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1、第一章S族材料中的版寺椰朝1 .有关晶面及晶向附图2.1所示2.见附图2.2所示PTTO fioTO Hlo阳图2.2八方9许中常见岫向110 =(110)十(彳10)+(101)+(彳01)+(011)+( 011),共 6 个等价面。111 = (111)+(彳 11)+( 1 彳 1)+( 111),共 4 个等价面。112 (112) (112) (112) (112) (121) (121)(121) (121) (211) (211) (211) (211)共12个等价面。4. 单位晶胞的体积为VCu= 0.14 nm3(或1.4 X 10-28前)5. (1)0.088 nm ;
2、 (2)0.100 nm 。6. Cu原子的线密度为2.77 X 106个原子/mmFe原子的线密度为3.50 X 106个原子/mm7. 1.6l Xl013个原子/mn2； 1.14X1013个原子/mn2; 1.86 x 1013个原子/mnt8. (1) 5.29 X 1028个矽原子/m3；(2) 0.33 。9. 9. 0.4 X10-18/个原子。10. 1.06X1014 倍。11. (1)这种看法不正确。在位错环运动移出晶体后，滑移面上、下两部分晶体相对移动的距离是由其柏氏矢量决定的。位错环的柏氏矢量为b,故其相对滑移了一个b的距离。(2) AB为右螺型位错，CD为左螺型位错
3、；BC为正刃型位错，DA为负刃型 位错。位错运动移出晶体后滑移方向及滑移量如附图2.3所示。12. (1)应沿滑移面上、下两部分晶体施加一切应力s,的方向应与de位错线平行。(2)在上述切应力作用下，位错线 de将向左(或右)移动，即沿着与位错线de垂 直的方向(且在滑移面上)移动。在位错线沿滑移面旋转3600后，在晶体表 面沿柏氏矢量方向产生宽度为一个 b的台阶。的图* 色精耳裤出晶体后引起的情售附图匕43及也M线方向b a110|b a13. (1)2,其大小为 2,其方向见附图2.4所示。(2)位错线方向及指数如附图2.4所示。a2 211 12 -a214. (1)能。几何条件：Eb前
4、= !2b后=3；能量条件：Eb前2= 31212b 后 2=3，(2)不能。能量条件：E b前2=Z2b后2,两边能量相等。(3)不能。几何条件：E b前=2/炕557 , EbB=a/b11 - 1不能满足3 2(4)不能。能量条件：E b前2=a2 三b后2= 3aa111(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 - 1010 10113l个/Cm。 r Ni = 1.95 X 107 P。17. 当8 =1 , D= 14 nm； 8 =10 ,2 1.4 nm时，即位错之间仅有 56个原子间距，此时位错密度太
5、大，说明当 9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。品界的能量Y由位错的能量E构成，设lEl E为位错线的长度，由附图2.5可知，DT DE由位错的能量计算可知，2Gb2R 匚ln E中心4 (1)0取R= D（超过D的地方，应力场相互抵消），口= b和8 =b/D代入上式可得:bl b 4 (1)ln - E中心 b-ln1 4 (1)E中心IT 0 (A ln )式中Gb 41一?4 (1 正中心Gb20.(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
6、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积 M=原子的体积(4/3冗r3+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。位错的交割。(8)共格界面。(9)否，扭转品界就由交叉的同号螺型位错构成。第二节同体中的犷盘后曰餐附表2.1间隙固溶体与间隙化合物的比较1 .其比较如附表2.1所示类别间隙周熔体间隙化合物
7、在同点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不晶体结构属于固熔体相，保持熔剂的品格类型属于金属化合物相，形成不同于其组元的新点阵同表iA式用a、B、y等表小用化学分子式MX MX等表示占 八、机械性能强度、硬度较低，塑性、韧性好高硬度、高熔点，甥性、韧性差2 .有序周熔体，其中各组元原子分别占据各自的布拉菲点阵一一称为分点阵，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&B （EAA十8b）/2 ,则熔质原子呈部分有序或
8、完全有序排列。有序化的推动力是混合能参量（e m= e AB 1/2（E aa+EbB） e m 0 ,而有序化的 阻力则是组态嫡；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，有序周熔体消失，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 xb）+ZBxb计算。式中，Za,乙分别为A, B组元的价电子数；
9、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. A-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。a-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a-Fe中的固熔度（摩尔分数）在 590c时达到最大值，约为 W= 0.1/l0 -2,在室温时降至 W= 0.001/l0 -2; C 在a-Fe中的固溶度（
10、摩尔分数）在727c时达最大值，仅为W= 0.02l8/10 -2, 在室温时降至 W= 0.006/10-2。所以，可以认为碳原子在室温几乎不熔于 a -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。a -Fe 中时，它的位置多在 a-Fe的八面体间隙中心，因为。a-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 a-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
11、在丫-Fe。中的固熔度（摩尔分数）较大一些。这是因为丫-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：2 0.414R= 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。如碳在丫-Fe中最大固熔度(质量分数)为0= 2.11/10 2;氮在 Y-Fe中的最大固熔度(质量分数)约为W= 2.8/10 -205 .密度 p =5.97 g /cm306 .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
12、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，间隙周熔体中 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p =2.9 g /cm30.4E0.4E11 .故理论强度介于 64 之间，即49
13、007000 MPa12 . 模子的尺寸l =15.0 mm。13.62.110.327.612.011 - 1.00797 15.9945.2:10.2:1.7 3: 6:1故可能是丙酮。14. 画出丁醇(C,HOH84种可能的异构体如下:H H H HIII!HO-CCCI I F IH H H HHIH HY-H HIIIHO-C-CCHIIIH H H15. 单体质量为 12X2+1X2+35.5X2= 97 g/mol; (2)聚合度为 n =60000/97=620。16. (1)均方根据长度4.65 nm； (2)分子质量7125 g。17. 理论上的最大应变为 3380%。18
14、. 单体的摩尔分数为：X苯烯=20/10-2, X丁二烯=40/10-2, X丙烯晴=40/10 -219.(1)和(2)如下:(3)每摩尔的水(0.6X10 24)形成时，需要消去0.6X1024的C。及N-H键，同时形成0. 6X1(f的C N及H-。键。净能量变化为-15 kJ /mol。20. 硅酸盐结构的基本特点：(1)硅酸盐的基本结构单元是Si04四面体，硅原子位于氧原子四面体的问 隙中。硅一氧之间的结合键不仅是纯离子键，还有相当的共价键成分。(2)每一个氧最多只能被两个Si04四面体所共有。(3)Si0 4四面体可以是互相孤立地在结构中存在，也可以通过共顶点互相连 接。(4)Si O-Si的结合键形成一折线。硅酸盐分成下列几类：(1)含有有限硅氧团的硅酸盐；(2)链状硅酸盐；(3)层状硅酸盐;(4)骨架状硅酸盐21. 因为大多数陶瓷主要由晶相和玻璃相组成，这两种相的热膨胀系数相差较大，由高温很快冷却时，每种相的收缩不同，所造成的内应力足以使陶瓷 器件开裂或破碎。22. 陶瓷材料中主要的结合键是离子键及共价键。由于离子键及共价键很强，故陶瓷的抗压强度很高，硬度极高。因为原子以
