湖南大學(xué)材料科學(xué)基礎(chǔ)-復(fù)習(xí)題綱

1、第一部分材料的原子結(jié)構(gòu)1、原子結(jié)構(gòu)與原子的電子結(jié)構(gòu)；原子結(jié)構(gòu)、原子排列對(duì)材料性能的影響。主量子數(shù)n：決定原子中電子能量以及與核的平均距離。角動(dòng)量量子數(shù)l: 給出電子在同一個(gè)量子殼層內(nèi)所處的能級(jí)，與電子運(yùn)動(dòng)的角動(dòng)量有關(guān)。磁量子數(shù)mi給出每個(gè)軌道角動(dòng)量量子數(shù)的能級(jí)數(shù)或軌道數(shù)。自旋角動(dòng)量量子數(shù)s：反映電子不同的自旋方向。相對(duì)原子質(zhì)量：相對(duì)原子質(zhì)量是以一個(gè)碳-12 原子質(zhì)量的1/12 作為標(biāo)準(zhǔn)，任何一種原子的平均原子質(zhì)量跟一個(gè)碳-12 原子質(zhì)量的1/12 的比值，稱為該原子的相對(duì)原子質(zhì)量。原子價(jià)：也稱化合價(jià)。它表明形成化合物時(shí)一個(gè)原子能和其他原子相結(jié)合的數(shù)目。電負(fù)性：用來(lái)表示兩個(gè)不同原子形成化學(xué)鍵時(shí)吸

2、引電子能力的相對(duì)強(qiáng)弱，是元素的原子在分子中吸引共用電子的能力。能量最低原理：電子的排布總是盡可能使體系的能量最低。也就是說(shuō)電子先占據(jù)能量最低的殼層。泡利不相容原理：在一個(gè)原子總不可能有運(yùn)動(dòng)狀態(tài)完全相同的兩個(gè)電子，即不能有上述四個(gè)量子數(shù)都相同的兩個(gè)電子。（主量子數(shù)為n 的殼層，最多容納2n2個(gè)電子）洪德定則：在同一個(gè)亞層各個(gè)能級(jí)中，電子的排布盡可能占不同的能級(jí)，而且自旋方向相同。原子結(jié)構(gòu)：原子由質(zhì)子和中子組成的原子核以及核外的電子所構(gòu)成。原子核內(nèi)的中子電中性，質(zhì)子帶有正電荷。原子排列對(duì)材料性能影響：固體材料根據(jù)原子的排列可分為兩大類(lèi)：晶體與非晶體。（有無(wú)固定的熔點(diǎn)和體積突變）晶體：內(nèi)部原子按某種

3、特定的方式在三維空間呈周期性重復(fù)排列的固體。非晶體：指組成物質(zhì)的分子（或原子、離子）不呈空間有規(guī)則周期性排列的固體。（過(guò)冷液體）各向異性：晶體的各向異性即沿晶格的不同方向，原子排列的周期性和疏密程度不盡相同，由此導(dǎo)致晶體在不同方向的物理化學(xué)特性也不同，這就是晶體的各 向異性。2、材料中的結(jié)合鍵的類(lèi)型、本質(zhì)，各結(jié)合鍵對(duì)材料性能的影響，鍵- 能曲線及其應(yīng)用。一次鍵：離子鍵：離子鍵指正、負(fù)離子間通過(guò)靜電作用形成的化學(xué)鍵。（無(wú)方向性和飽和性）共價(jià)鍵：由兩個(gè)或多個(gè)電負(fù)性相差不大的原子間通過(guò)共用電子對(duì)而形成的化學(xué)鍵。（有方向性和飽和性）金屬鍵：金屬中的自由電子與金屬正離子相互作用所構(gòu)成的鍵合。本質(zhì)：電子從

4、一個(gè)原子向另外一個(gè)原子的轉(zhuǎn)移或電子在原子間共用。二次鍵：范德瓦耳斯力：（又稱分子間作用力）產(chǎn)生于分子或原子之間的靜電相互作 用。氫鍵：與電負(fù)性大、半徑小的原子 X （氟、氧、氮等）以共價(jià)鍵結(jié)合，若與 電負(fù)性大的原子丫（與X相同的也可以）接近，在 X與Y之間以氫為媒介，生成X- HT形式的鍵，稱為氫鍵。（X與Y可以是同一種類(lèi)原子，如水分子之間的氫鍵）各結(jié)合鍵對(duì)材料性能的影響：物理性能與力學(xué)性能1.2 上交 P4 / 西交 P25鍵 - 能曲線：西交P233、原子的堆垛和配位數(shù)的基本概念及對(duì)材料性能的影響。2.2 上交 P384、顯微組織基本概念和對(duì)材料性能的影響。顯微組織：要用金相顯微鏡或電子顯

