材料化學(xué)考試重點(diǎn)整理

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上第一章1、材料的基本概念材料是人類(lèi)賴(lài)以生存的基礎(chǔ)，材料的發(fā)展和進(jìn)步伴隨著人類(lèi)文明發(fā)展和進(jìn)步的全過(guò)程。材料是國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)，國(guó)防建設(shè)和人民生活不可缺少的重要組成部分，是社會(huì)現(xiàn)代化的物質(zhì)基礎(chǔ)與先導(dǎo)。材料，尤其是新材料的研究、開(kāi)發(fā)與應(yīng)用反映著一個(gè)國(guó)家的科學(xué)技術(shù)與工業(yè)水平。 材料特別是新材料與社會(huì)現(xiàn)代化及現(xiàn)代文明的關(guān)系十分密切，新材料對(duì)提高人民生活，增加國(guó)家安全，提高工業(yè)生產(chǎn)率與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)提供了物質(zhì)基礎(chǔ)，因此新材料的發(fā)展十分重要。材料是一切科學(xué)技術(shù)的物質(zhì)基礎(chǔ)，而各種材料的起點(diǎn)主要來(lái)源于材料的化學(xué)制備和化學(xué)改性。2、什么是材料科學(xué)工程具有物理學(xué)、化學(xué)、冶金學(xué)、金屬學(xué)、陶瓷學(xué)、計(jì)算數(shù)

2、學(xué)等多學(xué)科交叉與結(jié)合的特點(diǎn)，并且具有鮮明的工程性。 3、什么是材料化學(xué)材料化學(xué)在研究開(kāi)發(fā)新材料中的作用，就是用化學(xué)理論和方法來(lái)研究功能分子以及由功能分子構(gòu)筑的材料的結(jié)構(gòu)與功能關(guān)系，使人們能夠設(shè)計(jì)新型材料，提供的各種化學(xué)合成反應(yīng)和方法使人們可以獲得具有所設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的材料。采用新技術(shù)和新工藝方法，合成新物質(zhì)和新材料，通過(guò)化學(xué)反應(yīng)實(shí)現(xiàn)各組分在原子或分子水平上的相互轉(zhuǎn)換過(guò)程。涉及材料的制備、組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及其應(yīng)用的一門(mén)科學(xué)。材料化學(xué)既是材料科學(xué)的一個(gè)重要分支，也是材料科學(xué)的核心內(nèi)容。同時(shí)又是化學(xué)學(xué)科的一個(gè)組成部分，具有明顯的交叉學(xué)科、邊緣學(xué)科的性質(zhì)。是材料學(xué)專(zhuān)業(yè)學(xué)生的一門(mén)重要的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)課程 。4、

3、材料的分類(lèi)（1）按照材料的使用性能：可分為結(jié)構(gòu)材料與功能材料兩類(lèi) 結(jié)構(gòu)材料的使用性能主要是力學(xué)性能；功能材料的使用性能主要是光、電、磁、熱、聲等功能性能。 （2）以材料所含的化學(xué)物質(zhì)的不同將材料分為四類(lèi)：金屬材料、非金屬材料、高分子材料及由此三類(lèi)材料相互組合而成的復(fù)合材料。第二章1、原子結(jié)合-鍵合兩種主要類(lèi)型的原子鍵：一次鍵和二次鍵。（1）一次鍵的三個(gè)主要類(lèi)型：離子鍵、共價(jià)鍵和金屬鍵。 （一次鍵都涉及電子的轉(zhuǎn)移，或者是電子的共用。）一次鍵通常比二次鍵強(qiáng)一個(gè)數(shù)量級(jí)以上。金屬鍵：自由電子和正離子組成的晶體格子之間的相互作用就是金屬鍵。沒(méi)有方向性和飽和性的。離子鍵：包含正電性和負(fù)電性?xún)煞N元素的化合物

