天津工业大学2020-2021年材料科学基础期中考试答案

天津工业大学2020－2021学年第一学期材料科学与工程专业《材料科学基础》课程期中考试试卷第1页共6页班级：姓名：学号：题号一二三四卷面成绩平时成绩总成绩分数阅卷人注：试卷满分：100考试形式：（闭卷）考试时间：120分钟填空题（总分15分，每题0.5分）得分[]晶体是内部质点在三维空间成周期性重复排列的固体。晶体结构中主要存在两种间隙形式，它们是四面体和八面体。NaCl属于立方晶系，Cl-离子位于面心立方结构的面心位置，填充全部八面体间隙。根据等大球体的最密堆积原理，ABAB…型对应的是密排六方（堆积类型），ABCABC…型对应的是面心立方（堆积类型）。位错有滑移和攀移两种基本的运动形式。对于螺型位错线，其伯氏矢量平行于位错线，其滑移运动方向垂直于伯氏矢量。闪锌矿属于是立方晶系，结构中S2-构成面心立方点阵，Zn2+占据四面体空隙的1/2，RZn2+/RS2-=0.414，配位数为4，每个晶胞中含有4个ZnS分子。硅酸盐晶体中[SiO4]四面体的结合方式有岛状、链状、层状、组群状、架状，镁橄榄石为岛状晶体结构。玻璃形成的结晶化学因素为：复合阴离子团大小与排列方式、键强和键型。按照溶质原子进入溶剂点阵的位置区分，固溶体可分为置换式固溶体和间隙式固溶体。无序固溶体转变为有序固溶体时，合金性能变化的一般规律是强度和硬度增加，塑性降低。选择题（总分15分，每题1分）得分[](1)下列不属于晶体特征的是（C）（A）对称性（B）最小内能性（C）透光性（D）各向异性(2)下列选项中，不属于七大晶系的是（B）（A）三斜和单斜（B）斜方和直方（C）四方和立方（D）三方和六方(3)理想的面心立方的致密度为(A)。(A)74%(B)68%(C)52%(D)50%(4)在晶体中形成空位的同时又产生间隙原子，这样的缺陷称为（D）。(A)肖特基缺陷(B)混合位错(C)韧位错(D)佛伦克尔缺陷(5)MgO与NiO形成（A）其中rMg2+=0.072nm，rNi2+=0.070nm（A）连续置换固溶体（B）有限置换固溶体（C）间隙固溶体（D）不能形成固溶体(6)在硅酸盐晶体结构中，形状四节环的络阴离子是(C)。(A)[Si3O9]6-(B)[Si2O7]6-(C)[Si4O12]8-(D)[Si6O18]12-(7)面缺陷是（C）。(A)零维缺陷(B)一维缺陷(C)二维缺陷(D)三维缺陷(8)NaCl单位晶胞中的分子数为4，Na+填充在Cl-构成的(B)空隙中。(A)全部四面体（B）全部八面体（C）1/2四面体（D）1/2八面体(9)以下哪项不是线形缺陷：（A）。（A）小角度晶界（B）刃位错（C）螺位错（D）混合位错(10)菱镁矿和菱铁矿组成相近结构相同，常共生在一起，这种现象叫（B）。(A)同质多晶(B)类质同晶(C)固溶强化(D)类质多晶(11)形成固溶体后对晶体的性质将产生影响，主要表现为(D)。（A）稳定晶格（B）活化晶格（C）固溶强化（D）A+B+C(12)CaF2晶体中，Ca2+占据立方体空隙的（B）（A）100%（B）50%（C）30%（D）25%(13)绿柱石Be3Al2[Si6O18]结构中，Al和Be离子的配位数分别为（A）。（A）6,4（B）4,8（C）4,6（D）6,8(14)下列具有(B)的物质比较易形成玻璃态。(A)共价键(B)极性共价键(C)离子键(D)金属键(15)位错具有重要的性质，下列说法不正确的是（C）。(A)位错不一定是直线(B)位错是已滑移区和未滑移区的边界(C)位错可以中断于晶体内部(D)位错不能中断于晶体内部作图题（总分5分）得分[]画出立方晶系中具有下列密勒指数的晶面和晶向：(421)、(123)、(130)晶面和[311]、[211]晶向简答题（总分25分，每题5分）得分[]写出下列缺陷反应式：（a）AgCl溶入CdCl2中形成间隙型固溶体；（b）CdCl2溶入AgCl中形成空位型固溶体。Ni是面心立方结构，原子半径为0.1243nm，已知Ni相对原子质量Ar=58.69，求Ni的晶格常数和密度。解：a=4r/=4*0.1243/=0.3516nmρ=4Ar/(a3*NA)=4*58.69/[(3.516*10-8)3*6.023*1023]=8.967g/cm3决定离子晶体结构的基本因素有哪些。一、内在因素对晶体结构的影响1.质点的相对大小2.晶体中质点的堆积3.配位数与配位多面体4.离子极化二、外在因素对晶体结构的影响──同质多晶与类质同晶及晶型转变计算CdI2晶体中的I－(CN=3)及CaTiO3晶体中O2－的电价是否饱和？（Cd和O离子的配位数均为6）在CdI2结构中，Cd2+离子的配位数为6。O2-离子的配位多面体是[OCa4Ti2]，则I－离子的电荷数为3个2/6和即等于1，与I－离子的电价相等，故电价饱和。在CaTiO3结构中，Ca2+、Ti4+、O2-离子的配位数分别为12、6、6。O2-离子的配位多面体是[OCa4Ti2]，则O2-离子的电荷数为4个2/12与2个4/6之和即等于2，与O2-离子的电价相等，故电价饱和。目前，玻璃已成为日常生活、生产和科学技术领域的重要材料。请从材料学角度回答玻璃的物理通性。

1．各向同性

2．介稳性

3．由熔融态向玻璃态转化的过程是可逆的与渐变的，在一定的温度范围内完成，无固定熔点。

4．由熔融态向玻璃态转化时物理、化学性质随温度变化的连续性

5．物理、化学性质随成分变化的连续性计算题（总分40分，每题8分）得分[]室温下，单质铁具有体心立方结构，其晶胞参数为0.2866nm。试求具有体心立方结构铁晶体中的（121）晶面间距。（8分）解：体心立方结构的晶面间距计算公式为：已知a=b=c=0.2866nm，h=1k=2l=1，带入公式得d（121）=0.1178nmPt的晶体结构为fcc，晶格常数为0.3923nm，密度为21.45g/cm3,试计算其空位粒子数分数。（8分）解：设空位所占粒子数分数为x,ρ=4*(1-x)Ar/(a3*NA)x=0.046%根据半径比求下列离子与O2-配位时的配位数各是多少？ro2-=0.132nm,rsi4+=0.039nm,rk+=0.133nm,rAl3+=0.057nm,rMg2+=