5、微鏡才能觀察到的內(nèi)部組織。單相組織：晶粒尺寸：細(xì)化晶粒可以提高材料的強(qiáng)度改善材料的塑性和韌性。晶粒形狀：等軸晶趨于各向同性。柱狀晶趨于各向異性。多相組織：力學(xué)性能取決于各組成相相對(duì)量，和各自性能。如果彌散相硬度明顯高于基體相，提高材料的強(qiáng)度，塑性韌性必將下降。第二部分材料的晶態(tài)結(jié)構(gòu)1、晶體與非晶體、晶體結(jié)構(gòu)、空間點(diǎn)陣、晶格、晶胞、晶格常數(shù)、布拉菲點(diǎn) 陣、晶面間距等基本概念。晶體：原子按一定方式在三維空間內(nèi)周期性地規(guī)則重復(fù)排列，有固定熔點(diǎn)、 各向異性。非晶體：原子沒(méi)有長(zhǎng)程的周期排列，無(wú)固定的熔點(diǎn)，各向同性等。晶體結(jié)構(gòu)：晶體材料中原子按一定對(duì)稱性周期性平移重復(fù)而形成的空間排列 形式?？煞譃?大品系

6、、14種平移點(diǎn)陣、32種點(diǎn)群、230種空間群?？臻g點(diǎn)陣：指幾何點(diǎn)在三維空間作周期性的規(guī)則排列所形成的三維陣列，是 人為的對(duì)晶體結(jié)構(gòu)的抽象。晶格：為了表達(dá)空間點(diǎn)陣的幾何規(guī)律，常人為地將陣點(diǎn)用一系列相互平行的 直線連接起來(lái)形成空間格架，稱之為品格。晶胞：構(gòu)成品格的最基本單元稱為晶胞。晶格常數(shù)：晶胞的棱邊的長(zhǎng)度（a b c ）,表征晶體結(jié)構(gòu)的一個(gè)基本參數(shù)。品系：除考慮晶胞外形外即棱邊長(zhǎng)度之間的關(guān)系和軸間夾角情況對(duì)晶體進(jìn)行 分類(lèi)。（七大晶系：?jiǎn)涡本?、三斜晶系、三角晶系、四方晶系、正交晶系、六?晶系、立方晶系）布拉菲點(diǎn)陣：布拉菲根據(jù)“每個(gè)陣點(diǎn)的周?chē)h(huán)境相同”的要求，用數(shù)學(xué)方法 證明晶體中的空間點(diǎn)陣只

7、有14種，并稱為布拉菲點(diǎn)陣。晶系空間點(diǎn)陣?yán)膺吪c角度的關(guān)系晶系空間點(diǎn)陣?yán)膺吪c角度的關(guān)系簡(jiǎn)單三awbw c.簡(jiǎn)單六a=b. a = B =90° .斜斜a W B W 丫 W 90方方Y(jié) =120°單斜簡(jiǎn)單單斜awbwc, = = = =90° 金丫四方簡(jiǎn)單四方a=bwc, a = 0 = y =90°底心單斜體心四方正交簡(jiǎn)單正交awbwc, a = B = y =90°菱方簡(jiǎn)單菱方a=b=c, a = 0 = y 半 90°底心正交立方簡(jiǎn)單立方a=b=c, a =0 = y =90°體心正交體心立方面心正交面心立方|晶面間距：

8、 相鄰兩個(gè)平行晶面之間的距離。晶面間距越大，則該晶面上的原 子排列越密集，反之，越稀疏。2、晶體晶向指數(shù)與晶面指數(shù)的標(biāo)定方法。品向指數(shù)： <>晶面指數(shù)：（）3、晶體結(jié)構(gòu)及類(lèi)型，常見(jiàn)晶體結(jié)構(gòu)（bcc、fcc、hcp）及其幾何特征、配位 數(shù)、堆積因子（致密度）、間隙、密排面與密排方向。晶體類(lèi)型點(diǎn)陣常數(shù)原什徑晶胞原子配位致密 度四間體間隙八面體間 隙密排面密排方 向數(shù)數(shù)面心立力(fcc )2（，2）ra，2/4 4120.748（，3-，2）a/44（2-，2）a/4111<110>體心立力(bcc)4（，3/3）ra，3/4 280.6812（，5-，3）a/46（2-，3

