《材料科學(xué)基礎(chǔ)》

總復(fù)習(xí)第一章材料的結(jié)構(gòu)與鍵合

1、金屬鍵、離子鍵、共價(jià)鍵、范德華力、氫鍵、分子鍵的特點(diǎn)。利用結(jié)合鍵解釋材料的一些性能特點(diǎn)，如：

用金屬鍵的特征解釋金屬材料的性能——①正的電阻溫度系數(shù)；②良好的延展性；③良好的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性；④具有金屬光澤。2、原子間的結(jié)合鍵對(duì)材料性能的影響。

3、比較金屬材料、陶瓷材料、高分子材料、復(fù)合材料在結(jié)合鍵上的差別。本章重要知識(shí)點(diǎn)：1、金屬鍵、離子鍵、共價(jià)鍵、分子鍵、氫鍵的特點(diǎn)。第二章固體結(jié)構(gòu)1、晶體與非晶體的區(qū)別。2、空間點(diǎn)陣、晶格、晶胞、7大晶系及各自的特點(diǎn)，14種布拉菲點(diǎn)陣、晶格常數(shù)、晶胞原子數(shù)。3、晶面指數(shù)、晶面族、晶向指數(shù)、晶向族、晶帶和晶帶定理、晶面間距、配位數(shù)、致密度、八面體間隙、四面體間隙。各向同性與各向異性及實(shí)際晶體的偽各向異性、同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變(重結(jié)晶、多晶型性轉(zhuǎn)變)、多晶體與單晶體、晶粒、晶界。（1）指數(shù)相同的晶向和晶面必然垂直。如[111]⊥(111)（2）當(dāng)一晶向[uvw]位于或平行某一晶面（hkl）時(shí)，則必然滿足晶帶定理：h·w+k·v+l·w=04、三種典型晶體結(jié)構(gòu)（1）能繪出三維的體心、面心立方和密排六方晶胞。根據(jù)原子半徑計(jì)算出金屬的體心和面心立方晶胞的晶胞常數(shù)。（2）三種典型晶體結(jié)構(gòu)的特征[包括：晶胞形狀、晶格常數(shù)、晶胞原子數(shù)、原子半徑、配位數(shù)、致密度、各類間隙尺寸與個(gè)數(shù)，最密排面（滑移面）和最密排方向（滑移方向）的指數(shù)與個(gè)數(shù)，滑移系數(shù)目等]。（3）結(jié)合第五章塑性變形的內(nèi)容必須能判斷常見金屬材料的塑性變形能力，能給出滑移系的指數(shù)并畫出晶胞指出的滑移面和滑移方向。（4）能標(biāo)注和會(huì)求上述三種晶胞的晶向和晶面指數(shù)。晶向和晶面指數(shù)的一些規(guī)律。求晶面間距d（hkl）。5、晶面間距：d(hkl)

的求法：（1）立方晶系：（記?。?/p>

（2）正交晶系：（3）六方晶系：（4）四方晶系：以上公式僅適用于簡(jiǎn)單晶胞，復(fù)雜晶胞要考慮其晶面層數(shù)的增加。7、合金、相、組元、組織（顯微、宏觀）、固溶體、中間相、間隙固溶體、置換固溶體、有序固溶體、無序固溶體、有限固溶體、無限固溶體、間隙相、間隙化合物、電子濃度、電負(fù)性、電子化合物、正常價(jià)化合物、超結(jié)構(gòu)、單相合金、多相合金、機(jī)械混合物。（掌握概念及形成條件）8、固溶體的分類、特點(diǎn)和性質(zhì)，影響固溶體固溶度的因素；中間相的類型、特點(diǎn)和性能。比較間隙固溶體、間隙相、間隙化合物的結(jié)構(gòu)和性能。

本章重要知識(shí)點(diǎn)：1、標(biāo)注和會(huì)求三種晶體晶胞的晶向和晶面指數(shù)，立方晶系的晶面間距，致密度、面密度、線密度的計(jì)算；

