第一章固體材料結構基本知識
離子鍵、金屬鍵、共價鍵------一次鍵；分子間作用力、氫鍵-------二次鍵
1. 離子鍵合：原子核釋放最外層電子變成的正離子與接收其放出電子而變成的負離子相互之間的吸引作用（庫侖引力）所形成的一種結合。
特點：電子束縛在離子中；正負離子吸引，達到靜電平衡，電場引力無方向性和飽和性，產生密堆積，取決於正負離子的電荷數和正負離子的相對大小。構成三維整體-晶體結構；在溶液中離解成離子。
2. 共價鍵合：兩個原子共享最外層電子的鍵合。
特點：兩個原子共享最外層電子對；兩原子相應軌道上的電子各有乙個，自旋方向必須相反；有飽和性和方向性，電子雲最大重疊，一共價鍵僅兩個電子。
3. 金屬鍵合：金屬原子通過游離電子用庫侖引力將原子結合到一起的鍵合。
特點：由正離子排列成有序晶格；各原子最外層電子釋放，在晶格中隨機、自由、無規則運動，無方向性；原子最外層有空軌道或未配對電子，既容易得到電子，又容易失去電子；價電子不是緊密結合在離子芯上，鍵能低，具有範性形變
4. 混合鍵合：在某些化合物中，存在著既有離子鍵合又有共價鍵合，即介於離子鍵和共價鍵之間的混合鍵。
電負性：元素的原子在化合物中把電子引向自己的能力，（表示吸引電子的能力） 電負性對化學鍵的影響:同種原子間無影響；異種電負性相差較大
5、分子間作用力:分子（或電中性原子）間的結合力，又稱范氏力。特點：無方向性和飽和性；鍵能最小。按原因和特性可分為：取向力；誘導力；色散力
6、氫鍵:質子給予體（如h）與強電負性原子x（如o、n、f、cl）結合再與另一強電負性原子y（質子接受體）形成鍵的鍵合方式。特點:
a.有方向性，飽和性。b.
分為分子內氫鍵和分子間氫鍵兩種。c.鍵能一般為幾到十幾千卡/摩。
7、各種鍵型的比較:化學鍵（離子，共價，金屬）最強，氫鍵次之，分子鍵最弱。
8、影響原子配位數的因素：共價鍵數—圍繞乙個原子的共價鍵數取決於原子的價電子數目。有效堆積—主要出現在離子鍵合和金屬鍵合的情況下
9、晶體：原子沿三維空間呈週期性長程有序排列的固體物質。
10晶體的性質：具有確定的熔點，能自發形成規則的多面體外形，穩定性（晶體的化學成分處於熱力學的能量最低狀態），各向異性（不同的方向具有不同的物理性質），均勻性（晶體各部分的巨集觀性質相同）
11、各向異性：晶體由於其空間不同，方向上的原子排列特徵不同，因而沿著不同方向測的效能資料不同的晶體性質。各向同性：非晶體…排列相同，…沿任何方向效能一致。
12、偽各向同性/假等向性：多晶體材料雖然每個晶粒有異向性，但整塊金屬的效能則是它們效能的平均值，故表現為各向同性的情況。
第二章材料的晶體結構
1、點陣： 某種結構單元（基元）在三維空間作週期性規則排列。
晶格常數：晶軸上晶胞三個邊的長度 a，b，c 和其夾角，，
2、晶胞：在晶格中選取乙個能夠完全反映晶格特徵的最小的幾何單元，用來分析原子排列的規律性，這個最小的幾何單元稱為單位晶胞。
3、晶胞選取原則：反映最高對稱性；相等稜和角最多；直角數目最多；晶胞體積最小
4、晶向：原點出發通過某點的射線。晶向指數：晶胞各軸上投影的最低整數（可以是負值）。[u v w]即晶向指數。乙個晶向代表了一系列相互平行的陣點構成的直線。
晶向族：〈u v w〉表示晶向族，代表原子密度相同的所有晶向。
5、晶面：晶體內的陣點（組成的）平面。 晶面指數：
(h k l)表示，截距的倒數化為最小整數。晶面族用表示, 代表原子排列相同（晶面方位不同）的所有晶面，即同一晶體結構中相互平行的晶面以及空間方位雖不同但原子排列情況相同的晶面都屬於同一晶面族。
6、晶帶：當一晶向[uvw]位於或平行某一晶面（hkl）時，則必然滿足晶帶定理：hu+kv+lw=0
