1、.材料科學(xué)基礎(chǔ)上半學(xué)期內(nèi)容重點第一章固體材料的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)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(zhì)及其與材料性能的關(guān)系， 重點說明離子晶體的結(jié)合能的概念；晶體的特性（ 5 個）；晶體的結(jié)構(gòu)特征（空間格子構(gòu)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(jié)構(gòu)與缺陷晶體化學(xué)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(jié)構(gòu)；離子晶體結(jié)構(gòu)，鮑林規(guī)則（第一、第二） ；書上表 23 下的一段話；共價健晶體結(jié)構(gòu)的特點；三個鍵的異同點（舉例） ；晶體結(jié)構(gòu)缺陷的定義及其分類， 晶體結(jié)構(gòu)缺陷與材料性

2、能之間的關(guān)系（舉例）；第三章材料的相結(jié)構(gòu)及相圖相的定義相結(jié)構(gòu)合金的概念：.固溶體置換固溶體（）晶體結(jié)構(gòu)無限互溶的必要條件晶體結(jié)構(gòu)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(guān)系、元素的電負性及其規(guī)律；（）原子價：電子濃度與溶解度關(guān)系、電子濃度與原子價關(guān)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(guān)的化合物：間隙相、間隙化合

3、物二元系相圖：杠桿規(guī)則的作用和應(yīng)用；勻晶型二元系、共晶（析）型二元系的共晶（析）反應(yīng)、包晶（析）.型二元系的包晶（析）反應(yīng)、有晶型轉(zhuǎn)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(jié)構(gòu)和熱力學(xué)以及相變方式分類）；按結(jié)構(gòu)分類： 重構(gòu)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(xué)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(zhuǎn)變： 玻璃態(tài)

4、轉(zhuǎn)變、 玻璃態(tài)轉(zhuǎn)變溫度、 玻璃態(tài)轉(zhuǎn)變點及其黏度按熱力學(xué)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(jié)構(gòu)特征一、純金屬的凝固及結(jié)晶1、結(jié)晶的熱力學(xué)條件? 結(jié)晶后系統(tǒng)自由能下降。? 結(jié)晶的熱力學(xué)條件是系統(tǒng)的過冷度t 0。? 結(jié)晶驅(qū)動力與過冷卻度的關(guān)系lmtgv2、形核tm（ 1）液相結(jié)構(gòu)長程無序短程有序 ：液體內(nèi)某時刻有許多微小體積內(nèi)的質(zhì)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

5、序排列微小體積產(chǎn)生，但又瞬間消失，稱為 結(jié)構(gòu)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? 晶胚與液相結(jié)構(gòu)不同，已經(jīng)具有明確的表面? 晶胚的表面能增加了系統(tǒng)的能量晶胚的表面能是結(jié)晶的阻力? 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 r r* 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(zhì)發(fā)生改變，稱r* 為臨界半徑。? 將半徑大于 r* 可以長大成為晶體核心的晶胚稱為晶核? 半徑等于

6、r* 的晶核稱為臨界晶核（6）臨界半徑與過冷卻的關(guān)系：r *2? tmlm ?t? 形核功（ g* ）：臨界晶核最大能量增加值。? 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(jié)晶了? 能量起伏：系統(tǒng)內(nèi)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(qū)動力（更多的體積自由能下降值）（7）形核率? 定義：單位時間在單位體積液體內(nèi)形成的晶核數(shù)（ n）? 影響因素：?形核功：阻力越大，形核時的形核功（g* ）也越大，形核率將減少? 擴散激活能： 形核過程需要質(zhì)點運動到晶胚表面，并在表面運動排列，質(zhì)點運動過程作功越多，形核越困難，

7、形核率也越低。 質(zhì)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。? 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。? 導(dǎo)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(jié)晶形核的分類? 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) 。? 非均勻形核（非自發(fā)形核） ：晶核在液相中已經(jīng)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

8、減少了表面能形核阻力。? 非均勻形核的形核功：ghet*g hom* 2 3coscos3ghom*f4? 當 =180時：完全不濕潤情況，基底無作用 （相當與均勻形核）；? 當 =0時：完全濕潤情況， （基底本身已經(jīng)是一個晶核，無需再形核）?一般情況：ghet* ghom* ， 形核功小，形核時過冷度也相應(yīng)減小。（9）非均勻形核與均勻形核的過冷度及形核率比較：? 非均勻形核的過冷度比均勻形核率小很多。? 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(jié)晶一般均為非均勻形核。? 形核率 -過冷度曲線比較： 非均勻形核率在 0.02tm 已經(jīng)達到最達形核率，由低形核

