材料科學基礎(chǔ)

1、材料科學基礎(chǔ)（839）知識點梳理考試內(nèi)容（一）物質(zhì)的組成及原子結(jié)合鍵（一）物質(zhì)的組成及原子結(jié)合鍵1 1原子結(jié)合鍵原子結(jié)合鍵2 2高分子鏈結(jié)構(gòu)高分子鏈結(jié)構(gòu)（二）固體的結(jié)構(gòu)（二）固體的結(jié)構(gòu)1 1晶體學基礎(chǔ)晶體學基礎(chǔ)2 2金屬的晶體結(jié)構(gòu)金屬的晶體結(jié)構(gòu)3 3合金的相結(jié)構(gòu)合金的相結(jié)構(gòu)4 4常見離子晶體結(jié)構(gòu)常見離子晶體結(jié)構(gòu)5 5共價晶體結(jié)構(gòu)共價晶體結(jié)構(gòu)（三）晶體中的缺陷（三）晶體中的缺陷1 1點缺陷點缺陷2 2位錯位錯3 3面缺陷面缺陷（四）固體中的擴散（四）固體中的擴散1 1擴散的表象理論擴散的表象理論2 2擴散的熱力學擴散的熱力學3 3擴散的微觀理論與機制擴散的微觀理論與機制4 4擴散激活能擴散激活能

2、5 5影響擴散的因素影響擴散的因素6 6反應(yīng)擴散反應(yīng)擴散7 7離子晶體中的擴散離子晶體中的擴散（五）材料的變形（五）材料的變形1 1彈性變形彈性變形2 2粘彈性變形粘彈性變形3 3塑性變形塑性變形4 4回復(fù)與再結(jié)晶回復(fù)與再結(jié)晶5 5熱加工熱加工（六）凝固（六）凝固1 1相平衡與相律相平衡與相律2 2純晶體的凝固純晶體的凝固3 3合金的凝固合金的凝固4 4鑄錠組織與凝固技術(shù)鑄錠組織與凝固技術(shù)（七）相圖（七）相圖1 1相圖基礎(chǔ)相圖基礎(chǔ)2 2二元相圖二元相圖3 3三元相圖三元相圖（八）材料的亞穩(wěn)態(tài)（八）材料的亞穩(wěn)態(tài)1 1納米晶材料納米晶材料2 2準晶準晶3 3非晶態(tài)非晶態(tài)三、考試要求三、考試要求要求

3、深刻理解考試內(nèi)容所涉及的要求深刻理解考試內(nèi)容所涉及的基本概念基本概念、基本規(guī)律基本規(guī)律和和基本基本結(jié)論結(jié)論，能夠應(yīng)用所掌握的內(nèi)容綜合分析有關(guān)材料科學及工程，能夠應(yīng)用所掌握的內(nèi)容綜合分析有關(guān)材料科學及工程領(lǐng)域的相關(guān)問題，得出正確結(jié)論。領(lǐng)域的相關(guān)問題，得出正確結(jié)論?？荚囍锌蓴y帶計算器（手機計算器除外）考試中可攜帶計算器（手機計算器除外）四、參考書目四、參考書目材料科學基礎(chǔ)材料科學基礎(chǔ)（第三版）（第三版） 上海交通大學出版社上海交通大學出版社胡庚胡庚祥、蔡珣祥、蔡珣材料科學基礎(chǔ)材料科學基礎(chǔ) 化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 陶杰陶杰 姚正軍姚正軍 第一章 原子結(jié)構(gòu)與鍵合（）u1.1 1.1 原子結(jié)構(gòu)（了