9、）a/4110<111>密排六方(hcp)2ra/26120.7412（V6-2）a/46（，2-1）a/40001<1120>配位數(shù)：在晶體結(jié)構(gòu)中任一原子周?chē)钹徑业染嚯x的原子數(shù)；致密度(堆積因子)：晶體結(jié)構(gòu)中原子體積占總體積的百分?jǐn)?shù)，一個(gè)原子來(lái) 說(shuō)就是：晶胞中的原子體積與晶胞體積的比值。間隙：八面體間隙：位于6個(gè)原子所組成的八面體中間的問(wèn)隙。四面體間隙： 位于4個(gè)原子所組成的四面體中間的間隙。密排面：原子密度最大的晶面。密排方向：原子密度最大的品向。4、合金相結(jié)構(gòu)，固溶體、中間相的基本概念和性能特點(diǎn)。固溶體：以合金中某一組元作為溶劑，其他組元作為溶質(zhì)，所形成的溶劑

10、有 相同晶體結(jié)構(gòu)、晶格常數(shù)稍有變化的固相。中間相：兩組元間的相對(duì)尺寸差、電子濃度及電負(fù)性差都有一容限，當(dāng)溶質(zhì)原子的加入量超過(guò)此容限時(shí)便會(huì)形成一種新相，由于它們?cè)诙鄨D上的位置總是位于中間，故通常把這些相稱為中間相。性能特點(diǎn)：(1.) 固溶體可在一定成分范圍內(nèi)存在，性能隨成分變化而連續(xù)變化。(2.) 中間相的晶體結(jié)構(gòu)不同于此相中的任一組元，不同元素之間所形成的中間相往往在晶體結(jié)構(gòu)、結(jié)合鍵等方面都不同。中間相一般具有較高的熔點(diǎn)和硬度，可使合金的強(qiáng)度、硬度、耐磨性及耐熱性提高。5、離子晶體和共價(jià)晶體機(jī)構(gòu)，離子晶體結(jié)構(gòu)規(guī)則、典型的離子晶體結(jié)構(gòu)。離子晶體：由正、負(fù)離子或正、負(fù)離子集團(tuán)通過(guò)離子鍵按一定比

11、例和方式讀記起來(lái)形成的晶體。共價(jià) ( 原子 ) 晶體 : 由同種非金屬元素的原子或者異種元素的原子以共價(jià)鍵形成的無(wú)限大分子。離子半徑：由原子核的中心到其最外層電子的平衡距離。配位數(shù)：在離子晶體中，與某一考察離子鄰接的異號(hào)離子的數(shù)目稱為該考察離子的配位數(shù)。離子的堆積：由于正離子半徑一般較小，負(fù)離子半徑較大，所以離子晶體通?？闯墒怯韶?fù)離子堆積成骨架，正離子則按其自身的大小，居留于相應(yīng)的負(fù)離子空隙負(fù)離子配位多面體中。離子晶體結(jié)構(gòu)規(guī)則：2.4.1 上交 P571. )負(fù)離子配位多面體規(guī)則鮑林第一規(guī)則在離子晶體中，正離子的周?chē)纬梢粋€(gè)負(fù)離子配位多面體，正負(fù)離子間的平衡距離取決于離子半徑之和，而正離子的配

12、位數(shù)則取決于正負(fù)離子的半徑比。（ 2. ）電價(jià)規(guī)則鮑林第二規(guī)則在一個(gè)穩(wěn)定的離子晶體中，每個(gè)負(fù)離子的電價(jià)等于或接近等于與之鄰接的各正離子靜電鍵強(qiáng)度的總和。（ 3. ）關(guān)于負(fù)離子多面體共用點(diǎn)、棱與面的規(guī)則鮑林第三規(guī)則在一配位結(jié)構(gòu)中，共用棱特別是共用面的存在，會(huì)降低這個(gè)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。（ 4. ）不同種類(lèi)正離子配位多面體間連接規(guī)則鮑林第四規(guī)則在含有兩種以上正離子的離子晶體中，一些電價(jià)較高，配位數(shù)較低的正離子配位多面體之間，有盡量互不結(jié)合的趨勢(shì)。（ 5. ）節(jié)約規(guī)則鮑林第五規(guī)則在同一晶體中，同種正離子與同種負(fù)離子的結(jié)合方式應(yīng)最大限度地趨于一致。典型的離子晶體結(jié)構(gòu)：2.4.2 上交 P596、高分子材料的

