(完整版)厦大材料科学基础知识点总结
材料科学基础基础知识点总结
材料科学基础基础知识点总结Revised as of 23 November 2020第一章材料中的原子排列第一节原子的结合方式2 原子结合键（1）离子键与离子晶体原子结合：电子转移，结合力大，无方向性和饱和性；离子晶体；硬度高，脆性大，熔点高、导电性差。
如氧化物陶瓷。
（2）共价键与原子晶体原子结合：电子共用，结合力大，有方向性和饱和性；原子晶体：强度高、硬度高（金刚石）、熔点高、脆性大、导电性差。
如高分子材料。
（3）金属键与金属晶体原子结合：电子逸出共有，结合力较大，无方向性和饱和性；金属晶体：导电性、导热性、延展性好，熔点较高。
如金属。
金属键：依靠正离子与构成电子气的自由电子之间的静电引力而使诸原子结合到一起的方式。
（3）分子键与分子晶体原子结合：电子云偏移，结合力很小，无方向性和饱和性。
分子晶体：熔点低，硬度低。
如高分子材料。
氢键：（离子结合）X-H---Y（氢键结合），有方向性，如O-H—O（4）混合键。
如复合材料。
3 结合键分类（1）一次键（化学键）：金属键、共价键、离子键。
（2）二次键（物理键）：分子键和氢键。
4 原子的排列方式（1）晶体：原子在三维空间内的周期性规则排列。
长程有序，各向异性。
（2）非晶体：――――――――――不规则排列。
长程无序，各向同性。
第二节原子的规则排列一晶体学基础1 空间点阵与晶体结构（1）空间点阵：由几何点做周期性的规则排列所形成的三维阵列。
图1-5 特征：a 原子的理想排列；b 有14种。
其中：空间点阵中的点－阵点。
它是纯粹的几何点，各点周围环境相同。
描述晶体中原子排列规律的空间格架称之为晶格。
空间点阵中最小的几何单元称之为晶胞。
（2）晶体结构：原子、离子或原子团按照空间点阵的实际排列。
特征：a 可能存在局部缺陷； b 可有无限多种。
2 晶胞图1－6（1）――－：构成空间点阵的最基本单元。
（2）选取原则：a 能够充分反映空间点阵的对称性；b 相等的棱和角的数目最多；c 具有尽可能多的直角；d 体积最小。
材料科学基础(笔记)
第一章原子结构与键合概述：了解物质由原子组成，而组成材料的各元素的原子结构和原子间的键合是决定材料性能的重要因素。
第一节原子结构1.物质的组成物质是由无数微粒按一定方式聚集而成的，这些微粒可能是原子、分子或离子；分子是能单独存在且保持物质化学特性的一种微粒；原子是化学变化中的最小微粒。
2.原子的结构质子m=1.67×10-24g原子核（10-15m）原子（10-10m）中子核外电子m=9.11×10-28ge=1.6022×10-19C3.原子的电子结构电子的状态和在某处出现的机率可用薛定谔方程的解/波函数来描述，即原子中每个电子的空间位置和能量可用四个量子数来确定：a主量子数（n）：决定原子中电子的能量及与核的平均距离，即表示电子所处的量子壳层。
如 K、L、M…；b轨道角动量量子数（l）：表示电子在同一壳层内所处的能级，与电子运动的角动量有关。
如 s、p、d、f…；c磁量子数（m）：给出每个轨道角动量量子数的能级数或轨道数，为2l+1,决定电子云的空间取向；d自旋角动量量子数（s）：反映电子不同的自旋方向，其值可取±1 2。
核外电子的排布规则：a能量最低原理：电子的排布总是尽可能使体系的能量最低；b Pauling 不相容原理：在一个原子中，不可能有上述运动状态完全相同的两个电子；c Hund 规则：在同一个亚层中的各个能级中，电子的排布尽可能分占不同的能级，而且自旋方向相同；4.元素周期表元素是具有相同核电荷数的同一类原子的总称；元素的外层电子结构随着原子序数的递增而呈周期性的变化规律称为元素周期律；元素周期表是元素周期律的表现形式；元素的性质、原子结构和该元素在周期表中的位置三者之间有着密切的关系。
第二节原子间的键合金属键化学键（主价键）离子键结合键氢键共价键1.金属键物理键（次价键）范德瓦尔斯力由金属中的自由电子与金属正离子相互作用所构成的键合称金属键。
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第一章材料中的原子排列第一节原子的结合方式2 原子结合键（1）离子键与离子晶体原子结合：电子转移，结合力大，无方向性和饱和性；离子晶体；硬度高，脆性大，熔点高、导电性差。
如氧化物陶瓷。
（2）共价键与原子晶体原子结合：电子共用，结合力大，有方向性和饱和性；原子晶体：强度高、硬度高（金刚石）、熔点高、脆性大、导电性差。
如高分子材料。
（3）金属键与金属晶体原子结合：电子逸出共有，结合力较大，无方向性和饱和性；金属晶体：导电性、导热性、延展性好，熔点较高。
如金属。
金属键：依靠正离子与构成电子气的自由电子之间的静电引力而使诸原子结合到一起的方式。
（3）分子键与分子晶体原子结合：电子云偏移，结合力很小，无方向性和饱和性。
分子晶体：熔点低，硬度低。
如高分子材料。
氢键：（离子结合）X-H---Y（氢键结合），有方向性，如O-H—O（4）混合键。
如复合材料。
3 结合键分类（1）一次键（化学键）：金属键、共价键、离子键。
（2）二次键（物理键）：分子键和氢键。
4 原子的排列方式（1）晶体：原子在三维空间内的周期性规则排列。
长程有序，各向异性。
（2）非晶体：――――――――――不规则排列。
长程无序，各向同性。
