材料科学基础复习
材料科学基础复习重点
几种强化1、加工硬化：金属材料在再结晶温度以下塑性变形时强度和硬度升高，而塑性和韧性降低的现象。
强化机制：金属在塑性变形时，晶粒发生滑移，出现位错的缠结，使晶粒拉长、破碎和纤维化，金属内部产生了残余应力。
2、固溶强化：固溶体材料随溶质含量提高其强度、硬度提高而塑性、韧性下降的现象。
强化机制：晶格畸变，阻碍位错运动。
3、细晶强化：通过细化晶粒而使金属材料力学性能提高的方法，4、弥散强化：在材料中引入第二相后材料的强度提高的现象几种概念1、滑移系：一个滑移面和该面上一个滑移方向的组合。
2、交滑移：螺型位错在两个相交的滑移面上运动，螺位错在一个滑移面上运动遇有障碍，会转动到另一滑移面上继续滑移，滑移方向不变。
3、屈服现象：低碳钢在上屈服点开始塑性变形，当应力达到上屈服点之后开始应力降落，在下屈服点发生连续变形而应力并不升高，即出现水平台（吕德斯带）原因：柯氏气团的存在、破坏和重新形成，位错的增殖。
4、应变时效：低碳钢经过少量的预变形可以不出现明显的屈服点，但是在变形后在室温下放置一段较长时间或在低温经过短时间加热，在进行拉伸试验，则屈服点又重复出现，且屈服应力提高，这种现象就称为低碳钢的应变时效。
5、形变结构：各晶粒的某个相同的滑移系，在变形量较大时逐渐转向趋于与拉力轴平行，这种原来晶粒取向任意，现在由于外力的作用使晶粒转动，晶粒的取向趋于一致，形成了晶体的择优取向，我们称之为形变织构。
变形量越大，择优取向程度越大，表现出织构越强。
滑移和孪晶的区别滑移是指在切应力的作用下，晶体的一部分沿一定晶面和晶向，相对于另一部分发生相对移动的一种运动状态。
孪生：在切应力作用下，晶体的一部分相对于另一部分沿一定的晶面和晶向发生均匀切变并形成晶体取向的镜面对称关系。
伪共晶：在不平衡结晶条件下，成分在共晶点附近的合金全部变成共晶组织，这种非共晶成分的共晶组织，称为伪共晶组合。
伪共晶区有如下规律：两组元有相近的熔点时，出现对称伪共晶区；两组元的熔点相差较大时，共晶点通常偏向低熔点组元一方，而伪共晶区则偏向高熔点组元一方。
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1、鲍林规则：鲍林根据已测定的晶体结构数据和晶格能公式所反映的关系，提出的判断离子化合物结构稳定性的规则，共包含五条规则。
2、晶体：质点在三维空间作有序排列的固体晶胞：是晶体结构中的最小单元。
3、晶子学说：玻璃结构是一种不连续的原子集合体，即无数“微晶”分散在无定形介质中。
无规则网络学说：玻璃的结构与相应的晶体结构相似，同样形成连续的三维空间网络结构。
但玻璃的网络与晶体的网络不同，玻璃的网络是不规则的、非周期性的4、扩散型相变：在相变时，依靠原子或离子的扩散来进行的相变。
非扩散型相变：相变过程不存在原子离子的扩散，或虽存在扩散但不是相变所必须的或不是主要过程的相变。
5、热缺陷：也称本征缺陷，指由热起伏的原因所产生的空位和间隙质点。
杂质缺陷：也称组成缺陷，是由外加杂质的引入所产生的缺陷。
6、点缺陷：亦称为零维缺陷，缺陷尺寸为原子大小数量级，包括空位、间隙原子、杂质原子和色心等。
线缺陷：亦称一维缺陷或位错，是指在一维方向上偏离理想晶体中的周期性、规则性排列所产生的缺陷，包括棱位错和螺形位错；7、烧结：一种或多种固体粉末经过成型，在加热到一定温度后开始收缩，在低于熔点温度下变成致密、坚硬的烧结体，这个过程叫烧结。
固相反应：固体直接参与反应并起化学变化，同时至少在固体内部或外部的一个过程中起控制作用。
8、肖特基缺陷：质点由表面位置迁移到新的表面位置，在晶体表面形成新的一层，同时在晶体内部留下空位，其特征是正负离子空位成比例出现。
弗伦克尔缺陷：质点离开正常格点后进入到晶格间隙位置，其特征是空位和间隙质点成对出现。
9、硼反常现象：当数量不多的碱金属氧化物同氧化硼一起熔融时，碱金属所提供的氧不象熔融玻璃中作为非桥氧出现在结构中，而是使硼氧三角体转变为桥氧组成的硼氧四面体，致使玻璃从原来两度空间的层状结构转变为三度空间的架状结构，从而加强了网络结构，并使玻璃的各种物理性能变好。
这与相同条件下的硅酸盐玻璃相比，其性能随碱金属或碱土金属加入量的变化规律相反，所以称之为硼反常现象10、均匀成核：晶核从均匀的单相熔体中产生的几率处处相同的成核过程。
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导论
材料科学是研究材料的结构、性质和应用的科学，是现代工程技术领域的基础学科。
它对于工程师和科学家在材料选择、设计和开发方面至关重要。
本篇文档将以复习资料的形式，对材料科学的基础知识进行系统梳理和总结。
第一章材料的结构与组成
1.1 原子结构与元素周期表
- 原子的组成：质子、中子和电子
- 元素周期表的基本结构和主要特征
- 元素周期表的分类：金属、非金属和半金属
1.2 结晶与非晶结构
- 结晶的概念和特征
- 结晶的晶体结构：离子晶体、共价晶体和金属晶体
- 非晶态材料的特点和应用
1.3 晶体缺陷
- 点缺陷：空位、间隙、杂质点等
- 线缺陷：位错、脆性断裂和塑性变形
- 面缺陷：晶界、孪晶和堆垛层错
第二章材料的物理性质
2.1 密度与晶体的结构密度
- 密度的概念和计算方法
- 晶格常数与密度的关系
2.2 热膨胀与晶体的结构变化
- 热膨胀的定义和计算方法
- 晶体结构变化对热膨胀的影响
2.3 热导率与导热机制
- 热导率的定义和计算方法
- 材料的导热机制：电子传导、晶格振动传导和辐射传导。
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一、填空
9.结合键分为化学键和物理键，化学键是，它包括金属键、离子键 和共价键。物理键是次价键，有范德华力、氢键。另外氢键介于 化学键和范德华力之间。金属键既无饱和性又无方向性，是金属 中的自由电子与正离子相互作用而构成的键。绝大多数金属均以 金属键方式结合，其基本特点是电子的共有化。离子键是正负离 子的静电作用，这种结合的基本特点是以离子而不是原子为结合 单元。由于在离子晶体中很难产生自由运动的电子，因此离子晶 体都是良好的电绝缘体。共价键是由两个或多个电负性相差不大 的原子间通过共用电子对而形成的化学键。在形成共价键时，为 使电子云达到最大限度的重叠，共价键就有方向性；当一个电子 与另一个电子配对以后，就不再和第三个电子配对，成键的共用 电子对数目是一定的，因而共价键具有饱和性。共价键之间都有 确定的的方位，配位数比较小，共价键的结合比较牢固，因而具 有结构稳定、熔点高、质硬脆的特点。由于束缚在相邻原子间的 共用电子对不能自由地运动，共价键结合形成的材料一般是绝缘 体，其导电能力差。氢键具有方向性和饱和性。范德华力没有方 向性和饱和性。