4、解）原子結(jié)構(gòu)（了解）u1.2 1.2 原子的鍵合原子的鍵合 （重點）（重點） 金屬鍵金屬鍵、離子鍵離子鍵、共價鍵共價鍵、范德瓦耳斯力范德瓦耳斯力、氫鍵氫鍵 每種鍵型的形成原理，特點，方向性飽和性問題，因為每種鍵型的形成原理，特點，方向性飽和性問題，因為 鍵型不同對材料造成的影響，哪些物質(zhì)是那種鍵型。鍵型不同對材料造成的影響，哪些物質(zhì)是那種鍵型。真題再現(xiàn)真題再現(xiàn)為什么金屬具有良好的塑性，金屬間化合物則要比金屬脆，為什么金屬具有良好的塑性，金屬間化合物則要比金屬脆，而陶瓷材料則具有更大的脆性而陶瓷材料則具有更大的脆性? ?（6 6分）（分）（20032003，二，二，1 1）金屬元素間形成的化合物

5、的硬度、熔點較其金屬組元有何不金屬元素間形成的化合物的硬度、熔點較其金屬組元有何不同，其原因是什么？為什么中間相會表現(xiàn)出金屬特性？金屬同，其原因是什么？為什么中間相會表現(xiàn)出金屬特性？金屬與非金屬元素間形成的化合物能否表現(xiàn)出金屬特性，為什么？與非金屬元素間形成的化合物能否表現(xiàn)出金屬特性，為什么？（8 8分）（分）（20052005，四，四，1 1）u1.3 1.3 高分子鏈（重點）高分子鏈（重點）高分子的分類，化學組成，幾何形態(tài)，連接方式，構(gòu)型高分子的分類，化學組成，幾何形態(tài)，連接方式，構(gòu)型以基本概念為主以基本概念為主真題再現(xiàn)真題再現(xiàn)線性高分子鏈的存在方式有線性高分子鏈的存在方式有_、_、_。(

6、2014)(2014)第二章 固體結(jié)構(gòu)（）u2.1 2.1 晶體學基礎(chǔ)（基本概念）晶體學基礎(chǔ)（基本概念）什么是晶體？結(jié)構(gòu)特征有哪些？什么是晶體？結(jié)構(gòu)特征有哪些？什么是陣點？什么是點陣？什么是陣點？什么是點陣？什么是晶胞？選取原則是什么？幾個晶系？幾種點陣？什么是晶胞？選取原則是什么？幾個晶系？幾種點陣？晶體結(jié)構(gòu)和空間點陣有什么區(qū)別？晶體結(jié)構(gòu)和空間點陣有什么區(qū)別？真題再現(xiàn)真題再現(xiàn)密排六方點陣是一種空間點陣（密排六方點陣是一種空間點陣（T or F ?T or F ?）晶向指數(shù)、晶面指數(shù)、六方晶系指數(shù)（基本功）晶向指數(shù)、晶面指數(shù)、六方晶系指數(shù)（基本功）每年必考，給指數(shù)畫圖像或給圖像標指數(shù)每年必考，

7、給指數(shù)畫圖像或給圖像標指數(shù) 晶帶及晶帶定律晶帶及晶帶定律真題再現(xiàn)真題再現(xiàn)什么是晶帶定理？適用于哪些晶系？（什么是晶帶定理？適用于哪些晶系？（20012001） 晶面間距（規(guī)律、計算）晶面間距（規(guī)律、計算）真題再現(xiàn)真題再現(xiàn)立方晶體中，若晶面指數(shù)越小，其面間距越大，并且立方晶體中，若晶面指數(shù)越小，其面間距越大，并且其陣點密度越大。（其陣點密度越大。（T or F ?T or F ?）晶體對稱性晶體對稱性宏觀對稱元素：回轉(zhuǎn)對稱軸，對稱面，對稱中心，回轉(zhuǎn)反演宏觀對稱元素：回轉(zhuǎn)對稱軸，對稱面，對稱中心，回轉(zhuǎn)反演微觀對稱元素：滑動面，螺旋軸微觀對稱元素：滑動面，螺旋軸3232種點群及空間群種點群及空間群倒

