2022年材料科学基础习题.pdf

《2022年材料科学基础习题.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2022年材料科学基础习题.pdf（4页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、第 1 章 原子结构与键合1.原子中一个电子的空间位置和能量可用哪四个量子数来决定2.在多电子的原子中，核外电子的排布应遵循哪些原则3.在元素周期表中，同一周期或同一主族元素原子结构有什么共同特点从左到右或从上到下元素结构有什么区别性质如何递变4.何谓同位素为什么元素的相对原子质量不总为正整数5.铬的原子序数为24，它共有四种同位素：% 的 Cr 原子含有26 个中子， % 含有 28 个中子， % 含有 29 个中子，且 %含有 30 个中子。试求铬的相对原子质量。6.铜的原子序数为29，相对原子质量为，它共有两种同位素Cu63和 Cu65，试求两种铜的同位素之含量百分比。7.原子间的结合键

2、共有几种各自特点如何8.图 1-1 绘出三类材料金属、离子晶体和高分子材料之能量与距离关系曲线，试指出它们各代表何种材料。9.已知 Si 的相对原子质量为，若 100g 的 Si 中有 51010个电子能自由运动，试计算： (a) 能自由运动的电子占价电子总数的比例为多少(b) 必须破坏的共价键之比例为多少10.Al2O3的密度为3.8g/cm3，试计算a)1mm3中存在多少原子b)1g 中含有多少原子11.尽管 HF的相对分子质量较低，请解释为什么HF的沸腾温度 (19.4 ) 要比 HCl 的沸腾温度 (-85 ) 高第 2 章 固体结构1. Mn的同素异构体有一为立方结构，其晶格常数为，

3、为7.26g/cm3 ，r 为，问 Mn晶胞中有几个原子，其致密度为多少2. 铯与氯的离子半径分别为，, 试问 a) 在氯化铯内离子在或方向是否相接触b) 每个单位晶胞内有几个离子 c) 各离子的配位数是多少d) 密度和致密度K3. 金刚石为碳的一种晶体结构，其晶格常数a=，当它转换成石墨( =2.25g/cm3) 结构时，求其体积改变百分数?4 标出面心立方晶胞中（ 111）面上各点的坐标，并判断101是否位于 (111) 面上， 然后计算101 方向上的线密度。5 标出具有下列密勒指数的晶面和晶向：a) 立方晶系)421(,)231 (,)130(,112,311；b) 六方晶系)1112

4、(，)0111(，)2123(，1112，1321 。6 在立方晶系中画出111晶面族的所有晶面， 并写出 123 晶面族和221晶向族中的全部等价晶面和晶向的密勒指数。7 在立方晶系中画出以001为晶带轴的所有晶面。精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 1 页，共 4 页 - - - - - - - - - - 8 试计算面心立方晶体的（100） ， （110） ， （111）等晶面的面间距和面致密度，并指出面间距最大的面。9 归纳总结三种典型的晶体结构的晶体学特征。10 试 证明理想密排六方

5、结构的轴比c/a= 。11 Ni 的晶体结构为面心立方结构，其原子半径为r= ，试求 Ni 的晶格常数和密度。12 M o 的晶体结构为体心立方结构，其晶格常数a=，试求 Mo的原子半径r 。13 Cr 的晶格常数a=，密度为=7.19g/cm3，试确定此时Cr 的晶体结构。14 I n 具有四方结构，其相对原子质量Ar=，原子半径r= ，晶格常数a=，c=，密度 =7.286g/cm3，试问 In 的单位晶胞内有多少个原子 In致密度为多少15 M n 的同素异构体有一为立方结构，其晶格常数为，为 7.26g/cm3，r 为，问 Mn晶胞中有几个原子，其致密度为多少16 a) 按晶体的钢球模

6、型，若球的直径不变，当Fe 从 fcc 转变为 bcc 时，计算其体积膨胀多少b) 经 x 射线衍射测定在 912时， -Fe 的 a=， -Fe 的 a=, 计算从 -Fe 转变为 -Fe 时，其体积膨胀为多少与a) 相比，说明其差别原因。17 计 算 fcc 和 bcc 晶体中四面体间隙及八面体间隙的大小（用原子半径R表示），并注明间隙中心坐标。18 a) 根据下表所给之值，确定哪一种金属可作为溶质与钛形成溶解度较大的固溶体：Ti hcp a=Be hcp a=Al fcc a=V bcc a=Cr bcc a=b) 计算固溶体中此溶质原子数分数为10% 时，相应质量分数为多少19MgO具