39、一些原子克服束缚迁移，产生空位。又可 分为 肖脱基空位和 弗伦克尔空位空位 。 40、利用相图，我们可以知道在热力学平衡条 件下，各种成分的物质在不同 温度 、压力 下的相组成、各种相的成分、相的相对量。 41、铁碳相图中的包晶点、共析点、共晶点的 温度分别应为 1495℃ 727℃ 和 1148℃。 42、铁碳相图中的包晶点、共晶点、共析点的 含碳量分别应为 、 0.77% 和 4.30% 。
一、填空
11.晶体结构的基本特征是，原子（分子或离子）在 三维空间呈周期性重复排列，即存在长程有序。与非 晶体物质在性能上存在的主要区别是a.晶体熔化时有 固定的熔点，而非晶体却无固定的熔点，存在一个软 化温度范围；b.晶体具有各向异性，而非晶体却为各 向同性。 12.晶体结构：晶体内部质点在三维空间作周期性重 复排列构成。 空间点阵（空间格子）：从理想晶体结构中抽象出来， 相当于晶体结构中结构基元的结点在三维空间作周期 性重复排列的几何图形 晶胞：能反映整个晶体结构全部特征的最小单位
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1..晶界偏聚：由于晶内与晶界上的畸变能差别或由于空位的存在使得溶质原子或杂质原子在晶界上的富集现象2.科垂尔气团：溶质原子在刃型位错周围的聚集的现象，这种气团可以阻碍位错运动，产生固溶强化效应等结果3.反应扩散：伴随有化学反应而形成新相的扩散称为反应扩散，如从金属表面向内部渗入金属时，渗入元素浓度超过溶解度出现新相4.变形织构：经过塑性变形后原来多晶体中位向不同的晶粒变成取向基本一致，形成晶粒的择优取向，择优取向后的晶体结构为织构，若织构是在塑性变形中产生的，称为变形织构5.割阶和扭折：位错运动过程中与其它位错交截后形成一定的位错交截折线，若交截后的位错折线在原来位错的滑移面上，此位错折线称为扭折，若交截后的位错折线垂直于原来位错的滑移面，此位错折线称为割阶6.冷加工与热加工：通常根据金属材料的再结晶温度来加以区分，在再结晶温度以上的加工称为热加工，低于再结晶温度又是室温下的加工称为冷加工7.面角位错：在位错反应中，fcc晶体中不同滑移面上的全位错分解为不全位错后，领先不全位错反应生成新的不可动位错，导致出现的三个不全位错之间夹杂两个层错的不可动位错组态；8.变形织构：多晶体中位向不同的晶粒经过塑性变形后晶粒取向变成大体一致，形成晶粒的择优取向，择优取向后的晶体结构称为变形织构，织构在变形中产生，称为变形织构；9.再结晶织构是具有变形织构的金属经过再结晶退火后出现的织构，位向于原变形织构可能相同或不同，但常与原织构有一定位向关系。
10.再结晶全图：表示冷变形程度、退火温度与再结晶后晶粒大小的关系（保温时间一定）的图。
11.带状组织：多相合金中的各个相在热加工中可能沿着变形方向形成的交替排列称为带状组织；12.加工流线：金属内部的少量夹杂物在热加工中顺着金属流动的方向伸长和分布，形成一道一道的细线；13.动态再结晶：低层错能金属由于开展位错宽，位错难于运动而通过动态回复软化，金属在热加工中由温度和外力联合作用发生的再结晶称为动态再结晶。
材料科学基础复习题
名词解释1.空间点阵：是表示晶体结构中质点周期性重复规律得几何图形.2.同素异构：是指某些元素在t和p变化时,晶体结构发生变化得特征.3.固溶体：当一种组分（溶剂）内溶解了其他组分（溶质）而形成的单一、均匀的晶态固体，其晶体结构保持溶剂组元的晶体结构时，这种相就称固溶体。
4.电子浓度：固溶体中价电子数目e与原子数目之比。
5.间隙固溶体：溶质原子溶入溶剂间隙形成的固溶体6.晶胞:能完全反映晶格特征得最小几何单元7.清洁表面：是指不存在任何吸附、催化反应、杂质扩散等物理化学效应得表面，这种表面的化学组成与体内相同，但周期结构可以不同于体内。
8.润湿：是一种流体从固体表面置换另一种流体的过程。
9.表面改性：是利用固体表面的吸附特性，通过各种表面处理来改变固体表面得结构和性质以适应各种预期要求。
10.晶界：凡结构相同而取向不同的晶体相互接触，其接触面称为晶界。
11.相平衡：一个多相系统中，在一定条件下，当每一相的生成速度与它的消失速度相等时，宏观上没有任何物质在相间传递，系统中每一个相的数量均不随时间而变化，这时系统便达到了相平衡。
12.临界晶胚半径rk ：新相可以长大而不消失的最小晶胚半径.13．枝晶偏析: 固溶体非平衡凝固时不同时刻结晶的固相成分不同导致树枝晶内成分不均匀的现象(或树枝晶晶轴含高熔点组元较多，晶枝间低熔点组元较多的现象).14.扩散：由构成物质的微粒得热运动而产生得物质迁移现象。
扩散的宏观表现为物质的定向输送。
15.反应扩散:在扩散中由于成分的变化，通过化学反应而伴随着新相的形成(或称有相变发生)的扩散过程称为“反应扩散”，也称为“相变扩散。
16.泰曼温度：反应开始温度远低于反应物熔点或系统低共熔温度，通常相当于一种反应物开始呈现显著扩散作用的温度，此温度称为泰曼温度或烧结温度。
18.相变：随自由能变化而发生的相的结构变化。
19.什么是相律：表示材料系统相平衡得热力学表达式，具体表示系统自由能、组元数和相数之间得关系。
《材料科学基础》期末复习
总复习
本章区别概念：
晶体与非晶体 • 空间点阵和晶体结构
相和组织
• 固溶体和中间相 间隙固溶体和置换固溶体 • 间隙固溶体和间隙化合物 间隙相和间隙化合物
• 电子化合物和正常价化合物
总复习
第三章 晶体缺陷
1、各类缺陷的认识（点、线、面缺陷定义和特征）。
2、点缺陷、Schottky空位、Frankel空位、间隙原子、置 换原子。点缺陷的特征、平衡浓度公式及应用。 3、线缺陷、位错、位错线、刃型位错、螺型位错、混合 型位错、柏氏矢量、位错运动、滑移、交滑移、双交滑移、 多滑移、攀移、交割、割价、扭折、塞积。 • 位错类型（刃型、螺型、混合型位错）的判断及其特征。 • 柏氏矢量的确定方法、特征及表示法。 • 位错线、柏氏矢量、位错运动与作用在位错上的力之间 的关系。