13、組成和結(jié)構(gòu)的基本特征，高分子材料結(jié)晶形態(tài)、高分子鏈在晶體中的構(gòu)象、高分子材料晶態(tài)結(jié)構(gòu)模型、液晶態(tài)的結(jié)構(gòu)特征與分類(lèi)。組成 : 有機(jī)高分子化合物。1.3 上交 P8結(jié)構(gòu)：包括分子鏈結(jié)構(gòu)和聚集態(tài)結(jié)構(gòu)。鏈結(jié)構(gòu)又分近程結(jié)構(gòu)和遠(yuǎn)程結(jié)構(gòu)。P81.3高分子材料的結(jié)晶形態(tài)：2.6.1P70單晶 球晶樹(shù)枝狀晶串晶伸直鍵晶體高分子鏈的構(gòu)象: 西交 P74由于單鍵內(nèi)旋轉(zhuǎn)引起的原子在空間據(jù)不同位置所構(gòu)成的分子鏈的各種形象。晶態(tài)結(jié)構(gòu)模型：2.6.2 上交P721、櫻狀微束模型2 、折疊鏈模型3、伸直鏈模型4 、串晶結(jié)構(gòu)模型5、球晶結(jié)構(gòu)模型6、Hosemann模型液晶態(tài)的結(jié)構(gòu)特征和分類(lèi)：2.8.1 上交 P77第三部分，點(diǎn)

14、缺陷和擴(kuò)散1、點(diǎn)缺陷的類(lèi)型，肖脫基空位、弗蘭克爾空位、間隙原子和置換原子，間隙固溶體和置換固溶體等基本概念，離子晶體中的點(diǎn)缺陷特點(diǎn)，點(diǎn)缺陷的平衡濃度、影響因素及其對(duì)材料性能的影響。點(diǎn)缺陷定義：在結(jié)點(diǎn)上或鄰近的微觀區(qū)域內(nèi)偏離晶體結(jié)構(gòu)的正常排列的一種缺陷，是最簡(jiǎn)單的晶體缺陷。點(diǎn)缺陷類(lèi)型：空位，間隙原子，雜質(zhì)或溶質(zhì)原子，以及由他們組成的復(fù)雜的 點(diǎn)缺陷如空位對(duì)、空位團(tuán)等肖脫基空位：在個(gè)體中晶體中，當(dāng)某一原子具有足夠大的振動(dòng)能而使振幅增大到一定程度時(shí)，就可能克服周?chē)訉?duì)它的制約作用，跳離其原來(lái)位置，遷移到 晶體表面或內(nèi)表面的正常結(jié)點(diǎn)位置上而使晶體內(nèi)部留下空位，稱為肖脫基空位。弗蘭克爾空位：離開(kāi)平衡位置

15、的原子擠入點(diǎn)陣中的間隙位置，而在晶體中同時(shí)形成相等數(shù)目的空位和間隙原子。間隙原子：是原子脫離其平衡位置進(jìn)入原子間隙而形成的。置換原子：占據(jù)在原來(lái)基體原子平衡位置上的異類(lèi)原子。置換固溶體：當(dāng)溶質(zhì)原子溶入溶劑中形成固溶體時(shí)，溶質(zhì)原子占據(jù)溶劑點(diǎn)陣的陣點(diǎn)，或者說(shuō)溶質(zhì)原子置換了溶劑點(diǎn)陣的部分溶劑原子，這種固溶體就稱為置換 固溶體。間隙固溶體：溶質(zhì)原子分布于溶劑晶格間隙而形成的固溶體稱為間隙固溶體。離子晶體中點(diǎn)缺陷的特點(diǎn)：3.1.1 上交 P84點(diǎn)缺陷的平衡濃度：3.1.2 上交 P852、擴(kuò)散概念，擴(kuò)散第一定律、擴(kuò)散第二定律。定義：涉及一種原子移動(dòng)到另一種原子基體中去的物質(zhì)輸送過(guò)程，（原子或分子的移動(dòng)機(jī)

16、制）穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散：在穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散過(guò)程中，擴(kuò)散組元的濃度只隨距離變化，而不隨時(shí)間 變化。x 變化，也隨時(shí)間變化的擴(kuò)散稱為非穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散：擴(kuò)散組元的濃度不僅隨距離 非穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散?？驴线_(dá)爾效應(yīng)：在置換固溶體中，由于兩種原子以不同的速率相對(duì)擴(kuò)散而引起標(biāo)記面向擴(kuò)散快的一側(cè)移動(dòng)的現(xiàn)象。擴(kuò)散第一定律：（菲克第一定律）：擴(kuò)散中原子的通量與質(zhì)量濃度梯度成正比。描述了一種穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散，即質(zhì)量濃度不隨時(shí)間變化。J= -D （dp/dx）負(fù)號(hào)，物質(zhì)擴(kuò)散方向與濃度梯度方向相反，即物質(zhì)從高的濃度方向向低的濃度方向區(qū)遷移。J , 為擴(kuò)散通量，表示單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)垂直于擴(kuò)散方向單位面積的擴(kuò)散物質(zhì)質(zhì)量。D 擴(kuò)散系數(shù)，d p /dx擴(kuò)散物質(zhì)的質(zhì)量濃

