《材料科學(xué)基礎(chǔ)》期末復(fù)習(xí)

《材料科學(xué)基礎(chǔ)》

總復(fù)習(xí)第一章材料的結(jié)構(gòu)與鍵合

1、金屬鍵、離子鍵、共價(jià)鍵、范德華力、氫鍵、分子鍵的特點(diǎn)。利用結(jié)合鍵解釋材料的一些性能特點(diǎn)。本章重點(diǎn)：

金屬鍵、離子鍵、共價(jià)鍵的特點(diǎn)。第二章固體結(jié)構(gòu)

1、晶體與非晶體的區(qū)別（在原子排列和性能上的區(qū)別）。2、空間點(diǎn)陣、晶格、晶胞、7大晶系及各自的特點(diǎn)，14種布拉菲點(diǎn)陣、晶格常數(shù)。3、晶面指數(shù)、晶面族、晶向指數(shù)、晶向族、晶帶和晶帶定理、晶面間距、配位數(shù)、致密度、八面體間隙、四面體間隙。各向同性與各向異性及實(shí)際晶體的偽各向異性、同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變(重結(jié)晶)、多晶體與單晶體、晶粒、晶界。注意如下規(guī)律：（1）指數(shù)相同的晶向和晶面必然垂直。如[111]⊥(111)（2）當(dāng)一晶向[uvw]位于或平行某一晶面（hkl）時(shí)，則必然滿(mǎn)足晶帶定理：h·w+k·v+l·w=0（3）晶面間距與原子排列的關(guān)系。（4）晶向族和晶面族的意義。4、三種典型晶體結(jié)構(gòu)（1）能繪出三維的體心、面心立方和密排六方晶胞。根據(jù)原子半徑計(jì)算出金屬的體心和面心立方晶胞的晶胞常數(shù)。（2）三種典型晶體結(jié)構(gòu)的特征[包括：晶胞形狀、晶格常數(shù)、晶胞原子數(shù)、原子半徑、配位數(shù)、致密度、各類(lèi)間隙尺寸與個(gè)數(shù)，最密排面（滑移面）和最密排方向（滑移方向）的指數(shù)與個(gè)數(shù)，滑移系數(shù)目等]。（3）結(jié)合第五章塑性變形的內(nèi)容必須能判斷常見(jiàn)金屬材料的塑性變形能力，能給出滑移系的指數(shù)并畫(huà)出晶胞指出的滑移面和滑移方向。（4）能標(biāo)注和會(huì)求上述三種晶胞的晶向和晶面指數(shù)。晶向和晶面指數(shù)的一些規(guī)律。求晶面間距d（hkl）。（5）同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變時(shí)的變化。（6）最密排面的堆垛順序。5、晶面間距：d(hkl)

的求法：記住立方晶系面間距的求法，注意以上公式僅適用于簡(jiǎn)單晶胞，復(fù)雜晶胞要考慮其晶面層數(shù)的增加。6、合金相的分類(lèi)；合金相結(jié)構(gòu)的基本概念與區(qū)別。固溶體的分類(lèi)、特點(diǎn)和性質(zhì)，影響固溶體固溶度的因素；

固溶體和中間相的類(lèi)型、特點(diǎn)，他們?cè)诮Y(jié)構(gòu)和性能上的差異。比較間隙固溶體、間隙相、間隙化合物的結(jié)構(gòu)和性能。7、合金、相、組元、組織（顯微、宏觀）、固溶體、中間相、間隙固溶體、置換固溶體、有序固溶體、無(wú)序固溶體、有限固溶體、無(wú)限固溶體、間隙相、間隙化合物、電子濃度、電負(fù)性、電子化合物、正常價(jià)化合物、超結(jié)構(gòu)、單相合金、多相合金、機(jī)械混合物。（掌握概念及形成條件）8、區(qū)別概念：晶體與非晶體，空間點(diǎn)陣和晶體結(jié)構(gòu)，相和組織，固溶體和中間相，間隙固溶體和置換固溶體，電子化合物和正常價(jià)化合物，間隙固溶體和間隙化合物、間隙相。第三章晶體缺陷1、各類(lèi)缺陷的認(rèn)識(shí)（點(diǎn)、線、面缺陷定義和特征）。2、點(diǎn)缺陷、Schottky空位、Frankel空位、間隙原子、置換原子。點(diǎn)缺陷的特征、平衡濃度公式及應(yīng)用。3、線缺陷、位錯(cuò)、位錯(cuò)線、刃型位錯(cuò)、螺型位錯(cuò)、混合型位錯(cuò)、柏氏矢量、位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)、滑移、交滑移、雙交滑移、多滑移、攀移、交割、割價(jià)、扭折、塞積。