总复习
本章区别概念：
• 滑移、孪生 软位向，硬位向 • 几何硬化和几何软化 沉淀强化、弥散强化 • 纤维组织与带状组织 第一类残余应力 、第二类残余应力 、第三类残余应力 • 静态回复与动态回复 静态再结晶、动态再结晶 • 正常长大、异常长大 冷加工、热加工 • 重结晶、再结晶、二次再结晶
总复习
3、晶界与相界的类型、晶界的特性和作用（对材料性能的
影响）。
总复习
本章区别概念： • 刃型位错和螺型位错 交滑移和多滑移
• 滑移和攀移
割价、扭折
• 晶界、相界、孪晶界
小角度晶界、大角度晶界 • 共格相界、非共格相界、半共格相界
总复习
第四章 固体原子及分子的运动
1、固态金属扩散的条件及影响扩散的因素； 2、扩散定律（Fick第一、二定律）的方程、稳态扩散、非稳态扩散、 扩散通量。 扩散定律的内容和表达式、物理意义、适应条件。扩散定律的解及 应用，如：渗碳等； 3、迁移率、柯肯达尔效应、扩散激活能。 4、固相中原子扩散的各种机制（空位机制、间隙机制、换位机制、 晶界扩散机制。扩散的驱动力并用扩散理论分析实际问题。 5、扩散的分类、名称（区别，）；扩散、自扩散、互（异）扩散、 上坡扩散、下坡扩散；原子扩散、反应扩散；空位扩散、间隙扩散、换 位扩散、晶界扩散、表面扩散、短路扩散。 6、扩散系数及表达式（阿累尼乌斯方程）、影响扩散的因素。
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一.名词解释塑性韧性强度弹性比功分子键（空间）点阵固溶体间隙固溶体固溶强化位错多晶体单晶体反应扩散柯肯达尔效应二次结晶共晶转变包晶转变共析转变铁素体（非）均匀形核结构起伏成分过冷过冷度加工硬化再结晶淬透性（过）时效回火脆性调幅分解二. 需掌握的知识点1. 延性断裂和脆性断裂的区分标准—断裂前有无明显塑性变形。
2. 原子核外电子分布规律遵循的三个原则。
3. 金属键、离子键、共价键、分子键的特点。
4. 混合键比例计算与电负性差的关系。
5. fcc、bcc、hcp的常见金属、一个晶胞内原子数、配位数、致密度、常见滑移系等。
6. 固态合金相分为两大类：固溶体（间隙固溶体与置换固溶体）和中间相（区别点）。
7.影响固溶体溶解度的因素。
8.间隙相和间隙化合物的区别。
9. 晶体缺陷几何特征分类-点、线、面缺陷。
10. 点缺陷的种类及其区别（肖脱基缺陷和弗兰克尔缺陷）。
11.获得过饱和点缺陷的方法及原因。
12. 各类位错运动方向与柏氏矢量、切应力、位错线的位向关系。
13. 位错的主要运动方式；常温下金属塑性变形的方式。
14. 位错的增殖机制：F-R位错增殖机制、双交滑移增殖机制的主要内容。
15.说明柏氏矢量的确定方法。
掌握利用柏氏矢量和位错线的位向关系来判断位错类型。
16.两根平行的螺型位错相遇时的相互作用情况。
17.刃型位错和螺型位错的不同点。
18. 大小角度晶界的位向差、常见类型、模型描述、能量等。
19. 扩散第一定律、第二定律的数学表达式及其字母的物理含义。
20. 体扩散的主要机制、适用对象、扩散激活能大小等；短路扩散等；反应扩散与原子扩散；多晶材料的三种扩散途径—晶内、晶界、表面扩散。
21.柯肯达尔效应的含义及说明的问题（重要意义）。
22. 上坡扩散：物质由低浓度→高浓度，说明扩散的真正原因是化学势梯度而非浓度梯度。
23. 反应扩散定义、特点、扩散层增厚速度的决定因素。
24. 影响扩散的主要因素简述及分别叙述。
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材料科学基础复习第一章材料科学与工程1. 金属是电的良好导体，强度高和较致密，可以形成复杂的形状，当经受高速冲击力时有抵抗脆性断裂的能力。
这些性能使金属在导电和结构应用上成为最重要的材料类别之一。
金属在强度和韧性（断裂抗力）两方面具有优异的综合性能。
2. 普通的陶瓷包括：沙.砖块和泥灰.窗玻璃和石墨3. 陶瓷通常由金属和非金属原子组成。
很多陶瓷是晶体，不是晶体的常见例子是窗玻璃（主要由SiO2 组成）。
陶瓷中中非金属元素通常是氧。
陶瓷倾向于以脆性形式断裂，而不是以弯曲来缓解外力。
陶瓷的优点：高温稳定性，抗化学腐蚀性，不吸收外来物质。
陶瓷中的离子键和共价键很强。
4. 聚合物大部分是共价键合，但链之间以比较弱的二次键互相键合，因此强度较低。
聚合物一般不能应用于高温条件，因为在中等温度下倾向于软化。
价格低廉，密度低，易于加工成复杂形状。
5. 复合材料是由两种或多种材料结合在一起而产生一种新的材料，这种材料的性能用传统方法是不能得到的。
例如：胶合板，混凝土和钢束轮胎。
6. 主要的半导体材料是共价键结合的元素硅和锗以及一系列共价键化合物，半导体是陶瓷的一小类。
第二章原子尺度的结构1. 阿累尼乌斯过程（热激活过程）遵循的公式：反应速率=Cexp（-Q/RT）C为常数，R为气体常数，T为热力学温度，Q为过程的激活能R总是具有相同的值，而C和激活能Q却随反应变化而变化2. 一次键通常比二次键强一个数量级以上一次键的 3 个主要类型：离子键，共价键，金属键二次键的 2 个类型：氢键（最强的二次键），范德瓦尔键3. 离子键：包含正电性和负电性两种元素的化合物最通常的键类型4. 配位数：每个原子周围最邻近的数目5. 确定半径比值与所得配位数的关系的限定条件：（1）正离子与负离子相接触（2）给定正离子周围的负离子数目在几何上尽可能高（3）同性的例子不能相互重叠表：每个配位数的临界（r/R ）比值（P34）6. 离子材料的配位数（CN有几何构型决定，共价键材料的配位数由每个原子的价电层中的电子数决定，金属固体中原子的配位数主要是由几何条件决定7. 二次键与一次键的根本区别：二次键既不涉及电子的转移，也不涉及电子的公用8. 交联：通过未饱和双键而形成的一次键9．橡胶老化的原因：硫化橡胶的交联程度并不大，仍然存在大量的未饱和键，因此当大气中的硫或氧侵蚀使用中的硫化橡胶时就会变脆和开裂第三章晶体结构1. 晶体：以基本的积木块按一定间隔重复、规则排列方式结晶的材料2. 短程有序（SRO:在一个中心原子周围最近邻原子的局部排列长程有序（LRO :材料在比键长大得多的距离呈现有序3. 点阵:点的无限延伸的排列，其中每一点被相同类型的临点所包围4. 基元:处在一个点阵的物质群5. 线密度:沿一个方向单位长度上相同点真的数目面密度: 所关心的面的单位面积上的原子数。