第二节原子的规则排列一晶体学基础1 空间点阵与晶体结构（1）空间点阵：由几何点做周期性的规则排列所形成的三维阵列。
图1-5特征：a 原子的理想排列；b 有14种。
其中：空间点阵中的点－阵点。
它是纯粹的几何点，各点周围环境相同。
描述晶体中原子排列规律的空间格架称之为晶格。
空间点阵中最小的几何单元称之为晶胞。
（2）晶体结构：原子、离子或原子团按照空间点阵的实际排列。
特征：a 可能存在局部缺陷；b 可有无限多种。
2 晶胞图1－6（1）――－：构成空间点阵的最基本单元。
（2）选取原则：a 能够充分反映空间点阵的对称性；b 相等的棱和角的数目最多；c 具有尽可能多的直角；d 体积最小。
（3）形状和大小有三个棱边的长度a,b,c及其夹角α,β,γ表示。
材料科学基础108个重要知识点
材料科学基础108个重要知识点1.晶体--原子按一定方式在三维空间内周期性地规则重复排列，有固定熔点、各向异性。
2.中间相--两组元A 和B 组成合金时，除了形成以A 为基或以B 为基的固溶体外，还可能形成晶体结构与A，B 两组元均不相同的新相。
由于它们在二元相图上的位置总是位于中间，故通常把这些相称为中间相。
3.亚稳相--亚稳相指的是热力学上不能稳定存在，但在快速冷却成加热过程中，由于热力学能垒或动力学的因素造成其未能转变为稳定相而暂时稳定存在的一种相。
4.配位数--晶体结构中任一原子周围最近邻且等距离的原子数。
5.再结晶--冷变形后的金属加热到一定温度之后，在原变形组织中重新产生了无畸变的新晶粒，而性能也发生了明显的变化并恢复到变形前的状态，这个过程称为再结晶。
（指出现无畸变的等轴新晶粒逐步取代变形晶粒的过程）6.伪共晶--非平衡凝固条件下，某些亚共晶或过共晶成分的合金也能得到全部的共晶组织，这种由非共晶成分的合金得到的共晶组织称为伪共晶。
7.交滑移--当某一螺型位错在原滑移面上运动受阻时，有可能从原滑移面转移到与之相交的另一滑移面上去继续滑移，这一过程称为交滑移。
8.过时效--铝合金经固溶处理后，在加热保温过程中将先后析出GP 区，θ”，θ’，和θ。
在开始保温阶段，随保温时间延长，硬度强度上升，当保温时间过长，将析出θ’，这时材料的硬度强度将下降，这种现象称为过时效。
9.形变强化--金属经冷塑性变形后，其强度和硬度上升，塑性和韧性下降，这种现象称为形变强化。
10.固溶强化--由于合金元素（杂质）的加入，导致的以金属为基体的合金的强度得到加强的现象。
11.弥散强化--许多材料由两相或多相构成，如果其中一相为细小的颗粒并弥散分布在材料内，则这种材料的强度往往会增加，称为弥散强化。
12.不全位错--柏氏矢量不等于点阵矢量整数倍的位错称为不全位错。
13.扩展位错--通常指一个全位错分解为两个不全位错，中间夹着一个堆垛层错的整个位错形态。
《材料科学基础重要内容和要点》综述
《材料科学基础》重要内容和要点
Chap 7 金属及合金的回复与再结晶
基本要求 （1）熟悉回复、再结晶、晶粒长大机制； （2）熟悉回复、再结晶、晶粒长大的驱动力； （3）回复、再结晶、晶粒长大过程的组织和性能变化；
《材料科学基础》重要内容和要点
分的确定方法。 2. 简述晶体结构对自扩散系数的影响；比较fcc、bcc和
hcp结构的晶体的自扩散系数高低。 3. 简述固溶体类型对互扩散系数的影响；说明渗氮在F
中进行，而渗碳在A中进行的原因。 4. 晶体内缺陷对原子的扩散系数的影响；
晶粒内、表面、晶界、相界、线缺陷、点缺陷。
《材料科学基础》重要内容和要点
《材料科学基础》重要内容和要点
熟悉下列概念及述语: 合金、相律、相图; 不平衡凝固 平衡分配系数； 相组成物、组织组成物
《材料科学基础》重要内容和要点
重要简述问题: 1. 简述合金的异分结晶现象。 2. 何为不平衡结晶，简述固溶体的不平衡结晶。 3. 简述合金凝固时，为什么在正梯度下，能够以树枝
《材料科学基础》重要内容和要点
Chap.1 金属的晶体结构 一、 重要知识模块 1 化学健
理解固体物质的化学键是决定材料力学性能和物理、化学性能 的重要因素。
利用双原子模型，解释物质的弹性模量E、熔点、热膨胀系数、 导热性、导电性等性质同组成物质化学键的关系。
2 晶体结构 晶体特征及其描述方法。 根据参考轴间夹角和阵点的周期性，可将晶体分为7种晶系，14 种晶胞。 晶向、晶面的概念及其表示方法(指数)。
共扼线、共扼曲面、共扼三角形、蝴蝶形 • 变化规律、单变量线、液相面、固相面、溶解度曲面、
四相平衡转变温度、投影图、垂直截面图和等温截面 图。
材料科学基础知识点
材料科学基础知识点
1. 结晶学：研究晶体的形成、结构和性质。
包括晶体生长、晶体结构分析、晶体缺陷等。
2. 材料力学：研究材料的力学性质，包括材料的强度、韧性、塑性、蠕变等。
3. 材料热学：研究材料的热传导、热膨胀、热稳定性等热学性质。
4. 材料电学：研究材料的电导率、介电性质、磁性等电学性质。
5. 材料化学：研究材料的化学成分、结构和化学反应。
包括材料的合成方法、表面改性、材料的腐蚀与防护等。
6. 材料物理学：研究材料的物理性质，包括光学性质、磁性、声学性质等。
7. 材料加工：研究材料的加工方法、工艺和性能改善。
包括材料的铸造、焊接、锻造、热处理等。
8. 材料性能测试：研究材料的各种性能指标的检测和测试方法。
9. 材料选择：根据工程要求和材料性能，选择最合适的材料。
10. 材料应用：研究材料在各种实际应用中的性能和适用范围，包括材料的耐久性、可靠性等。