17、度，擴(kuò)散第二定律：（菲克第一定律）：表示擴(kuò)散物質(zhì)濃度的時(shí)間變化率與進(jìn)出某一體積的通量之間關(guān)系?；瘜W(xué)擴(kuò)散：由于濃度梯度引起的擴(kuò)散。反應(yīng)擴(kuò)散：（相變擴(kuò)散）伴隨有化學(xué)反應(yīng)而形成新相的擴(kuò)散稱為反應(yīng)擴(kuò)散。3、擴(kuò)散驅(qū)動(dòng)力及擴(kuò)散機(jī)制。擴(kuò)散驅(qū)動(dòng)力：化學(xué)勢(shì)梯度，上坡擴(kuò)散：溶質(zhì)原子從低濃度向高濃度處擴(kuò)散的過(guò)程稱為上坡擴(kuò)散。表明擴(kuò)散的驅(qū)動(dòng)力是化學(xué)位梯度而非濃度梯度。下坡擴(kuò)散:溶質(zhì)原子從高濃度向低濃度處擴(kuò)散的過(guò)程機(jī)制： 4.3.1 上交 P146A、交換機(jī)制：直接交換機(jī)制：兩個(gè)相鄰的原子互換位置或環(huán)形交換機(jī)制：四 個(gè)原子同時(shí)交換B、間隙機(jī)制：原子從一個(gè)品格間隙位置遷移到另一個(gè)間隙位置。推填機(jī)制。C、空位機(jī)制：產(chǎn)生空位

18、，原子與空位換位置。D晶界擴(kuò)散及表面擴(kuò)散：上交一一P1484、在離子晶體和聚合物中的擴(kuò)散：離子晶體中的擴(kuò)散：4.8 上交P157聚合物中的擴(kuò)散：5、擴(kuò)散系數(shù)、擴(kuò)散激活能，影響擴(kuò)散的因素及原理。擴(kuò)散系數(shù)：4.3.2 上交P150擴(kuò)散激活能：4.4 上交P152影響擴(kuò)散的因素及原理：（ 1）溫度最主要的因素，溫度越高，原子擴(kuò)散激活能越大，越易發(fā)生遷移，擴(kuò)散系數(shù)也越大；（ 2）固溶體類(lèi)型：間隙固溶體的擴(kuò)散激活能比置換原子的小，故擴(kuò)散速度較（ 3）晶體結(jié)構(gòu)：A, 致密度越小，原子遷移越易B ，結(jié)構(gòu)不同，擴(kuò)散元素的溶解度也不同，C,各向異性的影響（ 4）晶體缺陷，晶界，表面和位錯(cuò)等對(duì)擴(kuò)散起作加速作用，由

19、于晶體缺陷去點(diǎn)陣畸變較大，原子處于較高的能量狀態(tài)，易于跳躍（ 5）化學(xué)成分：A, 結(jié)合鍵B 溶質(zhì)的濃度C 第三組元既影響擴(kuò)散速率，還影響方向，（ 6）應(yīng)力作用: 應(yīng)力梯度可以促使原子擴(kuò)散。第四部分線、面和體缺陷1、位錯(cuò)類(lèi)型，刃型位錯(cuò)、螺型位錯(cuò)、位錯(cuò)線和滑移線的基本概念，柏格斯回 路和柏氏矢量的基本概念及物理意義。位錯(cuò)類(lèi)型：刃型位錯(cuò)螺型位錯(cuò)刃型位錯(cuò)：晶體中的某一晶面，在其上半部有多余的半排原子面，好像一把刀刃插入晶體中，使這一晶面上下兩部分晶體之間產(chǎn)生了原子錯(cuò)排，稱為刃型位 錯(cuò)。其柏氏矢量與位錯(cuò)線垂直。螺型位錯(cuò)：位錯(cuò)線附近的原子按螺旋形排列的位錯(cuò)稱為螺型位錯(cuò)。其柏氏矢 量與位錯(cuò)線平行?；旌衔诲e(cuò)：

20、滑移矢量既不平行也不垂直于位錯(cuò)線，而與位錯(cuò)線相交成任意角 度，這種位錯(cuò)稱混合位錯(cuò)。位錯(cuò)線：已滑動(dòng)區(qū)與未滑移區(qū)的邊界線。因此，位錯(cuò)具有一個(gè)重要的性質(zhì)，即一根位錯(cuò)線不能終止于晶體內(nèi)部，而只能露頭于晶體表面（包括晶界）；若它終止于晶體內(nèi)部，則必與其他位錯(cuò)線相連接，或在晶體內(nèi)部形成封閉線。位錯(cuò)環(huán)：形成封閉線的位錯(cuò)?；凭€：柏氏回路：在實(shí)際晶體中，從任一原子出發(fā)，圍繞位錯(cuò)（避開(kāi)位錯(cuò)線附近的嚴(yán)重畸變區(qū)）以一定的步數(shù)作一定旋向閉合回路，稱為柏氏回路。柏氏矢量：描述位錯(cuò)特征的一個(gè)重要矢量，它集中反映了位錯(cuò)周?chē)c(diǎn)陣畸變總累量的大小和方向，其方向表示位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致晶體滑移的方向；其模表示畸變的程度（位錯(cuò)強(qiáng)度）物理意

