《材料科學(xué)基礎(chǔ)》期末復(fù)習(xí)08級(jí)課件

《材料科學(xué)基礎(chǔ)》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)，如：

用金屬鍵的特征解釋金屬材料的性能——①正的電阻溫度系數(shù)；②良好的延展性；③良好的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性；④具有金屬光澤。2、原子間的結(jié)合鍵對(duì)材料性能的影響。

3、比較金屬材料、陶瓷材料、高分子材料、復(fù)合材料在結(jié)合鍵上的差別。本章重要知識(shí)點(diǎn)：1、金屬鍵、離子鍵、共價(jià)鍵、分子鍵、氫鍵的特點(diǎn)。第二章固體結(jié)構(gòu)1、晶體與非晶體的區(qū)別。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)、晶胞原子數(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、多晶型性轉(zhuǎn)變)、多晶體與單晶體、晶粒、晶界。（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)，則必然滿足晶帶定理：h·w+k·v+l·w=05、晶面間距：d(hkl)

的求法：（1）立方晶系：（記?。?/p>

（2）正交晶系：（3）六方晶系：（4）四方晶系：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、在立方晶系中（補(bǔ)充、了解）①兩個(gè)晶向[u1v1w1]與[u2v2w2]的夾角：②兩晶面（h1k1l1）與(h2k2l2)的夾角：③兩晶面（h1k1l1）與(h2k2l2)交線的晶向指數(shù)：④兩晶向[u1v1w1]與[u2v2w2]所決定的晶面指數(shù)：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、無序固溶體、有限固溶體、無限固溶體、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、固溶體的分類、特點(diǎn)和性質(zhì)，影響固溶體固溶度的因素；中間相的類型、特點(diǎn)和性能。比較間隙固溶體、間隙相、間隙化合物的結(jié)構(gòu)和性能。9、離子晶體的結(jié)構(gòu)、鮑林規(guī)則，典型的離子晶體的結(jié)構(gòu)。硅酸鹽晶體的組成及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)硅氧骨干。共價(jià)晶體的特征。本章重要知識(shí)點(diǎn)：1、標(biāo)注和會(huì)求三種晶體晶胞的晶向和晶面指數(shù)，立方晶系的晶面間距，致密度、面密度、線密度的計(jì)算；

2、敘述三種典型晶體結(jié)構(gòu)的特征（結(jié)合第三、五章）；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、各類間隙尺寸與個(gè)數(shù)，最密排面（滑移面）和最密排方向的指數(shù)與個(gè)數(shù)，滑移系數(shù)目等。3、合金相結(jié)構(gòu)的基本概念與區(qū)別。即相、組織、固溶體的分類。如：“間隙固溶體和置換固溶體”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；

位錯(cuò)應(yīng)力場(chǎng)、應(yīng)變能、線張力、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。晶界的特性（大、小角度晶界）、孿晶界、相界的類型。本章重要知識(shí)點(diǎn)1、位錯(cuò)類型的判斷及其特征；柏氏矢量及其特征；柏氏矢量、位錯(cuò)類型、外加切應(yīng)力、位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)之間的關(guān)系；外加切應(yīng)力大??；滑移，攀移及交滑移的條件、過程和結(jié)果。

2、位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)（滑移）和交割。位錯(cuò)的增殖（F-R源、雙交滑移過程及圖示）；位錯(cuò)的滑移所需要的力；位錯(cuò)密度和位錯(cuò)反應(yīng)；3、晶界與相界的類型、晶界的特性和作用（對(duì)材料性能的影響）。第四章固體原子及分子的運(yùn)動(dòng)1、固態(tài)金屬擴(kuò)散的條件及影響擴(kuò)散的因素；2、擴(kuò)散定律（Fick第一、二定律）的方程、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)際問題。5、擴(kuò)散的分類、名稱（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。

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、軟位向，硬位向，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)理論在解釋各類塑性變形等問題的應(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、低溫回復(fù)、中溫回復(fù)、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，再結(jié)晶溫度、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。本章重要知識(shí)點(diǎn)

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。

2、材料的各種強(qiáng)化及其本質(zhì)；

3、細(xì)化晶?？梢酝瑫r(shí)提高強(qiáng)度和韌性；Hall-Ptech公式。如何細(xì)化金屬材料的晶粒？4、材料塑性變形時(shí)內(nèi)部組織和性能的變化；5、冷變形金屬或合金加熱時(shí)組織和性能的變化；結(jié)晶、多晶型轉(zhuǎn)變（重結(jié)晶）、再結(jié)晶和二次再結(jié)晶的區(qū)別結(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