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一：知识：1：晶面和晶向：晶面：（hkl）；晶向：[hkl]；2：对于能量和熵的判断：（1）：G=H-TS，高温主要考虑熵作用（熔化等），低温主要考虑能量作用（常温等），较高温度时综合考虑；（2）：分析：能量分为结合能和应变能。
结合能：可用简单立方系或平面正方点阵，观察过程前后键数量的变化（最近邻假设）；同时原子间距越小结合能越大（越稳定）。
应变能：“偏离平衡状态越远，应变能越高”，同时（同样偏离距离）压应变的数值高于拉应变。
熵：由S=KlnΩ，有：体系微观状态数越大，熵越高（应用此式说明时需注意过程前后体系物质种类及数量不能变化）；可用排列组合比较Ω。
一般情况可直观感觉，体系越无序，所受的限制越少，熵越大。
3：“属+种差”：对于词汇“ABC”：C是主要成分，A、B是对C的修饰。
第一章问题P7-1：已知α-Fe的密度为7.8，其晶胞是立方的，每个晶胞中原子个数为2，求点阵常数。
【】2：在一个晶胞内，画出（123）、（101）、（021）、（111）和[111]、[212]、[301]、[231]。
【】3：根据立方系夹角公式，计算以下界面的夹角：（111）与（111）；（110）和(111)。
【】5：有一个反派角色问了该问题：（e π2）晶面该怎么画？如何看待他的问题？答：这个晶面只能近似地作出……但是不必考虑这个问题，因为高指数晶面没有意义。
之所以无意义，是因为高指数晶面上的原子间距离很远，相互作用可忽略不计，没有研究价值。
6：说明面心立方中（111）面间距最大，而体心立方中（110）面间距最大。
【】P91：铜的密度为8.9，铝为2.7（8.9/2.7=3.3），但两者的原子量之比为63.5/27=2.35。
请问两个比值不同说明了什么？（铜和铝结构相同）【】2：画出fcc（111）晶面和bcc（110）晶面的原子分布图。
【】4：已知金刚石中C-C键长为0.155nm，求其密度。
【】6：金刚石强度远高于石墨，但熔点却低于石墨。
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一.名词解释塑性韧性强度弹性比功分子键（空间）点阵固溶体间隙固溶体固溶强化位错多晶体单晶体反应扩散柯肯达尔效应二次结晶共晶转变包晶转变共析转变铁素体（非）均匀形核结构起伏成分过冷过冷度加工硬化再结晶淬透性（过）时效回火脆性调幅分解二. 需掌握的知识点1. 延性断裂和脆性断裂的区分标准—断裂前有无明显塑性变形。
2. 原子核外电子分布规律遵循的三个原则。
3. 金属键、离子键、共价键、分子键的特点。
4. 混合键比例计算与电负性差的关系。
5. fcc、bcc、hcp的常见金属、一个晶胞内原子数、配位数、致密度、常见滑移系等。
6. 固态合金相分为两大类：固溶体（间隙固溶体与置换固溶体）和中间相（区别点）。
7.影响固溶体溶解度的因素。
8.间隙相和间隙化合物的区别。
9. 晶体缺陷几何特征分类-点、线、面缺陷。
10. 点缺陷的种类及其区别（肖脱基缺陷和弗兰克尔缺陷）。
11.获得过饱和点缺陷的方法及原因。
12. 各类位错运动方向与柏氏矢量、切应力、位错线的位向关系。
13. 位错的主要运动方式；常温下金属塑性变形的方式。
14. 位错的增殖机制：F-R位错增殖机制、双交滑移增殖机制的主要内容。
15.说明柏氏矢量的确定方法。
掌握利用柏氏矢量和位错线的位向关系来判断位错类型。
16.两根平行的螺型位错相遇时的相互作用情况。
17.刃型位错和螺型位错的不同点。
18. 大小角度晶界的位向差、常见类型、模型描述、能量等。
19. 扩散第一定律、第二定律的数学表达式及其字母的物理含义。
20. 体扩散的主要机制、适用对象、扩散激活能大小等；短路扩散等；反应扩散与原子扩散；多晶材料的三种扩散途径—晶内、晶界、表面扩散。
21.柯肯达尔效应的含义及说明的问题（重要意义）。
22. 上坡扩散：物质由低浓度→高浓度，说明扩散的真正原因是化学势梯度而非浓度梯度。
23. 反应扩散定义、特点、扩散层增厚速度的决定因素。
24. 影响扩散的主要因素简述及分别叙述。
材料科学基础 复习题
材料科学基础复习题材料科学基础复习题介绍一、填空题1.材料科学的核心问题是结构和性能之间的关系。
材料的结构是理解和控制性能的中心环节，结构的最微细水平是原子结构，第二个水平是原子排列方式，第三个水平是显微组织。
2.根据材料的性能特点和用途，材料分为结构材料和功能材料。
根据原子间的键合特性，材料可分为四类：金属、陶瓷、聚合物和复合材料。
第一章材料的原子结构一、填空1.金属材料中原子结合以金属键为主，陶瓷材料（无机非金属材料）以共价键和离子键是主要的键，而高分子材料主要是共价键、氢键和范德华键。
第二章材料的结构一、填空1、晶体是基元（原子团）以周期性重复方式在三维空间作有规则的排列的固体。
2、晶体与非晶体的最根本区别是晶体原子排布长程有序，而非晶体是长程无序短程有序。
3.晶胞是晶体结构中最小的单元。
4、根据晶体的对称性，晶系有三大晶族，七大晶系，十四种布拉菲bravais点阵，三十二种点群，230种空间群。
5.常见的金属晶格类型有体心立方、面心立方和紧密排列的六边形。
6.FCC晶体最紧密排列的方向是<110>，最紧密排列的表面是{111}，最紧密排列的表面的堆叠顺序是ABCABC。
7、fcc晶体的致密度为0.74，配位数为12，原子在（111）面上的原子配位数为6。
8.BCC晶体最紧密排列的方向为<111>，最紧密排列的表面为{110}，密度为0.68，配位数为8。
9、晶体的宏观对称要素有对称点、对称轴、对称面。
10.CSCL型结构属于简单立方晶格，NaCl型结构属于面心立方晶格，CaF2型结构属于面心立方格子。
11.MgO晶体为NaCl型结构，对称型为3l44l36l29pc，晶系为高级晶系，晶系为立方晶系，晶体键型为离子键。
12、硅酸盐晶体结构中的基本结构单元是硅氧四面体[sio4]。
13.几种硅酸盐晶体的复合阴离子为[Si2O7]6-，[si2o6]4-，[si4o10]4-，[alsi3o8]1-。
材料科学基础复习.
