【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 答：(a) 兩個(gè)次點(diǎn)陣，簡(jiǎn)單立方點(diǎn)陣。Cu、Zn各一個(gè)。 (b) 四個(gè)次點(diǎn)陣，簡(jiǎn)單立方點(diǎn)陣。Au一個(gè)，Cu三個(gè)。 (c) 四個(gè)次點(diǎn)陣，簡(jiǎn)單立方點(diǎn)陣。Cu、Au各兩個(gè)。 (d) 四個(gè)次點(diǎn)陣，面心立方點(diǎn)陣。a、b、c、d各一個(gè)。(e) 四十個(gè)次點(diǎn)陣，簡(jiǎn)單立方點(diǎn)陣。Cu、Au各二十個(gè)。答：(1) 形成合金的元素原子半徑之差超過(guò)14％～15％，則固溶度極為有限； (2) 如果合金組元的負(fù)電性相差很大，固溶度就極小； (3) 兩元素的固溶度與它們的原子價(jià)有關(guān)，高價(jià)元素在低價(jià)元素中的固溶度大于低價(jià)元素在高價(jià)元素中的固溶度； (4) ⅡB～ⅤB族溶質(zhì)元素在ⅠB族溶劑元素中的固溶度都相同(e/a=)，與具體的元素種類無(wú)關(guān)； (5) 兩組元只有具有相同的晶體結(jié)構(gòu)才能形成無(wú)限(或連續(xù))固溶體。HumeRothery規(guī)則雖然只是否定規(guī)則((1)、(2))，只是定性或半定量的規(guī)則，而且后三條都只限于特定情況。但它總結(jié)除了合金固溶度的一些規(guī)律，幫助預(yù)計(jì)固溶度的大小，因而對(duì)確定合金的性能和熱處理行為有很大幫助。(所需數(shù)據(jù)參看表27)。 答：Mg元素的原子半徑r=，x=，根據(jù)HumeRothery規(guī)則，在r∈(,)，x∈(,)范圍內(nèi)尋找元素，做一橢圓，由課本P100圖2－45可以看出，可能的元素有Cd、Nb、Ti、Ce、Hf、Zr、Am、P、Sc及鑭系元素。？為什么實(shí)際固溶體往往不符合Vegard定律？ 答：實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)兩種同晶型的鹽形成連續(xù)固溶體時(shí)，固溶體的點(diǎn)陣常數(shù)與成分呈直線關(guān)系，即點(diǎn)陣常數(shù)正比于任一組元的濃度，這就是Vegard定律。因?yàn)閂egard定律反映了成分對(duì)合金相結(jié)構(gòu)的影響，但對(duì)合金相結(jié)構(gòu)有影響的不只是成分，還有其它因素(如電子濃度、負(fù)電性等)，這些因素導(dǎo)致了實(shí)際固溶體與Vegard定律不符。？請(qǐng)定性地加以解釋。 答：固溶體的強(qiáng)度和硬度往往高于各組元，而塑性則較低，這是因?yàn)椋?1) 對(duì)于間隙固溶體，溶質(zhì)原子往往擇優(yōu)分布在位錯(cuò)線上，形成間隙原子“氣團(tuán)”，將位錯(cuò)牢牢釘扎住，起到了強(qiáng)化作用；(2) 對(duì)于置換固溶體，溶質(zhì)原子往往均勻分布在點(diǎn)陣內(nèi)，造成點(diǎn)陣畸變，從而增加位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的阻力，這種強(qiáng)化作用較小。 固溶體的電學(xué)、熱學(xué)、磁學(xué)等物理性質(zhì)也隨成分而連續(xù)變化，但一般都不是線性關(guān)系，這是因?yàn)槿苜|(zhì)原子一般會(huì)破壞溶劑原來(lái)的物理性能，但合金呈有序狀態(tài)時(shí)，物理性能又會(huì)突變，顯示出良好的物理性能。，并用此規(guī)則分析金紅石的晶體結(jié)構(gòu)。 