9、率到高形核率過度略平緩，到最大形核率結(jié)晶沒有結(jié)束，(基底消耗 )3、晶體長大? 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。?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(zhuǎn)變。? 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。.? 晶體長大速度與界面結(jié)構(gòu)有關(guān)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

10、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。? 晶體長大機制：（1）粗糙界面的連續(xù)長大（垂直生長） ：? 不斷有液態(tài)原子就位晶體位置 (不再游離 )，結(jié)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 。? 對于大多數(shù)金屬長大，需要動態(tài)過冷度很小。? 金屬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。? （2）光滑界面的橫向長大：光滑界面的臺階結(jié)構(gòu)、光滑界面的側(cè)向長大過程、 二維形核長大機制、螺旋長大

11、（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(jié)構(gòu)界面前沿附近的液相內(nèi)的溫度梯度：.? 正的溫度梯度： 結(jié)晶潛熱要靠固體散熱，生長速度取決于固體熱傳導(dǎo)速度，不會產(chǎn)生局部凸前的界面? 負的溫度梯度： 結(jié)晶潛熱作用大正的溫度梯度情況下的生長形態(tài)：? 光滑界面結(jié)構(gòu)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。? 粗糙界面結(jié)構(gòu)的晶體： 與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)：? 負梯度對晶體生產(chǎn)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(jié)果是形成樹枝狀結(jié)晶（樹枝生長） 。沿生產(chǎn)方向晶體部分稱為晶枝或者晶軸：一

12、次晶軸、二次晶軸、三次晶軸； 晶枝有固定晶體取向 。? 粗糙界面結(jié)構(gòu)的晶體：金屬為典型的樹枝狀結(jié)晶。? 光滑界面結(jié)構(gòu)的晶體：樹枝狀結(jié)晶不明顯，依然為小平面特征。.4、結(jié)晶動力學(xué)：? 研究轉(zhuǎn)變 (結(jié)晶 )體積分數(shù)與形核率和長大率之間的關(guān)系，具有同樣的動力學(xué)方程： johnsonmehl 和 avrami 唯象方程。動力學(xué)曲線具有典型的 s 型。第 6 章 無機非金屬材料的顯微結(jié)構(gòu)特征1. 陶瓷材料的顯微結(jié)構(gòu)包括三個主要內(nèi)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(xué)性能；例如晶相中的鍵合問題，玻璃相中的化學(xué)組成問題、氣孔的形態(tài)問題等。2. 離子的

13、堆積方法3. 典型無機化合物的晶體結(jié)構(gòu)：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(jié)構(gòu)特別應(yīng)該了解在這些晶體結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)、高分子鏈的遠程結(jié)構(gòu)；2. 高分子的凝聚態(tài)結(jié)構(gòu)：晶態(tài)結(jié)構(gòu)、非晶態(tài)結(jié)構(gòu)、取向態(tài)結(jié)構(gòu)的基本概念、特征、結(jié)構(gòu)對性能的影響；3. 重點要求掌握高分子鏈的組成、構(gòu)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(jié)構(gòu)的特點（晶態(tài)和非晶態(tài)結(jié)構(gòu)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

14、爾效應(yīng)、擴散驅(qū)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(yīng)用（滲碳）第九章金屬及合金的塑性變形回復(fù)與再結(jié)晶1. 金屬材料的塑性變形：冷、熱加工的分界線：從金屬學(xué)的觀點來區(qū)分，是 金屬的再結(jié)晶溫度 。冷加工或冷變形特點 : 冷變形中無再結(jié)晶出現(xiàn)，因而有加工硬化現(xiàn)象熱加工或熱變形特點 : 熱變形時加工硬化和再結(jié)晶現(xiàn)象同時出現(xiàn)， 但加工硬化被再結(jié)晶消除，變形后具有再結(jié)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?。單晶體的塑性變形： 晶內(nèi)變形（單晶體） ，晶內(nèi)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(zhuǎn)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(chǎn)生碎晶。4. 加工硬化現(xiàn)象加工硬化 ：金屬經(jīng)塑性變形后，晶粒變長，晶