2012年《材料科学基础》作业-答案全

h:k:l?0111:1011:0011?1:1:0,所以晶面指数为(110)或(110)

[010]和[100]晶向所决定的晶面的晶面指数为

100000010110?0:0:1,所以晶面指数为(001)或(001)

h:k:l?::5、(2-11)(1)a≠b≠c、α=β=γ=90°的晶体属于什么晶族和晶系?(2)a≠b≠c、α≠β≠γ=90°的晶体属于什么晶族和晶系?(3)能否据此确定这2种晶体的Bravis点阵?

解:(1)属于正交晶系,由题中条件不能决定是什么布拉菲点阵,因为正交晶系可以有体心、面心、底心和简单正交点阵。(2)属于三斜晶系,因为三斜晶系只有一种简单点阵,可以确定布拉菲点阵是三斜点阵。

6、Ni为面心立方结构,原子半径r=0.1243nm,求Ni的晶格常数和密度。

;

代入条件可得a?4?M3

4r2?0.3516nm,

解:面心立方结构在面对角线上原子相切,所以,4r?2a

??NiaNA?4?58.69(0.3516?10)?6.022?10?7323?8.967(g/cm)

3

7、Mo为体心立方结构,晶格常数a=0.3147nm,求Mo的原子半径r 。

解:体心立方结构在体对角线上原子相切,所以,4r?3a

r?34a?0.1363nm

8、(2-15)CsCl中铯与氯的离子半径分别为0.167nm、0.181nm。试问(1)在CsCl内离子在<100>或<111>方向是否相接触?(2)每单位晶胞内有几个离子?(3)各离子的配位数是多少?(4)密度 ρ和堆积系数(致密度)K?

解:(1)对氯化铯晶体,晶体结构为简单立方,沿体对角线<111>方向正负离子相切

(2)晶胞中含有一个正离子一个负离子 (3)正负离子的配位数均为为8,

(4)沿体对角线<111>方向正负离子相切,所以对角线长度3a?2r??2r??0.696nm,所以a?0.4018nm

4?(r??r?)a333堆积系数=3?0.683

每个CsCl分子的质量A为: 168.358/6.0238×1023

A/NAa3???1?168.358/(6.02?10)(0.4018?10)?7323?4.31(g/cm)3

9、 (2-16)MgO具有NaCl型结构。Mg2+的离子半径为0.072nm,O2-的离子半径为0.140 nm。试求MgO的密度ρ和堆积系数(致密度)K。

解:氧化镁结构为面心立方,晶胞中有四个正离子和四个负离子,沿棱边方向正负离子相切,所以边长a?2r??2r??0.424nm

4*4?3(r??r?)a333堆积系数=?0.684

MgO的分子量为(24.305 +15.999 )=40.30 阿佛加得罗常数是6.0238×1023,

每个MgO 分子的质量A为: 40.30/(6.0238×1023) MgO结构:z=4 MgO的密度ρ

??ZA/NAa3?4?40.30/(6.02?10)(0.424?10)?7323?3.51(g/cm)3

10、(2-24)下列硅酸盐化合物属于什么结构类型?

i?O, Zn4?Si2O7??OH?2,BaTi?Si3O9? ,Be3Al2?Si4O28?, ?MgF?e2?S4Ca3?Si3O8?,KCa4?Si4O10?2F8H2O,Ca?Al2Si2O8?,K?AlSi2O6?

解:第一种,Si:O=1:4所以是岛状,共顶数为0;第二种共顶数一个,成对硅氧团;第三种Si:O=1:3,共顶数为两个,三节环;第四种Si:O=1:3六节环;第五种三节环,这几种都是组群状;第六种Si:O=2:5为层状,第七种第八种Si(Al):O=1:2为架状。

第三章 晶体结构缺陷

一、填空题

1、按几何组态,晶体中的缺陷分为 点缺陷 、 线缺陷 、面缺陷 和体缺陷。 2、点缺陷主要包括 空位、 间隙原子、置换原子 ;线缺陷有 位错 ;面缺陷包括 晶界、相界、表面 等。

3、描述位错性质及特征的是 柏氏矢量b 。

4、位错的类型有 刃位错 、 螺位错 和 混合位错 。

5、位错线与柏氏矢量垂直的位错为 刃位错 ,位错线与柏氏矢量平行的位错称为 螺位错 。

6、位错的基本运动方式有 滑移 和 攀移 。

7、 刃位错 可以滑移和攀移, 螺位错 可以滑移而不攀移,能进行交滑移的位错必然是 螺位错 。

8、位错滑移一般沿着晶体的 密排(面)和 密排(方向)进行。 9、柏氏矢量实际上反应了位错线周围区域 晶格畸变 的大小和方向。 10、两平行同号螺位错间的作用力为 斥力 。 11、全位错是柏氏矢量等于点阵矢量的位错 ; 不全位错是柏氏矢量不等于点阵矢量的位错 。

12、面心立方晶体的不全位错类型主要有Shockley不全位错 和 Franker不全位错 ,柏氏矢量分别为b=a/6<112> , b=a/3 <111> 。只能发生攀移运动的位错是 Franker不全位错。

13、位错间转化(位错反应)要满足的条件有几何条件:柏氏矢量守恒 和能量条件:反应后位错的总能量降低 。

14、两个不全位错夹一片层错的位错称为 扩展 位错。

二、分析题

1、(3-6)画一个方形位错环,(1)在此平面上画出柏氏矢量,使其平行于位错环的其中一边,任意选择并画出位错线方向,据此指出位错环各段的性质。(2)能否使该位错环处处为刃位错?(3)能否使该位错环处处为螺位错?

(2)能。如果柏氏矢量垂直于这个位错环就可以使得该位错环处处为刃位错。(3)不能。无论如何选取柏氏矢量的方向都不能使得柏氏矢量平行于位错环的所有地方的切线,所以不能使得该位错环处处为螺位错。螺位错的位错线是一条直线。

2、在滑移面上有一位错环,柏氏矢量为b,位错环的方向和柏氏矢量的方向如图所示。(1)指出位错环各段的性质。(2)能否使该位错环处处为刃位错?(3)能否使该位错环处处为螺位错?(4)该位错环滑移出晶体后,晶体有怎样的滑动(大小和方向)?

如果柏氏矢量垂直于这个位错环就可以使得该位错环处处为刃位错。无论如何选取柏氏矢量的方向都不能使得柏氏矢量平行于位错环的所有地方的切线,所以不能使得该位错环处处为螺位错。螺位错的位错线是一条直线。

3、(3-11)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

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