材料科学基础大作业——第1、2章晶体结构
2015年9月9日
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一、名词解释：
固溶体、中间相、空间点阵、结合力、晶体、晶胞、固溶强化、相、正常价化合物、电子化合物、合金，各向异性、多晶型性、晶界、亚结构
二、填空
1. 金属键没有性和性。

2. 由于原子间结合力和结合能的存在，金属原子趋于规则紧密的排列。

原子间最大结合力对应着金属的。

键能决定了金属的和。

3. 自然界中的晶体结构各不相同，根据晶胞的和可将晶体结构分为14中空间点阵，归属于个晶系。

其中最典型的三中晶体结构分别为bcc 、fcc 和hcp 。

4.能够反映晶胞中原子排列紧密程度的两个参数为和。

其中fcc和hcp的两个参数均相同，分别为和。

bcc的两个参数非别为和。

5. fcc和hcp的堆垛方式分别为ABCABC……和ABAB……，当某些晶面堆垛顺序发生局部差错即产生晶体缺陷时，可能在fcc晶体结构中出现hcp 的特征。

6. bcc、fcc和hcp三种晶体结构中均存在四面体和八面体两种晶格间隙，间隙原子通常溶解于体间隙。

7. [221]与（221）的位置关系为。

[110]和（001）的位置关系为。

8. 塑性变形时，滑移通常沿着密排面和密排方向进行。

bcc的密排面为，密排方向为。

fcc的密排面为，密排方向为。

9. 铁的三种同素异构体分别为、和。

10.点缺陷主要包括三种类型，分别为、和。

无论哪类点缺陷都会造成其周围出现一个涉及几个原子间距范围的弹性畸变区，称为。

11.小角度晶界指的是相邻两晶粒的位向差小于。

其中对称倾侧晶界是由一系列相隔一定距离的型位错所组成，扭转晶界由相互交叉的位错所组成。

12.具有不同的两相之间的分界面称为相界。

其中界面能最高的是界面，应变能最高的界面是界面。

三、判断
1. 晶体区别于非晶体的一个重要特征就是晶体有固定的熔点，二者之间在任何情况下都不能进行转变，即晶体不可能转变为非晶体，非晶体也不可能转变为晶体。

（）
2. bcc和fcc均属于立方晶系，hcp属于六方晶系。

（错）
3. bcc、fcc和hcp晶胞内分别包含有2、4、6个原子，因其原子数不同，所以其间隙的数量亦不相同。

（错）
4. [][][]100,010,001和100,010,001---⎡⎤⎡⎤⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦⎣⎦
属于一个晶向族100；()()()100,010,001和100,010,001---⎛⎫⎛⎫⎛⎫ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭
属于一个晶面族{}100。

（ ） 5. 单晶体具有各向异性是由于金属原子在各晶向上排列的紧密程度不同所致。

多晶体在性能上不显示，其原因是多晶体在各个晶向上原子排列的紧密程度相同。

（ ）
6.刃型位错线与晶体的滑移方向相垂直，螺型位错线与晶体的滑移方向平行；两种位错线运动的方向均垂直于位错线。

（ ）
7. 一条位错线的柏氏矢量与柏氏回路的大小及回路在位错线上的位置有关，因此沿位错线任意移动或者扩大回路，都将影响柏氏矢量。

（ ）
8. 晶体易于使其密排面裸露在表面，这是由于晶体的密排面表面能小。

（ ）
9. 晶粒越细小，金属材料的强度、硬度越高，塑性、韧性越好。

（ ）
10.晶界处缺陷多，因此原子扩散速度快，且其熔点低，易于腐蚀和氧化。

（ ）
四、简答题
1、归纳总结三种典型的晶体结构的晶体学特征。

2、固溶体与金属化合物有何异同点？
3、影响置换固溶体溶解度的因素有哪些？
4、晶界具有哪些特性？
5、位错反应的条件是什么？
6、金属中缺陷有哪些？其特征分别有哪些？
7、请简述间隙固溶体、间隙相、间隙化合物的异同点？
8、空间点阵与晶体结构有哪些区别？
10、在立方晶系中，一晶面在x 轴的截距是1，在y 轴的截距是0.5，且平行于z 轴，一晶向上某点坐标为x=0.5，y=0，z=1，求出其晶面指数和晶向指数。

五、计算及作图
1、Mn 的同素异构体有一为立方结构，其晶格常数为0.632nm ，ρ为7.26g/cm 3，r 为0.112nm ，问M n 晶胞中有几个原子，其致密度为多少？
2、a)按晶体的钢球模型，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，α-Fe 的a=0.2892nm ，γ-Fe 的a=0.3633nm, 计算从γ-Fe 转变为α-Fe 时，其体积膨胀为多少？与a)相比，说明其差别原因。

3.作图表示立方晶系()123,012--⎛⎫ ⎪⎝⎭晶面和[]102,346-⎡⎤⎢⎥⎣⎦
晶向。

（16分） 4、写出立方晶系的晶面间距公式，并将下述（100、（123）、（110）、（210）、（111）（200）按晶面间距从大到小的顺序排列。