材料化學(xué)習(xí)題第二章參考答案

材料化學(xué)習(xí)題第二章參考答案編制僅供參考審核批準(zhǔn)生效日期地址：電話：傳真:郵編:2章材料化學(xué)的理論基礎(chǔ)1.用固體能帶理論區(qū)別導(dǎo)體、半導(dǎo)體、絕緣體。根據(jù)晶體的能帶理論，金屬晶體中布里淵區(qū)一般有重疊，且部分充填。同一區(qū)相鄰狀能級(jí)非常接近，只要很下的電場(chǎng)就能把電子提升到相鄰的較高能級(jí)，導(dǎo)電性好；半導(dǎo)體物質(zhì)，第一布里淵區(qū)是填滿(mǎn)的，和空的第二布里淵區(qū)之間只有較小的能量間隙溫度升高時(shí)，第一布里淵區(qū)頂部的電子受到激發(fā)，進(jìn)入到第二布里淵區(qū)底部，向自由電子一樣，在外加電場(chǎng)的作用下，表現(xiàn)出導(dǎo)電性；溫度越高，激發(fā)到第二布里淵區(qū)的電子越多，其導(dǎo)電性也越強(qiáng)；（絕緣體物質(zhì)，電子填滿(mǎn)最低的一系列能帶，滿(mǎn)帶與空帶之間的能量間隙很大，電子不能被激發(fā)到空帶中，因此不能導(dǎo)電。2.晶體的宏觀特性有那些。自限性、晶面角守恒、解理性、晶體的各向異性、晶體的均勻性、晶體的對(duì)稱(chēng)性、固定的熔點(diǎn)

這是由構(gòu)成晶體的原子和晶體內(nèi)部結(jié)構(gòu)的周期性決定的。說(shuō)明晶體宏觀特性是微觀特性的反映3.說(shuō)明晶體點(diǎn)陣缺陷的分類(lèi)情況。按形成晶體缺陷的原子種類(lèi)，可將晶體缺陷分成化學(xué)缺陷和點(diǎn)陣(幾何)缺陷兩類(lèi)。

按點(diǎn)陣缺陷在三維空間的尺度，又可將點(diǎn)陣缺陷分為點(diǎn)缺陷、線缺陷、面缺陷三類(lèi)。4.用實(shí)驗(yàn)事實(shí)簡(jiǎn)述非晶體材料的幾何特征。5.寫(xiě)出TiO2在還原氣氛中失去部分氧，生成的缺陷反應(yīng)，說(shuō)明代表的意義。6.晶體一般的特點(diǎn)有哪些；點(diǎn)陣和晶體的結(jié)構(gòu)有何關(guān)系。（1）晶體的一般特點(diǎn)是：

a

、均勻性：指在宏觀觀察中，晶體表現(xiàn)為各部分性狀相同的物體

b

、各向異性：晶體在不同方向上具有不同的物理性質(zhì)

c

、自范性：晶體物質(zhì)在適宜的外界條件下能自發(fā)的生長(zhǎng)出晶面、晶棱等幾何元素所組成凸多面體外形

d

、固定熔點(diǎn)：晶體具有固定的熔點(diǎn)

e、

對(duì)稱(chēng)性：晶體的理想外形、宏觀性質(zhì)以及微觀結(jié)構(gòu)都具有一定的對(duì)稱(chēng)性

（2）晶體結(jié)構(gòu)中的每個(gè)結(jié)構(gòu)基元可抽象成一個(gè)點(diǎn)，將這些點(diǎn)按照周期性重復(fù)的方式排列就構(gòu)成了點(diǎn)陣。點(diǎn)陣是反映點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)周期性的科學(xué)抽象，點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)是點(diǎn)陣?yán)碚摰膶?shí)踐依據(jù)和具體研究對(duì)象，它們之間存在這樣一個(gè)關(guān)系：

點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)＝點(diǎn)陣＋結(jié)構(gòu)基元

點(diǎn)陣＝點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)－結(jié)構(gòu)基元晶體衍射的兩個(gè)要素是什么它們與晶體結(jié)構(gòu)有何對(duì)應(yīng)關(guān)系在衍射圖上有何反映。

