1、精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上材料科學基礎上半學期內容重點第一章 固體材料的結構基礎知識 鍵合類型（離子健、共價健、金屬健、分子健力、混合?。┘捌涮攸c； 鍵合的本質及其與材料性能的關系，重點說明離子晶體的結合能的概念；晶體的特性（5個）；晶體的結構特征（空間格子構造）、晶體的分類； 晶體的晶向和晶面指數(shù)（米勒指數(shù)）的確定和表示、十四種布拉維格子； 第二章 晶體結構與缺陷 晶體化學基本原理：離子半徑、球體最緊密堆積原理、配位數(shù)及配位多面體；典型金屬晶體結構；離子晶體結構，鮑林規(guī)則（第一、第二）；書上表23下的一段話；共價健晶體結構的特點；三個鍵的異同點（舉例）；晶體結構缺陷的定義及其分類，晶體結構缺

2、陷與材料性能之間的關系（舉例）；第三章 材料的相結構及相圖相的定義相結構合金的概念：固溶體置換固溶體（）晶體結構無限互溶的必要條件晶體結構相同比較鐵（體心立方，面心立方）與其它合金元素互溶情況（表的說明）（）原子尺寸：原子半徑差及晶格畸變；（）電負性定義：電負性與溶解度關系、元素的電負性及其規(guī)律；（）原子價：電子濃度與溶解度關系、電子濃度與原子價關系；間隙固溶體（一）間隙固溶體定義（二）形成間隙固溶體的原子尺寸因素（三）間隙固溶體的點陣畸變性中間相 中間相的定義中間相的基本類型：正常價化合物：正常價化合物、正常價化合物表示方法電子化合物：電子化合物、電子化合物種類原子尺寸因素有關的化合物：間隙

3、相、間隙化合物二元系相圖：杠桿規(guī)則的作用和應用；勻晶型二元系、共晶（析）型二元系的共晶（析）反應、包晶（析）型二元系的包晶（析）反應、有晶型轉變的二元系相圖的特征、異同點；三元相圖：三元相圖成分表示方法；了解三元相圖中的直線法則、杠桿定律、重心定律的定義；第四章 材料的相變相變的基本概念：相變定義、相變的分類（按結構和熱力學以及相變方式分類）；按結構分類：重構型相變和位移型相變的異同點；馬氏體型相變：馬氏體相變定義和類型、馬氏體相變的晶體學特點，金屬、陶瓷中常見的馬氏體相變（舉例）（可以用許教授提的一個非常好的問題金屬、陶瓷馬氏體相變性能的不同作為題目）有序-無序相變的定義玻璃態(tài)轉變：玻璃態(tài)轉

4、變、玻璃態(tài)轉變溫度、玻璃態(tài)轉變點及其黏度按熱力學分類：一級相變定義、特點，屬于一級相變的相變；二級相變定義、特點，屬于二級相變的相變；按相變方式分類：形核長大型相變、連續(xù)型相變（spinodal相變）按原子遷動特征分類：擴散型相變、無擴散型相變第5章 金屬材料的顯微結構特征一、純金屬的凝固及結晶1、結晶的熱力學條件Ø 結晶后系統(tǒng)自由能下降。 Ø 結晶的熱力學條件是系統(tǒng)的過冷度T0。 Ø 結晶驅動力與過冷卻度的關系 2、形核（1）液相結構 長程無序 短程有序：液體內某時刻有許多微小體積內的質點有序排列，每一微小體積維持有序排列的時間非常短暫，不斷在不同位置有新的有序

5、排列微小體積產生，但又瞬間消失，稱為結構起伏。（2）晶胚 熔點以下的微小體積的有序排列稱為晶胚 （3）表面能Ø 晶胚與液相結構不同，已經具有明確的表面Ø 晶胚的表面能增加了系統(tǒng)的能量 晶胚的表面能是結晶的阻力Ø 當晶胚尺寸較小時，表面能的增加量要大于自由能下降值，因此晶胚還會消失，是不穩(wěn)定的小晶體（晶胚的不穩(wěn)定性）（5）形核¨ 尺寸rr*的晶胚，隨晶胚尺寸增加系統(tǒng)能量增加，晶胚是不能長大。¨ 當晶胚尺寸r r*，如果晶胚長大，系統(tǒng)總自由能下降，因此晶胚可以長大。¨ 以尺寸r*為界，晶胚性質發(fā)生改變，稱r*為臨界半徑。Ø 將半