21、義：柏氏矢量越大，表明該位錯(cuò)導(dǎo)致點(diǎn)陣畸變?cè)絿?yán)重，他所處的能量也越高。2、金屬晶體中的滑移面和滑移方向。西交P328位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)方式：滑移和 攀移滑移：在外加切應(yīng)力的作用下，通過(guò)位錯(cuò)中心的附近原子沿著柏氏矢量的方向在滑移面上不斷地以作少量的位移而逐步實(shí)現(xiàn)；攀移：刃型位錯(cuò)除了可以再滑移面發(fā)生滑移外，還可以再垂直于滑移面得方向上運(yùn)動(dòng)，通常把多余的半原子面向上運(yùn)動(dòng)稱正攀移，向下運(yùn)動(dòng)稱為負(fù)攀移；交滑移：當(dāng)某一螺型位錯(cuò)在原滑移面上運(yùn)動(dòng)受阻時(shí)，有可能從原滑移面轉(zhuǎn)移到與之相交的另一滑移面上去繼續(xù)滑移，這一過(guò)程稱為交滑移雙交滑移：如果交滑移后的位錯(cuò)再轉(zhuǎn)回和原滑移面平行的滑移面上繼續(xù)運(yùn)動(dòng)，則稱為雙交滑移多滑移：當(dāng)外

22、力在幾個(gè)滑移系上的分切應(yīng)力相等并同時(shí)達(dá)到了臨界分切應(yīng)力時(shí)，產(chǎn)生同時(shí)滑移的現(xiàn)象?；葡担阂粋€(gè)滑移面和此面上的一個(gè)滑移方向合起來(lái)叫做一個(gè)滑移系。主要原因：滑移面和滑移方向往往是金屬晶體中原子排列最密的晶面和晶向。密排面的面間距最大，點(diǎn)陣阻力最小，因而容易沿著這些面發(fā)生滑移；密排方向上原子間距對(duì)短，即位錯(cuò)b 最小。臨界分切應(yīng)力：滑移系開(kāi)動(dòng)所需的最小分切應(yīng)力；它是一個(gè)定值，與材料本身性質(zhì)有關(guān)，與外力取向無(wú)關(guān)。施密特因子（取向因子）：拉伸變形時(shí)，能夠引起晶體滑移的分切應(yīng)力t 的大小取決于該滑移面和晶向的空間位置（入和?。?。P與拉伸應(yīng)力（7間的關(guān)系為：=（T cosdcos入；則cosdcos人被稱為取向

23、因子，或稱施密特因子，取向 因子越大，則分切應(yīng)力越大。3、離子晶體、共價(jià)晶體和聚合物晶體中的位錯(cuò)。離子晶體：一般而言，滑移方向或滑移面都不是密排的，因而位錯(cuò)在離子晶體中移動(dòng)的阻力比金屬晶體中的高，此外，同類(lèi)離子相接觸的可能性進(jìn)一步限制了離子晶體中的滑移系數(shù)目。因此，這些因素都降低了位錯(cuò)的活動(dòng)性，導(dǎo)致脆性斷裂的傾向。共價(jià)晶體：其低的配位數(shù)導(dǎo)致它的原子致密度較低，也導(dǎo)致其線密度和面密度也較低。因此它的柏氏矢量也較長(zhǎng)，位錯(cuò)移動(dòng)的固有阻力值變高。此外，位錯(cuò)移動(dòng)時(shí)必須破斷搞的共價(jià)鍵能，從而使得它具有高的強(qiáng)度。聚合物：聚合物的晶胞尺寸很大，幾何關(guān)系較復(fù)雜，所以柏氏矢量比其他晶體結(jié)構(gòu)中大很多，而且聚合物中分

24、子內(nèi)共價(jià)鍵比分子間二次鍵強(qiáng)很多，使得主滑移方向沿著高分子鏈的軸方向。4、晶界、亞晶界、孿晶界、堆垛層錯(cuò)和相界面等基本概念。晶界：多數(shù)晶體物質(zhì)由許多晶粒所組成，屬于同一固相而位向不同的晶粒間的界面，它是一種內(nèi)界面。亞晶界 ：每個(gè)晶粒又由若干個(gè)位向有差異的亞晶粒組成，相鄰亞晶粒間的界面稱為亞晶界。小角度晶界：相凌晶粒位向差小于10°的晶界；大角度晶界：相凌晶粒位向差大于10°的晶界；孿晶界：兩個(gè)晶體沿一個(gè)公共的晶面構(gòu)成鏡面對(duì)稱的位向關(guān)系，這兩個(gè)晶體稱孿晶，此公共界面叫，孿晶界；孿晶界分為共格和非共格孿晶界共格孿晶界：在孿晶面上的原子同時(shí)位于連個(gè)晶體點(diǎn)陣的結(jié)點(diǎn)上，為兩個(gè)晶體所共有