材料科学基础第一章部分知识点
1. 晶体及其特征晶体：晶体是内部质点在三维空间成周期性重复排列的固体，即晶体是具有格子构造的固体。
特征：1) 自范性:晶体具有自发地形成封闭的凸几何多面体外形能力的性质,又称为自限性.2) 均一性:指晶体在任一部位上都具有相同性质的特征.3) 各向异性:在晶体的不同方向上具有不同的性质.4) 对称性:指晶体的物理化学性质能够在不同方向或位置上有规律地出现,也称周期性.5) 最小内能和最大稳定性2. 晶体结构与空间点阵⏹晶体格子：把晶体中质点的中心用直线联起来构成的空间格架即晶体格子，简称晶格。
⏹结点：质点的中心位置称为晶格的结点。
⏹晶体点阵：由这些结点构成的空间总体称为晶体点阵（空间格子或空间点阵）。
结点又叫阵点。
点阵中结点仅有几何意义，并不真正代表任何质点。
晶体中质点排列具有周期性和对称性晶体的周期性：整个晶体可看作由结点沿三个不同的方向按一定间距重复出现形成的，结点间的距离称为该方向上晶体的周期。
同一晶体不同方向的周期不一定相同。
可以从晶体中取出一个单元，表示晶体结构的特征。
取出的最小晶格单元称为晶胞。
晶胞是从晶体结构中取出来的反映晶体周期性和对称性的重复单元。
3. 晶胞与晶胞参数晶胞—晶体中的重复单元，平行堆积可充满三维空间，形成空间点阵⏹晶胞类型：❑固体物理学原胞：仅反映周期性最小的❑结晶学原胞：反映周期性和对称性，不一定是最小的。
⏹不同晶体的差别：不同晶体的晶胞，其形状、大小可能不同；围绕每个结点的原子种类、数量、分布可能不同。
选取结晶学晶胞的原则：1.单元应能充分表示出晶体的对称性；2.单元的三条相交棱边应尽量相等，或相等的数目尽可能地多；3.单元的三棱边的夹角要尽可能地构成直角；4.单元的体积应尽可能地小。
二、晶体结构的定量描述—晶面指数、晶向指数⏹晶面、晶向及其表征❑晶面：晶体点阵在任何方向上分解为相互平行的结点平面称为晶面，即结晶多面体上的平面。
❑晶向：点阵可在任何方向上分解为相互平行的直线组，位于一条直线上的结点构成一个晶向。
材料科学基础知识点整理
（四）晶带 所有相交于某一晶向直线或平行于此直线的晶面构成一个“晶带” ，此直线称 为晶带轴。 晶带轴[uvw]与该晶带的晶面 （hkl） 之间存在以下关系hu + kv + lw = 0。 （五）晶面间距与晶面夹角 总的来看，低指数的晶面其晶面间距较大， 而高指数的晶面其晶面间距较小。 ℎ d2 hkl [( ) ������
2
祝大家考试顺利！
4.将上述倒数化为最小的简单整数， 并加上圆括号， 即表示该晶面的指数， 记为（hkl） 晶面指数所代表的不仅是某一晶面，而是代表着一组相互平行的晶面。 （化 简相等） 在晶体中，具有等同条件而只是空间位向不同的各组晶面，可归并为一个晶 面族，用｛hkl｝表示。 在立方晶系中， 具有相同指数的晶向和晶面必定是相垂直的。 即[hkl] ⊥ {hkl} （三）六方晶系指数 晶面指数以 （hkil） 四个指数来表示， 有 h + k + i = 0； 晶向指数以[uvtw]表示，有u + v + t = 0。 六方晶系按两种晶轴系所得的晶面指数和晶向指 数可相互转换如下：对晶面指数来说，从（hkil）转换 成（hkl）只需去掉 i；对晶向指数，[UVW]与[uvtw]的 关系为：U = u − t; V = v − t; W = w。
三、晶体的对称性 （一）对称要素 1.宏观对称要素 （1）回转对称轴：当晶体绕其一轴回转而能完全复原时，此轴即为回转对称 轴，在回转一周的过程中，晶体能复原几次，就称为几次对称轴。有 1、2、3、 4、6 次五种。对称轴通常以符号 1、2、3、4、6 表示。 （2）对称面：如果通过晶体作一平面，使晶体的各对应点经此平面反映后都 能重合一致，犹如镜面反映一样，则称此平面对称面，用符号 m 表示。 （3）对称中心：如果位于晶体中心 O 点一边的每点都可在中心的另一边得到 对应的等同点，且每对点子的连线均通过 O 点并被它所等分，则此中心点称为 晶体的对称中心，或称为反演中心 z。 （4）回转-反演轴 当晶体绕某一轴回转一定角度（360°/n） ，再以轴上的一个中心点作反演之后 能得到复原时，此轴称为回转 -反演轴，只有 1、2、3、4、6 次五种，以符号 ̅ 、2 ̅ 、3 ̅ 、4 ̅。 ̅ 、6 1 2.微观对称要素 （1）滑动面：平移之后才能具有宏观对称性，称为滑动面。表示符号如下： 如平移为 a/2、b/2、c/2 时，写作 a、b、c；如沿对角线平移 1/2 距离，则写作 n； 如沿着面对角线平移 1/4 距离，则写作 d。 （2）螺旋轴：晶体结构可借绕螺旋轴回转360°/n角度同时 沿轴平移一定距离而得到重合，此螺旋轴称为 n 次螺旋轴。右 图为 3 次螺旋轴可按其回转方向而有右旋和左旋之分，图中右 边是右旋螺旋轴，左边则是左旋螺旋轴。因此，螺旋轴可有 2 次（平移距离为 c/2，不分右旋或左旋） 、3 次（平移距离为 c/3， 分为右旋或左旋） 、4 次（平移距离为 c/4、c/2，前者分为右旋 或左旋） 、6 次（平移距离为 c/6、c/3、c/2，前两种分为右旋或 左旋） ，它们的符号分别为：21（表示 2 次、c/2） ，31（表示 3 次、c/3、右旋） ， 32 （表示 3 次、c/3、左旋） ，41 （表示 4 次、c/4、右旋） ，43 （表示 4 次、c/4、