积
第三章 典型金属晶体结构
基本参数
点阵常数
fcc
2 R a 4
bcc
3 R a 4
1/ 8 8 1 2
hcp
R 1 a 2
晶胞内原子数 1 / 8 8 1 / 2 6 4 配位数 致密度 最近原子间距
12 0.74 8
1 / 6 12 1 / 2 2 3 6
材料科学基础复习
2019/4/14
第一章 原子结构与键合
◆ 原子的电子结构 核外电子排布规律：能量最低原理、泡利（ Pauli ）不 相容原理、洪德（ Hund ）法则。 要求： 熟悉且能写出一般 元素的核外电子排布式。如C、O、N、Na、Mg、Al等。 ◆ 原子间的键合
物理键：范德华力、氢键
主要依靠原子间的偶极吸引力结合 化学键：金属键、离子键、共价键（极性和非极性）
2
2
2
2019/4/14
第四章 晶体缺陷
例：
b1 a[100]
a b 2 [101] 2
b1 a
a b2 2
1 0 0 a
1
2
2
2
2
0
2
1
2
2 a 2
a b 2 [101] 2
b1 a[100]
第四章 晶体缺陷
根据位错理论的提出背景，当位错受到力的作用时，会 发生运动。
扩散的热力学理论
第五章 固体材料中的扩散
诱发原因：
1）弹性应力场的作用：应力梯度抵消了浓度梯度。 2）电场、磁场的作用：电场、磁场对带电粒子的运动产生影响。
3）晶界内吸附作用：溶质原子向晶界偏聚。
4）调 幅 分 解：典型的化学位梯度与浓度梯度方向相反。
材料科学基础重点知识复习
材料的涵义及其分类
材料是指人类利用化合物的某些功能来制作物件时用的 化学物质。
使用性能（物理）
合成/加工 （工程）
性质（化学）
结构/成分 （物理）
作为材料，必须具备如下特点：
✓ 一定的组成 ✓ 可加工性 ✓ 现状保持性 ✓ 使用性能 ✓ 经济性 ✓ 再生性
从以上的分析可见，材料与物质是两个不同的概 念，材料总是和一定的用场相联系的。
所谓炼钢，其实质是控制生铁中含碳量达到钢的要求，
同时除去危害钢的性能的一些杂质，如S、P等。若要想得 到特殊性能的合金钢，当然还要加入一些其他金属。
钢铁的九大应用领域
电力系统中的工业锅炉、高压锅炉及其热交换管道，发电机中 的大型篆字和叶轮，变压器的铁芯。
汽车工业：根据美国的一份调查，美国平均美台车消耗的材料
燃料能源 煤、石油、薪柴、天然气 汽油、酒精、液化气、煤气
非燃料能源 水力、铀、风力
热水、蒸汽、电
能源还可以分为常规能源与新能源。
常规能源：在一定历史时期和科学水平下， 已被人们广泛利用的能源称为常规能源，如 煤、石油、天然气、水能等；
新能源：随着科技的不断发展，才开始被人 类采用先进的方法加以利用的古老能源以及 新发展的利用先进技术所获得的能源都是新 能源，如：核聚变能、用以发电的风能、太 阳能、海洋能等。
太阳能发电(Photovoltaic)原理 (I)
太陽光
正極：P 型 +
負極：N 型 -
+-
+-
P+
正、負電荷
太陽光
+- +- N -
太陽光
++Biblioteka -+P
+
材料科学基础-复习题纲
第一部分材料的原子结构1、原子结构与原子的电子结构；原子结构、原子排列对材料性能的影响。
原子结构：原子由质子和中子组成的原子核以及核外的电子所构成。
原子核内的中子显电中性，质子带有正电荷。
对电子的描述需要四个量子数：主量子数n：决定原子中电子能量以及与核的平均距离。
角动量量子数l: 给出电子在同一个量子壳层内所处的能级，与电子运动的角动量有关。
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。
自旋角动量量子数s：反映电子不同的自旋方向。
原子排列对材料性能影响：固体材料根据原子的排列可分为两大类：晶体与非晶体。
（有无固定的熔点和体积突变）晶体：内部原子按某种特定的方式在三维空间呈周期性重复排列的固体。
（常考名词解释）非晶体：指组成物质的分子（或原子、离子）不呈空间有规则周期性排列的固体。
（名词解释）各向异性：晶体的各向异性即沿晶格的不同方向，原子排列的周期性和疏密程度不尽相同，由此导致晶体在不同方向的物理化学特性也不同，这就是晶体的各向异性。
（名词解释）2、材料中的结合键的类型、本质，各结合键对材料性能的影响，键-能曲线及其应用。
(常考简答题或是论述题，很重要)一次键离子键：离子键指正、负离子间通过静电作用形成的化学键。
（无方向性和饱和性）共价键：由两个或多个电负性相差不大的原子间通过共用电子对而形成的化学键。
（有方向性和饱和性）金属键：金属中的自由电子与金属正离子相互作用所构成的键合二次键范德瓦耳斯力：（又称分子间作用力）产生于分子或原子之间的静电相互作用。
氢键：与电负性大、半径小的原子X（氟、氧、氮等）以共价键结合，若与电负性大的原子Y（与X相同的也可以）接近，在X与Y之间以氢为媒介，生成X-H…Y形式的键，称为氢键。
（X与Y可以是同一种类原子，如水分子之间的氢键）各结合键对材料性能的影响：1．金属材料：金属材料的结合键主要是金属键。
由于自由电子的存在，当金属受到外加电场作用时，其内部的自由电子将沿电场方向作定向运动，形成电子流，所以金属具有良好的导电性；金属除依靠正离子的振动传递热能外，自由电子的运动也能传递热能，所以金属的导热性好；随着金属温度的升高，正离子的热振动加剧，使自由电子的定向运动阻力增加，电阻升高，所以金属具有正的电阻温度系数；当金属的两部分发生相对位移时，金属的正离子仍然保持金属键，所以具有良好的变形能力；自由电子可以吸收光的能量，因而金属不透明；而所吸收的能量在电子回复到原来状态时产生辐射，使金属具有光泽。
