材料科学基础基本概念
材料科学基础基本概念-名词解释
材料科学基础基本概念-名词解释单晶体：是指在整个晶体内部原子都按照周期性的规则排列。
多晶体：是指在晶体内每个局部区域里原子按周期性的规则排列，但不同局部区域之间原子的排列方向并不相同，因此多晶体也可看成由许多取向不同的小单晶体（晶粒）组成点缺陷（Point defects）：最简单的晶体缺陷，在结点上或邻近的微观区域内偏离晶体结构的正常排列。
在空间三维方向上的尺寸都很小，约为一个、几个原子间距，又称零维缺陷。
包括空位vacancies、间隙原子interstitial atoms、杂质impurities、溶质原子solutes等。
线缺陷（Linear defects）：在一个方向上的缺陷扩展很大，其它两个方向上尺寸很小，也称为一维缺陷。
主要为位错dislocations。
面缺陷（Planar defects）：在两个方向上的缺陷扩展很大，其它一个方向上尺寸很小，也称为二维缺陷。
包括晶界grain boundaries、相界phase boundaries、孪晶界twin boundaries、堆垛层错stacking faults等。
空位：晶体中点阵结点上的原子以其平衡位置为中心作热振动，当振动能足够大时，将克服周围原子的制约，跳离原来的位置，使得点阵中形成空结点，称为空位vacancies肖脱基（Schottky）空位：迁移到晶体表面或内表面的正常结点位置，使晶体内部留下空位。
弗兰克尔（Frenkel）缺陷：挤入间隙位置，在晶体中形成数目相等的空位和间隙原子。
晶格畸变：点缺陷破坏了原子的平衡状态，使晶格发生扭曲，称晶格畸变。
从而使强度、硬度提高，塑性、韧性下降；电阻升高，密度减小等。
热平衡缺陷：由于热起伏促使原子脱离点阵位置而形成的点缺陷称为热平衡缺陷（thermal equilibrium defects），这是晶体内原子的热运动的内部条件决定的。
过饱和的点缺陷：通过改变外部条件形成点缺陷，包括高温淬火、冷变形加工、高能粒子辐照等，这时的点缺陷浓度超过了平衡浓度，称为过饱和的点缺陷(supersaturated point defects) 。
材料科学综合概述(ppt 79页)
原 子 （ atom) rH = 3 . 7 1 0 -2 n m rAl = 1 . 4 3 1 0 -1 n m
原 子 核 （ nucleus)： 位 于 原 子 中 心 、 带 正 电 中 质 子 子 （ （ n pe ru ot tr oo nn ） ） ： ： 正 电 电 中 荷 性 mm＝ ＝ 11..66772468× × 1100-- 22 77kkgg
电 子 （ electron） ： 核 外 高 速 旋 转 ， 带 负 电 ， 按 能 量 高 低 排 列 ， 如 电 子 云 （ electron cloud）
m＝ 9.109516
描述原子中一个电子的空间和能量，可用四个量子数（quantum numbers）表示
1、计算机经历：电子管→晶体管→集成电路时代 2、个人电脑移动存储器的比较
材料科学的发展是计算机飞速发展的基础。
种类 使用的材料 存储容量 特点
软盘 氧化铁
1.44 Mb
容量小，文本文件存 储
CD－RW
以 ZnS 等 为 650 Mb 主的陶瓷材 料
CD光盘，价低，用量 大
MO( 磁 光 TbFeCo 合 金 650 Mb ， 需专用驱动器，价格
w1990年美国总统的科学顾问Allany.Bromley明 确指出“材料科学在美国是最重要的学科”。 w 1991年日本为未来工业规划技术列举的11项主 要项目中有7项是基于先进材料之上。 w 1986年《科学的美国人》杂志指出“先进材 料对未来的宇航、电子设备、汽车以及其他工业 的发展是必要的，材料科学的进步决定了经济关 键部门增长速率的极限范围。” w 可见，材料科学历来是技术进步的支柱
复合科学材料 碳、硼纤维及环氧化合物复合材料非常轻，可以在某 特定方向上增加强度（用于特殊目的）。
材料科学基础复习
第一章、晶体结构基础1、晶体的基本概念晶体的本质：质点在三维空间成周期性重复排列晶体的基本性质：结晶均一性、各向异性、自限性、对称性、最小内能性2、对称的概念物体中的相同部分作有规律的重复对称要素：对称面、对称中心、对称轴（对称轴的类型和特点）（L1、L2、L3、L4、L6、C 、P ）4次倒转轴不能被其他的对称要素及其组合取代对称操作:借助对称要素，使晶体的相同部分完全重复的操作对称要素的组合必须满足晶体的整体对称要求，不是无限的。
