复旦大学材料科学导论课后习题答案(搭配：石德珂《材料科学基础》教材)

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1、复旦大学材料科学导论课后习题答案(搭配：石德珂《材料科学基础》教材)材料科学导论课后习题答案第一章材料科学概论1.氧化铝既牢固又坚硬且耐磨，但为什么不能用来制造榔头？答：氧化铝脆性较高，且抗震性不佳。2.将下列材料按金属、陶瓷、聚合物和复合材料进行分类：黄铜、环氧树脂、混泥土、镁合金、玻璃钢、沥青、碳化硅、铅锡焊料、橡胶、纸杯答：金属：黄铜、镁合金、铅锡焊料；陶瓷：碳化硅；聚合物：环氧树脂、沥青、橡胶、纸杯；复合材料：混泥土、玻璃钢3.下列用品选材时，哪些性能特别重要？答：汽车曲柄：强度，耐冲击韧度，耐磨性，抗疲劳强度；电灯泡灯丝：熔点高，耐高温

2、，电阻大；剪刀：硬度和高耐磨性，足够的强度和冲击初性；汽车挡风玻璃：透光性，硬度；电视机荧光屏：光学特性，足够的发光亮度。第二章材料结构的基础知识1.下列电子排列方式中，哪一个是惰性元素、卤族元素、碱族、碱土族元素及过渡金属？(1)ls22s22p63s23p63d74s2(1)ls22s22p63s23p6(2)ls22s22p5(3)ls22s22p63s2(4)ls22s22p63s23p63d24s2（6）ls22s22p63s23p64sl答：惰性元素：（2）;卤族元素：（3）;碱族：（6）;碱土族：（4）;过渡金属：（1）,（5）1.

3、稀土族元素电子排列的特点是什么？为什么它们处于周期表的同一空格内？答：稀土族元素的电子在填满6s态后，先依次填入远离外壳层的4f、5d层，在此过程屮，由于电子层最外层和次外层的电子分布没有变化，这些元素具有几乎相同的化学性质，故处于周期表的同一空格内。2.描述氢键的木质，什么情况下容易形成氢键？答：氢键本质上与范德华键一样，是靠分子间的偶极吸引力结合在一起。它是氢原子同时与两个电负性很强、原子半径较小的原子（或原子团）之间的结合所形成的物理键。当氢原子与一个电负性很强的原子（或原子团）X结合成分子时，氢原子的一个电子转移至该原子壳层上；分子的氢变

4、成一个裸露的质子，对另外一个电负性较大的原子Y表现出较强的吸引力，与Y之间形成氢键。3.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高？答：一是金属原子质量大；二是金属键的结合方式没有方向性，原子趋于紧密排列，得到简单的原子排列形态。离子键和共价键结合的原子,相邻原子的个数受到共价键数目的限制，离子键结合还要满足正、负离子间电荷的平衡，原子不可能紧密堆积，而且存在孔洞缺陷，故金属键结合的固体材料的密度比离子键或共价键固体高。1.应用公式计算Mg2+O2-离子对的结合键能，以及每摩尔MgO晶体的结合键能。假设离子半径为rMg2+=0.065

5、nm;r02-=0.140nm；n=7。答：F吸引=?zlz2e24n£0a=e2neO(rMg2++rO2?)F排斥=?nba=?7b(rMg2++rO2?)在平衡时，F吸引=F排斥故ee20(rMg2++rO2?)=(r7b)Mg2++rO2?,解得b=9.763X10?87N?ml0晶体的结合键能：£合=?e2ns0a+ba=?3.85xlO?18J转换为每摩尔MgO晶体的结合键能：EO=E合XNA=?2318.5kj?moPl1.原子序数为12的Mg有三种同位素：78.70%的Mg原子由12个屮子，10.13%的Mg原子由13个中子，11

6、.17%的Mg原子由14个中子，试计算Mg的原子量。答：78.70%X24+10.13%X25+11.17%X26=24.322.试计算原子N壳层内的最大电子数。若K,L,M和N壳层中所有能级都被填满，试确定该原子的原子数。答：N壳层内最大电子数：2X42=32ls22s22p63s23p63dl04s24p64dl04fl45s25p66s2该原子的原子数是703.试写出AI原子13个电子的每个电子的全部量子数。答：4.材料的三级和四级结构可以通过加工工艺来改变，那么材料的二级结构可以改变吗？为什么？答：原子的结合键是材料的二级结构。对于单一的

7、材料来说，其价键结构是不可以通过加工工艺来改变的。但是实际工程应用中，通过一定的加工工艺来改变材料的二级结构，比如金刚石具有共价键，石墨具有共价键和物理键，而石墨等碳质原料和某些金属在高温高压下可以反应生成金刚石，即一定程度上改变了材料的二级结构。第三章固体材料的晶体学基础1.回答下列问题:(1)在立力*晶系的晶胞内101出具有下列密勒指数的晶面和晶向：，110与［111】，132与［123］，322与［236］。(001)与［210］,(111)与112(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。晶向

8、。(3)在立方晶系的一个晶胞中画出同时位于(101),(011),(112)晶面上的1110或110。答:作图略。(2)两晶妞交线的晶向