材料科学基础课后习题答案讲解
简述一次键和二次键区别答：根据结合力的强弱可把结合键 分成一次键和二次键两大类。其中一次键的结合力较强，包括离 子键、共价键和金属键。一次键的三种结合方式都是依靠外壳层 电子转移或共享以形成稳定的电子壳层，从而使原子间相互结合 起来。二次键的结合力较弱，包括范德瓦耳斯键和氢键。二次键 是一种在原子和分子之间，由诱导或永久电偶相互作用而产生的 一种副键。6、为什么金属键结合的固体材料的密度比离子键或 共价键固体为高？答：材料的密度与结合键类型有关。一般金属 键结合的固体材料的高密度有两个原因：(1)金属元素有较高的 相对原子质量；(2)金属键的结合方式没有方向性，因此金属原 子总是趋于密集排列。相反，对于离子键或共价键结合的材料， 原子排列不可能很致密。共价键结合时，相邻原子的个数要受到 共价键数目的限制；离子键结合时，则要满足正、负离子间电荷 平衡的要求，它们的相邻原子数都不如金属多，因此离子键或共 价键结合的材料密度较低。9、什么是单相组织？什么是两相组 织？以它们为例说明显微组织的含义以及显微组织对性能的影 响。答：单相组织，顾名思义是具有单一相的组织。即所有晶粒 的化学组成相同，晶体结构也相同。两相组织是指具有两相的组 织。单相组织特征的主要有晶粒尺寸及形状。晶粒尺寸对材料性 能有重要的影响，细化晶粒可以明显地提高材料的强度，改善材 料的塑性和韧性。单相组织中，根据各方向生长条件的不同，
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会 生成等轴晶和柱状晶。等轴晶的材料各方向上性能接近，而柱状 晶则在各个方向上表现出性能的差异。对于两相组织，如果两个 相的晶粒尺度相当，两者均匀地交替分布，此时合金的力学性能 取决于两个相或者两种相或两种组织组成物的相对量及各自的性 能。如果两个相的晶粒尺度相差甚远，其中尺寸较细的相以球 状、点状、片状或针状等形态弥散地分布于另一相晶粒的基体 内。如果弥散相的硬度明显高于基体相，则将显著提高材料的强 度，同时降低材料的塑韧性。
10、说明结构转变的热力学条件与动力学条件的意义，说明 稳态结构和亚稳态结构之间的关系。答：同一种材料在不同条件 下可以得到不同的结构，其中能量最低的结构称为稳态结构或平 衡太结构，而能量相对较高的结构则称为亚稳态结构。所谓的热 力学条件是指结构形成时必须沿着能量降低的方向进行，或者说 结构转变必须存在一个推动力，过程才能自发进行。热力学条件 只预言了过程的可能性，至于过程是否真正实现，还需要考虑动 力学条件，即反应速度。动力学条件的实质是考虑阻力。材料最 终得到什么结构取决于何者起支配作用。如果热力学推动力起支 配作用，则阻力并不大，材料最终得到稳态结构。从原则上讲， 亚稳态结构有可能向稳态结构转变，以达到能量的最低状态，但 这一转变必须在原子有足够活动能力的前提下才能够实现，而常 温下的这种转变很难进行，因此亚稳态结构仍可以保持相对稳
定。第二章材料中的晶体结构1、回答下列问题：(1)在立方 晶系
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的晶胞内画出具有下列密勒指数的晶面和晶向：(001)与 ［210］,
(111)与［11］, (10)与［111］,
(32)与［123］,
(2)
与［236］ (2)在立方晶系的一个晶胞中画出(111)和(112)晶 面，并写出两晶面交线的晶向指数。解：(1)
(2)首先求
(111)和(112)的交线。由式(2-7),即由得所以，(110) 和(112)两晶面交线的晶向指数为［110］或者［110］。如下图所 示。6、用米勒指数表示体心立方、面心立方和密排六方结构中 的原子密排面和原子密排方向，并分别计算这些晶面和晶向上的 原子密度。
8、回答下列问题：(1)通过计算判断(10)、
(132)、
(311)晶面是否属于同一晶带？ (2)求(211)和(110)晶面 的晶带轴，并列出五个属于该晶带的晶面的密勒指数。
17、简述离子晶体的结构规则。答：离子晶体的结构规则 ［鲍林(L Pauling)离子晶体的结构规则］(1)负离子配位多 面体规则在离子晶体中，正离子的周围形成一个负离子配位多面 体，正负离子间的平衡距离取决于离子半径之和，而正离子的配 位数则取决于正负离子的半径比。(2)电价规则在一个稳定的离 子晶体结构中，每个负离子的电价Z—等于或接近等于与之邻接的 各正离子静电强度S的总和：式中Si为第i种正离子静电键强 度，Z+为正离子的电荷，n为其配位数。这就是鲍林第二规则，也 称电价规则。(3)负离子多面体共用顶、棱和面的规则在分析离 子晶体中负离子多面体相互间的连接方式时，电价规则只能指出 共用同一个顶点的多面体数，而没有指出两个多面体间所共用的 顶点数。鲍林第三规则指
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