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这些金属中的自由电子可看作彼此间没有相互作用、各自独立地在势 能等于平均值的势场中运动，相当于在三维势箱中运动的电子。 6. 简述非完全自由电子能带理论的核心内容。
答：金属离子按点阵结构有规则地排列着，每一个离子有一定的正电荷。电子在其间运动时与正离子之间有吸引势能，而且电子所处的位置不同，与正离子之间距离不同，势能的大小就不同。电子除直线运动（一维时）外，在正电荷附近还要作轻微的振动。
7. 简述固体能带理论的核心内容。
答：固体能带理论把金属晶体看成一个大分子，这个分子由晶体中所有原子组合而成。由于各原子的原子轨道之间的相互作用便组成一系列相应的分子轨道，其数目与形成它的原子轨道数目相同。
N个原子轨道线性组合得到N个分子轨道。N的数值越大，分子轨道之间的能级差（或能级间隔）越小。当Ｎ非常大时，能级间隔非常小，实际上这些能级已经分不清，可以看作连续能带。 8.什么是满带、导带和禁带？
答：满带：能带中完全被电子所充满；导带：有电子但未充满；禁带：各能带的间隙，是电子不能存在的区域。
9.根据能带理论，简要说明金属、半导体、绝缘体的划分有何区别（可以画图辅助说明）？并说明金属镁之所以是金属而不是绝缘体或半导体的原因？ 答：金属：晶体的能带中存在不满带，表现出导电性。有两种情况（如同）：一是没有足够的电子填充价带能级，形成不满带；另一种是价带与空带重叠，电子在没有排满价带之前，一部分电子就开始填充空带部分，而形成不满带。
半导体：在波矢K落在布里渊区边缘时，会发生能级分裂，出现禁带，但是半导体材料的禁带宽度很小，一般小于2eV，在热激发下部分低能级电子可以跃迁到高能级上，从而表现出导电性。
绝缘体：同样也出现禁带，只是他的禁带宽度相对大一些，一般的温度下，热激发不能提供足够的能量使低能级上的电子跃迁到高能级上，因此不能表现出导电性。
金属镁如果仅仅从核外电子排布情况来看，1S、2S、2P、3S能级都被电子
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排满，应该为绝缘体或半导体，但是金属镁的3S能带和3P能带发生部分重叠，从而使金属镁表现出导电性，为导体。
10.指出金属中键型和结构的主要特征。为什么可将金属单质的结构问题归结为等径圆球的密堆积问题?
答：（1）金属中的键型是金属键，由于金属元素的电负性一般都比较小，电离能也较小，最外层家电子很容易脱离原子的束缚而在金属晶粒中由各个正离子形成的势场中比较自由的运动，形成自由电子。金属晶体中各金属原子的价电子公有化于整个金属大分子，所有成键电子可在整个聚集体中流动，而共同组成了离域的N中心键。在金属晶体中没有定域的双原子键，也不是几个原子间的离域键，而是所有原子都参加了成键，这些离域电子在三维空间中运动，离域范围很大。 （2）因为整个金属单质晶体可以看作是同种元素的金属正离子周期性排列而成，这些正离子的最外层电子结构都是全充满或半充满状态，他们的电子分布基本上是球形对称的；而同种元素的原子半径都相等，因此可以把他们看成是一个个等径圆球。又因为金属键无饱和性和方向性，金属原子在组成晶体时，总是趋向于形成密堆积的结构，其特点是堆积密度大，相互的配位数高，能够充分利用空间，整个体系能量最低。所以可以用等圆球密堆积的模型来描述金属结构。 11. 为什么金属单质的结构可以近似为等径圆球的紧密堆积？
答：近似的合理性：等径－－同种元素的原子半径是相等的；圆球－－组成晶格的原子实近似球形对称；密堆积－－金属键没有方向性和饱和性，金属晶体内原子趋向于形成最紧密堆积，尽可能多的配位。
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12. 固溶体与溶液有何异同？固溶体有几种类型？