（1）位錯(cuò)類(lèi)型（刃型、螺型、混合型位錯(cuò)）的判斷及其特征；（2）柏氏矢量的確定方法及表示法，柏氏矢量的物理意義及特征。（3）位錯(cuò)線、柏氏矢量、位錯(cuò)類(lèi)型、位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)與作用在位錯(cuò)上的切應(yīng)力之間的關(guān)系。（4）用柏氏矢量判斷位錯(cuò)類(lèi)型、外加切應(yīng)力大??；

（5）滑移，攀移及交滑移的條件、過(guò)程和結(jié)果。（6）位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)（滑移）和交割。交割所形成割階和扭折的類(lèi)型。位錯(cuò)的滑移所需要的力；（7）位錯(cuò)源、位錯(cuò)的增殖（F-R源、雙交滑移過(guò)程及圖示）和運(yùn)動(dòng)、交割；

（8）位錯(cuò)的密度，位錯(cuò)反應(yīng)的條件、線張力。4、位錯(cuò)密度、位錯(cuò)源、位錯(cuò)生成、位錯(cuò)增殖（F-R源、雙交滑移等）和運(yùn)動(dòng)、位錯(cuò)的交割、位錯(cuò)分解與合成、位錯(cuò)反應(yīng)、位錯(cuò)反應(yīng)的條件、全位錯(cuò)、單位位錯(cuò)、不全位錯(cuò)（部分位錯(cuò)）、堆垛層錯(cuò)、Shokley不全位錯(cuò)、Frank不全位錯(cuò)、作用在位錯(cuò)上的力；

5、面缺陷、表面、表面能（或表面張力）、界面、界面能、晶界、相界、小角度晶界、大角度晶界、共格相界、非共格相界、半共格相界、錯(cuò)（匹）配度。6.晶界（大、小角度晶界）的類(lèi)型，晶界的特性和作用（對(duì)材料性能的影響）、孿晶界、相界的類(lèi)型。

7、區(qū)別概念：刃型位錯(cuò)和螺型位錯(cuò)，割價(jià)和扭折，交滑移和多滑移，滑移和攀移，晶界和相界，小角度晶界和大角度晶界，共格相界、非共格相界和半共格相界。

第四章固體原子及分子的運(yùn)動(dòng)1、固態(tài)金屬擴(kuò)散的條件；2、擴(kuò)散定律（Fick第一、二定律）的方程及其適應(yīng)的條件、穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散、非穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散、擴(kuò)散通量。擴(kuò)散定律的內(nèi)容和表達(dá)式、物理意義、適應(yīng)條件。擴(kuò)散定律的解及應(yīng)用，如：滲碳等；3、遷移率、柯肯達(dá)爾效應(yīng)、擴(kuò)散激活能。4、固相中原子擴(kuò)散的各種機(jī)制（空位機(jī)制、間隙機(jī)制、換位機(jī)制、晶界擴(kuò)散機(jī)制。擴(kuò)散的驅(qū)動(dòng)力并用擴(kuò)散理論分析實(shí)際問(wèn)題。5、擴(kuò)散的分類(lèi)、名稱(chēng)（區(qū)別，）；擴(kuò)散、自擴(kuò)散、互（異）擴(kuò)散、上坡擴(kuò)散、下坡擴(kuò)散；原子擴(kuò)散、反應(yīng)擴(kuò)散；空位擴(kuò)散、間隙擴(kuò)散、換位擴(kuò)散、晶界擴(kuò)散、表面擴(kuò)散、短路擴(kuò)散。6、擴(kuò)散系數(shù)及表達(dá)式（阿累尼烏斯方程）、影響擴(kuò)散的因素。間隙型擴(kuò)散和置換型擴(kuò)散的區(qū)別。

7、區(qū)別概念：穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散和非穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散，自擴(kuò)散和互（異）擴(kuò)散（純擴(kuò)散和化學(xué)擴(kuò)散），空位擴(kuò)散和間隙擴(kuò)散，上坡擴(kuò)散和下坡擴(kuò)散，原子擴(kuò)散和反應(yīng)擴(kuò)散。