7、有 NaCl 型结构。 Mg2+的离子半径为，O2-的离子半径为。试求MgO的密度（） 、致密度（ K） 。20某固溶体中含有x (MgO)为 30% ，x (LiF)为 70% 。a) 试计算 Li+1， Mg2+，F-1和 O2-之质量分数；b) 若 MgO 的密度为3.6g/cm3， LiF 的密度为2.6 g/cm3，那么该固溶体的密度为多少21. 铯与氯的离子半径分别为，, 试问 a) 在氯化铯内离子在或 方向是否相接触b) 每个单位晶胞内有几个离子 c) 各离子的配位数是多少d) 和 K22. K+和 Cl-的离子半径分别为， ， KCl 具有 CsCl 型结构，试求其 和 K23

8、Al3+和 O2-的离子半径分别为，试求 Al2O3的配位数。24ZrO2固溶体中每6 个 Zr4+离子同时有一个Ca2+离子加入就可能形成一立方体晶格ZrO2。若此阳离子形成fcc 结构，而 O2-离子则位于四面体间隙位置。计算a) 100个阳离子需要有多少O2-离子存在b) 四面体间距位置被占据的百分比为多少25试计算金刚石结构的致密度。26金刚石为碳的一种晶体结构，其晶格常数a=，当它转换成石墨(?g/cm3) 结构时，求其体积改变百分数27从内部原子排列和性能上看，非晶态和晶态物质主要区别何在第 3 章 晶体缺陷1. 在 Fe 中形成 1mol 空位的能量为，试计算从20升温至 850

9、 时空位数目增加多少倍精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 2 页，共 4 页 - - - - - - - - - - 2. 图所示某晶体滑移面上有一柏氏矢量为b 的位错环并受到一均匀切应力t 的作用， a) 分析各段位错线所受力的大小并确定其方向；b)在 t 作用下，若要使它在晶体中稳定不动，其最小半径为多大3. 试分析在fcc 中，下列位错反应能否进行并指出其中三个位错的性质类型反应后生成的新位错能否在滑移面上运动4 设 Cu 中空位周围原子的振动频率为1013s-1, Em为?10-18J

10、，exp( Sm/k) 约为 1，试计算在700K 和室温（ 27）时空位的迁移频率。5 Nb的晶体结构为bcc，其晶格常数为，密度为8.57g/cm3, 试求每 106Nb中所含空位数目。6 Pt 的晶体结构为fcc ，其晶格常数为，密度为21.45g/cm3，试计算其空位粒子数分数。7 若 fcc 的 Cu中每 500 个原子会失去一个，其晶格常数为，试求Cu 的密度。8 由于 H原子可填入 ?-Fe 的间隙位置，若每200 个铁原子伴随着一个H 原子，试求 ?-Fe 理论的和实际的密度与致密度（已知 ?-Fe a= ，rFe=， rH=） 。9 MgO的密度为3.58g/cm3, 其晶格

11、常数为，试求每个MgO单位晶胞内所含的Schottky缺陷之数目。10 某 晶体的扩散实验中发现，在500时， 1010个原子中有一个原子具有足够的激活能可以跳出其平衡位置而进入间隙位置；在600时，此比例会增加到109。a) 求此跳跃所需要的激活能b) 在 700时，具有足够能量的原子所占的比例为多少11 某 晶体中形成一个空位所需要的激活能为10-18J。在800时， 1104个原子中有一个空位，在何种温度时，103个原子中含有一个空位12 由 600降至 300时， Ge晶体中的空位平衡浓度降低了六个数量级，试计算Ge晶体中的空位形成能。13 Al 的空位形成能(EV)和间隙原子形成能(

12、Ei) 分别为和 , 求在室温（ 20）及 500时 Al 空位平衡浓度与间隙原子平衡浓度的比值。14 若 将一位错线的正向定义为原来的反向，此位错的柏氏矢量是否改变位错的类型性质是否变化一个位错环上各点位错类型是否相同15 Ni晶体的错排间距为2000nm，假设每一个错排都是由一个额外的（110）原子面所产生的，计算其小倾角晶界的角。16若由于嵌入一额外的（111）面，使得 ?-Fe 内产生一个倾斜1的小角度晶界，试求错排间的平均距离。精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 3 页，共 4 页

13、- - - - - - - - - - 第 4 章 固体中原子及分子的运动1. 有两种激活能分别为E1=mol 和 E2=251KJ/mol 的扩散反应。观察在温度从25升高到600时对这两种扩散的影响，并对结果作出评述。?2. 碳在 -Ti中的扩散速率在以下温度被确定：测量温度扩散系数D（m2/s ）736210-13782510-1383510-12(a) 试确定公式D=D0exp(-Q/RT) 是否适用；若适用，则计算出扩散常数D0和激活能Q。(a)试求出 500下的扩散速率。3. 根据实际测定lgD 与 1/T 的关系图，计算单晶体银和多晶体银在低于700温度范围的扩散激活能，并说明两者扩散激活能差异的原因。精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 4 页，共 4 页 - - - - - - - - - -