6、徑大于r*可以長大成為晶體核心的晶胚稱為晶核Ø 半徑等于r*的晶核稱為臨界晶核 （6）臨界半徑與過冷卻的關系：Ø 形核功（G*）：臨界晶核最大能量增加值。Ø 體積自由能下降只抵消了表面能的2/3，尚有1/3表面能沒有抵消就開始結晶了Ø 能量起伏：系統(tǒng)內各點能量實際不是均勻的，在液相能量高于平均能量的位置形核，局部可以獲得比平均能量位置更大的驅動力（更多的體積自由能下降值）（7）形核率Ø 定義：單位時間在單位體積液體內形成的晶核數(shù)（N）Ø 影響因素：Ø 形核功：阻力越大，形核時的形核功（G*）也越大，形核率將減少Ø

7、擴散激活能：形核過程需要質點運動到晶胚表面，并在表面運動排列，質點運動過程作功越多，形核越困難，形核率也越低。質點位移大于晶格常數(shù)的運動稱為擴散，擴散的難易程度用擴散需要的能量大小表示，稱為擴散激活能（Q）。擴散激活能越大，形核率越來小。Ø 溫度：溫度越低，過冷度越大，形核功越小，形核率因此增加；溫度降低，擴散困難（擴散激活能增加），形核率因此減少。 Ø 導致形核率急劇增加的溫度和過冷度稱為有效形核溫度和有效形核過冷度。（8）結晶形核的分類Ø 均勻形核（自發(fā)形核）：液相同時在許多位置隨機形核，晶核在液相均勻分布。均勻形核要比較大的過冷度(0.2Tm)。Ø

8、 非均勻形核（非自發(fā)形核）：晶核在液相中已經存在的一些其它固體表面（型壁，外來其它晶體顆粒）上生成。非均勻形核減少了表面能形核阻力。Ø 非均勻形核的形核功：Ø 當=180°時：完全不濕潤情況，基底無作用（相當與均勻形核）；Ø 當=0°時：完全濕潤情況，（基底本身已經是一個晶核，無需再形核）Ø 一般情況：<，形核功小，形核時過冷度也相應減小。（9）非均勻形核與均勻形核的過冷度及形核率比較： Ø 非均勻形核的過冷度比均勻形核率小很多。Ø 如純鐵均勻形核的過冷度高達295，而非均勻形核的過冷度低于20 。金屬結晶一

9、般均為非均勻形核。Ø 形核率-過冷度曲線比較：非均勻形核率在0.02Tm 已經達到最達形核率，由低形核率到高形核率過度略平緩，到最大形核率結晶沒有結束， (基底消耗)3、晶體長大Ø 晶體長大的條件（1）動態(tài)過冷：晶體長大也需要一定的過冷度，長大所需的界面過冷度稱為動態(tài)過冷度，用T k表示。動態(tài)過冷度不大，約0.012。Ø 長大過程的過冷卻度與形核時的過冷卻度不同：形核過冷度用來克服形核功，長大過程過冷度用來克服原子擴散激活能。 （2）足夠的溫度：過冷度太大要發(fā)生玻璃態(tài)轉變。Ø 晶體長大速度：界面在單位時間向液相前推移的垂直距離稱為長大線速度。Ø

10、 晶體長大速度與界面結構有關系：（1）光滑界面：所謂光滑界面是指固相表面為基本完整的原子密排面，固液兩相截然分開，從微觀上看界面是光滑的，但是從宏觀來看，界面由若干不同指數(shù)晶面小平面組成（小平面界面）。（截面呈現(xiàn)呈鋸齒狀的折線）（2）粗糙界面：粗糙界面在微觀上高低不平、粗糙，存在幾個原子厚度的過渡層， 但是宏觀上看，界面反而是平直的。Ø 晶體長大機制：（1）粗糙界面的連續(xù)長大（垂直生長）：Ø 不斷有液態(tài)原子就位晶體位置(不再游離)，結果是界面向垂直界面的方向長大（垂直長大）。長大過程需要動態(tài)過冷度Tk。Ø 對于大多數(shù)金屬長大，需要動態(tài)過冷度很小。Ø 金屬