8、易點陣倒易點陣u2.2 2.2 金屬的晶體結(jié)構(gòu)金屬的晶體結(jié)構(gòu) fcc,bcc,hcpfcc,bcc,hcp三種結(jié)構(gòu)的半徑，配位數(shù)，致密度（會計算）三種結(jié)構(gòu)的半徑，配位數(shù)，致密度（會計算）材科基材科基P36,P36,表表2.52.5。要求能默寫。要求能默寫堆垛方式和間隙堆垛方式和間隙三種晶型的密排面和密排方向、堆垛順序三種晶型的密排面和密排方向、堆垛順序間隙八面體和間隙四面體（表間隙八面體和間隙四面體（表2.82.8）多晶型性多晶型性FeFe(2005,2006)(2005,2006)u 2.3 2.3 合金相結(jié)構(gòu)合金相結(jié)構(gòu)什么是固溶體？什么是固溶體？什么是置換固溶體？影響溶解度的因素有哪些？什

9、么是置換固溶體？影響溶解度的因素有哪些？什么是間隙固溶體？條件有哪些？什么是間隙固溶體？條件有哪些？什么是有序固溶體？完全有序？部分有序？條件？什么是有序固溶體？完全有序？部分有序？條件？固溶體有哪些性質(zhì)？固溶體有哪些性質(zhì)？什么是中間相？什么是中間相？有哪幾種化合物？有哪幾種化合物？形成電子化合物的因素？（形成不同相的原因，有能力的形成電子化合物的因素？（形成不同相的原因，有能力的記住）記?。┦裁词情g隙相？什么是間隙化合物？條件？什么是間隙相？什么是間隙化合物？條件？拓撲密堆相是什么？特點？拓撲密堆相是什么？特點？相？相？什么是超結(jié)構(gòu)？類型？有序化的因素是什么？什么是超結(jié)構(gòu)？類型？有序化的因素

10、是什么？u2.4 2.4 離子晶體結(jié)構(gòu)離子晶體結(jié)構(gòu)離子晶體的結(jié)構(gòu)規(guī)則。離子晶體的結(jié)構(gòu)規(guī)則。1 1、2 2、3 3、4 4、5 5。典型的離子晶體結(jié)構(gòu)典型的離子晶體結(jié)構(gòu)掌握各個結(jié)構(gòu)的基本特點以及代表物掌握各個結(jié)構(gòu)的基本特點以及代表物硅酸鹽的晶體結(jié)構(gòu)？有哪些組成方式（硅酸鹽的晶體結(jié)構(gòu)？有哪些組成方式（1234512345）？）？真題再現(xiàn)真題再現(xiàn)u2.5 2.5 共價晶體結(jié)構(gòu)共價晶體結(jié)構(gòu)第三章 晶體缺陷（）什么是晶體缺陷？有幾種存在方式？什么是晶體缺陷？有幾種存在方式？u 3.1 3.1 點缺陷點缺陷點缺陷的形成有哪幾種？離子晶體？點缺陷的形成有哪幾種？離子晶體？點缺陷的平衡濃度的形成原因？點缺陷的

11、平衡濃度的形成原因？真題再現(xiàn)真題再現(xiàn)平衡濃度的公式平衡濃度的公式點缺陷的運動點缺陷的運動)exp(kTEANnCV3.2 3.2 位錯位錯刃型位錯和螺型位錯的特點，混合位錯。刃型位錯和螺型位錯的特點，混合位錯。伯氏矢量的確定？位錯型的確定？特性？伯氏矢量的確定？位錯型的確定？特性？位錯的運動？滑移、攀移，交割。要求會判斷運動方向等問位錯的運動？滑移、攀移，交割。要求會判斷運動方向等問題題真題再現(xiàn)真題再現(xiàn)位錯的彈性性質(zhì)（了解）位錯的彈性性質(zhì)（了解）位錯的生成（來源？）和增值（機制？）位錯的生成（來源？）和增值（機制？）實際晶體的位錯形式？單位位錯？全位錯？不全位錯？堆實際晶體的位錯形式？單位位錯