材料科学基础复习题及答案
一、选择题：第6章1.形成临界晶核时体积自由能的减少只能补偿表面能的。
（A）1/3（B）2/3（C）3/4第7章2.在二元系合金相图中，计算两相相对量的杠杆法则用于。
（A）单相区中（B）两相区中（C）三相平衡水平线上3.已知Cu的T m=1083︒C，则Cu的最低再结晶温度约为。
（A）100︒C （B）200︒C （C）300︒C4.能进行攀移的位错必然是。
（A）刃型位错（B）螺型位错（C）混合位错5.A和A-B合金焊合后发生柯肯达尔效应，测得界面向A试样方向移动，则。
（A）A组元的扩散速率大于B组元（B）B组元的扩散速率大于A组元（C）A、B两组元的扩散速率相同6.，位错滑移的派-纳力越小。
（A）位错宽度越大（B）滑移方向上的原子间距越大（C）相邻位错的距离越大7.形变后的材料再升温时发生回复与再结晶现象，则点缺陷浓度下降明显发生在。
（A）回复阶段（B）再结晶阶段（C）晶粒长大阶段第6章8.凝固时在形核阶段，只有核胚半径等于或大于临界尺寸时才能成为结晶的核心，当形成的核胚半径等于临界半径时，体系的自由能变化。
（A）大于零（B）等于零（C）小于零9.铸锭凝固时如大部分结晶潜热可通过液相散失时，则固态显微组织主要为。
（A）树枝晶（B）柱状晶（C）胞状晶10.下述有关自扩散的描述中正确的为。
（A）自扩散系数由浓度梯度引起（B）自扩散又称为化学扩散（C）自扩散系数随温度升高而增加11.fcc、bcc、hcp三种单晶材料中，形变时各向异性行为最显著的是。
（A）fcc （B）bcc （C）hcp12.对于变形程度较小的金属，其再结晶形核机制为。
（A）晶界合并（B）晶界迁移（C）晶界弓出13.形变后的材料在低温回复阶段时其内部组织发生显著变化的是。
（A）点缺陷的明显下降（B）形成亚晶界（C）位错重新运动和分布第6章14.凝固时不能有效降低晶粒尺寸的是以下哪种方法？（A）加入形核剂（B）减小液相过冷度（C）对液相实施搅拌15.对离异共晶和伪共晶的形成原因，下述说法正确的是。
材料科学基础期末复习
材料科学基础复习1、正尖晶⽯，反尖晶⽯；萤⽯结构，反萤⽯结构；位移型转变，重建型转变；⼆⼋⾯体，三⼋⾯体；同质多晶，异质同晶。
正尖晶⽯答：在尖晶⽯AB2O4型结构中，如果A离⼦占据四⾯体空隙，B离⼦占据⼋⾯体空隙，则称为正尖晶⽯。
(A)[B2]O4反尖晶⽯型结构答：如果半数的B离⼦占据四⾯体空隙，A离⼦和另外半数的B离⼦占据⼋⾯体空隙，则称为反尖晶⽯。
(B)[AB]O4萤⽯结构:答：Ca2+作⽴⽅紧密堆积,F-充填于全部的四⾯体空隙,⼋⾯体空隙全部空着，因此在⼋个F-之间存在有较⼤的空洞，为阴离⼦F-的扩散提供条件反萤⽯结构：答：晶体结构与萤⽯完全相同，只是阴、阳离⼦的位置完全互换。
如：Li2O、Na2O、K2O 等。
其中Li+、Na+、K+离⼦占有结构中F-离⼦的位置，⽽O2-或其它离⼦占有Ca2+离⼦的位置。
叫做反同形体。
位移型转变：答：同⼀系列（即纵向）之间的转变不涉及晶体结构中键的破裂和重建，仅是键长和键⾓的调整，转变迅速且可逆重建型转变：答：不同系列（即横向）之间的转变，如α-⽯英和α-磷⽯英，α-磷⽯英和α-⽅⽯英之间的转变都涉及键的破裂和重建，转变速度缓慢⼆⼋⾯体：答：⼋⾯体以共棱⽅式相连，但⼋⾯体中的O2-离⼦只被两个其它阳离⼦所共⽤，这种⼋⾯体称为⼆⼋⾯体。
三⼋⾯体：答：⼋⾯体仍共棱⽅式相连，但⼋⾯体中的O2-离⼦被其它三个阳离所共⽤，称为三⼋⾯体。
同质多晶：答：化学组成相同的物质，在不同的热⼒学条件下形成不同的晶体的现象。
异质同晶：答：化学组成相似或相近，在相同的热⼒学条件下，形成的晶体具有相同的结构，这种现象称为类质同晶现象。
2、架状结构，层状结构，岛状结构。
岛状结构:硅酸盐晶体结构中的硅氧四⾯体以孤⽴状态存在,它们之间通过其它正离⼦的配位多⾯体连结。
层状结构:硅氧四⾯体通过三个共同氧连接，在⼆维平⾯内延伸成⼀个硅氧四⾯体层。
架状结构：架状结构硅酸盐晶体其结构特征是每个硅氧四⾯体的四个⾓顶都与相邻的硅氧四⾯体共顶3、解释在AX型晶体结构中，NaCl型结构最多？答：在AX型晶体结构中，⼀般阴离⼦X的半径较⼤，⽽阳离⼦A的半径较⼩，所以阴离⼦做紧密堆积，阳离⼦填充在其空隙中。
材料科学基础复习资料
名词与概念辨析：晶体结构与空间点阵间隙固溶体与间隙化合物晶向指数晶面指数物相与组织，点阵与阵点，晶体结构与空间点阵，晶胞与晶格，致密度与配位数，晶带与晶带轴，基元与阵点。
固溶体合金与化合物合金，中间相与间隙相，间隙固溶体与间隙化合物，固溶体与中间相位错与层错，堆垛层错与扩展位错，位错反应与位错交割，位错的割结与扭折，位错的攀移与滑移，上坡扩散与下坡扩散，稳态扩散与非稳态扩散，互扩散与自扩散，滑移与孪生，交滑移与多滑移，固溶强化与形变强化，细晶强化与弥散强化，丝织构与板织构，形变织构与再结晶织构，相律与相图，凝固与结晶，晶胚与晶核，能量起伏、结构起伏与成分起伏，过冷与成份过冷均匀形核与非均匀形核，过冷度与临界晶核半径，形核与长大，过冷度与晶粒度，组织组成物与相组成物，平衡结晶与非平衡结晶，共晶转变与共析转变，伪共晶与离异共晶1. 标出面心立方晶胞中（111）面上各点坐标，并判断[-110]是否位于（111）面上，然后计算[-110]方向的线密度。
2. 标出具有下列弥勒指数的晶面和晶向：立方晶向:(421),[-123] ,(130), [2-1-1], (311), [311]六方晶系：(2-1-11),(1-101) [2-1-11] [1-213]3 在立方晶系中画出以[001]为晶带轴的所有晶面4.试计算面心立方晶体的（100），（110），（111）等晶面的面间距和面致密度，并指出面间距最大的晶面。
