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乐民之乐者，民亦乐其乐；忧民之忧者，民亦忧其忧。——《孟子》
《材料科学与工程基础》习题和思考题及答案
《材料科学与工程基础》习题和思考题及答案 第二章 2-
能级写出 N、O、Si、Fe、Cu、Br 原子的电子排布（用方框图表示） 。
2- 13 个中子， % 的镁原子有 14 个中子，试计
算镁原子的原子量。
2- N 壳层内的最大电子数。若 K、L、M、N 壳层中所有
能级都被电子填满时，该原子的原子序数是多少？ 2- O 壳层
内的最大电子数。并定出 K、L、M、N、O 壳层中所有能级都被电子
填满时该原子的原子序数。
2-、共价键和金属键按有方向性和无方向性分类，简
单说明理由。
2-，说明下列的键合形式：
（1）CO2 的分子键合 （2）甲烷 CH4 的分子键合 （3）乙烯
C2H4 的分子键合 （4）水 H2O 的分子键合 （5）苯环的分子键合
（6）羰基中 C、O 间的原子键合 2-
配位数的因素有那些？ 2- 2-3-1 中，原子键型与物性的
关系？ 2- ℃时，水和冰的密度分别是 g/cm3 和 ，
如何解释这一现象？ 2- CN=6 时，K+离子的半径为 (a)
当 CN=4 时，半径是多少？(b)CN=8 时，半径是多少？ 2-11.(a) 利用
附录的资料算出一个金原子的质量？(b) 每 mm3 的金有多少个原子？
(c)根据金的密度，某颗含有 1021 个原子的金粒，体积是多少？(d)假
设金原子是球形(rAu=), 并忽略金原子之间的空隙，则 1021
个原子占多少体积？ (e)这些金原子体积占总体积的多少百分比？ 2-
CaO 的立方体晶胞含有 4 个 Ca2+ 离子和 4 个 O2- 离子，每
边的边长是 ，则 CaO 的密度是多少？ 2-
的适用于金属原子和离子， 但是为何不适用于分子？ 2-（a）
面心立方金属的原子致密度； : .
天行健，君子以自强不息。地势坤，君子以厚德载物。——《周易》
（b）面心立方化合物 NaCl 的离子致密度（离子半径 rNa+= ，
rCl-= ）；
（C）由计算结果，可以引出什么结论？ 2-
立方体，晶格常数 a= ，请由铁的密度算出每个单位晶胞所含
的原子个数。
2-，请问此单位晶胞的体积是多
少？ 2-、体心立方和密排六方晶胞的致密度。
2-（ 100 ）面上按比例画出该面上的原
子以及八面体和四面体间隙。
2- 合 类 型 是 怎 样 影 响 局 部 原 子 堆 垛 的 ？ 2- 度
、 面 积 670mm2 的 薄 铝 片 (a) 其 单 位 晶 胞 为 立 方 体 ，
a= ，则此薄片共含多少个单位晶胞？ (b)铝的密度 ，
则每个单位晶胞的质量是多少？ 2-21.(a) 在每 mm3 的固体钡中含有
多少个原子？(b)其原子堆积因子是多少？(c)钡属于哪一种立方体结
构？(原子序 =56 ，原子质量 = ，原子半径 = ，离子半
径= nm ，密度 =) 2-22. 由 X 射线衍射数据显示， MgO
立方体的单位晶胞尺寸是 ，其密度 ，请问在每单
位晶胞中有多少 Mg2+ 离子和 O2- 离子? 2-23. 钻石结构的晶格常数 a
为 ，当它转变成石墨时，体积变化的百分比是多少？（石墨
密度 ） 2- 1/2 ，0，1/2 点，则在此
直线上的另外两点的坐标是什么？ 2-25.(a) 在立方体系中，方向和方
向的夹角是多少？ (b) 方向和方向的夹角是多少？ 2-
体两轴的截距为 a=,b=, 并且与 Z 轴平行，则此平面的米勒指
标是什么？ 2- a=1,b=-2/3,c=2/3, 则此平
面的米勒指标是什么？ 2-28.(a)方向族 111的那些 )方向是在铁的
（101）平面上?(b) 方向族 110 的那些 )方向是在铁的（ 110 ）平面上?
2-29. 氯化钠晶体被用来测量某些 X 光的波长， 对氯离子的 d111 间距
而言， 其绕射角 2q 为 27°30´(a)X光的波长是多少？ （NaCl 晶格常数
为 ）(b)若 X 光的波长为 ，则其衍射角 2q 是多少？ : .
学而不知道，与不学同；知而不能行，与不知同。——黄睎
2- X 光波长 ，用来计算铝的 d200, 其衍射角 2q 为
°，求晶格常数为多少？ 2- fcc 银的填隙位置
而不拥挤的最大原子半径。
2- fcc 铁的最大填隙位置：(a)每个单元晶胞中
有多少个这样的位置？(b)在此位置四周有多少铁原子围绕？ 2-33.