12、？全位錯？不全位錯？堆垛層錯？造成的影響？（表垛層錯？造成的影響？（表3.13.1）真題再現(xiàn)真題再現(xiàn)不全位錯不全位錯 肖克利，弗蘭克（肖克利，弗蘭克（P112P112整頁要求理解，會背）整頁要求理解，會背）位錯反應(yīng)。幾何條件，能量條件。位錯反應(yīng)。幾何條件，能量條件。 真題再現(xiàn)真題再現(xiàn)擴展位錯，位錯寬度計算。束集，交滑移。擴展位錯，位錯寬度計算。束集，交滑移。真題再現(xiàn)真題再現(xiàn)位錯網(wǎng)絡(luò)，面角位錯位錯網(wǎng)絡(luò)，面角位錯其他晶體中的位錯其他晶體中的位錯2d21bGb 3.3 3.3 表面及界面表面及界面表面能表面能晶界亞晶界晶界亞晶界小角度晶界及結(jié)構(gòu)小角度晶界及結(jié)構(gòu)大角度晶界及結(jié)構(gòu)大角度晶界及結(jié)構(gòu)晶界的特

13、性晶界的特性孿晶界，晶界能的關(guān)系孿晶界，晶界能的關(guān)系相界：公格、半共格、非公格相界：公格、半共格、非公格真題再現(xiàn)真題再現(xiàn)什么是共格相界？（什么是共格相界？（20072007）什么是相界？有哪幾種形式（什么是相界？有哪幾種形式（20052005）第四章 固體中原子及分子的運動（）u4.1 4.1 表象理論表象理論菲克第一定律菲克第一定律菲克第二定律菲克第二定律 使用條件，理解其推導(dǎo)過程使用條件，理解其推導(dǎo)過程化學擴散，自擴散化學擴散，自擴散滲碳厚度計算滲碳厚度計算dxdDJ物理意義，單位，使用條件)2(erf)(,0Dtxtxss）（BDtxDtAx2或薄膜擴散衰減分布薄膜擴散衰減分布置換固溶體

14、中的擴散置換固溶體中的擴散 柯肯達爾效應(yīng)，互擴散系數(shù)柯肯達爾效應(yīng)，互擴散系數(shù)u4.2 4.2 擴散的熱力學分析擴散的熱力學分析 上坡擴散？原因？上坡擴散？原因？ 引起上坡擴散的條件？引起上坡擴散的條件？)4exp(2,2DtxDtMtx）（1221xDxDD4.3 4.3 擴散的原子理論擴散的原子理論擴散機制擴散機制1 1、2 2、3 3、4 4 晶內(nèi)，晶界，自由表面擴散系數(shù)的對比晶內(nèi)，晶界，自由表面擴散系數(shù)的對比 短路擴散短路擴散擴散系數(shù)，擴散激活能擴散系數(shù)，擴散激活能真題再現(xiàn)真題再現(xiàn))exp()exp(00kTQDkTUDD4.6 4.6 影響擴散的因素影響擴散的因素 1. 1.溫度溫度

15、2. 2.固溶體類型固溶體類型 3. 3.晶體結(jié)構(gòu)晶體結(jié)構(gòu) 4. 4.晶體缺陷晶體缺陷 5. 5.化學成分化學成分 6. 6.應(yīng)力應(yīng)力4.7 4.7 反應(yīng)擴散反應(yīng)擴散 概念，不存在兩相混合區(qū)的解釋概念，不存在兩相混合區(qū)的解釋4.8 4.8 離子晶體中的擴散離子晶體中的擴散真題再現(xiàn)真題再現(xiàn)第五章 材料的形變和再結(jié)晶（）u 5.1 5.1 彈性和粘彈性彈性和粘彈性了解彈性形變的本質(zhì)了解彈性形變的本質(zhì)彈性模量的物理意義和其對材料的影響彈性模量的物理意義和其對材料的影響真題再現(xiàn)真題再現(xiàn)彈性不完整性的現(xiàn)象彈性不完整性的現(xiàn)象粘性流動和粘彈性的概念，性質(zhì)，粘彈性的物理模型粘性流動和粘彈性的概念，性質(zhì)，粘彈性