答：(1) 在正離子周圍形成一負(fù)離子配位多面體，正負(fù)離子之間的距離取決于離子半徑之和，而配位數(shù)則取決于正負(fù)離子半徑之比；(2) 正離子給出的價(jià)電子數(shù)等于負(fù)離子得到的價(jià)電子數(shù)，所以有Z+/CN+ = Z－/CN－；(3) 在一個(gè)配位結(jié)構(gòu)中，當(dāng)配位多面體共用棱、特別是共用面時(shí)，其穩(wěn)定性會(huì)降低，而且正離子的電價(jià)越高、配位數(shù)越低，則上述效應(yīng)越顯著；(4) 在含有一種以上正離子的晶體中，電價(jià)大、配位數(shù)小的正離子周圍的負(fù)離子配位多面體力圖共頂連接；(5) 晶體中配位多面體的類型力圖最少。對(duì)于金紅石：(1) ，根據(jù)課本P104表28，可知負(fù)離子多面體為八面體，正離子配位數(shù)為6；(2) Z+ = 4，Z－ = 2，所以CN－ = CN+?Z－/ Z+ = 6/2 = 3。 答：氧化物結(jié)構(gòu)的重要特點(diǎn)就是氧離子密排。大多數(shù)簡(jiǎn)單的氧化物結(jié)構(gòu)中氧離子都排成面心立方、密排六方或近似密排的簡(jiǎn)單立方，而正離子則位于八面體間隙、四面體間隙或簡(jiǎn)單立方的體心。答：基本特點(diǎn)：(1) 硅酸鹽的基本結(jié)構(gòu)單元是[SiO4]四面體，硅原子位于氧原子四面體的間隙中；(2) 每個(gè)氧最多只能被兩個(gè)[SiO4]四面體共有；(3) [SiO4]四面體可以互相孤立地在結(jié)構(gòu)中存在，也可以通過(guò)共頂點(diǎn)互相連接；(4) SiOSi的結(jié)合鍵形成一折線。 按照硅氧四面體在空間的組合情況可以分為：島狀、鏈狀、層狀、骨架狀。、電子化合物、TCP相和間隙相(間隙化合物)等各種金屬間化合物。價(jià)化合物電子化合物TCP相間隙相組成元素金屬與金屬，金屬與準(zhǔn)金屬貴金屬與B族元素，Ⅷ族(鐵族)元素和某些B族元素原子半徑相差不大的金屬元素原子半徑較大的過(guò)渡族金屬元素和原子半徑較小的準(zhǔn)金屬元素(H、B、C、N、Si等)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)通過(guò)電子的轉(zhuǎn)移或共用，形成8電子穩(wěn)定組態(tài)結(jié)構(gòu)主要由電子濃度決定由密排四面體按一定次序堆垛而成通常金屬原子排成FCC或CPH結(jié)構(gòu)，準(zhǔn)金屬原子位于四面體或八面體間隙結(jié)合鍵離子鍵、共價(jià)鍵或離子－共價(jià)鍵主要是金屬鍵金屬鍵混合型：金屬原子之間為金屬鍵，金屬與準(zhǔn)金屬原子鍵為共價(jià)鍵決定結(jié)構(gòu)的主要因素及理論基礎(chǔ)負(fù)電性，電子層理論電子濃度，電子論組元原子半徑比，拓?fù)鋵W(xué)組元原子半徑比，空間幾何學(xué)性能特點(diǎn)非金屬性質(zhì)或半導(dǎo)體性質(zhì)明顯的金屬特性σ相硬而脆，Cr3Si型結(jié)構(gòu)合金大都具有超導(dǎo)性質(zhì)寬相互固溶范圍，明顯的金屬性質(zhì)，很高的熔點(diǎn)、極高的硬度和脆性典型例子MgSe、Pt2P、Mg2Si、MnS、MgS、MnAsCuZn、Cu5ZnCuZn3MgCuMgZnMgNi2(Laves相)、FeCr合金(σ相)、Cr3SiFe4N、Fe2N、NaH、TiH2(簡(jiǎn)單)；Fe3C、Cr23CFe4W2C(復(fù)雜)第三章習(xí)題及答案31. 寫出FCC晶體在室溫下所有可能的滑移系統(tǒng)(要求寫出具體的晶面、晶向指數(shù))。 答：共有12個(gè)可能的滑移系統(tǒng)：(111)[10]、(111)[01]、(111)[10]、(11)[110]、(11)[01]、(11)[101]、(11)[110]、(11)[10]、(11)[011]、(11)[011]、(11)[101]、(11)[10]。32. 已知某銅單晶試樣的兩個(gè)外表面分別是(001)和(111)。請(qǐng)分析當(dāng)此晶體在室溫下滑移時(shí)在上述每個(gè)外表面上可能出現(xiàn)的滑移線彼此成什么角度？ 答：可能的滑移面為{111}晶面族，它們與(001)面的交線只可能有[110]和[10]，所以滑移線彼此平行或垂直?；泼媾c(111)面的交線可能有[10]、[01]、[10]，所以滑移線彼此平行或成60186。角。33. 