材料科学基础前三章课程要点总结
1.绪论材料科学基础的核心问题：材料结构和性能的关联2. 第一章第1节（1）晶体和非晶体的区别（2）空间点阵和结点的定义（3）点阵的基本特征：周期性和等同性（4）晶胞和晶格常数的定义（5）七大晶系的名称、结构特征和对称性规律（要求记忆）（6）14种布拉维点阵并理解其来源（去掉重复的和保持对称性）（7）布拉维点阵和晶体结构的关系，如何从晶体结构获得点阵信息（熟悉ɑ铀, NaCl, Zn三个例子）（8）掌握密排六方HCP的结构，画出完整的中间层原子结构图，掌握c/a比值（9）晶胞与原胞的区别3. 第一章第2节（1）掌握三种晶体结构FCC，BCC，HCP并记住代表性材料（2）理解钢球模型，掌握原子半径、晶胞原子数、配位数、堆垛密度的计算方法（3）间隙的概念和种类，间隙大小的定义（4）掌握FCC，BCC，HCP三种晶体结构中八面体、四面体间隙的位置（坐标），数量以及尺寸。
4. 第三章第3节（1）晶面指数的标定步骤及立方晶系常见的晶面指数（2）掌握晶面族的概念，能写出{100}，{110}，{111}，{112}, {123}晶面族所包含的晶面（3）掌握晶向指数的标定方法，常见的晶向指数，了解行走法确定晶向指数，能写出<100>, <111>, <110>, <112>晶向族所包括的晶向；（4）六方晶系四指数晶面指数标定方法，能写出底面、侧面、对角面的晶面指数；掌握四指数晶向指数的标定方法，熟记轴向、角二等分线方向的晶向的写法及长度，基于此能够熟练写出特殊晶向的指数。
掌握六方晶系的中由三指数晶向变换为四指数的方法；（5）面密度和线密度的概念及计算方法。
5. 第一章第4节（1）掌握晶体的堆垛方式和堆垛次序的概念；（2）简单立方沿{100}，{110}晶面的堆垛次序；（3）HCP{0001}面的堆垛次序以及错位矢量；（4）FCC{200}面的堆垛次序以及错位矢量，重点掌握{111}面的堆垛次序及错位矢量。
材料科学基础基础知识点总结
第一章材料中的原子排列第一节原子的结合方式2 原子结合键(1)离子键与离子晶体原子结合:电子转移,结合力大,无方向性与饱与性;离子晶体;硬度高,脆性大,熔点高、导电性差。
如氧化物陶瓷。
(2)共价键与原子晶体原子结合:电子共用,结合力大,有方向性与饱与性;原子晶体:强度高、硬度高(金刚石)、熔点高、脆性大、导电性差。
如高分子材料。
(3)金属键与金属晶体原子结合:电子逸出共有,结合力较大,无方向性与饱与性;金属晶体:导电性、导热性、延展性好,熔点较高。
如金属。
金属键:依靠正离子与构成电子气的自由电子之间的静电引力而使诸原子结合到一起的方式。
(3)分子键与分子晶体原子结合:电子云偏移,结合力很小,无方向性与饱与性。
分子晶体:熔点低,硬度低。
如高分子材料。
氢键:(离子结合)X-H---Y(氢键结合),有方向性,如O-H—O(4)混合键。
如复合材料。
3 结合键分类（1）一次键(化学键):金属键、共价键、离子键。
（2）二次键(物理键):分子键与氢键。
4 原子的排列方式(1)晶体:原子在三维空间内的周期性规则排列。
长程有序,各向异性。
(2)非晶体:――――――――――不规则排列。
长程无序,各向同性。
第二节原子的规则排列一晶体学基础1 空间点阵与晶体结构（1）空间点阵:由几何点做周期性的规则排列所形成的三维阵列。
图1-5特征:a 原子的理想排列;b 有14种。
其中:空间点阵中的点－阵点。
它就是纯粹的几何点,各点周围环境相同。
描述晶体中原子排列规律的空间格架称之为晶格。
空间点阵中最小的几何单元称之为晶胞。
（2）晶体结构:原子、离子或原子团按照空间点阵的实际排列。
特征:a 可能存在局部缺陷; b 可有无限多种。
2 晶胞图1－6(1)――－:构成空间点阵的最基本单元。
(2)选取原则:a 能够充分反映空间点阵的对称性;b 相等的棱与角的数目最多;c 具有尽可能多的直角;d 体积最小。
（3）形状与大小有三个棱边的长度a,b,c及其夹角α,β,γ表示。
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第一章原子结构和键合原子中一个电子的空间和能量的描述（1）主量子数 ni：决定原子中电子能量和核间平均距离，即量子壳层，取正整数 K、L 、M 、N、O、 P、Q（2）轨道动量量子数 li ：给出电子在同一量子壳层内所处的能级（电子亚层），与电子运动的角动量有关， s， p，d， f（3）磁量子数 mi：给出每个轨道角动量数或轨道数，决定原子轨道或子云在空间的伸展方向（4）自旋角动量量子数 si：表示电子自旋的方向，取值为 +1/2 或 -1/2 核外电子的排布规律（1）能量最低原理：电子总是占据能量最低的壳层，使体系的能量最低。
而在同一电子层，电子依次按 s,p,d,f 的次序排列。
（2）Pauli 不相容原理：在一个原子中不可能有运动状态完全一样的两个电子。
因此，主量子数为 n 的壳层，最多容纳2n2 电子。
（3）Hund 原则：在同一个亚能级中的各个能级中，电子的排布尽可能分占不同的能级，而且自旋方向相同。
原子间的键（见作业）第二章固体结构晶体结构的基本特征：原子（或分子、离子）在三维空间呈周期性重复排列。
即存在长程有序。