晶體衍射的兩個(gè)要素：衍射方向和衍射強(qiáng)度

關(guān)系：晶胞大小、形狀?衍射方向?衍射（點(diǎn)、峰）的位置

晶胞內(nèi)原子種類(lèi)和位置?衍射強(qiáng)度?衍射點(diǎn)（線）的黑度、寬度峰的高度、高度

總結(jié)位錯(cuò)在金屬材料中的作用。參考答案要點(diǎn)

位錯(cuò)在金屬材料中可以起到強(qiáng)化作用，通過(guò)位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)完成塑性變形，合金中位錯(cuò)與溶質(zhì)原子發(fā)生作用形成氣團(tuán)造成屈服現(xiàn)象和應(yīng)變時(shí)效，位錯(cuò)是第二相形核的擇優(yōu)場(chǎng)所，位錯(cuò)影響擴(kuò)散速度。9.說(shuō)明晶界對(duì)材料性能及變形的影響。晶界影響到材料的各個(gè)方面，具有晶界能，影響到多晶材料中的第二相的形狀，晶界可以運(yùn)動(dòng)，有晶界偏聚，晶界電荷變化，承擔(dān)載荷傳遞作用，晶界熔點(diǎn)低，易過(guò)燒，晶界是易擴(kuò)散通道，晶界處易形核，晶界易受腐蝕；晶界對(duì)金屬材料在常溫下強(qiáng)化，高溫下弱化10.畫(huà)出fcc晶胞中（111）晶面上的所有[110]晶向。fcc晶胞如圖1，ACE所在晶面為（111）晶面，[110]晶向?yàn)镺D方向11.假設(shè)把MgO固溶到ZrO2中（10%），,（1）寫(xiě)出兩種可能的固溶反應(yīng)式；（舉例）（2）設(shè)Mg2+進(jìn)入Zr2+位置的摩爾分?jǐn)?shù)為x，試寫(xiě)出相應(yīng)兩種固溶體分子式。12.一個(gè)立方晶系晶胞中，一晶面在晶軸X、Y、Z上的截距分別為2a、1/2a、2/3a，確定此晶面的晶面指數(shù)，并圖示。在X、Y、Z軸上的截距系數(shù)：2、1/2、2/3。

截距系數(shù)的倒數(shù)比為1/2︰2︰3/2=1︰4︰3

晶面指數(shù)為：（143）13.簡(jiǎn)述P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體導(dǎo)電機(jī)理。14.Mg（熔點(diǎn)924K）和Zn（熔點(diǎn)692K）的相圖具有兩個(gè)低共熔點(diǎn)，一個(gè)為641K（3.2%Mg，質(zhì)量分?jǐn)?shù)），另一個(gè)為620K（49%Mg，質(zhì)量分?jǐn)?shù)），體系的熔點(diǎn)曲線上有一個(gè)最高點(diǎn)863K（15.7%Mg）。（1）繪出Mg和Zn的T—x（溫度—組成）圖。（2）標(biāo)明各區(qū)中的相。另一種參考15.四面體型分子CH3Cl具有哪些那些對(duì)稱(chēng)元素。四面體型分子CH3Cl具有_1度旋轉(zhuǎn)軸

、_3度旋轉(zhuǎn)軸_、_對(duì)稱(chēng)面_等對(duì)稱(chēng)元素16.在立方晶系中寫(xiě)出面OBC’、ODD’O’的晶面指數(shù)和OB、OD晶向指數(shù)（AD=1/2AB）。

[1]

OBC’的晶面指數(shù)為：(111)或(111)；

ODD’O’的晶面指數(shù)為：(210)或(210)

[2]

OB晶向指數(shù)為：[110]；

OD晶向指數(shù)：[210]。

（17.圖例是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題圖18題圖18.如圖是A-B-C三元系統(tǒng)相圖，根據(jù)相圖回答下列問(wèn)題：（1）寫(xiě)出點(diǎn)P，R，S的成分；（2）設(shè)有2kgP，問(wèn)需要多少何種成分的合金Z才可混熔成6kg成分為R的合金。19.相變的含義是什么從熱力學(xué)角度來(lái)劃分，相變可以分為哪幾類(lèi)

1)