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敛之诚品我不愿让你一个人写材科Hiro2012.11我不愿让你一个人写材科基我不愿让你一个人写材科基我不愿让你一个人写材科基我不愿让你一个人写材科基敛之诚品|机密2目录第1章晶体结构........................................3第2章晶体缺陷.....................................21第4章相图.........................................45第5章扩散..............................................65第6章相变.........................................82第7章转变..........................................107第8章形变与断裂..............................120献给你献给你献给你献给你。。。。虽然我从未对你提起虽然我从未对你提起虽然我从未对你提起虽然我从未对你提起。。。。我不愿让你一个人写材科基我不愿让你一个人写材科基我不愿让你一个人写材科基我不愿让你一个人写材科基敛之诚品|机密3第第第第1111章章章章晶体结构晶体结构晶体结构晶体结构问问问问题题题题1.1.11.1.11.1.11.1.1对14种布拉菲点阵中的体心立方，说明其中每一个阵点周围环境完全相同答答答答：：：：①单看一个结晶学单胞可知，各个顶点上的阵点等价，周围环境相同。②将单个结晶学单胞做周期性平移后可知，该结晶学单胞中的体心阵点亦可作为其他结晶学原胞的顶点阵点，即体心阵点与顶点阵点也等价，周围环境也相同。综上所述，体心立方中每一个阵点周围环境完全相同。问问问问题题题题1.1.2在二维布拉菲点阵中，具体说明正方点阵的对称性高于长方点阵。答答答答：：：：对称轴作为一种对称要素，是评判对称性高低的一种依据。正方点阵有4条对称轴而长方点阵只有两条对称轴，故正方点阵的对称性高于长方点阵。问问问问题题题题1.1.3.1.1.3.1.1.3.1.1.3.已知已知已知已知αααα----FeFeFeFe的密度为的密度为的密度为的密度为7.87.87.87.8，，，，其晶胞是立方的其晶胞是立方的其晶胞是立方的其晶胞是立方的，，，，每个晶胞中原子个数为每个晶胞中原子个数为每个晶胞中原子个数为每个晶胞中原子个数为2222，，，，求点求点求点求点阵常数阵常数阵常数阵常数。。。。答答答答：：：：问问问问题题题题1.1.4.1.1.4.1.1.4.1.1.4.在一个晶胞内，画出（121）、（101）、（021）、（111）和[111]、[212]、[301]、[231]问问问问题题题题1.1.51.1.51.1.51.1.5根据立方系夹角公式根据立方系夹角公式根据立方系夹角公式根据立方系夹角公式，，，，计算一下界面间的夹角计算一下界面间的夹角计算一下界面间的夹角计算一下界面间的夹角：（：（：（：（111111111111））））与与与与（（（（111111111111），），），），和和和和（（（（110110110110））））与与与与（（（（111111111111））））答答答答：：：：问问问问题题题题1.1.61.1.61.1.61.1.6晶向族与晶面族概念中，都有一个“族”字。请举一个与族有关的其他例子，看看其与晶向族、晶面族有无相似性？答答答答：：：：“上班族”、“追星族”…它们与晶向族、晶面族的相似性在于同一族的事物都有某一相同的性质。我不愿让你一个人写材科基我不愿让你一个人写材科基我不愿让你一个人写材科基我不愿让你一个人写材科基敛之诚品|机密4问问问问题题题题1.1.71.1.71.1.71.1.7几年前一个同学问了这样的问题：()2πe晶面该怎么画？你如何看待他的问题？应该指出，这位同学一定是动了脑筋的！