性能上两大特点：（ 1）固定的熔点；（ 2）各向异性空间点阵的概念将晶体中原子或原子团抽象为纯几何点（阵点）即可得到一个由无数几何点在三维空间排列成规则的阵列—空间点阵特征：每个阵点在空间分布必须具有完全相同的周围环境晶胞：代表性的基本单元（最小平行六面体）选取晶胞的原则：Ⅰ)选取的平行六面体应与宏观晶体具有同样的对称性；Ⅱ）平行六面体内的棱和角相等的数目应最多；Ⅲ）当平行六面体的棱角存在直角时，直角的数目应最多；Ⅳ）在满足上条件，晶胞应具有最小的体积。
晶体结构与空间点阵的区别：空间点阵是晶体中质点的几何学抽象，用以描述和分析晶体结构的周期性和对称性，由于各点阵的周围环境相同，只有14 种。
晶体是指晶体中实际质点（原子、离子和分子）的具体排列情况，它们能组成各种类型的排列，因此，实际存在的晶体结构是无限的。
材料科学基础基础知识点总结
堇第一章材料中的原子排列第一节原子的结合方式2原子结合键(1) 离子键与离子晶体原子结合：电子转移，结合力大，无方向性和饱和性；离子晶体；硬度高，脆性大，熔点高、导电性差。
如氧化物陶瓷。
(2) 共价键与原子晶体原子结合：电子共用，结合力大，有方向性和饱和性；原子晶体：强度高、硬度高(金刚石) 、熔点高、脆性大、导电性差。
如高分子材料。
(3) 金属键与金属晶体原子结合：电子逸出共有，结合力较大，无方向性和饱和性；金属晶体：导电性、导热性、延展性好，熔点较高。
如金属。
金属键：依靠正离子与构成电子气的自由电子之间的静电引力而使诸原子结合到一起的方式。
(3) 分子键与分子晶体原子结合：电子云偏移，结合力很小，无方向性和饱和性。
分子晶体：熔点低，硬度低。
如高分子材料。
氢键：(离子结合)X-H---Y (氢键结合)，有方向性，如O-H — O(4) 混合键。
如复合材料。
3结合键分类(1) 一次键(化学键)：金属键、共价键、离子键。
(2) 二次键 (物理键)：分子键和氢键。
4原子的排列方式(1) 晶体：原子在三维空间内的周期性规则排列。
长程有序，各向异性。
(2) ------------------------------------------- 非晶体：不规则排列。
长程无序，各向同性。
第二节原子的规则排列一■晶体学基础1空间点阵与晶体结构(1) 空间点阵：由几何点做周期性的规则排列所形成的三维阵列。
图1-5特征：a原子的理想排列；b有14种。
其中：空间点阵中的点一阵点。
它是纯粹的几何点，各点周围环境相同。
描述晶体中原子排列规律的空间格架称之为晶格。
空间点阵中最小的几何单元称之为晶胞。
(2) 晶体结构：原子、离子或原子团按照空间点阵的实际排列。
特征：a可能存在局部缺陷；b可有无限多种。
2晶胞图1 — 6(1) ——构成空间点阵的最基本单元。
(2) 选取原则：a能够充分反映空间点阵的对称性；b相等的棱和角的数目最多；c具有尽可能多的直角；d体积最小。
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第一章原子结构和键合原子中一个电子的空间和能量的描述（1）主量子数ni：决定原子中电子能量和核间平均距离，即量子壳层，取正整数K、L、M、N、O、P、Q（2）轨道动量量子数li：给出电子在同一量子壳层内所处的能级（电子亚层），与电子运动的角动量有关，s，p，d，f（3）磁量子数mi：给出每个轨道角动量数或轨道数，决定原子轨道或子云在空间的伸展方向（4）自旋角动量量子数si：表示电子自旋的方向，取值为+1/2 或-1/2核外电子的排布规律（1）能量最低原理：电子总是占据能量最低的壳层，使体系的能量最低。
而在同一电子层，电子依次按s,p,d,f的次序排列。
（2）Pauli不相容原理：在一个原子中不可能有运动状态完全一样的两个电子。
因此，主量子数为n的壳层，最多容纳2n2电子。
（3）Hund原则：在同一个亚能级中的各个能级中，电子的排布尽可能分占不同的能级，而且自旋方向相同。
原子间的键（见作业）第二章固体结构晶体结构的基本特征：原子（或分子、离子）在三维空间呈周期性重复排列。
即存在长程有序。
性能上两大特点：（1）固定的熔点；（2）各向异性空间点阵的概念将晶体中原子或原子团抽象为纯几何点（阵点）即可得到一个由无数几何点在三维空间排列成规则的阵列—空间点阵特征：每个阵点在空间分布必须具有完全相同的周围环境晶胞：代表性的基本单元（最小平行六面体）选取晶胞的原则：Ⅰ)选取的平行六面体应与宏观晶体具有同样的对称性；Ⅱ）平行六面体内的棱和角相等的数目应最多；Ⅲ）当平行六面体的棱角存在直角时，直角的数目应最多；Ⅳ）在满足上条件，晶胞应具有最小的体积。
晶体结构与空间点阵的区别：空间点阵是晶体中质点的几何学抽象，用以描述和分析晶体结构的周期性和对称性，由于各点阵的周围环境相同，只有14种。
晶体是指晶体中实际质点（原子、离子和分子）的具体排列情况，它们能组成各种类型的排列，因此，实际存在的晶体结构是无限的。
晶带所有相交于某一晶向直线或平行于此直线的晶面构成一个“晶带”。
厦门大学,829材料科学基础 部分简答题总结
,.原子结构1、原子间的结合键共有几种？各自的特点如何？【11年真题】答：（1）金属键：基本特点是电子的共有化，无饱和性、无方向性，因而每个原子有可能同更多的原子结合，并趋于形成低能量的密堆结构。
当金属受力变形而改变原子之间的相互位置时不至于破坏金属键，这就使得金属具有良好的延展性，又由于自由电子的存在，金属一般都具有良好的导电性和导热性能。
（2）离子键：正负离子相互吸引，结合牢固，无方向性、无饱和性。
因此，七熔点和硬度均较高。