6、冷、熱加工處理后對(duì)材料組織結(jié)構(gòu)和性能的影響。5、均勻形核與非均勻形核；均勻形核與非均勻形核有何異同點(diǎn)。結(jié)構(gòu)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)晶理論說明實(shí)際生產(chǎn)問題。如：變質(zhì)處理和其它細(xì)化晶粒的工藝?？刂平Y(jié)晶組織的措施。

相關(guān)公式書上均有，要記住。本章重要知識(shí)點(diǎn)

1.金屬結(jié)晶的過程；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；2.界面的生長(zhǎng)形態(tài)與L/S前沿的溫度梯度的關(guān)系。

3、變質(zhì)處理和細(xì)化鑄態(tài)晶粒的工藝。第七章二元系相圖及其合金的凝固1、會(huì)利用相律來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)、共晶反應(yīng)、包晶反應(yīng)、共析反應(yīng)、包析反應(yīng)、熔晶反應(yīng)、偏晶反應(yīng)、合晶反應(yīng)、調(diào)幅分解、脫溶轉(zhuǎn)變、有序－無序轉(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)。

6、相組成物、組織組成物；穩(wěn)定化合物、不穩(wěn)定化合物。7、成分過冷、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）、成分過冷的臨界條件、枝晶生長(zhǎng)、枝晶偏析。8、根據(jù)相圖與組織結(jié)構(gòu)和合金性能的關(guān)系，來判斷合金的性能。（單相固溶體合金適宜通過塑性加工來成形，即作為變形用材料。共晶成分合金適宜通過鑄造工藝來成形，即作為鑄造用材料。）9、鑄錠的組織及缺陷、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。10、Fe-Fe3C相圖中的相與組織、各概念（碳鋼、共析鋼、鑄鐵、共晶白口鐵、重結(jié)晶、鐵素體、奧氏體、滲碳體、萊氏體、低溫萊氏體、珠光體、二次滲碳體。11、鑄錠的組織（三個(gè)晶區(qū)）及缺陷。對(duì)于Fe-Fe3C相圖特別要求1、非常熟練的掌握并會(huì)畫出Fe-Fe3C相圖；標(biāo)出各特性點(diǎn)、線、相區(qū)。說明各特性點(diǎn)的溫度、碳濃度及意義；各特性線的溫度、意義（三個(gè)衡溫反應(yīng)）。Fe-Fe3C相圖中各區(qū)域相組成物和組織組成物。2、熟悉Fe-C合金中各相與組織的結(jié)構(gòu)。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、Ld’）。5、鐵碳合金中七大類合金合金的平衡結(jié)晶過程分析，室溫組織；利用杠桿定律計(jì)算：平衡結(jié)晶過程中相組成物與組織組成物的百分含量。6、任意溫度兩相區(qū)的相組成物、組織組成物的計(jì)算。7、結(jié)合實(shí)驗(yàn)會(huì)給出各類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、過共析鋼、鑄鐵、共晶白口鑄鐵、亞共晶白口鑄鐵、過共晶白口鑄鐵、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）。

第八章三元合金相圖1、三元合金相圖、成分三角形、直線法則、重心法則、杠桿定律、相區(qū)接觸法則、蝶形規(guī)律。2、三元?jiǎng)蚓鄨D、三元簡(jiǎn)單共晶相圖。立體圖、等溫（水平）截面、變溫（垂直）截面、投影圖。四相平衡轉(zhuǎn)變、四相平衡共晶轉(zhuǎn)變、共軛曲面、共軛曲線。3、三元簡(jiǎn)單共晶相圖的等溫（水平）截面和垂直（變溫）截面的認(rèn)識(shí)和分析。4、三元系合金簡(jiǎn)單共晶相圖中相平衡和相平衡轉(zhuǎn)變的特征，不同區(qū)域合金的結(jié)晶過程分析。5、能在水平截面圖和投影圖內(nèi)應(yīng)用直線法則、重心法則、杠桿定律的計(jì)算合金平衡相的相對(duì)量。6、投影圖要熟悉，根據(jù)投影圖會(huì)分析三元簡(jiǎn)單共晶相圖中合金結(jié)晶過程及結(jié)晶后的組織組成物、能畫出任意溫度的水平截面和圖內(nèi)任意直線的垂直變溫截面。本章重要知識(shí)點(diǎn)1、三元簡(jiǎn)單共晶相圖：（1）要熟悉投影圖，各相區(qū)的標(biāo)定；（2）能畫出任意溫度的水平截面圖，垂直截面圖；（3）相平衡和相平衡轉(zhuǎn)變的特征，不同區(qū)域合金的結(jié)晶過程分析及結(jié)晶后的組織組成和相組成