5. 在立方晶系的一个晶胞中画出同时位于（101），（011）和（112）晶面上的[11-1]晶向6. 通过计算判断(-110)、（132）、（311）晶面是否属于同一晶带轴？7求（211）和（110）晶面的晶带轴，并列出5个属于该晶带轴的晶面的弥勒指数。
例如，对于图2-6中的刃位错AB，已知半原子面的位置（在位错线上方）及柏氏矢量b1，用右手定则可以确定位错线的正方向?例如，对于图2-6中的刃位错AB，已知半原子面的位置（在位错线上方）及柏氏矢量b1，用右手定则可以确定位错线的正方向?在下列各图中，位错线的柏氏矢量如下图所示。
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原子间的键合
结合键分为： 化学键（一次键）－金属键、离子键、共价键 物理键（二次键）－范德华力、氢键 1.离子键： 金属正离子——非金属负离子之间 特点：以离子为结合单位，结合力较强，决定离子晶体结构的 是正负离子电荷及几何因素，有较高的配位数，无方向性。 2. 共价键(covalent bond)
相：体系中具有相同物理与化学性质的，且与其他部分以
界面分开的均匀部分。
组元：组成一个体系的基本单元。
吉布斯相律： f=C-P+1
单元系相图的相律解释
二元系相图： 匀晶、共晶、包晶相图、线及区、平衡凝固过程、 相组成物及组织组成物的质量分数计算、非平衡凝 固的表现。 P169 表5-6
(1) 相图中所有的线条都代表发生相转变的温度和平衡相的 成分，所以相界线是相平衡的体现，平衡相的成分必须沿着 相界线随温度而变化。 (2) 两个单相区之间必定有一个由该两相组成的两相区分开， 而不能以一条线接界(即两个单相区只能交于一点而不能交于 一条线 ) 。两个两相区必须以单相区或三相水平线分开。即 : 在二元相图中，相邻相区的相数差为1，这个规则为相区接触 法则。 (3) 二元相图中的三相平衡必为一条水平线，表示恒温反应。 在这条水平线上存在3个表示平衡相的成分点，其中两点在水 平线两端，另一点在端点之间，水平线的上下方分别与3个两 相区相接。
在离子晶体中，正离子的周围形成一个负离子配位多面体，正负离子键 的平衡距离取决于离子半径之和，而正离子的配位数则取决于正负 离子的半径比。
P60 例题 根据半径比得配位数
及处于什么间隙中。
后根据hcp八面体间隙 数及原子数目可知一个
点阵所占间隙数，对应
得如图结构。
晶体缺陷
晶体缺陷分类及特征：
[1]点缺陷：特征是三维空间的各个方面上尺寸都很小，尺寸范围
原因之一。
位错墙
位错的交割
① 两柏氏矢量相互垂直的刃型位错交割：
②两柏氏矢量相互平行的刃型位错交割
位错的密度
单位体积晶体中所包含的位错线总长度，或穿越单位截面积
的位错线数目
堆垛层错
由一根位错分解成两根以上的位错，或由两根以上的位错合
并为一根位错，位错间的相互转化(合成或分解)过程，称为
位错的反应。 位错反应满足条件：
面心立方结构 A1 或 fcc 体心立方结构 A2 或 bcc 密排六方结构 A3 或 hcp
立方晶系 立方晶系 六方晶系
晶胞中原子的排列方式 (原子所处的位置) 晶胞中原子数 原子半径 R(原子的半径)(和点阵常数关系) 配位数和致密度 密排方向和密排面 晶体结构中间隙 (大小和数量) 原子的堆垛方式
(4) 当两相区与单相区的分界线与三相等温线相交则分界线 的延长线应进入另一两相区内，而不会进入单相区。
分析复杂二元相图的步骤和方法如下： (1) 首先看相图中是否存在化合物，如有稳定化 合物，则以这些稳定化合物为界 ( 把化合物视为组 元)，把相图分成几个区域(基本相图)进行分析。 (2) 根据相区接触法则，认清各相区的组成相。 单相区：代表一种具有独特结构和性质的相的成分 和温度范围，若单相为一根垂线，则表示该相成分 不变。 双相区：邻区原则是含有 P 个相的相区的邻区，只 能含有P1个相。违背了这条原则，无法满足相律的 要求。两相区中平衡相之间都有互溶度，只是互溶 度大小不同而已。
b) 求两个不平行的晶向[u1v1w1]和[u2v2w2]所决定的晶面。 h=v1w2-v2w1 k=w1u2-w2u1 l=u1v2-u2v1
晶面间距 ——晶面指数为（ hkl）的晶面相邻两个晶面之间距离， 用dhkl表示。 低指数的晶面面间距较大，高指数的则较小。 面间距越大，该面上原子排列愈密集，否则越疏。
(3) 找出所有的三相共存水平线，分析这些恒温转变 的类型，写出转变式。 (4) 应用相图分析典型合金的组晶过程和组织变化规 律。 单相区；相成分、质量与原合金相同。 双相区；在不同温度下两相成分沿相界线变化，各 相的相对量可由杠杆法则求得。 三相共存(平衡)时，三个相的成分固定不变，可用 杠杆法则求出恒温转变前、后相组成的相对量。
晶体结构基础
如何求取晶向指数和晶面指数
已知晶向指数及晶面指数，如何画出晶向及晶面。（限立方 晶系） 晶带——所有平行或相交于同一直线的晶面构成一个晶带，此直 线称为晶带轴。属此晶带的晶面称为共带面。 晶带定理：同一晶带上晶带轴[uvw]和晶带面（hkl）之间存在以 下关系：hu+kv+lw=0 通过晶带定理可以求晶向指数或晶面指数。 a) 求两不平行的晶面（h1k1l1）和（h2k2l2）的晶带轴。 u=k1l2k2l1 v=l1h2-l2h1 w=h1k2-h2k1