第五章材料的形變和再結(jié)晶1、塑性變形、材料應(yīng)力—應(yīng)變曲線及曲線上所對(duì)應(yīng)的強(qiáng)度指標(biāo)；彈性變形（的特征）、彈性模量、包申格效應(yīng)、彈性后效、彈性滯后、粘彈性。

2、塑性變形的實(shí)質(zhì)、方式—滑移、孿生、孿晶、孿晶面、孿生方向、變形（機(jī)械）孿晶、生長(zhǎng)孿晶、退火孿晶；扭折；滑移帶、滑移線、滑移系、滑移面、滑移方向、多滑移與交滑移；3、滑移和孿生的主要特點(diǎn)，滑移系和臨界分切應(yīng)力的公式?；坪蛯\生的區(qū)別。4、軟位（?。┫?，硬位（?。┫?，臨界分切應(yīng)力、取向因子、P－N力5、固溶強(qiáng)化（及影響因素）、細(xì)晶（晶界）強(qiáng)化、第二相強(qiáng)化、沉淀強(qiáng)化、彌散強(qiáng)化、形變強(qiáng)化（加工硬化）、Controll氣團(tuán)、聚合型兩相合金、彌散型兩相合金。6、位錯(cuò)理論在解釋各類(lèi)塑性變形等問(wèn)題的應(yīng)用。如：（1）滑移和孿生的主要特點(diǎn)，滑移系統(tǒng)和臨界分切應(yīng)力的公式。為何理論臨界應(yīng)力>>實(shí)際測(cè)量的值。（2）各種強(qiáng)化機(jī)理（如：固溶強(qiáng)化、細(xì)晶（晶界）強(qiáng)化、第二相強(qiáng)化、彌散（沉淀）強(qiáng)化、形變強(qiáng)化（加工硬化）等）。（3）晶體的滑移過(guò)程。（4）屈服現(xiàn)象產(chǎn)生的原因，對(duì)生產(chǎn)有什么影響，如何消除？（5）材料塑性變形時(shí)內(nèi)部組織和性能的變化。7、纖維組織與帶狀組織、形變織構(gòu)、板織構(gòu)、絲織構(gòu)、胞狀亞結(jié)構(gòu)、宏觀殘余應(yīng)力、微觀殘余應(yīng)力、殘余應(yīng)力。8、回復(fù)、再結(jié)晶的有關(guān)問(wèn)題。（1）冷變形金屬在重新加熱退火時(shí)組織與性能將發(fā)生變化。（2）低（中、高溫）回復(fù)、再結(jié)晶、二次再結(jié)晶、晶粒長(zhǎng)大、正常長(zhǎng)大、異常長(zhǎng)大；再結(jié)晶溫度、多邊化；冷加工、熱加工、臨界變形度。靜態(tài)回復(fù)與動(dòng)態(tài)回復(fù)、靜態(tài)再結(jié)晶和動(dòng)態(tài)再結(jié)晶。