25、，屬于自然地完全匹配，是無(wú)畸變的完全共格晶面，界面能為普通晶界界面能的 1/10, 很穩(wěn)定。非共格孿晶界：孿晶界相對(duì)于孿晶面旋轉(zhuǎn)一定角度的到得界面，孿晶界上只有部分原子為兩部分晶體所有，原子錯(cuò)排較嚴(yán)重，界面能為普通界面的12;堆垛層錯(cuò)：實(shí)際晶體結(jié)構(gòu)中，密排面的正常堆垛順序可能遭到破壞和錯(cuò)排，簡(jiǎn)稱層錯(cuò)。分插入型和抽出型晶界能：形成單位面積界面時(shí)，系統(tǒng)的自由能的變化，等于界面區(qū)單位面積的能量減去無(wú)界面時(shí)該區(qū)單位面積的能量。相界面：具有不同結(jié)構(gòu)的兩相之間的分界面稱“相界”A, 共格相界：兩相的晶格式彼此銜接的，界面上的原子為兩者共有。B, 半共格相界：若相鄰兩晶在相界面出的晶面間距相差較大，則在相界

26、面上不可能做到完全的一一對(duì)應(yīng)，會(huì)在界面上產(chǎn)生一些位錯(cuò)，以降低界面的彈性應(yīng)變 能， 這時(shí)界面上，兩相原子部分地保持匹配。C,非共格相界：當(dāng)兩相在相界面出的原子排列相差很大時(shí)，只能形成非共格相界面。相界能包括彈性畸變能和 化學(xué)交互作用能共格相界，界面上原子保持著匹配關(guān)系，故界面上原子結(jié)合鍵數(shù)目不變，以 畸變能為主；非共格相界，界面上原子的化學(xué)鍵數(shù)目和強(qiáng)度與晶體內(nèi)相比發(fā)生了很大變化，以化學(xué)能為主，而且總的界面能最高。相界能由小到大：共格 半共格 非共格（遞增）5、晶粒度和晶粒尺寸的基本概念及測(cè)量。晶粒度 : 晶粒大小的量度。晶粒尺寸：即為原始晶粒的尺寸。6、體缺陷基本概念。體缺陷：在晶體材料中失去長(zhǎng)

27、程有序特征的三維區(qū)域。尺寸范圍和復(fù)雜性可以從簡(jiǎn)單的點(diǎn)缺陷的叢聚到很大的復(fù)雜無(wú)定形區(qū)域。分為 空洞（孔洞）：材料的開(kāi)放的體積區(qū)域；沉淀物：自身晶體結(jié)構(gòu)和宿主的的點(diǎn)陣不同；7、材料的強(qiáng)化方法及機(jī)制：A, 合金強(qiáng)化：由于合金元素（雜質(zhì)）的加入，導(dǎo)致鄰近的溶劑原子稍微偏離其平衡位置，相應(yīng)的增加晶體的應(yīng)變能。B, 應(yīng)變硬化：塑性變形時(shí)，晶體的位錯(cuò)數(shù)目急劇地增加，把一個(gè)位錯(cuò)的應(yīng)力場(chǎng)拖過(guò)晶體中的其他位錯(cuò)的聯(lián)合的應(yīng)力場(chǎng)必須做額外的功，使其強(qiáng)度和硬度上升，塑性和韌性下降的現(xiàn)象。C，晶粒細(xì)化：晶粒愈細(xì)小，晶界的總長(zhǎng)度逾長(zhǎng)，對(duì)位錯(cuò)滑移的阻礙越大，材料的屈服強(qiáng)度愈高。D，沉淀強(qiáng)化：沉淀物鄰域的點(diǎn)陣畸變阻礙位錯(cuò)的移動(dòng)，