一个熔体含 30m/o MgO 和 70m/o LiF ：
(a)Li+,Mg2+,F- 和 O2- 的 w/o 是多少？ (b)密度是多少？ 2-34. 请
找出能进入 bcc 铁填隙位置的最大原子的半径 （暗示：最大空洞位在
1/2，1/4，0 位置）。
2- γ-Fe 中的最大固溶度分别为 %和 %，已知
碳、氮原子均占据八面体间隙， 试分别计算八面体间隙被碳原子和氮
原子占据的百分数。
2- 间隙位置的配位数是什么？如果每一个间隙位置都被小
原子或离子占满， 则会产生什么样的结构？ 2- Fe3+/Fe2+ 比
为 ，则 FeO 的密度是多少？（ FeO 为 NaCl 结构；
（r0+rFe）平均为 ） 2- Zr 离子
中加入一个 Ca2+ 离子，就可能形成 ZrO2 的立方体，因此阳离子形
成 fcc 结构，而 O2- 离子位于四重对称位置，（a）每 100 个阳离子有
多少个 O2- 离子存在？（b）有多少百分比的四重对称位置被占据？
2-39. 在温度为 912℃时，铁从 bcc 转变到 fcc 。此温度时铁的两种结
构的原子半径分别是 和 ，（1）求其结构变化时的体
积变化 V/O。（2）从室温加热铁到 1000℃，铁的体积将如何变化？
2-？受哪些因素的影响？举例说
明。
2- Pb-Sn 焊锡具共晶温度，假设此焊锡 50g 加热到
200℃，则有多少克的锡能熔进此焊锡中？（参见图 2-7-13 ） 2-42.
某 65Cu-35Zn 黄铜（参见图 2-6-1 ）由 300℃加热到 1000℃，则每
隔 100℃有哪些相会出现？ 2-、金属氧化物、无机化
合物（氮化物等）具有高的表面能，而有机物（包括高聚物）表面能 : .
子曰:“知者不惑，仁者不忧，勇者不惧。” ——《论语》
很低？ 2-？影响材料
表面能高低的实质是什么？ 第三章 3-1 与金属材料和无机非金属
材料比较，高分子材料的组成和结构有什么特征？ 3-2 为什么会出
现高分子链聚集态结构？高分子链聚集态结构包含哪些内容？ 3-3
为什么高分子链具有一定柔性？ 3-4 什么是聚合物共混复合材料？
其基本特征是什么？ 3-5 是否可以通过内旋转将无规立构聚丙烯转
变为全同立构聚丙烯？为什么？在全同立构聚丙烯晶体中， 分子链是
否呈无规线团构象？ 3-，哪些是非
晶性的？（ 1）聚乙烯；
（2）全顺式 聚异戊二烯；
（3）尼龙 6；
（4）聚碳酸酯；
（5）乙烯和丙烯的无规共聚物；
（6）全同立构聚甲基丙烯酸甲酯；
（7）间同立构聚氯乙烯；
（8）无规立构聚丙烯；
（9）固化酚醛塑料；
（10）聚对苯二甲酸丁二醇酯；
（11）ABS；
（12）聚乙烯醇。
3-，与低分子物质相比，高聚物的分子结构和分子聚
集态结构有哪些重要特点？ 3- s 键的旋转位能均小于 H2C-
CH2 ，请解释 H2C-O O=C-CH2 H2C-NH N2C-S Si-O H2C-CH= 3-
、离子晶体和无机共价晶体的主要
差别。
3-10 影响多组分体系相分离有那些因素？ 3-
形态结构有那些基本类型？其结构是怎样的？各举一个例子。
3-？其中的高分子链的构象是怎
样的？ 3-，为什么 PTFE 具有极低的表面张力，并说 : .
博学之，审问之，慎思之，明辨之，笃行之。——《礼记》
明其粘结性能。
3-？试比较下列各组内高分子链柔
性的大小并简要说明理由： （1）聚乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯；
（2）聚乙烯、聚乙炔、聚甲醛；
（3）聚氯乙烯、聚丙烯腈、聚丙烯；
（4）聚甲醛、聚苯醚；
（5）尼龙 66、聚对苯二甲酰对苯二胺。
3-15 聚合物基复合材料的界面粘结剂的主要影响因素有哪些？
如何提高复合材料的界面粘结性？ 3-
什么？有何异同点？ 3-17 无机玻璃和网络聚合物有何异同之处？
从结构及物理状态的变化说明。
3-18 归纳金属、陶瓷、高分子材料在组成和结构方面的主要异
同点。
3-%(wt)的 SiO2和 20%(wt)的 Na2O ，问非桥氧的
分数为多少？ 3-20 简述无机非金属材料中不同键合类型对材料性
能的影响，并举例进行说明。
3-21 在离子晶体中，密堆积的负离子恰好互相接触并与中心正
离子也恰好相互接触时，正负离子的半径比为临界半径比：（1）立方
体配位（2）八面体配位；
（3）四面体配位；
（4）三角形配位。
3- 为标准钙钛矿型结构，简述其结构特征，分析其中
钙离子、钛离子和氧离子的配位数。
3-23 黏土、滑石和云母同为层状结构硅酸盐，为什么它们却表
现出非常大的机械性能差异？ 3-
元的主要特点。
3-25（a） 和 钢在 800℃是什么相？（b）写出这些
相的成分（, c）这些相各是多少百分比？ 3-26 解释以下名词 金属键、
晶格、晶胞、合金、组元、相、机械混合物、铁素体、奥氏体、渗碳 : .
君子忧道不忧贫。——孔丘
体、马氏体、黄铜、青铜、形变铝合金、非晶态 3-
晶体结构有哪几种？ 3-28 默画出 Fe-Fe3C 相图，说明相图中的主要
点、线的意义，填出各相区的主要组织组成物。
3-29 总结铁碳合金中渗碳体的形态对合金性能影响的特点？
3-30钢和铸铁在成分、组织和性能上的主要区别是什么？ 3-31 什
么是再结晶？如何选定再结晶退火温度？钢的再结晶退火温度是多
少？ 3-32 试比较各类铸铁之间的性能差别？ 第四章 4-
模量为 70GPa ，泊松比为 ，在 83MPa 的静水压时，此单位晶胞