（3）回復(fù)、再結(jié)晶和晶粒長(zhǎng)大的動(dòng)力學(xué)公式及應(yīng)用。（4）回復(fù)、再結(jié)晶和晶粒長(zhǎng)大過(guò)程中位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)。（5）再結(jié)晶溫度及其估算。（6）結(jié)合熱處理，去應(yīng)力退火與再結(jié)晶退火工藝的制定與應(yīng)用（在生產(chǎn)上的意義）。9、多晶型轉(zhuǎn)變（重結(jié)晶）、結(jié)晶、再結(jié)晶、二次再結(jié)晶的區(qū)別。10、冷、熱加工處理后對(duì)材料組織結(jié)構(gòu)和性能的影響；11．細(xì)化晶?？梢酝瑫r(shí)提高強(qiáng)度和韌性；Hall-Ptech公式。細(xì)化金屬晶粒的方法。12、冷、熱加工處理后對(duì)材料組織結(jié)構(gòu)和性能的影響。13、區(qū)別概念：滑移和孿生，軟位向和硬位向（軟取向和硬取向），幾何硬化和幾何軟化，沉淀強(qiáng)化和彌散強(qiáng)化，纖維組織和帶狀組織，靜態(tài)回復(fù)和動(dòng)態(tài)回復(fù)，第一類(lèi)殘余應(yīng)力、第二類(lèi)殘余應(yīng)力和第三類(lèi)殘余應(yīng)力，正常長(zhǎng)大和異常長(zhǎng)大，靜態(tài)再結(jié)晶和動(dòng)態(tài)再結(jié)晶，重結(jié)晶、再結(jié)晶和二次再結(jié)晶，冷加工和熱加工。第六章單組元相圖及純晶體的凝固1、凝固與結(jié)晶、相、組織、相組成物、組織組成物、相變、固態(tài)相變、組元、系、相圖、單元相圖、相平衡、相律（及表達(dá)式）及應(yīng)用2、純金屬結(jié)晶的過(guò)程；過(guò)冷度對(duì)結(jié)晶過(guò)程和結(jié)晶組織的影響；3、結(jié)晶的熱力學(xué)條件、動(dòng)力學(xué)條件、能量條件和結(jié)構(gòu)條件；包括：一些更要的公式及其應(yīng)用4、過(guò)冷現(xiàn)象、過(guò)冷度、理論凝固溫度、實(shí)際凝固溫度、臨界過(guò)冷度、有效過(guò)冷度、動(dòng)態(tài)過(guò)冷度；均勻形核與非均勻形核有何異同點(diǎn)。

5、結(jié)構(gòu)起伏（相起伏）、能量起伏、濃度起伏、晶胚、晶核、臨界晶核、臨界晶核半徑、臨界形核功，臨界晶核半徑、臨界形核功的計(jì)算；形核率的公式。非均勻形核時(shí)影響接觸角θ的因素有哪些？選擇什么樣的異相質(zhì)點(diǎn)可以大大促進(jìn)結(jié)晶過(guò)程。6、光滑界面、粗糙界面；正溫度梯度、負(fù)溫度梯度；平面長(zhǎng)大、樹(shù)枝長(zhǎng)大。晶體長(zhǎng)大的條件和長(zhǎng)大的機(jī)制。界面的生長(zhǎng)形態(tài)與L/S前沿的溫度梯度有何關(guān)系？7、形核率及影響因素、變質(zhì)處理。8、能用結(jié)晶理論說(shuō)明實(shí)際生產(chǎn)問(wèn)題。如：變質(zhì)處理和其它細(xì)化晶粒的工藝。控制結(jié)晶組織的措施。

9、各種（擴(kuò)散、結(jié)晶、再結(jié)晶、晶粒長(zhǎng)大、二次再結(jié)晶等的）驅(qū)動(dòng)力。10、區(qū)別概念：均勻形核與非均勻形核，熱過(guò)冷和成分過(guò)冷，晶胚和晶核，結(jié)構(gòu)起伏（相起伏）、能量起伏和濃度起伏，平面長(zhǎng)大和樹(shù)枝長(zhǎng)大，光滑界面和粗糙界面，正溫度梯度和負(fù)溫度梯度。

第七章二元系相圖及其合金的凝固1、會(huì)利用相律來(lái)判斷相圖的正確與否，熱力學(xué)曲線的公切線原理。2、二元合金、二元相圖、相區(qū)、平衡相、二元?jiǎng)蚓鄨D、共晶相圖、包晶相圖、共析相圖、包析相圖、二元?jiǎng)蚓Х磻?yīng)、調(diào)幅分解、脫溶轉(zhuǎn)變、有序－無(wú)序轉(zhuǎn)變。平衡結(jié)晶（凝固）、平衡結(jié)晶組織、不平衡結(jié)晶（凝固）、晶內(nèi)（枝晶）偏析。二元合金相圖中的幾種平衡反應(yīng)：共晶反應(yīng)、共析反應(yīng)、包晶反應(yīng)、包析反應(yīng)、偏晶反應(yīng)、熔晶反應(yīng)、合晶反應(yīng)。不平衡的結(jié)晶轉(zhuǎn)變過(guò)程及轉(zhuǎn)變組織；3、杠桿定律（及表達(dá)式）及應(yīng)用，相接觸法則。4、共晶體、共晶點(diǎn)、偽共晶、非平衡共晶、離異共晶、共析體、共析點(diǎn)；共晶合金、亞共晶合金、過(guò)共晶合金、共析合金、亞共析合金、過(guò)共析合金。穩(wěn)定化合物、不穩(wěn)定化合物。5、會(huì)進(jìn)行二元合金平衡組織的分析。幾種基本相圖：勻晶相圖、共晶相圖、包晶相圖及共析相圖的分析。（1）分析點(diǎn)、線和平衡反應(yīng)，會(huì)寫(xiě)出反應(yīng)式；（2）分析相應(yīng)合金的結(jié)晶過(guò)程；（3）熟練杠桿定律在這幾種相圖中的應(yīng)用，計(jì)算相組成物與組織組成物的百分含量；（4）典型合金的平衡和不平衡的結(jié)晶轉(zhuǎn)變過(guò)程及轉(zhuǎn)變組織；（5）明確合金結(jié)晶過(guò)程與純金屬結(jié)晶過(guò)程的異同點(diǎn)。（6）相組成物和組織組成物。6、成分過(guò)冷、平衡分配系數(shù)、有效分配系數(shù)、正常凝固、區(qū)域熔煉(提純)、成分過(guò)冷臨界條件、枝晶生長(zhǎng)、枝晶偏析及消除方法。7、根據(jù)相圖與組織結(jié)構(gòu)和合金性能的關(guān)系，來(lái)判斷合金的性能。為什么？