离子晶体中很难产生自由运动的电子，因此他们都是良好的电绝缘体。
（3）共价键：有方向性和饱和性。
共价键的结合极为牢固，故共价键晶体具有结构稳定、熔点高、质硬脆等特点。
共价结合的材料一般是绝缘体，其导电能力较差。
（4）范德瓦尔斯力：范德瓦尔斯力是借助微弱的、瞬时的电偶极矩的感应作用，将原来稳定的原子结构的原子或分子结合为一体的键合。
它没有方向性和饱和性，其结合不如化学键牢固。
（5）氢键：氢键是一种极性分子键，氢键具有方向性和饱和性，其键能介于化学键和范德瓦耳斯力之间。
2、陶瓷材料中主要结合键是什么？从结合键的角度解释陶瓷材料所具有的特殊性能。
【模拟题一】答：陶瓷材料中主要的结合键是离子键和共价键。
由于离子键和共价键很强，故陶瓷的抗压强度很高、硬度很高。
因为原子以离子键和共价键结合时，外层电子处于稳定的结构状态，不能自由运动，故陶瓷材料的熔点很高，抗氧化性好、耐高温、化学稳定性高。
第二章固体结构1、为什么只有置换固溶体的两个组元之间才能无限互溶，而间隙固溶体则不能？【模拟题一】答：因为形成固溶体时，溶质原子的溶入会使溶剂结构产生点阵畸变，从而使体系能量升高。
溶质与溶剂原子尺寸相差较大，点阵畸变的程度也越大，则畸变能越高，结构的稳定性越低，溶解度越小。
一般来说，间隙固溶体中溶质原子引起的点阵畸变较大，故不能无限互溶，只能有限熔解。
2、空间点阵和晶体点阵有何区别？【模拟题四】答：空间点阵是晶体中质点排列的几何学抽象，用以描述和分析晶体结构的周期性和对称性，由于各阵点的周围环境相同，它只能有14种类型；晶体点阵又称晶体结构，是指晶体中实际质点的具体排列情况，它们能组成各种类型的排列，因此，实际存在的晶体结构是无限的。
材料科学基础基础知识点总结
精心整理第一章 材料中的原子排列第一节 原子的结合方式 2 原子结合键 （1）离子键与离子晶体 原子结合：电子转移，结合力大，无方向性和饱和性； 离子晶体；硬度高，脆性大，熔点高、导电性差。
如氧化物陶瓷。
（2）共价键与原子晶体 原子结合：电子共用，结合力大，有方向性和饱和性； 原子晶体：强度高、硬度高（金刚石）、熔点高、脆性大、导电性差。
如高分子材料。
（1）――－：构成空间点阵的最基本单元。
（2）选取原则： a 能够充分反映空间点阵的对称性； b 相等的棱和角的数目最多； c 具有尽可能多的直角； d 体积最小。
（3） 形状和大小 有三个棱边的长度a,b,c 及其夹角α,β,γ表示。
（4） 晶胞中点的位置表示（坐标法）。
3 布拉菲点阵 图1－7 14种点阵分属7个晶系。
4 晶向指数与晶面指数 晶向：空间点阵中各阵点列的方向。
晶面：通过空间点阵中任意一组阵点的平面。
国际上通用米勒指数标定晶向和晶面。
（1） 晶向指数的标定 a 建立坐标系。
确定原点（阵点）、坐标轴和度量单位（棱边）。
b 求坐标。
u’,v’,w’。
c 化整数。
u,v,w. d 加[ ]。
[uvw]。
说明： a 指数意义：代表相互平行、方向一致的所有晶向。
b 负值：标于数字上方，表示同一晶向的相反方向。
b 性质：晶带用晶带轴的晶向指数表示；晶带面//晶带轴； hu+kv+lw=0c 晶带定律 凡满足上式的晶面都属于以[uvw]为晶带轴的晶带。
推论： (a) 由两晶面(h 1k 1l 1) (h 2k 2l 2)求其晶带轴[uvw]： u=k 1l 2-k 2l 1; v=l 1h 2-l 2h 1; w=h 1k 2-h 2k 1。
(b) 由两晶向[u 1v 1w 1][u 2v 2w 2]求其决定的晶面(hkl)。
H=v 1w 1-v 2w 2; k=w 1u 2-w 2u 1; l=u 1v 2-u 2v 1。
材料科学基础知识点整理
材料科学与基础第一章晶体结构第一节晶体学基础一、空间点阵晶体中原子或分子的空间规则排列，阵点周围环境相同，在空间的位置一定。
（一）晶胞点阵中取出的一个反映点阵对称性的代表性基本单元。
通过晶胞角上的某一阵点，沿其三个棱边作坐标轴X、Y、Z（称为晶轴），则此晶胞就可由其三个棱边的边长a、b、c（称为点阵常数）及晶轴之间的夹角α、β、γ六个参数表达出来。
事实上，采用三个点阵矢量a、b、c来描述晶胞更方便。
（二）晶系（三）布拉菲点阵只能有14种空间点阵，归属于7个晶系。
（四）晶体结构与空间点阵最简单的空间格子，又叫原始格子，以P表示。
对称性高的为高级晶族。
二、晶向指数和晶面指数（一）晶向指数1.以晶胞的晶轴为坐标轴X、Y、Z，以晶胞边长作为坐标轴的长度单位。
2.从晶轴系的原点O沿所指方向的直线取最近一个阵点的坐标u、v、w。
3.将此数化为最小整数并加上方括号，即为晶向指数。
[100],[110],[111̅]晶向指数表示所有相互平行、方向一致的晶向。
晶体中因对称关系而等同的各组晶向可并为一个晶向族，用<uvw>表示。
（二）晶面指数1.对晶胞作晶轴X、Y、Z以晶胞的边长作为晶轴上的单位长度。
2.求出待定晶面在三个晶轴上的截距（如该晶面与某轴平行，则截距为∞）。
3.取这些截距数的倒数。
4.将上述倒数化为最小的简单整数，并加上圆括号，即表示该晶面的指数，记为（hkl ）晶面指数所代表的不仅是某一晶面，而是代表着一组相互平行的晶面。
（化简相等）在晶体中，具有等同条件而只是空间位向不同的各组晶面，可归并为一个晶面族，用｛hkl ｝表示。
在立方晶系中，具有相同指数的晶向和晶面必定是相垂直的。
