泰山学院材料与化学工程系 2012 级材化专业本科、2013~2014学年第二学期。
材料化学》试卷 b 答案。
试卷共5页,答题时间120分钟)
一、填空题(每空 1 分,共 10 分)
1.n个等径圆球的密堆积中有 2n 个四面体空隙, n 个八面体空隙。
2.点阵结构=点阵+结构基元。
3.晶体具有下列共同特性:⑴均匀性;⑵各向异性;⑶自发地形成多面体外形;⑷有明显确定的熔点;⑸有特定的对称性;⑹使x射线产生衍射。而非晶体:
内部结构没有规则排列的固体,其原子或分子在空间不按一定规律、周期重复地排列所构成的固体物质。特性:⑴非均匀性;⑵各向同性;⑷无确定的熔点;⑸无特定的对称性;⑹不使x射线产生衍射。
二、简答题 (每题 10 分,共 70 分)
1. 点阵和晶体的结构有何关系?
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。
2. 为什么有立方面心点阵而无四方面心点阵?
答:因为立方面心点阵若取成素晶胞,不再满足立方晶系4个三重轴的特征对称元素的要求。而四方面心点阵可取成更简单的四方体心格子,所以没有四方面心点阵。
3. 晶面指标是如何定义的?
晶体在三个晶轴上的倒易截数的互质整数比,首先看一个晶面在三个晶轴上的截距(或截长)。若晶面和晶轴平行,则截面为无穷大,为避免出现无穷大,取截数的倒数:称为倒易截数,将这些地倒易截数化为一组互整数比。
4. 在金属当中等径圆球的密堆积有哪三种堆积方式?
单层密堆积中只有一种方式,这种堆积方式中,每个球的配位数为6,球周围有6个三角形空隙从中可以抽出平面六方格子(注意六方格子是平行四边形而不是六边形)双层等经圆球密堆积也只有一种方式,上层中的球凸出部位填在下层的空隙之上这时上下两层圆球形成的空隙为正四面体空隙和正八面体空隙。
① 六方密堆积(a3密堆积)
在等径圆球密置双层之上再放一层,有两种方式,其中之一是和三层中球的位置在密置双层的正四面体空隙之上,即第三层与第一层重复,即采用abab…方式堆积从中可以抽出六方晶胞,所以称为六方密堆积,(亦叫a3密堆积)
面心立方密堆积(a1型密堆积)
放置第三层时,球的位置落在密置双层正八面体空隙之上投影位置即与第二层球错开又与第二层球错开,即采用abcabc方式堆积从中可以抽出立方面心晶胞,所以称为面心立方堆积(也称a1型密堆积)
③体心立方密堆积(a2型密堆积)
a2密堆积不是最密堆积,从这种堆积方式中可抽取出立方体心晶胞(或立方体心点阵)每个球对应一个点阵点,所以称为体心立方密堆积。
5. 写出bragg方程。劳埃方程和布拉格方程解决什么问题,他们在本质上是否相同?
答:2dhklsin=n劳埃方程和布拉格方程都是反映x射线在晶体中发生衍射时在衍射方向这一要素上的客观规律的方程,都是联系衍射方向与晶体结构参数的重要方程,它们在本质上是一样的。
6.推出立方晶系倒易基矢与正基矢的关系。
由a* =b×c/v,b* =c×a/v,c* =a×b/v
式中v为正点阵中单胞的体积:
v = a*(b×c)= b*(c×a)= c*(a×b)以及立方晶系a=b=c得。
a* =b* =c*= 1/a
7.5种平面点阵是哪5种,并写出其点阵参数。
斜交点阵mp(monoclinic lattice) a,b, *矩形点阵op(orthorhombic lattice) a,b,*=2; c心矩形点阵 oc (菱形胞 a=b, *矩形胞 a,b, *2)正方点阵tp(tetragonal lattice) a=b, *2 六角点阵hp (hexagonal lattice) a=b, *2π/3
三、计算题(每题 10 分,共 20 分)
1.计算金属晶体的等径圆球密堆积中面心立方密堆积的堆积系数。
2.计算金属晶体的等径圆球密堆积中体心立方密堆积的堆积系数。
1 材料化学导论试卷B卷答案
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