结论是注重概念结论是注重概念结论是注重概念结论是注重概念答答答答：：：：晶面无意义、不存在。晶向是晶面的法向量，相同指数的晶面与晶向是一一对应的。在晶体中原子排布规则中，各阵点是以点阵常数为单位长度构成的离散空间，阵点坐标值均为整数，晶向指数也应为整数，因此晶面指数应为整数时晶面才有意义。（晶体学内的面与数学意义下的面有区别，只有指数为整数的低指数面才有意义。）问题问题问题问题1.1.81.1.81.1.81.1.8说明面心立方中(111)面间距最大，而体心立方中(110)面间距最大。隐含了方法隐含了方法隐含了方法隐含了方法答答答答：①面心立方中有晶面族{100}、{110}、{111}，它们的面间距分别为因此面心立方中{111}面间距最大。②体心立方中有晶面族{100}、{110}、{111}，其面间距分别为因此体心立方中{110}面间距最大。(密排面的晶面间距最大)问题问题问题问题1.2.11.2.11.2.11.2.1铜的密度为8.9，铝为2.7(8.9/2.7=3.3)，但两者的原子量之比为63.5/27=2.35。请问两个比值不同说明了什么？提示：铜和铝都是面心立方结构。答答答答：：：：铜和铝均为面心立方结构，原子分布状态相同而铜的单位体积的质量集度为铝的3.3倍，而单个铜原子的质量约为铝原子的2.35倍，可见单位体积内铜原子比铝原子多，即铜的点阵常数比铝小，也即铜原子半径比铝小。问问问问题题题题1.2.21.2.21.2.21.2.2画出画出画出画出fccfccfccfcc（（（（111111111111））））晶面和晶面和晶面和晶面和bccbccbccbcc（（（（110110110110））））晶面的原子分布图晶面的原子分布图晶面的原子分布图晶面的原子分布图。。。。fccfccfccfcc（（（（111111111111））））bccbccbccbcc（（（（110110110110））））问题问题问题问题1.2.31.2.31.2.31.2.3画出金刚石画出金刚石画出金刚石画出金刚石（（（（110110110110））））晶面的原子分布图晶面的原子分布图晶面的原子分布图晶面的原子分布图。。。。我不愿让你一个人写材科基我不愿让你一个人写材科基我不愿让你一个人写材科基我不愿让你一个人写材科基敛之诚品|机密5问题问题问题问题1.2.41.2.41.2.41.2.4已知金刚石中已知金刚石中已知金刚石中已知金刚石中CCCC----CCCC键长键长键长键长0.155nm0.155nm0.155nm0.155nm，，，，证明其密度为证明其密度为证明其密度为证明其密度为3.52g/cm33.52g/cm33.52g/cm33.52g/cm3问问问问题题题题1.2.51.2.51.2.51.2.5如果将金刚石中每一个原子抽象成一个点，说明这些点并不满足阵点要求，即不是每一个点的周围环境都完全相同。答答答答：：：：从A原子沿体对角线AC看去，在距A原子a43处有一原子B。从B原子沿体对角线看去，在距B原子a43处即体心处没有原子，因此，原子A与原子B所处的环境不同，金刚石中原子抽象成的点不满足阵点要求。问问问问题题题题1.2.61.2.61.2.61.2.6金刚石强度远高于石墨金刚石强度远高于石墨金刚石强度远高于石墨金刚石强度远高于石墨，，，，但熔点却低于石墨但熔点却低于石墨但熔点却低于石墨但熔点却低于石墨，，，，这是为什么这是为什么这是为什么这是为什么？？？？答答答答：：：：强度：金刚石中碳原子间皆以共价键相连，而石墨中层间作用力为较弱的范德华力（原子间）及离域π键（自由电子），强度取决于结合键中最弱的部分，因此金刚石强度远高于石墨；熔点：石墨中层间键为sp2杂化，金刚石中键为sp3杂化，sp2中s轨道比例大于sp3中比例，因此sp2键长小于sp3键长，破坏所需能量更高。故石墨熔点高于金刚石。问问问问题题题题1.2.71.2.71.2.71.2.7指出面心立方晶体中，原子半径的确定思路。这一思路适用于体心立方与简单立方晶体吗？提示：要求的是思路，而不是晶体操作方法。