4、最通常的鍵類(lèi)型為離子鍵。陰陽(yáng)離子的電子云通常都是球形對(duì)稱(chēng)的，故離子鍵沒(méi)有方向性和飽和性 。共價(jià)鍵：由兩個(gè)原子共有最外層電子的鍵合，使每個(gè)原子都達(dá)到穩(wěn)定的飽和電子層。共價(jià)鍵具有方向性和飽和性。 （2）二次鍵：范德華鍵（二次鍵既不涉及電子的轉(zhuǎn)移，也不涉及電子的共用。）以弱靜電吸引的方式使分子或原子團(tuán)連接在一起的，比前3種鍵合力要弱得多。包含色散效應(yīng)、分子極化、氫鍵 。色散效應(yīng)：對(duì)稱(chēng)的分子和惰性氣體原子，由于電子運(yùn)動(dòng)的結(jié)果，有時(shí)分子或原子的內(nèi)部會(huì)發(fā)生電子的偏離而引起瞬時(shí)的極化，形成誘導(dǎo)瞬間電偶極子，就會(huì)產(chǎn)生很弱的吸引力，這樣的吸引力在其它力不存在時(shí)能使分子間產(chǎn)生結(jié)合。分子極化：原子、離子及分子的電荷

5、并不是固定在一定部位上，它們?cè)谙嗷タ拷鼤r(shí)，電荷會(huì)發(fā)生偏移，形成永久弱電偶極子。氫鍵：由于分于極化形成的鍵。（3）配價(jià)鍵：一種特殊的共價(jià)鍵，兩個(gè)原子的共用電子對(duì)是由其中的一個(gè)原子單獨(dú)供給的。混合鍵：化合物中元素間電負(fù)性差大時(shí)有利于離子鍵，而電負(fù)性差值小時(shí)有利于共價(jià)鍵，混合鍵合可是單個(gè)鍵的中間特性，也可是具有一次和二次兩種鍵型材料中的“混合”鍵。確定原子成鍵類(lèi)型的重要因素：電負(fù)性 原子間電負(fù)性的差值泡利不相容原理：在每一軌道上只允許存在兩個(gè)電子，且它們的自旋方向相反。2、什么叫配位數(shù)表征原子在固體中的排列,是每個(gè)原子周?chē)淖钹徑脑訑?shù)目。配位數(shù)是原子堆積在一起的緊密度和有效性的指標(biāo)。3、 晶體微

6、粒(原子、分子、離子等)在空間按一定的規(guī)律呈周期性重復(fù)排列組成的固體。穩(wěn)定晶體特征：電荷達(dá)到平衡；按照原子尺寸每個(gè)原子內(nèi)鍵的數(shù)目和鍵的方向最緊密地堆積；靜電排斥力為最小。4、原子排列等級(jí)（1）短程有序：在一個(gè)中心原子周?chē)罱徳拥木植颗帕小＃ú牧现性拥奶厥馀帕兄谎由熘猎拥淖钹徑膮^(qū)域。）（2）長(zhǎng)程有序：材料在比鍵長(zhǎng)大得多的距離呈現(xiàn)有序。（特殊原子排列遍及整個(gè)材料內(nèi)部）（3）無(wú)序：原子隨機(jī)充滿(mǎn)在封閉的空間中。（氬氣等氣體中原子是無(wú)序的。）5、原子間距原子的平衡距離，它是斥力和引力之間平衡的結(jié)果。（固體金屬中為原子半徑；離子化合物中是兩種不同離子半徑的和） 6、晶胞：能保持整個(gè)點(diǎn)陣全部特征的

7、點(diǎn)陣單元 。顯示了系統(tǒng)所有特征的最小體積。7、點(diǎn)陣：原子形成有規(guī)則的、重復(fù)性的3維格子狀模型。點(diǎn)陣內(nèi)每一個(gè)陣點(diǎn)的周?chē)窍嗤模總€(gè)陣點(diǎn)都與一個(gè)或多個(gè)原子聯(lián)系在一起。8、點(diǎn)陣或晶胞的特征參數(shù)（1）點(diǎn)陣參數(shù)：描述晶胞尺寸和形狀的參數(shù)，它包括晶胞的各邊的長(zhǎng)度和各邊之間的夾角。（2）晶胞的原子數(shù)（3）配位數(shù)：簡(jiǎn)單立方為6，體心立方為8，面心立方為12。（3）堆積因子：假設(shè)原子是剛性球，堆積因子就是原子占據(jù)空間的分?jǐn)?shù)。 （4） 密度：線(xiàn)密度是沿一個(gè)方向單位長(zhǎng)度上相同陣點(diǎn)的數(shù)目。面密度是在所關(guān)心的面的單位面積上的原子數(shù)。體密度是單位體積中的原子數(shù)。其中簡(jiǎn)單立方a=2r，體心立方a=4r/3，面心立方a=4

