一、材料效能
1. 效能分類
2. 效能指標4大項
3. 力學效能：定義、表示符號、單位、數值意義
4. 物理化學效能：有哪些，對材料應用有何影響
5. 工藝效能：有哪些，定義，對材料加工有何影響
二、材料牌號
材料綜合分類、大致成分、基本效能、典型應用、牌號構成與識別
三、鐵碳平衡狀態圖
1. 會背
2. 分析冷卻或加熱過程中的組織變化
3. 槓桿定律，組織或相的相對含量計算
四、原子結構與鍵合
1. 描述乙個電子的空間位置和能量的四個量子數分別為：主量子數n、軌道角動量量子數li、磁量子數mi、自旋角動量量子數si。
2. 原子核核外電子的排布應遵循的三個原則為：能量最低原理、泡利不相容原理、洪德定則。
3. 泡利不相容原理：在乙個原子中不可能有運動狀態完全相同的兩個電子，即不能有四個量子數都相同的兩個電子。因此，主量子數為n的殼層，最多容納2n2個電子。
4. 洪德定則：在同一亞層中的各個能級中，電子的排布盡可能分佔不同的能級，而且自旋方向相同。當電子排布為全充滿、半充滿或全空時，是比較穩定的，整個原子的能量最低。
5. 元素週期表
在同乙個週期中，各元素的原子核外電子層數雖然相同，但從左到右，核電荷數依次增多，原子半徑逐漸減小，電離能趨於增大，失電子能力逐漸減弱，得電子能力逐漸增強，因此，金屬性逐漸減弱，非金屬性逐漸增強；而在同一主族的元素中，由於從上到下電子層數增多，原子半徑增大，電離能一般趨於減小，失電子能力逐漸增強，得電子能力逐漸減弱，所以元素的金屬性逐漸增強，非金屬性逐漸減弱。
由於同一元素的同位素在週期表中佔據同一位置，儘管其質量不同，但它們的化學性質完全相同。
6. 物質中的結合鍵主要有：金屬鍵、離子鍵、共價鍵、氫鍵、范德瓦耳斯力。
金屬鍵：由金屬中自由電子與金屬正離子相互作用所構成的結合鍵。
離子鍵：金屬原子將自己最外層的價電子給予非金屬原子，金屬原子、非金屬原子分別轉變成正離子、負離子，其依靠靜電引力結合在一起而形成的鍵。
共價鍵：由兩個或多個電負性相差不大的原子間通過共用電子對而形成的化學鍵。
范德瓦耳斯力：借助微弱的、瞬時的電偶極矩的感應作用，將原來具有穩定結構的原子或分子結合為一體的鍵合。
氫鍵：分子中氫的唯一的電子已被其他原子所共有，結合的氫端就裸露出帶正電荷的原子核。其與鄰近分子的負端相互吸引而構成的中間橋梁，又稱為氫橋。
離子鍵沒有飽和性和方向性。
離子鍵無方向性和飽和性，一般具有較高的配位數。
離子晶體都具有良好的電絕緣性。但當處在高溫熔融狀態時，正負離子在外電場作用下可以自由運動，此時即呈現離子導電性。
共價鍵具有方向性和飽和性。共價晶體要有結構穩定、熔點高、質硬脆等特點，一般是絕緣體，其導電能力較差。
范德瓦耳斯力屬物理鍵，系一種次價鍵，沒有方向性和飽和性。其鍵能通常比化學鍵的小1-2個數量級。
氫鍵具有方向性和飽和性，也屬於次價鍵，鍵能介於化學鍵和范德瓦耳斯力之間。
五、固體結構
1. 晶體、非晶體的主要區別：晶體熔化時具有固定的熔點，而非晶體卻無固定熔點，存在乙個軟化溫度範圍；晶體具有各向異性，而非晶體卻為各向同性。
2. 晶胞：具有代表性的基本單元（最小平行六面體）作為點陣的組成單元，稱為晶胞。
3. 晶胞選取的原則
選取的平行六面體應反映出點陣的最高對稱性；
平行六面體內的稜和角相等的數目應最多；
當平行六面體的稜邊夾角存在直角時，直角數目應最多；
當滿足上述條件的情況下，晶胞應具有最小的體積。
4. 晶向指數、晶面指數的確定。
在麵心立方晶胞中畫出[012]和[13]晶向。
在麵心立方晶胞中畫出（012）和（13）晶面。
寫出立方晶胞中晶向族<111>、<100>、<110>所包含的晶向指數。
寫出立方晶胞中晶面族、、所包含的晶面指數。
5. fcc結構的密排方向是__<110>___，密排面是_____，密排面的堆垛順序是__abcabc···___致密度為__0.74___配位數是__12____晶胞中原子數為__4____，把原子視為剛性球時，原子的半徑是____；bcc結構的密排方向是___<111>____，密排面是_____致密度__0.