我不愿让你一个人写材科基我不愿让你一个人写材科基我不愿让你一个人写材科基我不愿让你一个人写材科基敛之诚品|机密6答答答答：：：：思路：（1）通过晶体密度求算公式求出点阵常数a；（2）通过几何关系确定点阵常数a和原子半径之间的关系，面心立方中这一思路同样适用于体心立方和简单立方晶体。问题问题问题问题1.2.81.2.81.2.81.2.8周期表中，C、Si、Sn、Pb同在一族，它们的最外层都是s2p2结构。为什么C、Si是典型的共价键晶体，而Sn、Pb是金属晶体？答答答答::::①从束缚程度的角度回答C、Si原子半径较小，原子核对价电子紧束缚而形成较强的共价键，而Sn与Pb的原子半径较大，原子核对价电子周期性的作用可看作微扰，此时价电子不再仅围绕原来的原子核运动而在整个晶体中运动形成公有化电子，从而形成金属键。②从电子云角度回答：C、Si没有d电子，2s轨道上一个电子易激发到p轨道形成杂化轨道，轨道杂化后电子云更密集地分布在四面体顶角方向且成键数增多，因此成键时电子云重叠程度大形成稳定的共价键；Sn、Pb中的d电子云伸展较远，其取向较多且成键能力强，使得离子实排列紧密，对价电子的屏蔽效应较大，束缚作用较小，因此价电子易从原子脱落而成为共有化的自由电子。问题问题问题问题1.2.91.2.91.2.91.2.9周期表中，Cu、Ag、Au的外层电子结构相似，都是d10s1；它们的熔点接近，分别为1083℃、961℃和1063℃；结构相同，都是面心立方。请问这么多的相似性主要取决于s电子还是d电子？为什么？答答答答：d电子。d电子云伸展较远，其取向较多且成键能力强，因此原子相互接近时d轨道电子云重叠程度相对于s轨道更大，电子云重叠程度大小影响结合能，从而影响熔点。问问问问题题题题1.2.101.2.101.2.101.2.10从密排面的堆朵顺序概念出发，说明fcc与hcp的致密度相同。答：fcc密排面（111）原子排布方式与hcp密排面（0001）原子排布方式都是每个球周围与6个球相切，fcc三维结构的获得采用ABAB…的堆垛顺序，而hcp三维结构的获得采用ABCABC…的堆垛顺序,由于fcc和hcp均由二维密排原子面层层堆垛而成，仅是堆垛方式不同，故其致密度一致BBBBAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAABBBBBBBBBBBBBBBBCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCBBBBBBBBCCCCCCCCAAAAAAAA我不愿让你一个人写材科基我不愿让你一个人写材科基我不愿让你一个人写材科基我不愿让你一个人写材科基敛之诚品|机密7问问问问题题题题1.2.111.2.111.2.111.2.11面心立方的(111)是排列最致密的晶面，而面心立方的(110)就没有那么致密了。按着这个思路去设想面心立方的(92617)晶面，对它上面的原子排列情况做一下猜测。说明：这个习题是想告诉大家，高指数面没有意义，真正有意义的是低指数面。答答答答：：：：由，，111d110d可知，晶面间距越大，则晶面上原子排布越多，排列越紧密，对于晶面（92617），3.3217269222aad=++=，而由原子半径与晶格常数a的几何关系可知dar=42,可见晶面（92617）没有原子排列，该晶面没有意义。问题问题问题问题1.2.121.2.121.2.121.2.12证明金刚石的致密度为证明金刚石的致密度为证明金刚石的致密度为证明金刚石的致密度为34%34%34%34%。。。。问题问题问题问题1.2.131.2.131.2.131.2.13分别求金刚石(100)面与(111)面的堆垛顺序。答答答答：金刚石（100）面的堆垛顺序为ABCDABCD...金刚石（111）面的堆垛顺序为AA'BB'CC'...（金刚石的结构可由两套面心立方结构沿[111]拉开1/4对角线长度获得）问题问题问题问题1.3.11.3.11