7、晶面間距：晶面組中最近兩晶面間的距離叫晶面間距。 晶面指數低，面上具有較高的原子密度，間距大、作用力弱。
立方晶系：
正交晶系：六方晶系：
8、晶向指數：兩晶面（h1k1l1）與（h2k2l2）交線的晶向指數[u、v、w]，可用（1）計算：
晶面指數：兩晶向[u1v1w1]與[u2v2w2]，它們的晶面指數（hkl）可用（2）計算：
（1） （2）
9、六方晶系轉化為四方晶系[u v w]與[u v t w]之間的互換關係：
10、配位數：晶體結構中與任一原子最近鄰且等距的原子數。致密度：把金屬近體原子視為直徑相等的鋼球，原子排列的緊密程度用鋼球所佔空間的體積百分數的表示。
11、金屬晶體：金屬在固態時一般都是晶體。以金屬鍵結合，且無方向性。
金屬結構配位數高，結構緊密，原子呈圓球狀密堆積。常見的金屬結構有：體心立方、麵心立方、密排六方金屬鍵：
失去外層價電子的正離子與瀰漫其間的自由電子的靜電作用而結合起來，這種結合方式稱為金屬鍵。
12、離子晶體：由離子鍵結合，無方向性和飽和性。正離子周圍配位多個負離子，離子的堆積受鄰近質點異號電荷及化學量比限制。
堆積形式決定於正負離子的電荷數和相對大小。硬度高、強度大、熔沸點高、膨脹係數小由於電子少，多為絕緣體；不易吸收可見光，多為無色透明。典型的離子晶體結構是nacl型。
它屬於立方晶系，fm3m空間群，可以看成分別由na+和cl-構成兩個fcc結構相互在稜邊上穿插而成。
離子結構規則：負離子配位多面體規則、電價規則、負離子多面體共用頂、稜和麵的規則，不同種類正離子配位多面體間連線規則和節約規則等。
13、共價晶體：由共價鍵結合，存在方向性和飽和性。配位數和方向受限制（配位須成鍵）多由非金屬元素組成(iv-via族)。
n族元素共價晶體的配位數為（8-n）。強度高、硬度高、脆性大、熔點高、沸點高、揮發性低、結構比較穩定、導電能力較差。 矽酸鹽晶體結構即均具有[sio4]4-四面體。
第三章高分子材料
1、高分子的基本特徵①平均分子量大，存在分子量分布②高分子鏈具有多種形態④分子鏈間力以范氏力為主，部分化學鍵為分子內共價鍵⑤組成和結構的多層次性
高分子結構：高分子鍵結構和聚集態結構。
2、加聚反應：由一種或多種單體相互加成而連線成聚合物的反應，生成物為加聚物。
3、縮聚反應：由一種或多種單體相互混合而連線成聚合物，同時析出某種低分子物質的反應，生成物為縮聚物。一種或兩種以上單體進行的縮聚反應稱為共縮聚反應。
4、構象：由單鍵內旋轉導致分子在空間的不同形態（組態）稱為構象。
5、柔順性：由構象變化獲得不同捲曲程度的特性稱為高分子鏈的柔順性。
6、高分子材料分類：按用途：塑料，橡膠，纖維；按聚合物反應型別：
加聚物，縮聚物。按聚合物的熱行為：熱塑性聚合物和熱固性聚合物。
按聚合物主鏈組成：碳鏈、雜鏈、元素有機聚合物。
7、高分子鏈形態：線型，支鏈型，體型。構型：全同立構，間同立構，無規立構
第四章合金相結構
1、 固溶體和化合物的區別？
固溶體的溶質和溶劑佔據乙個共同的布拉菲點陣，且此點陣型別和溶劑的點陣型別相同，固溶體有一定的成分範圍，組元含量在一定範圍內可以變化而點陣型別不變，由於成分可變，固溶體不能用乙個化學式表達；化合物是由兩種或多種組元按一定比例構成乙個新的點陣，它既不是溶劑的點陣也不是溶質的點陣，化合物通常可以用乙個化學式表達，金屬與金屬形成的化合物往往有一定成分範圍，但比固溶體範圍小得多。
2、影響置換固溶體溶解度的因素有哪些？
原子尺寸因素：尺寸差越小溶解度越大。負電性因素：
在形成固溶體的情況下，溶解度隨負電性差的減小而增大。電子濃度因素：電子濃度越小，越易形成無限固溶體。