68___配位數是__8___ 晶胞中原子數為___2___，原子的半徑是_____；hcp結構的密排方向是___<112-0>____，密排面是______，密排面的堆垛順序是___abab···____，致密度為___0.74____配位數是__12____，晶胞中原子數為___6____，原子的半徑是_____。
6. 簡單立方晶系，晶面間距公式是
7. al的點陣常數為0.4049nm，其結構原子體積是
8. 在體心立方晶胞中，體心原子的座標是
9. 在fcc晶胞中，八面體間隙中心的座標是
10. 空間點陣只可能有___14___種。al的晶體結構是___麵心立方__，-fe的晶體結構是___體心立方__ , cu的晶體結構是___麵心立方___ 。
11.晶胞中每個原子平均占有的體積分數稱為_______致密度________。
12. 麵心立方結構每個晶胞中八面體間隙數為__4__，四面體間隙數為__8__。
13. zn室溫的點陣常數a=2.6649a，c=4.9468a，其軸比為___c/a____，配位數為___12____。
14. 純鐵冷卻時在912度發生同素異晶轉變是從___體心立方___結構轉變為__麵心立方____結構，其體積發生___膨脹___變化。
15. 固溶體按溶質溶解度可分為___有限__ 固溶體和__無限___ 固溶體。
固態合金相基本上可分為___固溶體__ 和 ____金屬化合物___ 兩大類。
16. 同素異晶轉變，點陣常數，晶面指數，晶面族，晶向指數，晶向族，晶帶和晶帶軸，配位數，致密度
17. 體心立方、麵心立方、密排六方的晶胞：
晶胞組成原子數、含有原子數、致密度、效能特點、常用金屬
18. 課堂上講的例題。
例1. 氧化鎂（mgo）與氯化鈉（nacl）具有相同的結構。已知mg的離子半徑為0.
066nm，氧的離子半徑為0.140nm。（1）試求氧化鎂的晶格常數。
（2）試求氧化鎂的密度。
解答：氧化鎂為離子化合物，計算時必須使用離子半徑而不能使用原子半徑
(1) 氯化鈉（nacl）晶體的結構如圖2.52（p59）
(2) 氧化鎂（mgo）與氯化鈉（nacl）具有相同的結構。每一晶胞中含有4個mg2+及4個o2-；1mol的mg2+具有24.31g的質量，1mol的o2-具有16.
00g的質量，則密度為
2. 某一原子的配位數（cn）為此原子之鄰接原子的數目。以共價鍵結合的原子其最大的配位數是由其原子所具有的價電子數來決定；而離子鍵結合的原子其最大的配位數是受其離子半徑比所限制。
試證明當配位數為6時，其最小半徑比為0.41。
解答：當配位數為6時，其可能的最小半徑值如圖（a），第五和第六個離子正好位於中心原子的正上方和正下方如圖（b）；乙個mg2+最多被六個o2-包圍。
由圖（a）
（2r＋2r）2 =（2r2＋2r2）
（r＋r）2 =（r2＋r2）
cn=6時的r和r 之比為0.41。
例3. 已知cu的原子直徑為2.56，求cu的晶格常數，並計算1mm3cu的原子數。
解答d（γ）為cu的原子直（半）徑，n為1mm3cu的原子數，
晶胞體積a3，致密度為0.74。
. 例4. 已知al相對原子質量ar（al）=26.97，原子半徑γ=0.143nm，求al晶體的密度。（劉p3）
解答例5. bcc鐵的單位晶胞體積，在912℃時是0.02464nm3；fcc鐵在相同溫度時其單位晶胞體積是0.