16、的物理模型u 5.2 5.2 晶體的塑性變形晶體的塑性變形什么是滑移線和滑移帶？什么是滑移系？什么是滑移線和滑移帶？什么是滑移系？fcc,bcc,hcpfcc,bcc,hcp的滑移系各是什么，會產(chǎn)生什么影響的滑移系各是什么，會產(chǎn)生什么影響真題再現(xiàn)真題再現(xiàn)什么是臨界切分應(yīng)力？表達公式是什么？施密特因子是什什么是臨界切分應(yīng)力？表達公式是什么？施密特因子是什么，有何意義？么，有何意義？什么是多系滑移？實質(zhì)？什么是多系滑移？實質(zhì)？滑移的阻力來自哪里？什么是派滑移的阻力來自哪里？什么是派- -納力？有何物理意義？納力？有何物理意義？什么是孿生？什么是欒晶？什么是欒晶界，孿生面，孿生方什么是孿生？什么是欒

17、晶？什么是欒晶界，孿生面，孿生方向？向？孿生的特點有哪些？孿生的特點有哪些？欒晶的分類？各有什么特點。不同晶型的孿生面和孿生方向，欒晶的分類？各有什么特點。不同晶型的孿生面和孿生方向，有什么影響？有什么影響？扭折扭折多晶體的塑性變形多晶體的塑性變形影響因素影響因素霍爾霍爾- -佩奇公式佩奇公式 晶粒細化對金屬造成的影響晶粒細化對金屬造成的影響210sKd合金的塑形形變合金的塑形形變什么是固溶強化？影響因素什么是固溶強化？影響因素什么是屈服現(xiàn)象和應(yīng)變時效？什么是屈服現(xiàn)象和應(yīng)變時效？柯垂氣團的原理柯垂氣團的原理真題再現(xiàn)真題再現(xiàn)增值理論增值理論多項合金的塑形形變的分類多項合金的塑形形變的分類彌散分布

18、合金形變的分類彌散分布合金形變的分類不可變強化的原理不可變強化的原理可變強化的原理可變強化的原理變形對材料性能的影響變形對材料性能的影響加工硬化的三個階段加工硬化的三個階段什么是形變織構(gòu)？分類？影響？什么是形變織構(gòu)？分類？影響？殘余應(yīng)力的分類？殘余應(yīng)力的分類？回復(fù)和再結(jié)晶回復(fù)和再結(jié)晶什么是回復(fù)？什么事再結(jié)晶？過程如何描述？晶粒如何變什么是回復(fù)？什么事再結(jié)晶？過程如何描述？晶粒如何變化化冷變形金屬在退貨過程中有哪些變化？冷變形金屬在退貨過程中有哪些變化？真題再現(xiàn)真題再現(xiàn)回復(fù)動力學及其特點?；貜?fù)動力學及其特點。三種回復(fù)機制不同的物理過程，位錯的變化以及造成物理三種回復(fù)機制不同的物理過程，位錯的變化

19、以及造成物理性能變化的原因性能變化的原因什么是再結(jié)晶？驅(qū)動力是什么？什么是再結(jié)晶？驅(qū)動力是什么？形核機制（晶界弓出形核，亞晶形核）形核機制（晶界弓出形核，亞晶形核）亞晶形核機制（合并，遷移）亞晶形核機制（合并，遷移）長大的動力學因素長大的動力學因素再結(jié)晶動力學再結(jié)晶動力學再結(jié)晶溫度計其影響因素再結(jié)晶溫度計其影響因素真題再現(xiàn)真題再現(xiàn)再結(jié)晶晶粒大小及其硬性因素再結(jié)晶晶粒大小及其硬性因素晶粒長大的驅(qū)動力及物理過程晶粒長大的驅(qū)動力及物理過程晶粒長大的影響因素晶粒長大的影響因素異常晶粒長大的原因異常晶粒長大的原因再結(jié)晶晶粒大小的規(guī)律再結(jié)晶晶粒大小的規(guī)律再結(jié)晶織構(gòu)，三種情況，兩種理論再結(jié)晶織構(gòu)，三種情況，

