材料科学导论题目答案.doc

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1、1•核外电子的排列规律：%1.能量最低原理：原子核外的电子，总是尽先占有能量最低的原子轨道，只有半能量较低的原子轨道被占满后，电子才依次进入能量较高的轨道，以使原子处于能量最低的稳定状态。原子轨道能量的高低为：1.当n相同，1不同时，轨道的能量次序不s

2、随着原子序数递增核外电子的填充次序为ns,(n-2)f,(n-1)d,npo%1.泡利不相容原理：在同一原子屮没有四个量子数完全相同的电子，或者说在同一原子屮没有运动状态完全相同的电子。根据这个规则，如果两个电子处于同一轨道，那么，这两个电子的自旋方向必定相反。也就是说，每一•个轨道屮只能容纳两个自旋方向相反的电子。三：洪特规则：在等价轨道屮，电子尽可能分占不同的轨道，且自旋方向相同。洪特规则实际上是最低能量原理的补充。因为两个电子同占一个轨道时，电子间的排斥作用会使体系能量升高，只有分占等价轨道，才有利于降低体系的能量

3、。2.原子之间的作用力如何由来：半两个原子相互移近时，距原子核最远的价电子比其他电子更早发生重叠，因为价电子只占据部分的壳层，半它们重叠时就会产生引力，但是半两个原子满壳层的电子云也发生重叠时，就会出现浸壳层间的斥力。离子键型的晶体的结合较强，破坏这种化学键需要较高的能量，所以离子型晶体的熔点、硬度、强度都很高，热膨胀系数很小；共价键性的材料屮由于共价键最多，结合键最强，因而熔点、强度和破度都很高;金属键的材料具有金属光泽、高的导电性和导热性，较好的机械强度和議形，具有正的电阻温度系数；分子键的材料熔点和沸点低，强度低。

4、3.材料的结合键与材料性能之间的关系：一、化学键1.离子键离子键是由正负电荷的相互吸引造成的。2共价键共价键是一种强吸引力的结合键。当两个相同原了或性质相近的原了接近时，价电子不会转移，原了•间借共用电了对所产生的力而结介，形成共价键。共价键使原了•间有很强的吸引力。3.金属键金屈绘市金屈键结合而成的，它具有同非金屈完全不同的特性。金屈原了的外层电了少，容易失去。勺金屈原了相互靠近时，这些外层展了就脱离原了，成为自由电了，为柴个金属所共有，H由电了在金属内部运动，形成电了气。这种由白由电子与金属止离了之间的结合方式称为金

5、属键。3.分子键分了键又叫范徳瓦尔斯键，是最弱的一种结合键。它是靠原了备自内部电了分布不均匀产生较弱的静电引力，称为范徳瓦尔斯力，由这种分了力结合起来的键叫做分了键。4.氢键另…种范徳瓦尔斯力实际上是极性分了的-•种特殊情况。C—H、0-H或N-H键端部暴露的质了是没冇电了屏蔽的，所以，这个正电荷可以吸引相邻分了的价电了，于绘形成了一种库仑型的键，称为氢键，氢键是所有范徳瓦尔斯键屮最强的。二、结合键对材料性能的影响1.金属材料金属材料的结合键主要是金属键。由于白由电子的存在，当金属受到外加电场作用时,其内部的自由电了将沿

6、电场方向作定向运动，形成电了流，所以金属具有良好的导电性；金属除依靠正离了的振动传递热能外，自由电了的运动也能传递热能，所以金属的导热性好;随着金属温度的升高，正离了的热振动加剧，使自由电了的定向运动阻力增加，电阻升高,所以金属具有正的电阻温度系数；当金属的两部分发生相对位移时，金属的正离了仍然保持金属键，所以具有良好的变形能力；白由电子可以吸收光的能量，因而金属不透明；而所吸收的能量在电了冋复到原来状态时产生辐射，使金属具有光泽。金属屮也有共价键（如灰锡）和离了键（如金属间化合物Mg3Sb2）o2.陶瓷材料简单说来，陶

7、瓷材料是包含金属和非金属元索的化合物，其结合键主要是离了键和共价键，大多数是离子键。离子键赋予陶瓷材料相当高的稳定性，所以陶瓷材料通常具有极高的熔点和硬度，但同时陶瓷材料的脆性也很大。3.高分了材料高分子材料的结合键是共价键、氢键和分了键。其屮，组成分了的结合键是共价键和氢键，而分了问的结合键是范徳乩尔斯键。尽管范徳乩尔斯键较弱，但由于高分了材料的分子很大，所以分子间的作用力也相应较大，这使得高分子材料具有很好的力学性能。4.点缺陷有哪几种类型？点缺陷：发生在晶体屮一个或者几个晶格常数范围内的缺陷，其三维尺度祁与原了尺寸

8、相近，也称为零维缺陷。例如空位、间隙原子、杂质原了等。脱离原来格点位置的原子有三种去向：迁移到晶体表面；迁移到晶体屮晶界、位错或空位处；迁移到晶体内部非格点位置。1•热缺陷：（1）肖脱基缺陷：晶体屮的格点原了挣脱原了势阱后，如果迁移到晶体的表面位置或者迁移到晶界、位错或空位处湮灭，而不产生新的缺陷，只在原来的格点上形