材料科學基礎
第一章晶體結構的基本知識
1、材料及其分類；
答:工程上應用的材料主要有金屬材料、無機非金屬材料（陶瓷）、有機高分子材料（塑料）
結合方式：金屬、陶瓷、聚合物；
原子排列：晶體、非晶體
2、結合鍵及其分類；
答：共價鍵：具有方向性；共價鍵材料呈脆性，具有很好的絕緣性
離子鍵：沒有方向性；沒有飽和性；由於正負離子間有很強烈的電的引力，致使離子化合物具有較高的熔點和沸點；離子鍵材料是脆性的；固體離子材料導電性很差。
金屬鍵：無方向性；無飽和性；金屬鍵中有大量的自由電子和金屬正離子、正離子的振動隨溫度公升高而加大，阻礙電子通過、正離子與電子都傳遞能量、電子吸收可見光使能量公升高並發生躍遷等。
范德瓦爾鍵（分子鍵）：結合鍵能很低，使其熔點低；但變形能力強，所以其塑性、韌性好，硬度低。
3、工程材料的鍵性；
大多數工程材料為四種鍵性的過度，金屬材料主要是金屬鍵結合，四價錫有共價鍵的特點，有些金屬材料有離子鍵特點。陶瓷材料主要以共價鍵和離子鍵結合，高分子材料的鏈狀分子間的結合是分子鍵，鏈內為共價鍵。
答：金屬材料：金屬鍵、共價鍵； 高分子材料：共價鍵、分子鍵
陶瓷材料：離子鍵、共價鍵
4、金屬材料的主要特徵
答：無方向性；無飽和性；具有良好的延展性；具有高對稱性；良好的導電性；具有導熱性；金屬不透明；具有金屬光澤；
金屬鍵中有大量的自由電子和金屬正離子、正離子的振動隨溫度公升高而加大，阻礙電子通過、正離子與電子都傳遞能量、電子吸收可見光使能量公升高並發生躍遷等。
5、晶體、非晶體及他們的本質區別；
答：原子（或分子）在空間按一定幾何規律作週期性排列而形成的固體物質叫晶體。
晶體與非晶體的本質區別在於其內部質點的排列是否具有規律性
晶體、非晶體的原子排列方式不同，晶體具有一定的熔點，非晶體則沒有，晶體具有各向異性，非晶體則具有各向同性。
6、晶體的特性；
答：（1)金屬晶體具有確定的熔點
（2)金屬晶體具有各向異性
（3)金屬晶體內部質點的排列具有規律性（長程有序）
自範性，均勻性，各向異性，最小能和固定熔點
7、空間點陣（晶格），晶胞及其引數；
答：把晶體內部的質點抽象成幾何點，每個點都代表晶體內質點的中心位置，這些點形成乙個空間陣列，這些由晶體內部質點形成的空間陣列叫空間點陣。
晶格：通過晶體內部質點的中心劃出許多空間直線，這些直線將形成空間格架。這種格架
晶胞：能反映該晶格特徵的最小組成單元稱為晶胞
晶胞引數：稜形邊長a、b、c或x、y、z
角度α、β、γ
8、晶體結構；
晶體中原子在空間的具體排列稱為晶體結構
9、晶面指數及其表示法；
答：通過晶體中原子中心的平面叫做晶面
晶面可用晶面指數來表達
1） 設定一空間座標系, 原點在欲定晶面外, 並使晶面在三條座標軸上有截距或無窮大
2）以晶格常數為長度單位, 寫出欲定晶面在三條座標軸上的截距:a、b、c；
3）截距取倒數：1/a、1/b、1/c；
4）截距的倒數化為最小整數：bc、ca、ab；
5）將上述三個最小整數寫在園括號內：即為預求晶面的晶面指數
10、晶向指數及其表示法；
答：通過原子中心的直線為原子列，其所代表的方向叫做晶向
晶向可用晶向指數來表達
確定晶向指數的方法：
1）設定一空間座標系, 原點在欲定晶向的一結點上
2）寫出該晶向上另一結點的空間座標值
3）將座標值按比例化為最小整數
4）將化好的整數記在方括號內，就得到了晶
向的晶向指數。
11、純金屬的典型晶體結構；
答: 體心立方晶格、麵心立方晶格、密排六方晶格
12、致密度與配位數；
答：體心立方晶格：晶胞原子數： 1/8*8+1= 2個、
配位數8個
麵心立方晶格：晶胞原子數：1/8╳8+1/2╳6=4、
配位數12
密排六方晶格：晶胞原子數1/6×12＋1/2×2＋3＝6 、致密度：0.74 (74%)、配位數：12
13、三種典型晶體結構的晶胞原子排列規律，晶胞原子數、配位數與致密度及原子半徑；
14、幾種常見典型金屬的晶體結構；
15、合金，組元及其構成，相及其相結構，固溶體及其分類，化合物
答：合金：由兩種或兩種以上金屬元素或金屬元素與非金屬元素組成的具有金屬特性的物質
合金的組成：組成合金的最基本的獨立物質叫組元
組元及其構成：組成合金最基本的獨立物質，一般是組成合金的元素，也可是穩定的化合物
組元是由元素、相
相：合金中具有同一聚集狀態、同一成分、效能均一，並以介面互相分開的組成部分
相的結構：固溶體、化合物(中間相)
固溶體：合金組元通過溶解形成一種成分和效能均勻的、且結構與組元之一相同的合金相稱為固溶體
按溶質原子在固溶體中分布規律分： 有序固溶體、無序固溶體