11、的生長速率與過冷度成正比，比如10度過冷卻時，每秒長大100mm。Ø （2）光滑界面的橫向長大：光滑界面的臺階結構、光滑界面的側向長大過程、 二維形核長大機制、螺旋長大（依靠晶體缺陷長大機制）純晶體凝固時的生長形態(tài)：(1)影響生長形態(tài)的主要因素 界面結構界面前沿附近的液相內的溫度梯度： Ø 正的溫度梯度：結晶潛熱要靠固體散熱，生長速度取決于固體熱傳導速度，不會產生局部凸前的界面Ø 負的溫度梯度：結晶潛熱作用大正的溫度梯度情況下的生長形態(tài)： Ø 光滑界面結構的晶體：整體界面為有角度差的光滑晶面折面，整體界面與等溫面平行。Ø 粗糙界面結構的晶體：與

12、等溫面平行的平面狀態(tài)推進。負的溫度梯度情況下的生長形態(tài)：Ø 負梯度對晶體生產的影響：固液兩端均可散熱，如果界面局部生長凸入前沿，長大更快，結果是形成樹枝狀結晶（樹枝生長）。沿生產方向晶體部分稱為晶枝或者晶軸：一次晶軸、二次晶軸、三次晶軸；晶枝有固定晶體取向。Ø 粗糙界面結構的晶體：金屬為典型的樹枝狀結晶。Ø 光滑界面結構的晶體：樹枝狀結晶不明顯，依然為小平面特征。4、結晶動力學：Ø 研究轉變(結晶)體積分數(shù)與形核率和長大率之間的關系，具有同樣的動力學方程：JohnsonMehl 和Avrami唯象方程。動力學曲線具有典型的S型。第6章 無機非金屬材料的顯

13、微結構特征1. 陶瓷材料的顯微結構包括三個主要內容：晶相、玻璃相和氣孔，其中晶相又有多種，它們之間的比例和各自的特性都要影響材料整體的物理化學性能；例如晶相中的鍵合問題，玻璃相中的化學組成問題、氣孔的形態(tài)問題等。2. 離子的堆積方法3. 典型無機化合物的晶體結構：氯化鈉晶體、氯化銫晶體、閃鋅礦晶體、纖鋅礦晶體、螢石晶體結構特別應該了解在這些晶體結構中的正負離子的堆積方法、配位數(shù)、孔隙特征（四面體空隙和八面體空隙）等問題；第7章 重 點1. 高分子鏈的近程結構、高分子鏈的遠程結構；2. 高分子的凝聚態(tài)結構：晶態(tài)結構、非晶態(tài)結構、取向態(tài)結構的基本概念、特征、結構對性能的影響；3. 重點要求掌握高分

14、子鏈的組成、構型、高分子鏈的柔順性等概念，高分子鏈柔順性的影響因素，高分子晶態(tài)結構的特點（晶態(tài)和非晶態(tài)結構模型）。第八章 擴 散1. 基本概念2. 擴散通量、擴散系數(shù)、擴散激活能、空位擴散機制、間隙擴散機制、柯肯達爾效應、擴散驅動力3. 菲克第一、第二定律的物理意義，擴散方程的求解。4. 擴散系數(shù)的物理意義。5. 影響擴散的因素（理解具體的影響）6. 擴散第二定律的應用（滲碳）第九章 金屬及合金的塑性變形回復與再結晶1. 金屬材料的塑性變形：冷、熱加工的分界線：從金屬學的觀點來區(qū)分，是金屬的再結晶溫度。冷加工或冷變形特點: 冷變形中無再結晶出現(xiàn)，因而有加工硬化現(xiàn)象熱加工或熱變形特點: 熱變形時

15、加工硬化和再結晶現(xiàn)象同時出現(xiàn)，但加工硬化被再結晶消除，變形后具有再結晶組織，因而無加工硬化現(xiàn)象。金屬材料的塑性變形主要是滑移變形，滑移是沿著晶格中原子密度最大的滑移面和滑移方向進行的?；葡档母拍睢尉w的塑性變形：晶內變形（單晶體），晶內變形：主要是滑移變形（一般情況）。多晶體的塑性變形：晶間變形（多晶體），晶間變形：滑移和轉動均有（變形量特大情況）2. 高分子材料的變形特點 ：高聚物的彈性變形、高聚物的黏彈性變形； 線型高聚物的變形特點，體型高聚物的變形特點。陶瓷材料的變形特點：（1）陶瓷材料的彈性變形（2）陶瓷材料的塑性變形 及蠕變（3）陶瓷材料的強度、硬度和斷裂 3. 塑性變形時的組織變化：（1）晶粒沿變形最大方向伸長（2）晶格與晶粒均發(fā)生扭曲（3）晶粒間產生碎晶。4. 加工硬化現(xiàn)象 加工硬化：金屬經塑性變形