28、使其強(qiáng)度、硬度高于不存在沉淀物時(shí)強(qiáng)度和硬度的硬化機(jī)制。第 5 部分 高聚物和非晶態(tài)結(jié)構(gòu)1， 高分子的結(jié)構(gòu)鏈結(jié)構(gòu) 和聚集態(tài)結(jié)構(gòu)高分子鏈結(jié)構(gòu)：分近程結(jié)構(gòu)和遠(yuǎn)程結(jié)構(gòu)近程結(jié)構(gòu): 構(gòu)造和 構(gòu)型 ，屬于化學(xué)結(jié)構(gòu)，叫“一次結(jié)構(gòu)”構(gòu)造：研究分子鏈中的原子類(lèi)型和排列、化學(xué)結(jié)構(gòu)分類(lèi)，結(jié)構(gòu)單元的鏈接順序，交聯(lián)等內(nèi)容。構(gòu)型：研究取代基圍繞特定原子在空間的排列規(guī)律。（ 1）無(wú)規(guī)立構(gòu)：取代基在主鏈兩側(cè)不規(guī)則的排布，隨機(jī)排布。（2）全同立構(gòu)：所有取代基位于主鏈的同一側(cè)；（3）間同立構(gòu)：取代基交替地分布在主鏈兩側(cè)；遠(yuǎn)程結(jié)構(gòu)：“二次結(jié)構(gòu)”指單個(gè)高分子的大小、形態(tài)、鏈的柔順性及分子在各種環(huán)境下采取的構(gòu)象。聚集態(tài)結(jié)構(gòu)：高分子材料整

29、體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，包括晶態(tài)結(jié)構(gòu)、非晶態(tài)結(jié)構(gòu)、取向態(tài)結(jié)構(gòu)、液晶態(tài)結(jié)構(gòu)（這四種描述高分子間是如何堆砌的，“三次結(jié)構(gòu)”）及織物結(jié)構(gòu)（不同分子間或高分子與添加劑分子間的排列“高次結(jié)構(gòu)”）等。2，玻璃化轉(zhuǎn)變：玻璃化轉(zhuǎn)變現(xiàn)象：非晶態(tài)的高分子可以按其力學(xué)性質(zhì)分為玻璃態(tài)、高彈態(tài)、黏流態(tài)三種狀態(tài)，高彈態(tài)的高分子材料隨著溫度的降低會(huì)發(fā)生由高彈態(tài)向玻璃態(tài)的轉(zhuǎn)變。這個(gè)溫度叫玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。影響因素：因?yàn)椴ＡЩD(zhuǎn)變溫度是高分子連段從凍結(jié)到運(yùn)動(dòng)的一個(gè)轉(zhuǎn)變溫度，所以凡是影響高分子柔順性的因素都影響Tg;影響（柔順性）因素：A, 主鏈的結(jié)構(gòu)B, 取代基的特性：取代基的極性越強(qiáng)，其相互間的作用力越大，柔順性越C,鏈的長(zhǎng)度；分子鏈的

30、長(zhǎng)度和相對(duì)分子質(zhì)量有關(guān)，相對(duì)分子質(zhì)量越大，則分 子鏈越長(zhǎng)，柔順性越好些。D,交聯(lián)度：越大，柔順性越差E,結(jié)晶度：越大，柔順性越差；一方面，引入剛性基團(tuán)或極性基團(tuán)，交聯(lián)，結(jié)晶，使得Tg 升高，另一方面，加入增塑劑、溶劑，引入柔性基團(tuán)會(huì)使溫度降低。3， 結(jié)晶能力，結(jié)晶速度，結(jié)晶度的影響因素；A, 影響結(jié)構(gòu)過(guò)程的內(nèi)部因素是聚合物必須具有化學(xué)結(jié)構(gòu)的規(guī)則性和幾何結(jié)構(gòu)的規(guī)整性才能結(jié)晶。典型例子如下：聚乙烯、等易結(jié)晶。無(wú)規(guī)聚丙烯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、順式聚丁二烯、乙烯丙烯無(wú)規(guī)共聚物等不結(jié)晶。聚氯乙烯為低 結(jié)晶度。天然橡膠在高溫下結(jié)晶。B, 此外柔性好和分子間作用力強(qiáng)也是提高結(jié)晶能力的因素，前者提高了鏈段向結(jié)晶擴(kuò)散和排列的活動(dòng)能力，后者使結(jié)晶結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，從而利于結(jié)晶，典型例子是 尼龍（由于強(qiáng)的氫鍵）。結(jié)晶度：聚合物中晶態(tài)的質(zhì)量或體積分?jǐn)?shù)。結(jié)晶度的影響因素；A, 側(cè)基的尺寸：具有尺寸大的側(cè)基聚合物難于結(jié)晶；B,鏈的分支：有分支的鏈比沒(méi)有分支的難結(jié)晶些,C,立構(gòu)的規(guī)整度：全同立構(gòu)和間同立構(gòu)易于結(jié)晶；D,重復(fù)單元的復(fù)雜性：有長(zhǎng)的復(fù)雜單元的聚合物，難結(jié)晶；E, 鏈間的二次鍵：極性側(cè)基有利于晶體的形成；4，各種狀態(tài)下高聚物的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)：熱固性和熱塑性聚合物概念和特性：