2、敘述三種典型晶體結(jié)構(gòu)的特征（結(jié)合第三、五章）；包括：晶胞形狀、晶格常數(shù)、晶胞原子數(shù)、原子半徑、配位數(shù)、致密度、各類間隙尺寸與個(gè)數(shù)，最密排面（滑移面）和最密排方向的指數(shù)與個(gè)數(shù)，滑移系數(shù)目等。比較他們塑性的差異；3、合金相結(jié)構(gòu)的基本概念與區(qū)別。即相、組織、固溶體的分類。固溶體和中間相的類型、特點(diǎn)和性能。比較固溶體和中間相的結(jié)構(gòu)和性能差異。）溶質(zhì)原子對(duì)固溶體的晶體結(jié)構(gòu)和性能的影響。晶體與非晶體空間點(diǎn)陣和晶體結(jié)構(gòu)相和組織固溶體和中間相間隙固溶體和置換固溶體間隙固溶體和間隙化合物間隙相和間隙化合物電子化合物和正常價(jià)化合物本章區(qū)別概念：第三章晶體缺陷1、各類缺陷的認(rèn)識(shí)（點(diǎn)、線、面缺陷定義和特征）。2、點(diǎn)缺陷、Schottky空位、Frankel空位、間隙原子、置換原子。點(diǎn)缺陷的特征、平衡濃度公式及應(yīng)用。3、線缺陷、位錯(cuò)、位錯(cuò)線、刃型位錯(cuò)、螺型位錯(cuò)、混合型位錯(cuò)、柏氏矢量、位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)、滑移、交滑移、雙交滑移、多滑移、攀移、交割、割價(jià)、扭折、塞積。位錯(cuò)類型（刃型、螺型、混合型位錯(cuò)）的判斷及其特征。柏氏矢量的確定方法、特征及表示法。位錯(cuò)線、柏氏矢量、位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)與作用在位錯(cuò)上的力之間的關(guān)系。4、位錯(cuò)密度、位錯(cuò)源、位錯(cuò)生成、位錯(cuò)增殖（F-R源、雙交滑移等）和運(yùn)動(dòng)、位錯(cuò)的交割、位錯(cuò)分解與合成、位錯(cuò)反應(yīng)、位錯(cuò)反應(yīng)的條件、全位錯(cuò)、單位位錯(cuò)、不全位錯(cuò)（部分位錯(cuò)）、堆垛層錯(cuò)、Shokley不全位錯(cuò)、Frank不全位錯(cuò)、作用在位錯(cuò)上的力；5、面缺陷、表面、表面能（或表面張力）、界面、界面能、晶界、相界、小角度晶界、大角度晶界、共格相界、非共格相界、半共格相界、錯(cuò)（匹）配度。晶界的特性（大、小角度晶界）、孿晶界、相界的類型。本章重要知識(shí)點(diǎn)：1、位錯(cuò)類型的判斷及其特征；柏氏矢量及其特征；柏氏矢量、位錯(cuò)類型、外加切應(yīng)力、位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)之間的關(guān)系；柏氏矢量判斷位錯(cuò)類型、外加切應(yīng)力大?。?/p>

2、位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)（滑移）和交割?；疲室萍敖换频臈l件、過程和結(jié)果。位錯(cuò)的增殖（F-R源、雙交滑移過程及圖示）；位錯(cuò)的滑移所需要的力；位錯(cuò)密度和位錯(cuò)反應(yīng)；3、晶界與相界的類型、晶界的特性和作用（對(duì)材料性能的影響）。刃型位錯(cuò)和螺型位錯(cuò)

交滑移和多滑移滑移和攀移割價(jià)、扭折晶界、相界、孿晶界

小角度晶界、大角度晶界共格相界、非共格相界、半共格相界本章區(qū)別概念：第四章固體原子及分子的運(yùn)動(dòng)1、固態(tài)金屬擴(kuò)散的條件及影響擴(kuò)散的因素；2、擴(kuò)散定律（Fick第一、二定律）的方程、穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散、非穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散、擴(kuò)散通量。擴(kuò)散定律的內(nèi)容和表達(dá)式、物理意義、適應(yīng)條件。擴(kuò)散定律的解及應(yīng)用，如：滲碳等；3、遷移率、柯肯達(dá)爾效應(yīng)、擴(kuò)散激活能。4、固相中原子擴(kuò)散的各種機(jī)制（空位機(jī)制、間隙機(jī)制、換位機(jī)制、晶界擴(kuò)散機(jī)制。擴(kuò)散的驅(qū)動(dòng)力并用擴(kuò)散理論分析實(shí)際問題。5、擴(kuò)散的分類、名稱（區(qū)別，）；擴(kuò)散、自擴(kuò)散、互（異）擴(kuò)散、上坡擴(kuò)散、下坡擴(kuò)散；原子擴(kuò)散、反應(yīng)擴(kuò)散；空位擴(kuò)散、間隙擴(kuò)散、換位擴(kuò)散、晶界擴(kuò)散、表面擴(kuò)散、短路擴(kuò)散。6、擴(kuò)散系數(shù)及表達(dá)式（阿累尼烏斯方程）、影響擴(kuò)散的因素。