8、r/2，密排立方a=2r。9、密排六方：晶胞內(nèi)的總原子數(shù)=（12×1/6）+（2×1/2）+（3×1）=6個(gè)。10、 鑄件的整體通常是由具有相同結(jié)構(gòu)但取向不同的晶體組成，難形成一個(gè)晶體。大多數(shù)金屬形成多晶體組織 。陶瓷材料同樣是多晶固體。 材料是否為晶態(tài)或非晶態(tài)(無(wú)定形態(tài))，這取決于它經(jīng)歷的熱過(guò)程。少數(shù)材料是單晶。單晶材料沒(méi)有晶界，性能獨(dú)特。11、多晶轉(zhuǎn)變：材料的一種晶體結(jié)構(gòu)變成另一種晶體結(jié)構(gòu)。多晶轉(zhuǎn)變類(lèi)型位移型轉(zhuǎn)變：鍵角發(fā)生變化的結(jié)構(gòu)畸變，但不包含鍵的破壞，是一種可逆轉(zhuǎn)變，轉(zhuǎn)變速率較快。重建型轉(zhuǎn)變：鍵被破壞，重新形成新的結(jié)構(gòu)。這種轉(zhuǎn)變比第一種轉(zhuǎn)變所需的能量要更大

9、，其轉(zhuǎn)變速率也較慢。12、 （1）金剛石型立方結(jié)構(gòu)（DC晶胞）如硅、鍺、錫和碳。每個(gè)原子的配位數(shù)是4；其點(diǎn)陣是特殊的面心立方結(jié)構(gòu)。每個(gè)晶胞內(nèi)應(yīng)當(dāng)是8個(gè)原子 。（2）離子半徑比和配位數(shù)的關(guān)系：離子半徑比配位數(shù)0-0.15520.155-0.25530.255-0.41440.414-0.73260.732-1.081.01213、 密勒指數(shù)（1）確定方向密勒指數(shù)的步驟如下：(a) 使用右旋坐標(biāo)系，定出該方向上兩個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)h1、k1、l1和h2、k2、l2。(b) 從“末”點(diǎn)坐標(biāo)減去“始”點(diǎn)坐標(biāo)。(c) 去掉分?jǐn)?shù)。(d) 用方括弧 h k l 將數(shù)字括起來(lái)。若有負(fù)號(hào)則在數(shù)字上面加一橫線(xiàn)。（2） 晶

10、面密勒指數(shù)標(biāo)志的步驟如下：(a) 按照點(diǎn)陣參數(shù)的數(shù)目定出晶面與x，y，z坐標(biāo)軸相交各點(diǎn)。如果面平行一個(gè)軸，截距為無(wú)限大。若晶面通過(guò)原點(diǎn)，則必須移動(dòng)坐標(biāo)系的原點(diǎn)。(b) 取這些相交點(diǎn)的倒數(shù)。(c) 消除分?jǐn)?shù)，但不化為最小整數(shù)。(d ) 將最終數(shù)放入圓括號(hào)(h k l)內(nèi)，負(fù)數(shù)的表示方法還是在數(shù)字上面加一橫線(xiàn)。14、 面間距布拉格定律：2dsin= n 其中d為面間距。面間距d：即具有相同密勒指數(shù)的兩個(gè)相鄰平行晶面之間的距離（d h k l），晶體的面間距可由已知晶體幾何定出。（h k l）面間距為：式中a0是點(diǎn)陣參數(shù)，h，k，l代表相鄰晶面的密勒指數(shù)。15、同素異構(gòu)體或多晶型材料：凡具有不止一種

11、晶體結(jié)構(gòu)的材料。很多材料在特定溫度下其晶體結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生從一種晶胞到另一種晶胞的轉(zhuǎn)變。元素出現(xiàn)這種行為稱(chēng)同素異構(gòu)，而化合物出現(xiàn)這種行為稱(chēng)多形性。16、材料性能與被測(cè)性能的晶體方向有關(guān)，則此材料屬各向異性；材料性能在各個(gè)方向上是相同的，則晶體是各向同性的。17、非晶態(tài)或無(wú)定形結(jié)構(gòu)：只有短程有序無(wú)長(zhǎng)程有序周期性的結(jié)構(gòu)。由液態(tài)到固態(tài)沒(méi)有突變現(xiàn)象。 抑止物質(zhì)的晶化固態(tài)反應(yīng)過(guò)程，則能發(fā)生非晶態(tài)固化反應(yīng)，獲得非晶態(tài)材料 。非晶態(tài)材料：（1）玻璃：熔融物質(zhì)在快速冷卻時(shí)原子還沒(méi)有來(lái)得及自行排列成周期性結(jié)構(gòu)而形成的。玻璃共性：原子短程有序、長(zhǎng)程無(wú)序；結(jié)構(gòu)是各向同性的，所以性能在各個(gè)方向是均勻的；一般能透過(guò)可見(jiàn)光，但

