二、填空1. 高岭石属于层状硅酸盐结构，一层是______，一层是______。
2. 晶体内部构造的对称要素是除C、P、L
n和
外的______、______和______。
3. 三元相图中，共晶点是______相平衡，自由度为______。
5. CaO掺杂到ZrO
2中，其中Ca
2+离子置换了2r
4+离子，由于电中性要求，以上置换同时产生一个______缺陷，可用______缺陷反应方程表示。
空位；
O
O
6. 固态相变形核的驱动力是______，阻力主要是______和______。
7. 小角度晶界由位错构成，其中对称倾转晶界由______位错构成，扭转晶界由______位错构成。
8. 强化金属材料的方法有______强化、______强化、______强化、______强化。
9. 线性高分子可反复使用，又称为______；交联高分子不能反复使用，称为热固性塑料。
四、论述题1. 金红石结构为四方晶系(如图所示)。Ti
4+和O
2-的离子半径分别为61pm和140pm(1pm=0.001nm)，电负性分别为1.54和3.44。请问：
1．该结构属于哪种晶体，钛氧之间是哪种化学键？
2．钛和氧的配位数各是多少，是否合理？
3．用静电价规则判断结构稳定性。
4．钛填充的是氧堆积的哪种空隙，占结构中这种空隙总量的多少？
5．画出钛氧配位多面体。
1．离子晶体。ΔX=X
O-χ
Ti=3.44-1.54=1.9＞1.7，Ti-O属离子键。
2．R
Ti/R
O=61pm/140pm=0.44，0.414＜0.44＜0.732，Ti离子的配位数为6，合理。O离子配位数为3。
3．
。结构稳定。
4．钛填充的是氧八面体空隙，只填充了1/2八面体空隙。
5．配位多面体如图所示。
2. 下图所示晶胞属于哪种格子构造？在图中标记高次对称轴，用四轴表示法写出阴影表示的晶面。
(1)属六方原始格子。
(2)六次旋转轴L6如图所示。
(3)图a中的阴影面为
；图b中的阴影面为
2)。
3. 试分析在面心立方金属中，位错的柏氏矢量为
，
。位错反应b
1+b
2=b
3能否进行，并指出其中3个位错分别是什么类型的位错，反应后生成的位错能否在滑移面上运动。
几何条件：
，满足几何条件；
能量条件：反应后
反应前
反应后
；满足能量条件，反应
可以进行。
：单位位错；
：肖克莱不全位错；
：弗兰克不全位错。面心立方金属滑移面为{111}，
垂直该晶面，故不能滑移。
4. 镁一铅相图示于下图。
1．请写出恒温转变的名称和反应式，标出转变温度(含单组分)。
2．画出含铅20%的合金的步冷曲线和相组成图。
3．写出含铅20%的合金析晶路线。
4．计算含铅20%的合金相组成。
1．结晶L→Mg(650℃)。
共晶反应L→α+Mg
2Pb(450℃)。
结晶L→Mg
2Pb(520℃)。
共晶反应L→Mg
2Pb+β(250℃)。
结晶L→Pb(310℃)。
2．见下图。
3．
4．
。
5. 影响晶态固体中原子扩散的因素有哪些？并加以简单说明。
1．温度。温度越高，扩散系数越大，扩散速率越快。
2．晶体结构及固溶体类型。致密度较小的晶体结构中扩散激活能较小，扩散易于进行；对称性较低的晶体结构，扩散系数的各向异性显著；间隙固溶体中的扩散激活能远小于置换固溶体，扩散容易进行。
3．第三组元。根据加入的第三组元的性质不同，有的促进扩散，有的阻碍扩散。
4．晶体缺陷。沿晶界的扩散系数远大于体扩散系数；沿位错管道扩散时扩散激活能较小，因而位错加速扩散。
6. 金属发生塑性变形后，显微组织、结构发生什么变化？性能发生哪些变化？
金属发生塑性变形后，显微组织形态上，原等轴晶粒沿变形方向被拉长，在大形变量时晶界甚至呈纤维状，如存在硬脆的第二相颗粒或夹杂，常沿变形方向呈带状分布。
显微结构上，缺陷(空位和位错)密度明显增大。由于变形过程中位错的增殖及运动过程中位错的交割和交互作用，形成位错缠结，异号位错相消后构成胞状结构。随形变量增加，位错胞数量增多，尺寸减小，晶体内部的储存能增大。
性能上，冷变形金属将发生加工硬化，表现为强度显著提高、塑性明显下降。
7. 什么是时效？试说明其产生时效强化的原因。
时效是指过饱和固溶体在室温或较高温度保留一段时间，有第二相从基体中析出的过程。
时效析出过程受溶质扩散控制，在沉淀过程中可能形成一系列介稳相(过渡相)。时效强化的原因：一是当析出盘状介稳相且与母相有一定取向关系时，会在基体内产生较大弹性应变，可使合金明显强化；二是，在合金承受变形时，由于弥散颗粒与位错的交互作用，使合金得到强化。如果沉淀相颗粒可以变形，位错切过时，增加颗粒的表面积需要做功，增大了位错运动的阻力而使合金得到强化。如果沉淀相颗粒强度高且与基体非共格，位错线难以切过颗粒，在外加应力的作用下将绕过颗粒，留下位错环。合金要继续变形，需要克服颗粒对位错线绕过时施加的应力，因此需要进一步增大外加应力，即合金获得了时效强化。
8. 1．试说明多晶结构材料晶粒越细小晶体强度越高的原因。
2．已知：当退火后纯铁的晶粒大小为16个/mm
2时，屈服强度σ
s=100N/mm
2；当晶粒大小为4096个/mm
2时，σ
s=250N/mm
2，试求晶粒大小为256个/mm
2时，屈服强度σ
s的值。
多晶体材料塑性变形时，粗大晶粒的晶界处塞积的位错数目多，形成较大的应力场能够使相邻晶粒内的位错源启动，使变形继续；相反，细小晶粒的晶界处塞积的位错数目少，要使变形继续，必须施加更大的外加作用力以激活相邻晶粒内位错源，因此，细晶材料要发生塑性变形需要更大外部作用力，即晶粒越细小晶体强度越高。
2．根据Hall-Petch公式：σ
s=σ
0+K
yd
-1/2，由平均晶粒尺寸d计算材料的屈服强度σ
s。
由等面积圆半径表示晶粒尺寸，即：
d
1=(4A
1/π)
1/2 d
2=(4A
2/π)
1/2 A
1和A
2为晶粒面积。于是
由已知，A
1=1/16mm
2，A
2=1/4096mm
2，σ
s1=100N/mm
2，σ
s2=250N/mm
2，代入上式中，求出
，σ
0=50N/mm
2。再由A
3=1/256mm
2，求出σ
s3=150N/mm
2。
深色：已答题 浅色：未答题