发布时间 : 星期一 文章材料科学基础复题14页更新完毕开始阅读a8f4daab1611cc7931b765ce05087632301274e5
a[111](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??l?1010~10117
个／Cm。
3
(2) τNi＝1.95×10 Pa。
17． 当θ＝1°，D＝14 nm；θ＝10°，D＝1.4 nm时，即位错之间仅有5～6个原子间距，此时位错密度太大，说明当θ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。晶界的能量γ由
位错的能量E构成，设l为位错线的长度，由附图2.5可知，
??ElE?DlD
Gb2RE?ln?E中心4?(1??)r0由位错的能量计算可知，
取R＝D (超过D的地方，应力场相互抵消)，r0＝b和θ＝b/D代入上式可得：
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
3
积VA＝原子的体积(4/3πr+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。 第二章：固体中的相结构复习题
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？ 3. 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
xCd?42.5/10?2，
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。
，，，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。
xZn?20/10?2xSn?12/10?2xSb?7/10?2xC?8.9/10?2xN?10.3/10?2??7. 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？ 13. 一有机化合物，其成分为
写出可能的化合物名称。 14. 画出丁醇
wC?62.1/10?2?2wO?27.6/10?2w?10.3/10H，，。试
?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）？
252的缩合聚合物。 19. 尼龙-6是
1) 给出此分子的结构。2) 说明缩合聚合是如何发生的。
HOCO(CH)NH3) 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。 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 不同表达式 点 机械性能 间隙固熔体 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等非金属元素所组成 属于固熔体相，保持熔剂的晶格类型 用α、β、γ等表示 强度、硬度较低，塑性、韧性好 属于金属化合物相，形成不同于其组元的新点阵 用化学分子式MX，M2X等表示 高硬度、高熔点，甥性、韧性差 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。
mm
有序化的推动力是混合能参量(ε＝εAB－1/2(EAA+EBB))ε< 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。
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，
-2-2
约为WN＝0.1/l0，在室温时降至WN＝0.001/l0；C在α-Fe中的固溶度(摩尔分数)
-2-2
在727℃时达最大值，仅为WC＝0.02l8/10，在室温时降至WC＝0.006/10。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
-2
度(质量分数)为WC＝2.1l/10；氮在γ-Fe中的最大固熔度(质量分数)约为WN＝
-2
2.8/10。
3
5． 密度ρ＝5.97 g／cm。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。
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~64之间，即4900～7000 11． 故理论强度介于MPa
12． 模子的尺寸l＝15.0 mm。
C:H:O? 13．
62.110.327.6::?5.2:10.2:1.7?3:6:112.0111.0079715.994
故可能是丙酮。
14． 画出丁醇(C4H9OH)的4种可能的异构体如下：