12、可調(diào)節(jié)配方使玻璃能吸收或透過(guò)各種波長(zhǎng)的光；一般具有良好的電絕緣性和隔熱性；在熔融之前可軟化，所以可制成各種復(fù)雜的形狀；玻璃的組成在一定范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)，可根據(jù)需要制成不同性能的系列材料。 （2） 凝膠：通過(guò)化學(xué)反應(yīng)而不是熔融的方法生成的非晶態(tài)固體。（3） 氣相沉積涂層：由蒸氣在冷的基板上快速冷凝而形成。18、擴(kuò)散：原子或分子移動(dòng)的機(jī)制稱(chēng)為擴(kuò)散，涉及一種原子移動(dòng)到另一種原子中去的物質(zhì)輸運(yùn)過(guò)程。 擴(kuò)散存在于固體、液體和氣體中，但氣體中更主要是對(duì)流。擴(kuò)散機(jī)制：（1）自擴(kuò)散異類(lèi)擴(kuò)散（鋼的滲碳：在CO/CO2氣氛中加熱至高溫，碳原子沉積在鐵表面，并遷入滲碳體內(nèi)，碳與鐵結(jié)合形成鐵碳化合物，近表面形成富碳層，

13、具有很優(yōu)異的抗磨性。）（2） 空位擴(kuò)散 間隙擴(kuò)散 置換、互換和環(huán)狀擴(kuò)散（一般情況下，對(duì)擴(kuò)散起決定作用的機(jī)制是空位和間隙擴(kuò)散。）19、 擴(kuò)散速率（菲克第一定律）通量：在單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)單位面積的原子數(shù)目。 式中J為通量（原子數(shù)/m2.s）；D為擴(kuò)散能力，即擴(kuò)散系數(shù)（m2/s），而c/x則為濃度梯度（原子數(shù)/m3·m）。式中負(fù)號(hào)說(shuō)明物質(zhì)流是“逆”濃度梯度的，即由高濃度區(qū)域流向低濃度區(qū)域。（僅限應(yīng)用于濃度梯度不隨時(shí)間而變的問(wèn)題。）擴(kuò)散系數(shù)的表達(dá)式為： 式中Ea是擴(kuò)散激活能（J/mol），T是絕對(duì)溫度（K）。20、成分分布（菲克第二定律）菲克第二定律：描述原子的動(dòng)態(tài)或非穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散，即擴(kuò)散原子的濃

14、度是隨時(shí)間而變化的。 若擴(kuò)散系數(shù)與位置無(wú)關(guān)，也就是等效地說(shuō)擴(kuò)散系數(shù)與成分無(wú)關(guān)，則菲克第二定律的微分方程的形式為： （1）此微分方程在連續(xù)補(bǔ)充擴(kuò)散原子的條件下，有一個(gè)解是：式中cs是材料表面處擴(kuò)散原子的恒定濃度，c。是材料內(nèi)部擴(kuò)散原子的初始均勻濃度，而cx則是經(jīng)過(guò)時(shí)間t之后，表面下x處擴(kuò)散原子的濃度。 （2） 如提供的擴(kuò)散原子耗盡，即不能連續(xù)補(bǔ)充，那么菲克第二定律的具體解的形式為： 菲克第二定律的一個(gè)推論為：只要D t 項(xiàng)為常數(shù)，在不同條件下也可獲得相同的濃度分布。這能確定在完成特定熱處理時(shí)溫度對(duì)所需時(shí)間的影響。有效滲入距離為擴(kuò)散物質(zhì)含量具有原始含量與表面含量平均值的地方。有效滲入距離的表達(dá)式

