为12.3%（重量百分比）、w(C)为1.34%的