本章重要知識(shí)點(diǎn)：1、擴(kuò)散定律的內(nèi)容和表達(dá)式、物理意義、適應(yīng)條件。擴(kuò)散定律的解及應(yīng)用，如：滲碳等；2、固態(tài)金屬擴(kuò)散的條件及影響擴(kuò)散的因素?？驴线_(dá)爾效應(yīng)。3、擴(kuò)散的類型及它們之間的區(qū)別（如原子擴(kuò)散和反應(yīng)擴(kuò)散）；擴(kuò)散系數(shù)及其物理意義，表達(dá)式（阿累尼烏斯方程），間隙型擴(kuò)散和置換型擴(kuò)散的區(qū)別。4、固相中原子擴(kuò)散的各種（空位、間隙、換位、晶界擴(kuò)散）機(jī)制（原子理論）。并用擴(kuò)散理論分析實(shí)際問題。5、擴(kuò)散系數(shù)及表達(dá)式（阿累尼烏斯方程），說明擴(kuò)散系數(shù)常數(shù)及擴(kuò)散激活能其物理意義，間隙型擴(kuò)散和置換型擴(kuò)散的區(qū)別。穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散、非穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散

自擴(kuò)散和化學(xué)擴(kuò)散自擴(kuò)散、互（異）擴(kuò)散上坡擴(kuò)散、下坡擴(kuò)散原子擴(kuò)散和反應(yīng)擴(kuò)散空位擴(kuò)散、間隙擴(kuò)散本章區(qū)別概念：第五章材料的形變和再結(jié)晶1、塑性變形、材料應(yīng)力—應(yīng)變曲線及曲線上所對(duì)應(yīng)的強(qiáng)度指標(biāo)；彈性變形（的特征）、彈性模量、包申格效應(yīng)、彈性后效、彈性滯后、粘彈性。2、塑性變形的實(shí)質(zhì)、方式—滑移、孿生、孿晶、孿晶面、孿生方向、變形（機(jī)械）孿晶、生長(zhǎng)孿晶、退火孿晶；扭折；滑移帶、滑移線、滑移系、滑移面、滑移方向、多滑移與交滑移；3、滑移和孿生的主要特點(diǎn)，滑移系和臨界分切應(yīng)力的公式?；坪蛯\生的區(qū)別。4、軟位向，硬位向，臨界分切應(yīng)力、取向因子、P－N力5、固溶強(qiáng)化（及影響因素）、細(xì)晶（晶界）強(qiáng)化、第二相強(qiáng)化、沉淀強(qiáng)化、彌散強(qiáng)化、形變強(qiáng)化（加工硬化）、Controll氣團(tuán)、聚合型兩相合金、彌散型兩相合金。6、位錯(cuò)理論在解釋各類塑性變形等問題的應(yīng)用。如：（1）滑移和孿生的主要特點(diǎn)，滑移系統(tǒng)和臨界分切應(yīng)力的公式。為何理論臨界應(yīng)力>>實(shí)際測(cè)量的值。（2）各種強(qiáng)化機(jī)理（如：固溶強(qiáng)化、細(xì)晶（晶界）強(qiáng)化、第二相強(qiáng)化、彌散（沉淀）強(qiáng)化、形變強(qiáng)化（加工硬化）等）。（3）晶體的滑移過程。（4）屈服現(xiàn)象產(chǎn)生的原因，對(duì)生產(chǎn)有什么影響，如何消除？（5）材料塑性變形時(shí)內(nèi)部組織和性能的變化。7、纖維組織與帶狀組織、形變織構(gòu)、板織構(gòu)、絲織構(gòu)、胞狀亞結(jié)構(gòu)、宏觀殘余應(yīng)力、微觀殘余應(yīng)力、殘余應(yīng)力。8、低溫回復(fù)、中溫回復(fù)、高溫回復(fù)、再結(jié)晶、二次再結(jié)晶、晶粒長(zhǎng)大、正常長(zhǎng)大、異常長(zhǎng)大；再結(jié)晶溫度、多邊化；冷加工、熱加工，再結(jié)晶溫度、臨界變形度。靜態(tài)回復(fù)與動(dòng)態(tài)回復(fù)、靜態(tài)再結(jié)晶和動(dòng)態(tài)再結(jié)晶。本章重要知識(shí)點(diǎn)：