15、： 對(duì)于板的為1，對(duì)于圓柱的則是2。21、 柯肯德?tīng)栃?yīng)：由于擴(kuò)散速率不同而引起的擴(kuò)散對(duì)界面的移動(dòng)。22、 擴(kuò)散類(lèi)型：（1）體積擴(kuò)散（2）晶界擴(kuò)散（3）表面擴(kuò)散23、晶粒尺寸與障礙物數(shù)目、尺寸之間的關(guān)系如下：R=4r / f 式中R是晶粒的半徑，r是障礙物的半徑，f是障礙物的體積分?jǐn)?shù)。24、燒結(jié)：一種高溫下使材料微粒連接在一起并且逐漸減小它們之間孔隙體積的過(guò)程。粉末材料壓制成形粉末微粒彼此接觸但有著大量的孔隙原子向邊界擴(kuò)散使孔隙縮小 空位通過(guò)晶界從界面擴(kuò)散出去消除孔隙，材料變得致密。25、直徑為0.001至0.3mm的金屬粉末生產(chǎn)方法：（1）霧化法（2）粉末法（3）化學(xué)還原法26、非晶態(tài)材料：

16、一般指非晶態(tài)半導(dǎo)體和非晶態(tài)金屬為主的一些普通低分子非晶態(tài)材料，廣義上非晶態(tài)材料還應(yīng)包括傳統(tǒng)的氧化物玻璃、非氧化物玻璃和非晶態(tài)聚合物等。（一）非晶態(tài)材料特征：（1） 長(zhǎng)程無(wú)序：位置（幾何）無(wú)序：具體指原子在空間位置上排列的無(wú)序，又稱(chēng)拓?fù)錈o(wú)序。成分（化學(xué)）無(wú)序：具體指多元系中不同組元的分布為無(wú)規(guī)則隨機(jī)分布。 （2） 短程無(wú)序：在每個(gè)原子的近鄰原子的排列仍具有一定的規(guī)律性，呈現(xiàn)一定的幾何特征。具有確定配位數(shù)和一定結(jié)構(gòu)單元。大量的這種具有某種程度變形的短程有序的結(jié)構(gòu)單元的無(wú)序堆積，組成了非晶態(tài)材料整體。非晶態(tài)材料結(jié)構(gòu)的主要特征是長(zhǎng)程無(wú)序而短程有序。短程有序的范圍通常為1.52.0nm。 晶態(tài)處于最低能

17、態(tài)，而非晶態(tài)處于較高能態(tài)，非晶態(tài)固體有向晶態(tài)轉(zhuǎn)化的趨勢(shì)。（二）非晶態(tài)材料穩(wěn)定性問(wèn)題一般非晶態(tài)材料由于其形成過(guò)程中能量未充分釋放，其熱力學(xué)能不是最小。非晶態(tài)材料要向能量較低的亞穩(wěn)態(tài)（仍屬非晶態(tài)）或穩(wěn)態(tài)（即晶態(tài)）轉(zhuǎn)變，其中前者轉(zhuǎn)變過(guò)程稱(chēng)為結(jié)構(gòu)弛豫，而向能量最小的穩(wěn)態(tài)即晶態(tài)轉(zhuǎn)變過(guò)程稱(chēng)為結(jié)晶或結(jié)化。非晶態(tài)材料的結(jié)構(gòu)馳豫發(fā)生在整個(gè)材料制備、退火及使用過(guò)程中。常溫常壓下，或加熱到一定的溫度下保溫退火，隨著結(jié)構(gòu)馳豫過(guò)程的進(jìn)行，從一種亞穩(wěn)態(tài)到達(dá)另一種亞穩(wěn)態(tài)。馳豫過(guò)程中，非晶態(tài)材料并不發(fā)生結(jié)晶，即不發(fā)生亞穩(wěn)態(tài)向穩(wěn)定態(tài)的相變，只是在微觀(guān)上發(fā)生了結(jié)構(gòu)的松弛，能量得到一定程度降低。結(jié)構(gòu)馳豫過(guò)程一般發(fā)生在溫度不太高的情

18、況下，當(dāng)溫度較高時(shí)，原子擴(kuò)散能力增加，可以克服勢(shì)壘而重新排列，材料就可從非晶態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榫B(tài)。晶化溫度非晶態(tài)材料穩(wěn)定性的一個(gè)指標(biāo)：非晶態(tài)材料加熱至開(kāi)始出現(xiàn)晶化的溫度。提高晶化溫度，可增加穩(wěn)定性。 第三章1、相關(guān)基本概念相圖：研究相平衡體系的狀態(tài)隨濃度、溫度、壓力等變量的改變而發(fā)生變化，并用圖形來(lái)表示體系狀態(tài)的變化，這種圖就叫相圖或狀態(tài)圖。通常以組分、溫度和壓力為變量來(lái)繪制的，具直觀(guān)性。 相：體系內(nèi)部物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)完全均勻的一部分。相的數(shù)量用符號(hào)表示。相數(shù)是體系中物理、化學(xué)性質(zhì)不同，并能機(jī)械地可分離部分的數(shù)目。氣體只有一個(gè)氣相。固體一般有多少種固體便有多少個(gè)相(固溶體為一相)，同種固體若是晶型不

