材料化学习题第二章参考答案.doc

2章 材料化学的理论基础 1.用固体能带理论区别导体、半导体、绝缘体。 根据晶体的能带理论，金属晶体中布里渊区一般有重叠，且部分充填。同一区相邻状 能级非常接近，只要很下的电场就能把电子提升到相邻的较高能级，导电性好； 半导体物质，第一布里渊区是填满的，和空的第二布里渊区之间只有较小的能量间隙 温度升高时，第一布里渊区顶部的电子受到激发，进入到第二布里渊区底部，向自由电子一样，在外加电场的作用下，表现出导电性；温度越高，激发到第二布里渊区的电子越多，其导电性也越强；（ 绝缘体物质，电子填满最低的一系列能带，满带与空带之间的能量间隙很大，电子不能被激发到空带中，因此不能导电。 2.晶体的宏观特性有那些。 自限性、晶面角守恒、解理性、晶体的各向异性、晶体的均匀性、晶体的对称性、固定的熔点?这是由构成晶体的原子和晶体内部结构的周期性决定的。说明晶体宏观特性是微观特性的反映 3.说明晶体点阵缺陷的分类情况。 按形成晶体缺陷的原子种类，可将晶体缺陷分成化学缺陷和点阵(几何)缺陷两类。?按点阵缺陷在三维空间的尺度，又可将点阵缺陷分为点缺陷、线缺陷、面缺陷三类。 4.用实验事实简述非晶体材料的几何特征。 5.写出TiO2在还原气氛中失去部分氧，生成的缺陷反应，说明代表的意义。 6.晶体一般的特点有哪些；点阵和晶体的结构有何关系。 （1）晶体的一般特点是：?? a?、均匀性：指在宏观观察中，晶体表现为各部分性状相同的物体??b?、各向异性：晶体在不同方向上具有不同的物理性质?? c?、自范性：晶体物质在适宜的外界条件下能自发的生长出晶面、晶棱等几何元素所组成凸 多面体外形?? d?、固定熔点：晶体具有固定的熔点?? e、?对称性：晶体的理想外形、宏观性质以及微观结构都具有一定的对称性??? （2）晶体结构中的每个结构基元可抽象成一个点，将这些点按照周期性重复的方式排列就构成了点阵。点阵是反映点阵结构周期性的科学抽象，点阵结构是点阵理论的实践依据和具体研究对象，它们之间存在这样一个关系：?? 点阵结构＝点阵＋结构基元?? 点阵＝点阵结构－结构基元 晶体衍射的两个要素是什么？它们与晶体结构有何对应关系？在衍射图上有何反映。 ?晶体衍射的两个要素：衍射方向和衍射强度?? 关系：晶胞大小、形状 ? 衍射方向????衍射（点、峰）的位置?? 晶胞内原子种类和位置?衍射强度???衍射点（线）的黑度、宽度峰的高度、高度? 总结位错在金属材料中的作用。 参考答案要点? 位错在金属材料中可以起到强化作用，通过位错运动完成塑性变形，合金中位错与溶质原子发生作用形成气团造成屈服现象和应变时效，位错是第二相形核的择优场所，位错影响扩散速度。 9.说明晶界对材料性能及变形的影响。 晶界影响到材料的各个方面，具有晶界能，影响到多晶材料中的第二相的形状，晶界可以运动，有晶界偏聚，晶界电荷变化，承担载荷传递作用，晶界熔点低，易过烧，晶界是易扩散通道，晶界处易形核，晶界易受腐蚀；晶界对金属材料在常温下强化，高温下弱化 10.画出fcc晶胞中（111）晶面上的所有[110]晶向。 fcc晶胞如图1，ACE所在晶面为（111）晶面，[110]晶向为OD方向 11.假设把MgO固溶到ZrO2中（10%），,（1）写出两种可能的固溶反应式； （举例） （2）设Mg2+进入Zr2+位置的摩尔分数为x，试写出相应两种固溶体分子式。 12.一个立方晶系晶胞中，一晶面在晶轴X、Y、Z上的截距分别为2a、1/2a 、2/3a，此晶面的晶面指数。 13.简述P型半导体和N型半导体导电机理。14.Mg（熔点924K）和Zn（熔点692K）的相图具有两个低共熔点，一个为641K（3.2%Mg，质量分数），另一个为620K（49%Mg，质量分数），体系的熔点曲线上有一个最高点863K（15.7%Mg）。（1）绘出Mg和Zn的T—x（温度—组成）图。（2）标明各区中的相。 另一种参考 15. 四面体型分子CH3Cl具有哪些那些对称元素。OBC’、ODD’O’的晶面 指数和OB、OD晶向指数（AD=1/2AB）。 ?[1]?OBC’的晶面指数为：(111)或(111)；?ODD’O’的晶面指数为：(210)或(210)??[2]?OB晶向指数为：[110]；?OD晶向指数：[210]。?（ 17.图例是A-B-C三元系成分三角形的一部分，其中X合金的成分是_____ 20%A-40%B-40%C __________。 17题图 18题图 18.如图是A-B-C三元系统相图，根据相图回答下列问题： （1）写出点P，R，S的成分； （2）设有2kgP，问需要多少何种成分的合金Z才可混熔成6kg成分为R的合金