8、鑄錠的組織（三個(gè)晶區(qū)）及缺陷、比重偏析、胞狀偏析、柱狀晶、等軸晶、縮孔、氣孔、疏松、偏析、正偏析、負(fù)偏析、晶內(nèi)偏析、晶界偏析。組織形成的原因和控制鑄態(tài)組織的工藝方法。對(duì)于Fe-Fe3C相圖特別要求1、非常熟練的掌握并會(huì)畫(huà)出Fe-Fe3C相圖；（1）標(biāo)出各特性點(diǎn)、線、相區(qū)。（2）鐵碳合金中的基本組成相。（3）說(shuō)明各特性點(diǎn)的溫度、碳濃度及意義；（4）各特性線的溫度、意義（三個(gè)衡溫反應(yīng)）。（5）Fe-Fe3C相圖中各區(qū)域相組成物和組織組成物。（6）區(qū)分碳鋼與白口鑄鐵的標(biāo)志.

2、熟悉Fe-C合金中各相與組織的結(jié)構(gòu)。（鋼的組織特征，白口鑄鐵的組織特征。）3、純鐵的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變：δ-Fe←→γ-Fe←→α-Fe。4、P、A、F、Fe3C、Ld、L’d、一次Fe3C、二次Fe3C、三次Fe3C、共晶Fe3C、共析Fe3C。的組成及性能特征；機(jī)械混合物（P、L’d）。

5、鐵碳合金中七大類(lèi)合金合金的平衡結(jié)晶過(guò)程分析，室溫組織；利用杠桿定律計(jì)算：平衡結(jié)晶過(guò)程中相組成物與組織組成物百分含量。

6、任意溫度兩相區(qū)的相組成物、組織組成物的計(jì)算。Fe-Fe3C相圖中各區(qū)域相組成物和組織組成物。

7、結(jié)合實(shí)驗(yàn)會(huì)給出各類(lèi)Fe-Fe3C合金的室溫顯微組織（包括：放大倍數(shù)、腐蝕劑）。8、碳鋼中的碳及雜質(zhì)元素含量對(duì)Fe-Fe3C合金性能的影響（即鐵碳合金成分、組織和性能之間的關(guān)系）。9、鑄錠與鋼錠組織有何特點(diǎn)，形成的原因和控制鑄態(tài)組織的工藝方法？鑄錠與鋼錠組織有何缺陷。10、Fe-Fe3C相圖、Fe-Fe3C相圖中的相與組織、各概念（A1溫度（PSK線）、A3溫度（GS線）、Acm溫度（ES線）、工業(yè)純鐵、碳鋼、合金鋼、共析鋼、亞共析鋼、過(guò)共析鋼、鑄鐵、共晶白口鑄鐵、亞共晶白口鑄鐵、過(guò)共晶白口鑄鐵、重結(jié)晶、鐵素體、奧氏體、滲碳體、一次滲碳體、共晶滲碳體、二次滲碳體、共析滲碳體、三次滲碳體、萊氏體、低溫（變態(tài)）萊氏體、珠光體、二次滲碳體）。