即[hkl ]⊥{hkl} （三）六方晶系指数晶面指数以（hkil ）四个指数来表示，有h +k +i =0； 晶向指数以[uvtw]表示，有u +v +t =0。
六方晶系按两种晶轴系所得的晶面指数和晶向指数可相互转换如下：对晶面指数来说，从（hkil ）转换成（hkl ）只需去掉i ；对晶向指数，[UVW]与[uvtw]的关系为：U =u −t; V =v −t; W =w 。
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第一章原子结构和键合原子中一个电子的空间和能量的描述（1）主量子数ni：决定原子中电子能量和核间平均距离，即量子壳层，取正整数K、L、M、N、O、P、Q（2）轨道动量量子数li：给出电子在同一量子壳层内所处的能级（电子亚层），与电子运动的角动量有关，s，p，d，f（3）磁量子数mi：给出每个轨道角动量数或轨道数，决定原子轨道或子云在空间的伸展方向（4）自旋角动量量子数si：表示电子自旋的方向，取值为+1/2 或-1/2核外电子的排布规律（1）能量最低原理：电子总是占据能量最低的壳层，使体系的能量最低。
而在同一电子层，电子依次按s,p,d,f的次序排列。
（2）Pauli不相容原理：在一个原子中不可能有运动状态完全一样的两个电子。
因此，主量子数为n的壳层，最多容纳2n2电子。
（3）Hund原则：在同一个亚能级中的各个能级中，电子的排布尽可能分占不同的能级，而且自旋方向相同。
原子间的键（见作业）第二章固体结构晶体结构的基本特征：原子（或分子、离子）在三维空间呈周期性重复排列。
即存在长程有序。
性能上两大特点：（1）固定的熔点；（2）各向异性空间点阵的概念将晶体中原子或原子团抽象为纯几何点（阵点）即可得到一个由无数几何点在三维空间排列成规则的阵列—空间点阵特征：每个阵点在空间分布必须具有完全相同的周围环境晶胞：代表性的基本单元（最小平行六面体）选取晶胞的原则：Ⅰ)选取的平行六面体应与宏观晶体具有同样的对称性；Ⅱ）平行六面体内的棱和角相等的数目应最多；Ⅲ）当平行六面体的棱角存在直角时，直角的数目应最多；Ⅳ）在满足上条件，晶胞应具有最小的体积。
晶体结构与空间点阵的区别：空间点阵是晶体中质点的几何学抽象，用以描述和分析晶体结构的周期性和对称性，由于各点阵的周围环境相同，只有14种。
晶体是指晶体中实际质点（原子、离子和分子）的具体排列情况，它们能组成各种类型的排列，因此，实际存在的晶体结构是无限的。
晶带所有相交于某一晶向直线或平行于此直线的晶面构成一个“晶带”。
此直线称为晶带轴，所有的这些晶面都称为共带面。
晶带轴[u v w]与该晶带的晶面（h k l）之间存在以下关系hu＋kv＋lw＝0 ————晶带定律凡满足此关系的晶面都属于以[u v w]为晶带轴的晶带配位数：晶体界结构中任一原子周围最近邻且等距离的原子数致密度：晶体结构中原子体积占总体积的百分比三种晶体结构中的原子的密排面和密排方向fcc：{1 1 1}<110> ABCABCABC······bcc：{110} <111> hcp: {0001} <1120> ABABABAB······多晶型性有些固态金属在不同的温度和压力下具有不同的晶体结构即具有多晶型性，转变的产物称为同素异构体。
由于不同晶体结构的致密度不同，当金属由一种晶体结构变为另一种晶体结构时，将伴随有质量体积的跃变即体积的突变合金相结构合金: 是指由两种或两种以上的金属或金属与非金属经熔炼、烧结或其他方法组合而成并具有金属特性的物质。
组元: 组成合金的基本的独立的物质。
组元可以是金属和非金属元素，也可以是化合物。
相：合金中具有同一聚集状态、同一晶体结构和性质并以界面相互隔开的均匀组成部分。
固溶体：以某一组元为溶剂，在其晶体点阵中溶入其他组元原子（溶剂原子）所形成的均匀混合的固态溶体，它保持着溶剂的晶体结构类型。
影响合金相性质的主要因素：（1）电化学因素；（2）原子尺寸因素；（3）电子浓度因素置换固溶体：当溶质原子溶人溶剂中形成固溶体时，溶质原子占据溶剂点阵的阵点，或者说溶质原子置换了溶剂点阵的部分溶剂原子影响溶解度的主要因素晶体结构：晶体结构相同是组元间形成无限固溶体的必要条件。
原子尺寸因素：原子半径差小于15%，易形成溶解度较大的固溶体。
化学亲和力（电负性）：原子间的化学亲和力愈强，易形成化合物，不易形成固溶体。
原子价因素：溶质原子价的影响实质是“电子浓度”所决定的。
电子浓度=合金中价电子数目与原子数目的比值。
间隙固溶体：溶质原子分布于溶剂晶格间隙而形成的固溶体称为间隙固溶体中间相：中间相可以是化合物，也可以是以化合物为基的固溶体（第二类固溶体或称二次固溶体）。
中间相通常可用化合物的化学分子式表示。
大多数中间相中原子间的结合方式属于金属键与其他典型键（如离子键、共价键和分子键）相混合的一种结合方式。
因此，它们都具有金属性。
分类：1.正常价化合物2.电子化合物3.原子尺寸因素有关的化合物1. 正常价化合物在元素周期表中，一些金属与电负性较强得ⅣA、ⅤA、ⅥA族得一些元素按照化学上得原子价规律所形成的化合物基本类型：A2B（或AB2)、A3B2正常价化合物与组元间电负性的关系：电负性差越小，化合物越不稳定，越趋于金属键结合电负性差越大，化合物越稳定，越趋于离子键结合2.电子化合物特点：电子浓度是决定晶体结构的主要因素。
相同的电子浓度具有相同的晶体结构类型。