1、滑移和孿生的主要特點(diǎn)，滑移系統(tǒng)和臨界分切應(yīng)力的公式。

2、材料的各種強(qiáng)化及其本質(zhì)；

3、細(xì)化晶?？梢酝瑫r(shí)提高強(qiáng)度和韌性；Hall-Ptech公式。如何細(xì)化金屬材料的晶粒？4、材料塑性變形時(shí)內(nèi)部組織和性能的變化；5、冷變形金屬或合金加熱時(shí)組織和性能的變化；結(jié)晶、多晶型轉(zhuǎn)變（重結(jié)晶）、再結(jié)晶和二次再結(jié)晶的區(qū)別結(jié)合熱處理，去應(yīng)力退火與再結(jié)晶退火工藝的制定與應(yīng)用（在生產(chǎn)上的意義

6、冷、熱加工處理后對(duì)材料組織結(jié)構(gòu)和性能的影響?；?、孿生軟位向，硬位向幾何硬化和幾何軟化沉淀強(qiáng)化、彌散強(qiáng)化纖維組織與帶狀組織第一類殘余應(yīng)力、第二類殘余應(yīng)力、第三類殘余應(yīng)力靜態(tài)回復(fù)與動(dòng)態(tài)回復(fù)靜態(tài)再結(jié)晶、動(dòng)態(tài)再結(jié)晶正常長(zhǎng)大、異常長(zhǎng)大冷加工、熱加工重結(jié)晶、再結(jié)晶、二次再結(jié)晶本章區(qū)別概念：第六章單組元相圖及純晶體的凝固1、凝固與結(jié)晶、相、組織、相組成物、組織組成物、相變、固態(tài)相變、組元、系、相圖、單元相圖、相平衡、相律（及表達(dá)式）及應(yīng)用2、純金屬凝固的過程和現(xiàn)象；過冷度對(duì)結(jié)晶過程和結(jié)晶組織的影響；3、結(jié)晶的熱力學(xué)條件、動(dòng)力學(xué)條件、能量條件和結(jié)構(gòu)條件；包括：一些更要的公式，以其應(yīng)用4、過冷現(xiàn)象、過冷度、理論凝固溫度、實(shí)際凝固溫度、臨界過冷度、有效過冷度、動(dòng)態(tài)過冷度；

5、均勻形核與非均勻形核；均勻形核與非均勻形核有何異同點(diǎn)。結(jié)構(gòu)起伏、能量起伏、濃度起伏、晶胚、晶核、臨界晶核、臨界晶核半徑、臨界形核功，臨界晶核半徑、臨界形核功的計(jì)算；形核率的公式。非均勻形核時(shí)影響接觸角θ的因素有哪些？選擇什么樣的異相質(zhì)點(diǎn)可以大大促進(jìn)結(jié)晶過程。6、光滑界面、粗糙界面；正溫度梯度、負(fù)溫度梯度；平面長(zhǎng)大、樹枝長(zhǎng)大。晶體長(zhǎng)大的條件和長(zhǎng)大的機(jī)制。界面的生長(zhǎng)形態(tài)與L/S前沿的溫度梯度有何關(guān)系？7、形核率及影響因素、變質(zhì)處理。8、能用結(jié)晶理論說明實(shí)際生產(chǎn)問題。如：變質(zhì)處理和其它細(xì)化晶粒的工藝?？刂平Y(jié)晶組織的措施。

相關(guān)公式書上均有，要記住。本章重要知識(shí)點(diǎn)：

1.金屬結(jié)晶的過程；結(jié)晶的熱力學(xué)條件、動(dòng)力學(xué)條件、能量條件和結(jié)構(gòu)條件；2.界面的生長(zhǎng)形態(tài)與L/S前沿的溫度梯度的關(guān)系。

3、變質(zhì)處理和細(xì)化鑄態(tài)晶粒的工藝。均勻形核與非均勻形核結(jié)構(gòu)起伏（相起伏）、能量起伏、濃度起伏

晶胚、晶核光滑界面、粗糙界面正溫度梯度、負(fù)溫度梯度平面長(zhǎng)大、樹枝長(zhǎng)大

本章區(qū)別概念第七章二元系相圖及其合金的凝固1、會(huì)利用相律來判斷相圖的正確與否，熱力學(xué)曲線的公切線原理。2、二元合金、二元相圖、相區(qū)、平衡相、二元?jiǎng)蚓鄨D、共晶相圖、包晶相圖、共析相圖、包析相圖、二元?jiǎng)蚓Х磻?yīng)、共晶反應(yīng)、包晶反應(yīng)、共析反應(yīng)、包析反應(yīng)、熔晶反應(yīng)、偏晶反應(yīng)、合晶反應(yīng)、調(diào)幅分解、脫溶轉(zhuǎn)變、有序－無序轉(zhuǎn)變。平衡結(jié)晶（凝固）、平衡結(jié)晶組織、不平衡結(jié)晶（凝固）、晶內(nèi)（枝晶）偏析。二元合金相圖中的幾種平衡反應(yīng)：共晶反應(yīng)、共析反應(yīng)、包晶反應(yīng)、包析反應(yīng)、偏晶反應(yīng)、熔晶反應(yīng)、合晶反應(yīng)。

