材料科学基础答案

第1章 晶体结构

1．在立方晶系中，一晶面在x轴的截距为1，在y轴的截距为1/2，且平行于z 轴，一晶向上某点坐标为x=1/2，y=0，z=1，求出其晶面指数和晶向指数， 并绘图示之。

2．画出立方晶系中下列晶面和晶向：（010），（011），（111），（231），(321)，[010]， [011]，[111]，[231]，[321]。

3．纯铝晶体为面心立方点阵，已知铝的相对原子质量Ar（Al）=27，原子半径r=0.143nm，求铝晶体的密度。

4．何谓晶体？晶体与非晶体有何区别？

5．试举例说明：晶体结构与空间点阵？单位空间格子与空间点阵的关系？ 6．什么叫离子极化？极化对晶体结构有什么影响？ 7．何谓配位数（离子晶体/单质）？ 8．何谓对称操作，对称要素？

9．计算面心立方结构（111）与（100）晶面的面间距及原子密度（原子个数/单位面积）。

10．已知室温下α-Fe（体心）的点阵常数为0.286nm，分别求（100）、（110）、

（123）的晶面间距。

11. 已知室温下γ-Fe（面心）的点阵常数为0.365nm，分别求（100）、（110）、（112）的晶面间距。

12. 已知Cs+半径为0.170nm，Cl－半径为0.181 nm，计算堆积系数。

13. MgO 属NaCl型结构，若rMg2+=0.078nm，rO2-=0.132nm，（1）试用鲍林规则 分析氧化镁晶体结构？（2）计算堆积密度？（3）画出氧化镁在（100）、（110）、 （111）晶面上的结点和离子排布图？

答案 1.答：晶面指数为：（120），见图ABCD面；晶向指数为：[102]，见图OP向。

2.答：

3.答：

a??22r22?0.14n3m?0.40n4m，

34Ar()Al4?27 ????2.72g1c/mNa6.02??10(0.4?0410cm)3023?7334.答：晶体：内部质点在三维空间呈周期性重复排列的固体，即晶体是具有格子

构造的固体。

晶体与非晶体的区别：（1）各向异性；(2)固定熔点；（3）稳定性；（4）自限性；（5）对称性；（6）均匀性(均一性)； (7)晶面角守衡定律。上述七个性质是晶体与非晶体的本质区别，非晶体不具有。

5. 答：把晶体结构中任何一套等同点化成一个个没有重量和尺度没有任何物理意义的几何点(称结点)。这些结点在空间排列的几何图形称晶体的空间点阵。 单位空间格子：能代表点阵结构全部特征的最小单位。

2、空间点阵（空间格子）科学抽象:把晶体结构中任何一套等同点化成一个个没有重量 和尺度没有任何物理意义的几何点(称结点)。这些结点在空间排列的几何图形称晶体的空间点阵。5.38NNa5.56b氧a=3.35C图1.1 NaNO2晶体二元图形

目录上页下页退出6. 答：离子极化：在离子紧密堆积时，带电荷的离子所产生的电场必然要对另一离子的电子云发生作用（吸引或排斥），因而使这个离子的大小和形状发生了改变，这种现象叫离子极化。 极化会对晶体结构产生显著影响，主要表现为极化会导致离子间距离缩短，离子配位数降低，同时变形的电子云相互重叠，使键性由离子键向共价键过渡，最终使晶体结构类型发生变化。

7. 答：离子晶体配位数：最邻近且等距的异号离子数。 金属晶体配位数：最邻近且等距的原子数。

8. 答：对称操作：能使对称物体或图形中各个相同部分作有规律重复所进行的动作。

对称要素（对称元素）：进行对称操作时所凭借的几何要素。 9. 答：

dhkl?图1 NaNO2 NaNO 1.3 NaNO2晶体二元图形2晶体的平面点阵2晶体的平面点阵图1.2 NaNO晶体二元图形 图图2ah?k?la222，

d?(111)221.55，?； ?0.577a???(111)2222113a1?1?13ah3aa222 d?(100)21a2，?。 ??0.5a?0.5a(100)2222a21?0?010. 答：

dhkl?a2h?k2?l2， d?(100)10.286，?0.143nm22221?0?0d(110)?0.286， d ?0.202nm??0.0764nm(123)2222221?1?01?2?3a2h?k2?l20.28611. 答：dhkl? ， d(100)?10.365，?0.183nm22221?0?010.36510.365， 。 d??0.129nmd??0.0745nm(110)(112)222222212?1?01?1?2

12. 答：3→a a?2(r?r)?2(0.170??0.181)0.702nm?0.405nm??CsCl43434433r(0.170)?(0.181)??r?CsClnv33?33 K ???0.68333Va0.40513. 答：(1) ①第一规则：

????，0.414-0.732，CN=6，Mg2+-O2-→[MgO6]

八面体。

，O2-周围有6个Mg2+，6个[MgO6]共顶相连。

②第二规则，

③第三规则，八面体可共棱、共面，实际共棱相连。

(2)

a?2(r?r)?2(0.078?0.132)?0.42nm2?2?MgO434343434(r?r)4((0.078)?(0.132))2?2?MgOnv3333 K????0.62733Va0.42（3）

（100）面离子排布图 （100）面结点排布图

???? （110）面离子排布图 （110）面结点排布图

（111）面离子排布图 （111）面结点排布图

第2章 晶体结构缺陷

1．什么是晶体缺陷，缺陷分为几类？ 2．试比较弗伦克尔和肖特基缺陷的特点？ 3．写出下列缺陷反应方程：

ZrOCaFCaFMgO222； ②T；③Y；④C。 AlO???hF???F???aO????23?4?3?4． MgO和Li2O均以氧的立方密堆为基础，而且阳离子都在这种排列的间隙中，

但在MgO晶体中主要的点缺陷是肖特基型，而在Li2O中是弗仑克尔型，试 解释之。

5．在Fe中形成1mol空位的能量为104.675KJ，试计算从20℃升温至850℃时空位数目增加多少倍？

6．什么是刃型位错和螺型位错？其各自特征是什么？ 7. 如何确定柏氏矢量？研究柏氏矢量的意义？

8. 指出下图中各段位错的性质，并说明刃型位错部分的多余半原子面。

9. 什么是滑移、攀移和交滑移？

a10. 试分析在（111）面上运动的柏氏矢量为b?[110]的螺型位错受阻时，能否

2通过交滑移转移到(111)，(111)，(111)面中的某个面上继续运动？为什么？ 11. 根据晶粒的位相差及其结构特点，晶界有哪些类型？有何特点属性？

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