【文章內(nèi)容簡介】 答：(a) 兩個次點陣，簡單立方點陣。Cu、Zn各一個。 (b) 四個次點陣，簡單立方點陣。Au一個，Cu三個。 (c) 四個次點陣，簡單立方點陣。Cu、Au各兩個。 (d) 四個次點陣，面心立方點陣。a、b、c、d各一個。(e) 四十個次點陣，簡單立方點陣。Cu、Au各二十個。答：(1) 形成合金的元素原子半徑之差超過14％～15％，則固溶度極為有限； (2) 如果合金組元的負電性相差很大，固溶度就極小； (3) 兩元素的固溶度與它們的原子價有關(guān)，高價元素在低價元素中的固溶度大于低價元素在高價元素中的固溶度； (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關(guān)； (5) 兩組元只有具有相同的晶體結(jié)構(gòu)才能形成無限(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)計固溶度的大小，因而對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。？為什么實際固溶體往往不符合Vegard定律？ 答：實驗發(fā)現(xiàn)兩種同晶型的鹽形成連續(xù)固溶體時，固溶體的點陣常數(shù)與成分呈直線關(guān)系，即點陣常數(shù)正比于任一組元的濃度，這就是Vegard定律。因為Vegard定律反映了成分對合金相結(jié)構(gòu)的影響，但對合金相結(jié)構(gòu)有影響的不只是成分，還有其它因素(如電子濃度、負電性等)，這些因素導(dǎo)致了實際固溶體與Vegard定律不符。？請定性地加以解釋。 答：固溶體的強度和硬度往往高于各組元，而塑性則較低，這是因為：(1) 對于間隙固溶體，溶質(zhì)原子往往擇優(yōu)分布在位錯線上，形成間隙原子“氣團”，將位錯牢牢釘扎住，起到了強化作用；(2) 對于置換固溶體，溶質(zhì)原子往往均勻分布在點陣內(nèi)，造成點陣畸變，從而增加位錯運動的阻力，這種強化作用較小。 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，這是因為溶質(zhì)原子一般會破壞溶劑原來的物理性能，但合金呈有序狀態(tài)時，物理性能又會突變，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離子配位多面體，正負離子之間的距離取決于離子半徑之和，而配位數(shù)則取決于正負離子半徑之比；(2) 正離子給出的價電子數(shù)等于負離子得到的價電子數(shù)，所以有Z+/CN+ = Z－/CN－；(3) 在一個配位結(jié)構(gòu)中，當配位多面體共用棱、特別是共用面時，其穩(wěn)定性會降低，而且正離子的電價越高、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，電價大、配位數(shù)小的正離子周圍的負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。對于金紅石：(1) ，根據(jù)課本P104表28，可知負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)的重要特點就是氧離子密排。大多數(shù)簡單的氧化物結(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單立方，而正離子則位于八面體間隙、四面體間隙或簡單立方的體心。答：基本特點：(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) 每個氧最多只能被兩個[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，也可以通過共頂點互相連接；(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渡族金屬元素和原子半徑較小的準金屬元素(H、B、C、N、Si等)結(jié)構(gòu)特點通過電子的轉(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)，準金屬原子位于四面體或八面體間隙結(jié)合鍵離子鍵、共價鍵或離子－共價鍵主要是金屬鍵金屬鍵混合型：金屬原子之間為金屬鍵，金屬與準金屬原子鍵為共價鍵決定結(jié)構(gòu)的主要因素及理論基礎(chǔ)負電性，電子層理論電子濃度，電子論組元原子半徑比，拓撲學(xué)組元原子半徑比，空間幾何學(xué)性能特點非金屬性質(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、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外表面分別是(001)和(111)。請分析當此晶體在室溫下滑移時在上述每個外表面上可能出現(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。滑移面與(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的拉力時即開始滑移，求鋁在滑移時的臨界分切應(yīng)力。 解：單晶鋁為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為(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. 利用計算機驗證，決定滑移系統(tǒng)的映像規(guī)則對FCC晶體和具有{110}111滑移系統(tǒng)的BCC晶體均適用。(提示：對于任意設(shè)定的外力方向，用計算機計算所有等價滑移系統(tǒng)的取向因子。) 答：μ= cosλcosφ，計算所有等價滑移系的μ，可發(fā)現(xiàn)μmax必對應(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，請寫出可能起動的 滑移系統(tǒng)。答：可能起動的滑移系統(tǒng)有四個，分別為(11)[101]、(11)[011]、(111)[10]、(111)[01]。36. 請在Mg的晶胞圖中畫出任一對可能的雙滑移系統(tǒng)，并標出具體指數(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α=0或π，OA=OB時，此時F、n、 b共面且λ=φ。38. 如果沿鋁單晶的[23]方向拉伸，請確定：(1) 初始滑移系統(tǒng)；(2) 轉(zhuǎn)動規(guī)律和轉(zhuǎn)軸；(3) 雙滑移系統(tǒng)；(4) 雙滑移開始時晶體的取向和切變量；(5) 雙滑移過程中晶體的轉(zhuǎn)動規(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， 所以晶體取向為[24]，即[12]，切變量為√6/4； (5) 雙滑移時，試樣軸一方面轉(zhuǎn)向[01]，轉(zhuǎn)軸n1 = [12][01] = [1]，同時轉(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； (6) 由(5)可知晶體最終取向為[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