19、同，就有不同相。液體可以是一相，兩相或多相，由互溶程度定。一個(gè)體系內(nèi)包含著不同的元素及化合物，這些元素和化合物稱(chēng)為物種。平衡體系中足以用來(lái)確定所有各相組成所需要的、最少數(shù)目的物種稱(chēng)為獨(dú)立組分，它是在體系的不同物相中能夠獨(dú)立變易的成分?jǐn)?shù)，簡(jiǎn)稱(chēng)組分。其數(shù)目稱(chēng)為獨(dú)立組分?jǐn)?shù)，用符號(hào)K表示。體系中的獨(dú)立組分?jǐn)?shù)不同于物種數(shù)S。如果體系中各物質(zhì)互不作用，而各相的組成又不同，則組分?jǐn)?shù)就等于各相物質(zhì)的數(shù)目(K=S)；如果體系中n個(gè)物種間發(fā)生了作用，并建立了化學(xué)平衡，則只有(n-1)個(gè)物種是獨(dú)立的。例如：兩相體系內(nèi)若各物種間沒(méi)有化學(xué)反應(yīng)，則K=S=3；若體系溫度較高，會(huì)發(fā)生反應(yīng)，則K=，因?yàn)槿∪魏蝺煞N物質(zhì)作為獨(dú)立

20、組分，第三種物質(zhì)都可以借化學(xué)反映平衡關(guān)系式產(chǎn)生出來(lái)。倘若體系中NH3和HCl的濃度之間還有一定的限制條件，例如二者的比例為1：1，則在氣相內(nèi)兩種氣體可看作是NH4Cl，因此組分?jǐn)?shù)為1。在確定體系組分時(shí)，體系的組分?jǐn)?shù)等于物種數(shù)減去各物種間存在的獨(dú)立的化學(xué)平衡關(guān)系式數(shù)(R)和濃度限制條件數(shù)(R)。組分?jǐn)?shù)K的數(shù)學(xué)定義式如下：K=S-R-R體系的自由度:指平衡體系中的獨(dú)立可變因素(如溫度，壓力，濃度等)的數(shù)目，用f 表示。這些因素的數(shù)目在一定范圍內(nèi)任意的改變而不會(huì)引起新相的生成，因此又稱(chēng)之為獨(dú)立變量。 自由度應(yīng)是體系變量總數(shù)和非獨(dú)立變量數(shù)目之差。 f=(K-1)+2-K(-1)=K-+2 (吉布斯相律

21、的數(shù)學(xué)表達(dá)式)對(duì)于凝聚體系，外壓影響不大，只有溫度是影響平衡的外界條件。相律可表示為: f*=K-+1，f*稱(chēng)為條件自由度。相律只適用于平衡狀態(tài)。2、（1）固溶體主要有三種形式：置換式、間隙式和缺位式。（2）兩種組分互溶情況：兩種組分可以任何比例互溶，生成連續(xù)固溶體。兩種組分有限度的互溶，只能生成有限固溶體。有限固溶體在結(jié)構(gòu)上和相應(yīng)的純組分的晶格相同，只是晶格參數(shù)略有不同；在組成上，直接和純組分毗鄰。有時(shí)稱(chēng)為初級(jí)固溶體。三種連續(xù)固溶體基本相圖無(wú)論有沒(méi)有最高（低）點(diǎn)，固相總比液相含有較多的加入后使熔點(diǎn)升高的組分。有限固溶體的狀態(tài)圖任一純組分加入其他組分都使液相線(xiàn)降低為低共熔型狀態(tài)圖。aeb是三相