两个或多个原子间共用电子对 特点：以原子的形式共用电子对，具有饱和性和方向性，配位 数较小、各键间都有确定方位。
3.金属键 自由电子——金属正离子间 特点：电子共有化，无饱和性，无方向性。 4.范德华力 电偶极矩的感应作用 特点：除高分子外，键的结合不如化学键牢固，无饱和性，无方 向性。 5. 氢键 分子间特殊作用力 表达为：X—H—Y 特点：具有饱和性和方向性，可存在于分子内或分子间。氢键主 要存在于高分子材料内。
在凝固前沿由于溶质再分配所产 生的过冷，称为成分过冷。
区域熔炼：基于合金在不平衡凝 固时液体内合金的成分不能均匀 化，让合金由左向右顺序凝固， 将杂质逐渐排除到右端，而合金 棒的左端可得到精炼提纯。
图6—18 当TL<GCR就产生成分过冷
扩散
菲克定律描述了固体中存在浓度梯度时发生的扩散， 称为化学扩散。 自扩散 ：当扩散不依赖于浓度梯度，仅由热振动而引 起时，则称为自扩散。 扩散方程的解：1.钢棒在富含一定浓度的CH4气氛中进 行渗碳处理。 x Cs C erf ( ) 2 Dt Cs C0
相图的正确与否可用相律来判断。
Fe—Fe3C合金相图 固态转变线： ① GS线 ② ES线 ③ PQ线 平衡凝固过程、相组成物及组织组成物的质量分数 计算、不同c含量的合金名称、五种渗碳体的区别。 课堂练习及思考题、作业都是重点！
三元相图基础：
成分表示方法、浓度三角形特殊线、三元相图的建 立； 直线法则、杠杆定律、重心定律 匀晶相图平衡结晶过程：蝴蝶形迹线； 等温截面：共轭曲线（可用杠杆定律） 变温截面：判定转变温度范围和相转变过程，不能 用杠杆定律。
体中最稳定的状态是含有一定浓度的点缺陷的状态，
这个浓度称为该温度下晶体中点缺陷的平衡浓度。 P95 例题 代入公式：C = n/N = Aexp（－△Ev/kT）
刃型位错及螺型位错的判断
柏氏矢量的确定：
用柏氏矢量可以表示位错区域晶格畸变总量的大小。柏氏矢量可表示位错性 质和取向,即晶体滑移方向。 柏氏矢量越大,位错周围晶体畸变越严重。 柏氏矢量具有守恒性。即一条位错线的柏氏矢量恒定不变。 柏氏矢量的唯一性。即一根位错线具有唯一的柏氏矢量。 位错的连续性:可以形成位错环、连接于其他位错、终止于晶界或露头于表面, 但不能中断于晶体内. 可用柏氏矢量判断位错类型 刃型位错: ξe⊥be，右手法则判断正负 螺型位错: ξs∥bs，二者同向右旋,反向左旋
结合键的本质及原子间距
原子间距：两原子在某距离下吸引力和排斥力相等，两原子便 稳定在此相对位置上，这一距离r0相当于原子间的平衡距。 把两个原子平衡距离下的作用能称为原子的结合能（E）。结 合能的大小相当于把两原子分开所需做的功，E越大，原子结 合越稳定。离子键、共价键的E最大；金属键的次之；范德华 力的最小。 熔点的高低代表了材料稳定性程度。共、离子键化合物的Tm 较高。 密度与结合键有关。多数金属有高的密度，原因为金属有较高 的相对原子质量，金属键结合没有方向性，原子趋于密集排列 弹性模量与结合能有较好的对应关系。
凝固与气相沉积
ΔT=Tm-T，是熔点Tm与实际凝固温度T之差。 由上式可知，要使 ΔGv＜0，必须使Δ T＞0，即 T＜Tm，故 ΔT称为过冷度。晶体凝固的热力学条件表明，实际凝固温度 应低于熔点Tm，即需要有过冷度。 形核的两种方式： 均匀形核：新相晶核是在母相中均匀地生成的，即晶核由液相 中的一些原子团直接形成，不受杂质粒子或外表面的影响。 非均匀形核：新相优先在母相中存在的异质处形核，即依附于 液相中的杂质或外来表面形核。
元素的性能变化
1.电离能 气态原子失去一个电子成为一价正离子所需要的最 低能量称为第一电离能。从一价正离子失去一个电 子成为二价正离子所需要的最低能量称为第二电离 能。依此类推。电离能 的大小可以反映原子失去电 子的难易程度。单位：电子伏特或千伏/摩尔。 2.电子亲合能 气态原子获得一个电子成为一价负离子所释放的能 量。 3.电负性 原子在化合物中把电子吸引向自己的本领。
液-固界面分为：粗糙界面和光滑界面 晶粒长大方式分为：连续长大、二维晶核长大及螺 型位错长大。
溶质原子的再分配
成分为C0的合金，在凝固时， 当温度低于T0便开始析出固相， 其成分为CS’；
在任一温度T时，固相成分为 CS，液相成分为CL。
由于固相成分低于C0，在凝固 时固相中不能容纳的溶质原子 B被排挤出来，富集在界面前 沿液相一侧，然后逐渐相熔体 内扩散均匀化。这种成分分离 的现象，称为溶质原子的再分 配。
约为一个或几个原子尺度，又称零维缺陷，包括空位、间隙 原子、杂质和溶质原子。 [2]线缺陷：特征是在两个方向上尺寸很小 , 另外一个方面上很大， 又称一维缺陷，如各类位错。 [3]面缺陷：特征是在一个方面上尺寸很小 , 另外两个方面上很大， 又称二维缺陷，包括表面、晶界、亚晶界、相界、孪晶界等。
通过热力学分析，在绝对零度以上的任何温度，晶
复习课
材料结构的基本知识
原子的结构
⑴ 能量最低原理—电子的排布总是尽可能使体系的能量最低。 ⑵ Pauli不相容原理—在一个原子中不可能有运动状态完全相 同的两个电子，即不能有上述四个量子数都相同的两个原子。 因此，主量子数为n的壳层，最多容纳2n2个电子。 ⑶ Hund规则—在同一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。当电子排布的全充 满，半充满或全空时，是比较稳定的，整个原子的能量最低。 试根据电子从低能到高能，依次排列在不同量子态的原理， 写出原子序数为xx的x原子核外电子排列方式。