若直徑為5mm的單晶鋁棒在沿棒軸[123]方向加40N的拉力時(shí)即開始滑移，求鋁在滑移時(shí)的臨界分切應(yīng)力。 解：?jiǎn)尉тX為FCC結(jié)構(gòu)，滑移系統(tǒng)為{111}110，利用映象規(guī)則，知滑移面和滑移方向?yàn)?11)[101]，它們與軸夾角分別為 cosφ= [123][11]/(|[123]| |[11]|) = 4/√42； cosλ= [123][101]/(|[123]| |[101]|) = 2/√7； 所以臨界分切應(yīng)力τc = Fcosλcosφ/A0 = … = 。34. 利用計(jì)算機(jī)驗(yàn)證，決定滑移系統(tǒng)的映像規(guī)則對(duì)FCC晶體和具有{110}111滑移系統(tǒng)的BCC晶體均適用。(提示：對(duì)于任意設(shè)定的外力方向，用計(jì)算機(jī)計(jì)算所有等價(jià)滑移系統(tǒng)的取向因子。) 答：μ= cosλcosφ，計(jì)算所有等價(jià)滑移系的μ，可發(fā)現(xiàn)μmax必對(duì)應(yīng)映象規(guī)則所選擇的滑移系。35. 如果沿FCC晶體的[110]方向拉伸，請(qǐng)寫出可能起動(dòng)的 滑移系統(tǒng)。答：可能起動(dòng)的滑移系統(tǒng)有四個(gè)，分別為(11)[101]、(11)[011]、(111)[10]、(111)[01]。36. 請(qǐng)?jiān)贛g的晶胞圖中畫出任一對(duì)可能的雙滑移系統(tǒng)，并標(biāo)出具體指數(shù)。 答：Mg為HCP結(jié)構(gòu)，其滑移系統(tǒng)為{0001}110和{100}110，右圖中標(biāo)出一組可能的雙滑移系統(tǒng)：(010)[20]和(100)[20]。37. (μmax =)。 證：如右圖，λ= F, b，φ= F, n，所以cosλ= OA/OP，cosφ= OB/OP，C為P的投影，∠POC=α，所以cos2α= OC2/OP2 = (OA2+OB2)/OP2，由此可得μ= cosλcosφ= OAOB/OP2 = cos2αOAOB/(OA2+OB2)≤OAOB/(OA2+OB2) ≤， 當(dāng)α=0或π，OA=OB時(shí)，此時(shí)F、n、 b共面且λ=φ。38. 如果沿鋁單晶的[23]方向拉伸，請(qǐng)確定：(1) 初始滑移系統(tǒng)；(2) 轉(zhuǎn)動(dòng)規(guī)律和轉(zhuǎn)軸；(3) 雙滑移系統(tǒng)；(4) 雙滑移開始時(shí)晶體的取向和切變量；(5) 雙滑移過(guò)程中晶體的轉(zhuǎn)動(dòng)規(guī)律和轉(zhuǎn)軸；(6) 晶體的最終取向(穩(wěn)定取向)。 解：(1) 鋁單晶為FCC結(jié)構(gòu)，[23]位于取向三角形[001]―[11]―[101]中，所以初始滑移系統(tǒng)為(111)[01]； (2) 試樣軸轉(zhuǎn)向[01]，轉(zhuǎn)軸為[23][01] = [2]，即[1]； (3) 雙滑移系統(tǒng)為(111)[01]－(1)[101]； (4) 利用L = l + γ(ln)b，設(shè)L = [u w]，得 L = [23]+4γ[01]/√6 ，由此可知u=2，w=4，γ=√6/4， 所以晶體取向?yàn)閇24]，即[12]，切變量為√6/4； (5) 雙滑移時(shí)，試樣軸一方面轉(zhuǎn)向[01]，轉(zhuǎn)軸n1 = [12][01] = [1]，同時(shí)轉(zhuǎn)向[101]，轉(zhuǎn)軸n2 = [12][101] = [11]，合成轉(zhuǎn)軸為[000]，所以晶體不再轉(zhuǎn)動(dòng)； (6) 由(5)可知晶體最終取向?yàn)閇12]。39. 將上題中的拉伸改為壓縮，重解上題。 解：(1) [23]位于取向三角形[001]―[11]―[101]中，所以初始滑移系統(tǒng)為(111)[01]； (2) 試樣軸轉(zhuǎn)向[111]，轉(zhuǎn)軸為[23][111] = [13]； (3) 雙滑移系