22、線(xiàn)，在此線(xiàn)上發(fā)生相轉(zhuǎn)變：L(e)（a）（b），冷卻時(shí)，是從熔液中同時(shí)析出和兩固相，稱(chēng)之為共晶反應(yīng)。加入一個(gè)組分使液相線(xiàn)降低而加入另一組分使之升高的轉(zhuǎn)熔型有限固溶體狀態(tài)圖。當(dāng)溫度升高到某一值時(shí)，一種固體將變?yōu)橐环N液相和另一種固相，新相總是包圍著原固溶體的，故這種轉(zhuǎn)變叫做包晶反映或轉(zhuǎn)熔反應(yīng)：L3、二元相圖繪制方法：熱分析法、溶解度法、淬冷法、高溫X射線(xiàn)儀、高速離心機(jī)、高溫顯微鏡等直接觀(guān)察和測(cè)定高溫條件下體系相變。熱分析法的基本原理：當(dāng)體系緩慢而均勻地冷卻(或加熱)時(shí)，如果體系內(nèi)沒(méi)有相變發(fā)生，則溫度將隨時(shí)間均勻地改變。當(dāng)體系內(nèi)有相變發(fā)生時(shí)，在溫度-時(shí)間圖上就會(huì)出現(xiàn)轉(zhuǎn)折點(diǎn)或水平段。利用這些曲線(xiàn)，可作溫

23、度-組成圖(相圖)。E是A，B，L三相共存點(diǎn)，叫做共晶點(diǎn)。液相的組成為E，兩個(gè)固相的組成分別為c和d。4、 二元低共熔體相圖析晶過(guò)程（組成為e的物系 ）從熔融態(tài)逐漸冷卻。當(dāng)溫度高于T1時(shí)，以液態(tài)單相存在。溫度下降到T1(p點(diǎn))，組分A開(kāi)始析出，同時(shí)放出凝固熱，冷卻速度變慢。隨著A的不斷析出，熔液含B的相對(duì)量增加，凝固溫度沿pE線(xiàn)連續(xù)下降。在任何溫度，固、液兩相的數(shù)量比可由杠杠規(guī)則確定。溫度下降到TE，固相B析出，此時(shí)熔液的A、B飽和液相組成為E，始終不變(直到液相消失)，A和B以E點(diǎn)組成的比例析出。在E點(diǎn)，發(fā)生共晶反應(yīng)，溫度不變，液相組成也不變，但數(shù)量逐漸減少。當(dāng)最后一滴液滴干涸時(shí)，固相組成與

24、原始熔體組成(H點(diǎn))相同。液相完全消失后，溫度才又下降。5、 當(dāng)物系點(diǎn)落在g點(diǎn)時(shí)，共存的兩共軛相的重量比服從杠桿規(guī)則。M點(diǎn)表示全為固相，N點(diǎn)表示全為液相，因此，在g點(diǎn)固、液兩相數(shù)量之比為: 上式為相圖中的杠桿規(guī)則。把雙相區(qū)中的結(jié)線(xiàn)視作一杠桿，杠桿兩端各為相應(yīng)的相對(duì)含量，則杠桿支點(diǎn)就在同一溫度下的物系點(diǎn)處。即兩相的含量比應(yīng)為聯(lián)結(jié)線(xiàn)兩端離支點(diǎn)距離的反比例。gMN5、生成化合物的二元系相圖（1）形成穩(wěn)定化合物體系的相圖（若A和B生成的化合物在熔點(diǎn)溫度以下都能穩(wěn)定存在，則稱(chēng)之為溫度化合物。）圖(a)可看成是由兩個(gè)低共熔混合物的相圖合并而成。A與化合物AmBn與B的相圖，E2是AmBn與B的低共熔點(diǎn)。體

25、系組成在E1以左或E2的右邊，則開(kāi)始結(jié)晶時(shí)，析出A或B，然后在E1或E2再析出化合物。物系組成在E1 ，E2之間，液相冷卻時(shí)，先析出化合物，然后在E1或E2再析出A或B。穩(wěn)定化合物的熔點(diǎn)C是一最高點(diǎn)，當(dāng)化合物部分析出時(shí)，其融化溫度將降低。（2） 形成不穩(wěn)定化合物體系的相圖（如果A和B所形成的固態(tài)化合物C，在其熔點(diǎn)以下就分解出液相和固體A或B或另一化合物C，這類(lèi)化合物叫做不穩(wěn)定化合物。）點(diǎn)1：冷至溫度T1，首先析出B，熔液組成將沿TBF線(xiàn)下降。至T轉(zhuǎn)時(shí)，化合物按下列反應(yīng)析出： 熔體（L）+ B（固）化合物 C（固）。此時(shí)，三相共存(B，C及組成在F的熔液)，溫度不變，待已結(jié)晶出的B轉(zhuǎn)熔并部分熔液