按溶質原子在溶劑晶格中的位置分： 置換固溶體、間隙固溶體
按溶質原子在溶劑中的溶解度分 ： 有限固溶體、無限固溶體
第二章晶體缺陷
16、晶體缺陷及其分類；
答 分類：點缺陷、線缺陷、面缺陷
17、點缺陷的主要型別；
答：空位、間隙原子、置換原子
18、位錯及其基本型別；
答：位錯是晶體中原子發生的有規律的錯排現象
基本型別：刃型位錯：柏氏向量與位錯線垂直
螺型位錯：柏氏向量與位錯線平行
混合位錯：位錯線是乙個曲線
19、判斷如圖所示的位錯型別
答：b點是正刃型位錯、d點是負刃型位錯
a點是右螺型位錯、c點是左螺型位錯
其他點都是混合位錯
（判斷依據：如果柏氏向量跟位錯線方向平行，就是--------螺型位錯，同向是右螺型位錯，反向是左螺型位錯
如果柏氏向量跟位錯線方向垂直，是刃型位錯，兩線垂直的形狀是「t」，就是負刃型位錯，形狀是反過來的，就是正刃型位錯。）
20、位錯的運動及其基本形式，位錯運動的基本條件
滑移和攀移
從高能位置移動到低能位置，位錯在平行於柏氏向量的切應力作用下才能發生
21、位錯的增殖與應力集中；
；隨塑性變形不斷增加位錯數目不斷增加的現象
22、金屬強度與位錯的關係（加工硬化）
金屬材料在再結晶溫度以下塑性變形時強度和硬度公升高，而塑性和韌性降低的現象。又稱冷作硬化。
23、面缺陷及其種類；
表面、晶界、亞晶界、相界
第三章純金屬的凝固
24、液態金屬的結構；
液體中原子堆是密集的，排列不那麼規則，但近程有序結構起伏。
25、純金屬的結晶過程；
純金屬的結晶過程是乙個形核及核長大的過程
26、結晶的熱力學條件（過冷）
固相與液相的自由能差，過冷度越大對結晶越有利
27、形核方式；
均勻形核（在母相中自發形成新相結晶形核的過程）、非均勻形核
28、均勻形核必須具備的條件（必須過冷；必須有能量起伏和結構起伏）
29、金屬鑄錠的組織結構；
30、細化金屬晶粒的方法；
；提高過冷度、震動攪拌、變質處理
第四章二元相圖
31、相圖，相，組織，；
相圖：表示物質的狀態和溫度、壓力成分之間的關係的簡明**
相：合金中具有同一聚集狀態，成分和效能均一，並以介面相互分開的組成部分。
組織：是指借助肉眼或借助放大鏡、顯微鏡觀察到的材料微觀形貌影象
32、二元相圖的基本型別
勻晶型相圖、共晶型相圖、包晶型相圖
33、勻晶相圖及其分析；
由液相結晶出單相固溶體的過程叫勻晶轉變
34、共晶相圖分析（共晶組織）；
液相在恆溫下同時結晶出兩個固相的轉變叫共晶轉變
共晶轉變的產物為兩個相的機械混合物，稱為共晶體。具有共晶轉變的合金為共晶合金
35、包晶相圖分析
乙個液相和乙個固相在恆溫下生成另乙個固相的轉變為包晶轉變
36、相圖中槓桿定律的應用；
37、鐵碳相圖的分析與應用（p86）
1—l； 2—a+l 3—l+fe3cⅰ 4—l+δ
5—δ 6—δ+a 7—f 8—f+a 9—a+fe3cⅱ 10—a+fe3cⅱ+le 11—fe3cⅰ+le 12—fe3cⅰ+ ld
13—p+fe3cⅱ+ld 14—p+fe3cⅱ 15—f+p 16—f+fe3cⅲ 17—p 18—ld（ld|） 19—a 20—ld
工業純鐵（c<0.0218%）
共析鋼（c=0.77%）
亞共析鋼（0.0218％ <=c <0.77%）
過共析鋼（0.77%＜c%＜2.11%）
共晶白口鑄鐵（c％=4.3%）
亞共晶白口鑄鐵（2.11%＜c％＜4.3%）
過共晶白口鑄鐵（4.3%＜c%＜6.69%
第六章固體材料的變形與斷裂
38、常溫下單晶體的塑性變形方式及變形條件；
答：變形方式：常溫下的變形方式有滑移、 孿生 、扭折
高溫下的變形方式還有蠕變、 晶界滑動等
單晶體的變形條件：單晶體塑性變形的條件是在切應力作用下才能發生。
39、滑移系，塑性變形能力與晶體結構的關係；
答：在滑移係數相同時，滑移方向多的塑形好
滑移系：乙個滑移面與其上的乙個滑移方向組成乙個滑移系。（122頁）關係：
麵心立方金屬12個滑移系（塑性最好）；秘排六方金屬三個滑移系（比體心立方差）；體心立方金屬12個滑移系（比秘排六方體好）。
40、晶粒大小對塑性變形的影響；
答; 同一晶體結構中，晶粒尺寸越小，強度越好，塑性越好
晶粒越細單位體積所包含的晶界越多，其強化效果越好（麵心立方與體心立方的滑移系多，各晶粒的協調性好，塑性好。密排六方體的滑移系少協調性差，塑性差。）
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...
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