答：所谓金属固溶体，就是两种或多种金属或金属化合物相互溶解组成的均匀物相，其中组分的比例可以改变而不破坏均匀性。少数非金属单质如 H、B、C、N 等也可溶于某些金属，生成的固溶体仍然具有金属特性。
金属固溶体存在三种结构类型不同的形式：置换固溶体、间隙固溶体、缺位固溶体。
13. 金属固溶体有何特点？
答：固溶体具有一种均匀的组织，具有以下特点：（1）溶质和溶剂原子占据一个共同的晶体点阵，点阵类型和溶剂的点阵相同；（2）有一定的成分范围；（3）具有比较明显的金属性质，结合键主要是金属键。 14. 金属在什么条件下可以形成无限固溶体？
答：（1）单质的结构形式：结构类型相同才能形成金属固溶体；（2）原子尺寸：组分金属的原子半径相近，两者相差不能超过15%；（3）化学亲和力：两种元素若化学亲和力很强，它们易形成稳定的金属化合物，而不形成固溶体。只有化学亲和力较弱的情况，合金才形成固溶体。 15.何为固溶强化，其主要作用是什么？
答：溶质原子溶入造成的晶格畸变使塑性变形抗力增加，位错移动困难，因而使固溶体的强度、硬度提高，塑性和韧性有所下降，这种现象称为固溶强化。固溶强化是提高金属材料机械性能的重要途径之一。
16. 金属化合物物相与金属固溶体物相有何不同？试从结构特征、组成特征和性能特征说明之。
答：（1）构成金属固溶体的组成成分具有相同的结构形式，组分金属的原子半径相近，并且其电负性不能相差太多；而金属化合物组成成分的结构形式和原子半径、电负性有较大的差别。
（2）金属固溶体的结构仍然保持着其组分的结构，而金属化合物的结构一般不同其组分在独立存在是的结构形式，不同于金属固溶体中各组分原子占据着相同的结构位置，金属化合物各组分中原子在结构中位置占据着不同的位置。 （3）金属固溶体的性能与其组成成分在熔点和硬度上都要强许多，而金属化合物易于生成组成可变的金属化合物 。
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17.镁合金有何性能特点，主要有哪些用途？
答：镁合金的强度不如铝合金，但密度小，只有铝的1/3，故比强度仍比铝合金高，并且刚度好，抗震能力强，切削性能好。用镁合金压铸的零部件轻薄，具有表面光亮，质量轻，强度重量比高，尺寸稳定，吸震性好，散热快，抗静电等特点。
镁合金广泛用于航空（发动机的机匣、机匣盖等）、航天、国防工业，汽车工业及制作各种镁合金型材。可以用于高档家用电器，如壁挂式电视机外壳、笔记本电脑外壳、通讯电子产品、汽车零、部件的制造。 18.非晶态金属材料是怎样形成的，有何特征？
答：非晶态金属材料是用超高速急冷（冷却速度可达1×106℃\\s）的方法来获得的，快速冷却使原子来不及排列整齐形成晶体就已固化。非晶态金属材料的主要特征如下：（1）原子排列长程无序和短程有序（即金属原子的周围配位情况彼此相似，也与晶态中原子的情况相近）性；（2）无晶界。从亚微观来看金属玻璃是均匀的固体，不存在晶粒和晶界，这一特点大大提高了金属玻璃的力学性能和电磁性能；（3）热力学的亚稳定性。金属玻璃在热力学上是不稳定的，它有向晶态转化的趋势。
19.非晶态金属材料与晶态金属材料的最大区别是什么？
答：非晶态合金与晶态合金最大的区别在于长程无序。晶态合金只要了解一个晶胞中原子的排布，由于周期性，固体中所有原子的排布都知道了。而非晶态合金结构特点为短程有序、长程无序，即某一个第一近邻、第二近邻原子是有固定排列的，而更远的原子是无序的。
第五章 无机材料
1. 配位数：晶体结构中与一个离子直接相邻的异号离子数。
2. 配位体：晶体结构中与某一个阳离子直接相邻、形成配位关系的各个阴离子中心连线所构成的多面体。
3.离子半径：指正、负电子相互作用时，所表现出的半径。
4.分子间作用力：分子间力（又称范德华力）是指除了分子内相邻原子间存在的强烈的化学键外，分子和分子之间还存在着一种较弱的吸引力。
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