26、反應(yīng)形成化合物，直待B消失后，體系進(jìn)入FGjE兩相區(qū)，溫度又開(kāi)始下降，化合物繼續(xù)析出，液相組成沿FE線(xiàn)改變。到達(dá)E點(diǎn)后，A、C同時(shí)結(jié)晶出來(lái)。Ij線(xiàn)上，A、C與組成為E的熔液三相平衡，待液滴消失后，體系進(jìn)入化合物與A的兩相平衡區(qū)。點(diǎn)2：熔化物的組成就是混合物組成。冷卻過(guò)程中，首先析出B，液相組成沿TBF線(xiàn)下移，到達(dá)F。在該溫度，體系呈三相平衡，待轉(zhuǎn)熔反應(yīng)L+B=C結(jié)束后，物系落在GC線(xiàn)上，體系為單相的固態(tài)化合物。點(diǎn)3：物系的原始組成較化合物有更多的B。在T轉(zhuǎn) 時(shí)，已析出的B與熔液作用產(chǎn)生化合物后尚有剩余。所以，在轉(zhuǎn)熔溫度，體系就完全凝固呈化合物和B。若體系在F點(diǎn)以左，冷卻過(guò)程不與FH線(xiàn)相交，因此

27、不發(fā)生轉(zhuǎn)熔反應(yīng)，而與低共熔體系相同。6、 固態(tài)轉(zhuǎn)變體系+（共析） +（包析） 12+（單析） 7、相變類(lèi)型（1）按照人力學(xué)的觀(guān)點(diǎn)分為一階相變和二階相變（或稱(chēng)一級(jí)、二級(jí)）（2）從相變過(guò)程是否必須依靠原子在點(diǎn)陣中的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)和原子位移大小分為：重建型相變、位移型相變重建型相變特點(diǎn)：相變中涉及大量化學(xué)鍵的破壞，經(jīng)歷了很高的勢(shì)壘，相變的潛熱大，相變速率??；新相與母相沒(méi)有明確的位向關(guān)系，且原子近鄰的拓?fù)潢P(guān)系發(fā)生顯著的變化。位移型相變特點(diǎn)是：無(wú)化學(xué)鍵的破壞，勢(shì)壘小，相變的潛熱小或完全消失，可能是二級(jí)相變或弱一級(jí)相變；新相與母相間有明確的位向關(guān)系，且原子近鄰的拓?fù)潢P(guān)系仍保持不變，相變對(duì)應(yīng)的原子位移很小。8、

28、一階相變動(dòng)力阻力，其中為形成單位面積的界面能，表示單位體能的應(yīng)變能。核心的臨界尺寸為： 形成臨界晶核時(shí)的形成功為：體積的吉布斯自由能是相變的驅(qū)動(dòng)力；和是相變的阻力。9、 馬氏體相變：無(wú)擴(kuò)散相變實(shí)質(zhì)上就是馬氏體相變。原子不發(fā)生隨機(jī)走動(dòng)的相變，這表示原子不是靠熱運(yùn)動(dòng)，即不是靠熱能的激活跨越界面轉(zhuǎn)入新相的。基本特征：無(wú)擴(kuò)散的相變；一種發(fā)生均勻點(diǎn)陣變形的轉(zhuǎn)變；存在一個(gè)無(wú)畸變面；馬氏體內(nèi)有滑移或?qū)\晶變形。第四章1、缺陷：實(shí)際晶體中的原子是圍繞平衡位置震動(dòng)的，且晶體含有結(jié)構(gòu)缺陷，局部或多或少地偏離于理想的周期結(jié)構(gòu)。這些偏離被稱(chēng)為晶體的缺陷或不完整性。2、 缺陷分類(lèi)（一）按缺陷來(lái)源進(jìn)行分類(lèi)（1）熱缺陷（2）摻雜缺陷（3）與環(huán)境介質(zhì)交換引起的缺陷（4）外部作用（二）按幾何結(jié)構(gòu)進(jìn)行分類(lèi)（1）零維缺陷-點(diǎn)缺陷點(diǎn)缺陷在各方向上的延伸都很小，屬于發(fā)生在晶格中一個(gè)原子尺寸范圍內(nèi)的一類(lèi)缺陷，亦稱(chēng)零維缺陷。可分為兩大類(lèi)：原子性缺陷、電子性缺陷。（2）一維缺陷-線(xiàn)缺陷。線(xiàn)缺陷只在一個(gè)方向上延伸，或稱(chēng)一維缺陷，如位錯(cuò)、點(diǎn)缺陷