晶體結構因素：晶格型別相同溶解度較大。
3、固溶體與金屬化合物有何異同點？
相同點：都具有金屬的特性；
不同點：結構不同，固溶體的結構與溶劑的相同，金屬化合物的結構不同於任一組元；鍵合方式不同，固溶體為金屬鍵，金屬化合物為金屬鍵、共價鍵、離子鍵混合鍵；效能不同，固溶體的塑性好、強度、硬度低，金屬化合物，硬度高、熔點高、脆性大；在材料中的作用不同固溶體多為材料的基體，金屬化合物為強化相。
4 簡述合金中的間隙式固溶體、置換式固溶體和有序固溶體的概念及特徵？
答：間隙式固溶體：溶質原子進入溶劑組元點陣的間隙中而形成的固溶體，其特點是溶質原子位於組元點陣的間隙中，實際密度大於理論密度；
置換式固溶體：溶質原子替換溶劑原子，位於點陣節點上而形成的固溶體，其特點是：溶質原子位於節點上，點陣型別不變，實際密度小於理論密度；
有序固溶體：其中各組元原子分別佔據各自的布拉菲點陣，由各組元的分陣點組成的複雜點陣所對應的固溶體成為有序固溶體，其特點是：整個固溶體就是由各組元分點陣構成的超點陣或超結構。
5、固溶強化：固溶體的強度總是比組成它的純組元高,隨溶質原子濃度增加，強度增加。
6、金屬化合物：
一、正常價化合物：電負性差值越大，穩定性越高，愈接近離子鍵合，反之趨向於金屬鍵合。具有較高的強度和脆性，固溶度範圍極小。
二、電子化合物：電子濃度是決定相結構的主要因素；在相圖上占有較寬成分範圍；結合性質為金屬鍵，體現金屬特徵。
三、間隙相化合物：過渡族金屬與h、b、c、n等原子半徑甚小的非金屬元素之間形成。
7、電子濃度計算公式：
第5章純金屬的凝固
1、金屬結晶的必要條件：過冷度-理論結晶溫度與實際結晶溫度的差；結構起伏-大小不一的近程有序排列的此起彼伏；能量起伏-溫度不變時原子的平均能量一定，但原子的熱振動能量高低起伏的現象；成分起伏-材料內微區中因原子的熱運動引起瞬時偏離熔液的平均成分，出現此起彼伏的現象。
結晶過程：形核和長大過程交替重疊在一起進行
2、過冷度與液態金屬結晶的關係：液態金屬結晶的過程是形核與晶核的長大過程。從熱力學看，沒有過冷度結晶就沒有趨動力。
根據可知當過冷度=0時臨界晶核半徑r*為無窮大，臨界形核功（）也為無窮大，無法形核，所以液態金屬不能結晶。晶體的長大也需要過冷度，所以液態金屬結晶需要過冷度。
孕育期：過冷至實際結晶溫度，晶核並未立即產生，結晶開始前的這段停留時間
3、均勻形核和非均勻形核
材料科學基礎期末考試西南交大
西南交通大學期末考試試卷 課程 1043849 課程名稱材料科學基礎考試時間 120 分鐘 閱卷教師簽字 一 名詞解釋 每小題3分，總計30分 1.原子半徑 2.固溶體 3.柏氏向量4.均勻形核 5.成分過冷 6.正常偏析 7.偽共晶 8.滑移 9.形變織構 10.柯氏向量 二 畫圖並計算 1 在立...
材料科學基礎期末考試歷屆考試試題複習
4.異類原子佔據空位稱為置換原子，不會引起晶格畸變。5.電子化合物以金屬鍵為主，故有明顯的金屬特性。6.冷拉後的鋼條的硬度會增加。7.勻晶系是指二組元在液態 固態能完全互溶的系統。第1頁8.根據菲克定律，擴散驅動力是濃度梯度，因此擴散總是向濃度低的方向進行。9.細晶強化本質是晶粒越細，晶界越多，位錯...
材料科學基礎期末總結
1 名詞解釋 1 勻晶轉變 由液相結晶出單相固溶體的過程稱為勻晶轉變。2 共晶轉變 合金系中某一定化學成分的合金在一定溫度下，同時由液相中結晶出兩種不同成分和不同晶體結構的固相的過程稱為共晶轉變。3 包晶轉變 成分為h點的 固相，與它周圍成分為b點的液相l，在一定的溫度時，固相與l液相相互作用轉變成...