电子浓度为21/12的电子化合物称为ε相，具有密排六方结构电子浓度为21/13的电子化合物称为γ相，具有复杂立方结构电子浓度为21/14的电子化合物称为β相，具有体心立方结构固溶体的性质和纯金属相比，由于溶质原子的溶入导致固溶体的点阵常数改变，产生固溶强化及力学性能、物理和化学性能产生了不同程度的变化1).具有超导性质的金属间化合物，如Nb3Ge，Nb3Al，Nh3Sn，V3Si，NbN等；2).具有特殊电学性质的金属间化合物，如InTe-PbSe，GaAs-ZnSe等在半导体材料用；3).具有强磁性的金属间化合物，如稀土元素（Ce，La，Sm，Pr，Y等）和Co的化合物，具有特别优异的永磁性能；4).具有奇特吸释氢本领的金属间化合物（常称为贮氢材料），如LaNi5，FeTi，R2Mg17和R2Ni2Mg15。
(R等仅代表稀土La，Ce，Pr，Nd或混合稀土）是一种很有前途的储能和换能材料；5).具有耐热特性的金属间化合物，如Ni3Al，NiAl，TiAl，Ti3Al，FeAl，Fe3Al，MoSi2，NbBe12。
ZrBe12等不仅具有很好的高温强度，并且，在高温下具有比较好的塑性；6).耐蚀的金属间化合物，如某些金属的碳化物，硼化物、氨化物和氧化物等在侵蚀介质中仍很耐蚀，若通过表面涂覆方法，可大大提高被涂覆件的耐蚀性能；7).具有形状记忆效应、超弹性和消震性的金属间化合物，如TiNi，CuZn，CuSi，MnCu，Cu3Al等已在工业上得到应用离子晶体的结构规则1.负离子配位多面体规则，离子晶体中，正离子的配位数通常为4和6，但也有少数为3，8，122.电价规则，在一个稳定的离子晶体结构中，每个负离子的电价Z-等于或接近等于与之相邻接的各正离子静电强度S 的总和。
这就是鲍林第二规则，也称电价规则3.负离子多面体共用顶、棱和面的规则，鲍林第三规则指出：“在一配位结构中，共用棱特别是共用面的存在，会降低这个结构的稳定性4.不同种类正离子配位多面体间连接规则，鲍林第四规则认为："在含有一种以上正负离子的离子晶体中，一些电价较高，配位数较低的正离子配位多面体之间，有尽量互不结合的趋势。
“5.节约规则鲍林第五规则指出："在同一晶体中，同种正离子与同种负离子的结合方式应最大限度地趋于一致。
"因为在一个均匀的结构中，不同形状的配位多面体很难有效堆积在一起。
离子晶体按其化学组成分为二元化合物和多元化合物硅酸盐的晶体结构硅酸盐晶体是构成地壳的主要矿物，它们也是制造水泥、陶瓷、玻璃、耐火材料的主要原料。
硅酸盐的成分复杂，结构形式多种多样。
但硅酸盐的结构主要由三部分组成，一部分是由硅和氧按不同比例组成的各种负离子团，称为硅氧骨干，这是硅酸盐的基本结构单元，另外两部分为硅氧骨于以外的正离子和负离子1、孤岛状硅酸盐2、组群状硅酸盐晶体结构3、链状硅酸盐4、层状结构硅酸盐5、架状硅酸盐共价晶体结构元素周期表中Ⅳ，Ⅴ，Ⅵ族元素、许多无机非金属材料和聚合物都是共价键结合。
共价晶体的共同特点是配位数服从8－N法则小为原子的价电子数，这就是说结构中每个原子都有8－N个最近邻的原子第三章晶体缺陷缺陷形成的原因:在实际晶体中，由于原子（或离子、分子）的热运动，以及晶体的形成条件、冷热加工过程和其他辐射、杂质等因素的影响，实际晶体中原子的排列不可能那样规则、完整，常存在各种偏离理想结构的情况，即晶体缺陷。
晶体缺陷对晶体的性能，特别是对那些结构敏感的性能，如屈服强度、断裂强度、塑性、电阻率、磁导率等有很大的影响。
点缺陷的平衡浓度：（1）造成点阵畸变，内能升高，热力学不稳定。
（2）熵值增大，增加热力学稳定性。
点缺陷的运动：复合：在一定温度下，晶体中达到统计平衡的空位和间隙原子的数目是一定的，而且晶体中的点缺陷并不是固定不动的，而是处于不断的运动过程中。
在运动过程中，当间隙原子与一个空位相遇时，它将落人该空位，而使两者都消失晶体中的原子正是由于空位和间隙原子不断地产生与复合才不停地由一处向另一处作无规则的布朗运动，这就是晶体中原子的自扩散，是固态相变、表面化学热处理、蠕变、烧结等物理化学过程的基础位错刃型位错的特征1刃型位错有一个额外的半原子面。
2 刃型位错可理解为晶体中已滑移区与未滑移区的边界线。
它不一定是直线，也可以是折线或曲线，但它必与滑移方向相垂直，也垂直于滑移矢量。
3 滑移面必定是同时包含有位错线和滑移矢量的平面，在其他面上不能滑移。
由于在刃型位错中，位错线与滑移矢量互相垂直，因此，由它们所构成的平面只有一个。
4 晶体中存在刃型位错之后，位错周围的点阵发生弹性畸变，既有切应变，又有正应变。
就正刃型位错而言，滑移面上方点阵受到压应力，下方点阵受到拉应力；负刃型位错与此相反。
5 在位错线周围的过渡区（畸变区）每个原子具有较大的平均能量。
但该区只有几个原子间距宽，畸变区是狭长的管道，所以刃型位错是线缺陷。
螺型位错螺型位错的特征1螺型位错无额外半原子面，原子错排是对称的。
2 根据位错线附近呈螺旋形排列的原子的旋转方向不同，螺型位错可以分为右旋和左旋螺型位错。
3 螺型位错线与滑移矢量平行，因此一定是直线，而且位错线的移动方向与晶体滑移方向互相垂直。
4 纯螺型位错的滑移面不是唯一的。
凡是包含螺型位错线的平面都可以作为它的滑移面。
但实际上，滑移通常是在那些原子密排面上进行的。
5 螺型位错线周围的点阵也发生了弹性畸变，但是，只有平行于位错线的切应变而无正应变，即不会引起体积膨胀和收缩，且在垂直于位错线的平面投影上，看不到原子的位移，看不出有缺陷。