20、兩種理論退火欒晶的形成以及能量條件退火欒晶的形成以及能量條件u 5.4 5.4 熱變形與動態(tài)回復(fù)、再結(jié)晶熱變形與動態(tài)回復(fù)、再結(jié)晶什么是熱加工，溫加工，冷加工？什么是熱加工，溫加工，冷加工？熱加工區(qū)別與冷加工的地方在哪？熱加工區(qū)別與冷加工的地方在哪？動態(tài)回復(fù)的三個階段，動態(tài)再結(jié)晶的三個階段。動態(tài)回復(fù)的三個階段，動態(tài)再結(jié)晶的三個階段。動態(tài)再結(jié)晶的機制和組織結(jié)構(gòu)。動態(tài)再結(jié)晶的機制和組織結(jié)構(gòu)。熱加工對力學性能的影響有哪些？熱加工對力學性能的影響有哪些？熱加工材料的組織特征有哪些，各有什么特點？熱加工材料的組織特征有哪些，各有什么特點？什么是蠕變？蠕變機制有哪些？什么是蠕變？蠕變機制有哪些？什么是超塑性

21、？形成條件有哪些？什么是超塑性？形成條件有哪些？超塑性的本質(zhì)是什么？超塑性的本質(zhì)是什么？第六章 單組元相圖及純晶體的凝固（）u 6.1 6.1 單元系相變的熱力學及相平衡單元系相變的熱力學及相平衡相律及其意義相律及其意義對水相圖的分析加深對相律的理解對水相圖的分析加深對相律的理解克勞修斯克勞修斯- -克拉伯龍方程克拉伯龍方程u 6.2 6.2 純晶體的凝固純晶體的凝固什么是結(jié)構(gòu)起伏？什么是結(jié)構(gòu)起伏？什么是均勻形核？非均勻形核？什么是均勻形核？非均勻形核？均勻形核的臨界半徑（公式會推倒）均勻形核的臨界半徑（公式會推倒）1PCfmVTHdTdp形核率以及形核率出現(xiàn)峰值的原因形核率以及形核率出現(xiàn)峰值

22、的原因真題再現(xiàn)真題再現(xiàn)非均勻形核的條件非均勻形核的條件非均勻形核的形核功的推倒非均勻形核的形核功的推倒液液- -固界面的構(gòu)造固界面的構(gòu)造晶體長大方式和長大速率晶體長大方式和長大速率)exp()*exp(kTQkTGKN純晶體凝固的生長形態(tài)純晶體凝固的生長形態(tài)正溫度梯度，光滑界面，粗糙界面正溫度梯度，光滑界面，粗糙界面負溫度梯度，光滑界面，粗糙界面負溫度梯度，光滑界面，粗糙界面細晶的獲得方式，單晶的制備細晶的獲得方式，單晶的制備第七章 二元系相圖和合金的凝固與制備原理（）自由能自由能- -成分曲線的物理意義成分曲線的物理意義公切線原理公切線原理杠桿定理杠桿定理二元相圖的幾何規(guī)律二元相圖的幾何規(guī)律勻晶相圖，無限相圖的條件勻晶相圖，無限相圖的條件固溶體的平衡凝固和凝固過程固溶體的平衡凝固和凝固過程固溶體的非平衡凝固及幾點結(jié)論固溶體的非平衡凝固及幾點結(jié)論共晶相圖，性質(zhì)共晶相圖，性質(zhì)共晶相圖的平衡凝固和組織共晶相圖的平衡凝固和組織共晶合金的非平衡凝固共晶合金的非平衡凝固什么是偽共晶，非平衡共晶組織什么是偽共晶，非平衡共晶組織包晶相圖，報警合金的凝固及平衡組織包晶相圖，報警合金的凝固及平衡組織包晶合金的非平衡凝固包晶合金的非平衡凝固穩(wěn)定化合物和不穩(wěn)定化合物相圖的特點穩(wěn)定化