0486nm3。當鐵由bcc轉變為fcc時，其密度改變的百分比為多少？
解答.例1． a（tm=600℃），b（tm=500℃），液態無限互溶；固態時a→b最大wa=0.30（質量），室溫時a→b最大wa=0.10（質量），但b→a高低溫時均不溶；在300℃時，含wb=0.
40的l發生共晶反應，試畫出a—b相圖。並分析wa=0.20、 wa=0.
45、 wa=0.80時的合金的室溫下的組織組成物和相組成物的相對量。
六、晶體缺陷
1. 晶體中缺陷分類
點缺陷：空位、間隙原子、置換原子
線缺陷：刃型位錯、螺形位錯
面缺陷：表面和介面
外表面晶界和亞晶界
孿晶界相界
2. 空位平衡濃度的推導
間隙原子平衡濃度的結論
3. 刃形位錯：
定義位錯線與伯氏向量垂直的位錯。
特點：有乙個多餘的半原子面；
晶體中已滑移區與未滑移區邊界線，不一定是直線，也可為折線或曲線，但它必須與滑移方向垂直，也垂直於滑移向量；
只有乙個滑移面。
4. 螺形位錯
定義位錯線與伯氏向量平行的位錯。
特點無額外半原子面，原子錯排呈軸對稱性；
位錯線的移動方向與晶體滑移方向互相垂直；
滑移面有多個，但通常是在密排面上進行。
5. 伯氏向量
伯氏向量與伯氏迴路的起點和具體途徑無關；
一根位錯線具有唯一的伯氏向量；
一根位錯分解為多個位錯時，其分解後的位錯的伯氏向量之和等於原位錯的伯氏向量；
位錯在晶體中存在的形態可形成乙個閉合的位錯環，或連線與其他位錯，或終止在晶界，或露頭於晶體表面，但不能中斷於晶體內部。
6. 位錯交割
交割的結果，台階的性質
7. 位錯反應
幾何條件反應前後的伯氏向量相等
能量條件反應前的b2和大於反應後的b2
8. 課堂上所講的例題
1.空位隨溫度公升高而增加，在20℃和1020℃之間，由於熱膨脹bcc某金屬元素的晶格常數增加0.51%，而密度減少2.
0%，假設在20℃時，此金屬中每1000個單位晶胞中有1個空位，試估計在1020℃時每1000個單位晶胞中有多少個空位？
2.在500℃（773k）所做擴散實驗指出，在1010個原子中有乙個原子具有足夠的啟用能可以跳出其平衡位置而進入間隙位置，在600℃時，此比例會增加到109，問：
（1）此跳躍所需要的啟用能？
（2）在700℃（973k）具有足夠能量的原子所佔的比例為多少？
3.在金屬中形成乙個空位所需要的啟用能為2.0ev（或0.32×10-18j）。在800℃時，1×104個原子中有乙個空位，問在何種溫度下，1000個原子中含有1個空位？
材料科學基礎 總結
第一部分材料結構的基本知識 離子鍵由原子通過相互得失價電子形成正 負離子，正 負離子的相互吸引而形成的鍵。共價鍵通過相鄰原子間形成共用電子的方式使每個原子的最外層電子數都達到穩定的八個，其形成的鍵為共價鍵。金屬鍵金屬很容易失去最外層的價電子而形成正離子和自由電子，當許多金屬結合時，失去價電子的金屬正...
材料科學基礎考試重點
1.選擇題 10 2 20分 2.判斷題 5 1 5分 3.填空 4.名詞解釋 色心會考 5.簡答題 4 5 20分 6.計算題 5 10 10 25分 計算題往年的考試1.粘度的計算 2.固溶體理論密度的計算 3.熱缺陷的濃度 2.晶體結構 主要考點 2.1.1 2.1.2 2.1.2.2 2.1...
材料科學基礎複習總結
材料科學基礎複習總結 張帥 的日誌 第一章材料的結構 一 概念 晶體 物質的質點 分子 原子或離子 在三維空間呈規則的週期性重複排列的物質。空間點陣 把質點看成空間的幾何點，點所形成的空間陣列。晶格 用假想的空間直線，把這些點連線起來，所構成的三維空間格架。晶胞 從晶格中取出具有代表性的最小幾何單元...