3、會(huì)進(jìn)行二元合金平衡組織的分析。幾種基本相圖：勻晶相圖、共晶相圖、包晶相圖及共析相圖的分析。（1）分析點(diǎn)、線和平衡反應(yīng)，會(huì)寫出反應(yīng)式；（2）分析相應(yīng)合金的結(jié)晶過程；（3）熟練杠桿定律在這幾種相圖中的應(yīng)用，計(jì)算相組成物與組織組成物的百分含量；（4）典型合金的平衡和不平衡的結(jié)晶轉(zhuǎn)變過程及轉(zhuǎn)變組織；（5）明確合金結(jié)晶過程與純金屬結(jié)晶過程的異同點(diǎn)。

4、杠桿定律（及表達(dá)式）及應(yīng)用，相接觸法則。5、共晶體、共晶點(diǎn)、偽共晶、離異共晶、共析體、共析點(diǎn)；共晶合金、亞共晶合金、過共晶合金、共析合金、亞共析合金、過共析合金。

6、相組成物、組織組成物；穩(wěn)定化合物、不穩(wěn)定化合物。7、成分過冷、平衡分配系數(shù)、有效分配系數(shù)、正常凝固、區(qū)域熔煉（提純）、成分過冷的臨界條件、枝晶生長(zhǎng)、枝晶偏析。8、根據(jù)相圖與組織結(jié)構(gòu)和合金性能的關(guān)系，來判斷合金的性能。（單相固溶體合金適宜通過塑性加工來成形，即作為變形用材料。共晶成分合金適宜通過鑄造工藝來成形，即作為鑄造用材料。）9、鑄錠的組織及缺陷、比重偏析、胞狀偏析、柱狀晶、等軸晶、縮孔、氣孔、疏松、偏析、正偏析、負(fù)偏析、晶內(nèi)偏析、晶界偏析。10、Fe-Fe3C相圖中的相與組織、各概念（碳鋼、共析鋼、鑄鐵、共晶白口鐵、重結(jié)晶、鐵素體、奧氏體、滲碳體、萊氏體、低溫萊氏體、珠光體、二次滲碳體。11、鑄錠的組織（三個(gè)晶區(qū)）及缺陷。對(duì)于Fe-Fe3C相圖特別要求1、非常熟練的掌握并會(huì)畫出Fe-Fe3C相圖；標(biāo)出各特性點(diǎn)、線、相區(qū)。說明各特性點(diǎn)的溫度、碳濃度及意義；各特性線的溫度、意義（三個(gè)衡溫反應(yīng)）。Fe-Fe3C相圖中各區(qū)域相組成物和組織組成物。2、熟悉Fe-C合金中各相與組織的結(jié)構(gòu)。3、純鐵的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變：δ-Fe←→γ-Fe←→α-Fe。4、P、A、F、Fe3C、Ld、L’d、一次Fe3C、二次Fe3C、三次Fe3C、共晶Fe3C、共析Fe3C。的組成及性能特征；機(jī)械混合物（P、L’d）。5、鐵碳合金中七大類合金合金的平衡結(jié)晶過程分析，室溫組織；利用杠桿定律計(jì)算：平衡結(jié)晶過程中相組成物與組織組成物的百分含量。6、任意溫度兩相區(qū)的相組成物、組織組成物的計(jì)算。7、結(jié)合實(shí)驗(yàn)會(huì)給出各類Fe-Fe3C合金的室溫顯微組織（包括：放大倍數(shù)、腐蝕劑）。8、碳鋼中的碳及雜質(zhì)元素含量對(duì)Fe-Fe3C合金性能的影響（即鐵碳合金成分、組織和性能之間的關(guān)系）。9、鑄錠與鋼錠組織有何特點(diǎn)，形成的原因和控制鑄態(tài)組織的工藝方法？鑄錠與鋼錠組織有何缺陷。10、Fe-Fe3C相圖、Fe-Fe3C相圖中的相