3、对称型（点群）：宏观晶体中只存在32种对称型对称型的概念（所具有的宏观对称要素以一定的顺序组合起来）4、晶体的分类 、晶族分类的依据5、晶面的取向关系 、晶面指数的含义和计算（举例）6、空间点阵的概念、 14种布拉维格子（ P (R) 、I 、F 、C 格子）7、晶胞的概念 、晶胞参数（计算）8、微观对称要素的特征、空间群的概念（只存在230种空间群）在微观对称操作中都包含有平移动作9、球体紧密堆积原理 （六方密堆、立方密堆）10、鲍林规则（离子晶体）11、决定晶体结构的因素：化学组成、质点相对大小、极化性质12、同质多晶、类质同晶13、典型的晶体结构（晶体结构的描述方法）CaF2结构、金刚石结构、金红石结构、刚玉结构、 CaTiO3、尖晶石结构14、硅酸盐晶体结构、硅酸盐晶体结构分类的依据15、层状硅酸盐晶体的结构特点，（晶胞参数a 和b 值相近）16、石英、鳞石英、方石英的结构特点第二章、晶体结构缺陷1、缺陷的概念（凡是造成晶体点阵的周期性势场发生畸变的一切因素）2、热缺陷 （弗伦克尔缺陷、肖特基缺陷）及计算 热缺陷是一种本征缺陷、高于0K 就存在，影响热缺陷浓度的因数：温度和热缺陷形成能（晶体结构）3、杂质缺陷、固溶体（晶态固体） 固溶体、化合物、混合物之间的比较4、非化学计量化合物结构缺陷 种类、形成条件、特点，缺陷的计算等5、连续置换型固溶体的形成条件6、影响形成间隙型固溶体的因素7、组分缺陷（补偿缺陷）：不等价离子取代 形成条件、特点（浓度取决于掺杂量和固溶度） 缺陷浓度的计算、与热缺陷的比较8、缺陷反应方程和固溶式产生的各种缺陷杂质基质−−→−i Cl K K Cl 2l C Cl Ca CaCl '++−→−⨯∙⨯∙'+'+−→−ClK K KCl 2l C 2V Ca CaCl9、固溶体的研究与计算写出缺陷反应方程固溶式、算出晶胞的体积和重量理论密度（间隙型、置换型）和实测密度比较10、位错概念刃位错：滑移方向与位错线垂直，伯格斯矢量b与位错线垂直螺位错：滑移方向与位错线平行，伯格斯矢量b与位错线平行第三章、非晶态固体1、熔体的概念：不同聚合程度的各种聚合物的混合物硅酸盐熔体的粘度与组成的关系2、非晶态物质的特点3、玻璃的通性4、Tg 、Tf 相对应的粘度和特点5、网络形成体、网络变化体、网络中间体计算（如Pb玻璃中Pb2＋的作用）6、玻璃形成的热力学观点（结晶化、玻璃化、分相）7、玻璃形成的动力学条件3T图---临界冷却速率8、玻璃形成的结晶化学条件（键强、键型）9、玻璃的结构学说（二种玻璃结构学说的共同之处和不同之处）10、玻璃的结构参数（注意给出的条件）Z可根据玻璃类型确定，先计算R，再计算X、Y11、硼的反常现象12、硅酸盐晶体与硅酸盐玻璃的区别硅酸盐晶体与硅酸盐玻璃在结构上的区别：（1）在硅酸盐晶体中，[SiO4]骨架按一定的对称规律有序排列；在硅酸盐玻璃中[SiO4]骨架的排列是无序的。
武汉理工材料科学基础
第二章晶体结构2.1 结晶学基础1、概念：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。
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最小重复单元。
晶胞参数：胞的形状和大小可以用6个参数来表示，此即晶格特征参数，简称晶胞参数。
七大晶系：布拉菲依据晶胞参数之间关系的不同，把所有晶体划归为7类，即7个晶系。
晶面指数：结晶学中经常用（hkl）来表示一组平行晶面，称为晶面指数。
数字hkl是晶面在三个坐标轴（晶轴）上截距的倒数的互质整数比。
晶面族：晶体结构中原子排列状况相同但不平行的两组以上的晶面，构成一个晶面族。
晶向指数：用[uvw]来表示。
其中u、v、w三个数字是晶向矢量在参考坐标系X、Y、Z轴上的矢量分量经等比例化简而得出。
晶向族：晶体中原子排列周期相同的所有晶向为一个晶向族，用〈uvw〉表示。
2、晶面指数和晶向指数的计算2.2 结合力与结合能按照结合力性质不同分为物理键和化学键化学键包括离子键、共价键、金属键物理键包括范德华键、氢键晶体中离子键共价键比例估算（公式2.16）式中x A、x B分别为A、B元素的电负性值。
离子晶体晶格能：1摩尔离子晶体中的正负离子，由相互远离的气态结合成离子晶体时所释放出的能量。
2.3 堆积（记忆常识）1、最紧密堆积原理：晶体中各离子间的相互结合，可以看作是球体的堆积。
球体堆积的密度越大，系统的势能越低，晶体越稳定。
此即球体最紧密堆积原理。
适用范围：典型的离子晶体和金属晶体。
原因：该原理是建立在质点在电子云分布呈球形对称以及无方向性的基础上2、两种最紧密堆积方式：面心立方最紧密堆积ABCABC密排六方最紧密堆积ABABAB系统中：每个球周围有6个八面体空隙 8个四面体空隙N个等径球体做最紧密堆积时系统有2N个四面体空隙N个八面体空隙八面体空隙体积大于四面体空隙3、空间利用率：晶胞中原子体积与晶胞体积的比值（要学会计算）两种最紧密堆积方式的空间利用率为74.05﹪（等径球堆积时）4、影响晶体结构的因素内因：质点相对大小（决定性因素）配位数。
材料科学基础第二章
y
[111]
x
[111]
例：画出晶向
[112 ]
2.立方晶系晶面指数
晶面指数的确定方法
（a)建立坐标系，结点为原点， 三棱为方向，点阵常数为单位 （原点在标定面以外，可以采 用平移法）； (b)晶面在三个坐标上的截距a1 a2 a3 ； (c)计算其倒数 b1 b2 b3 ； (d)化成最小、整数比h：k：l ； 放在圆方括号(hkl)，不加逗号， 负号记在上方 。
3.六方晶系晶面和晶向指数
三指数表示六方晶系晶面和晶向的缺点：晶体学上等价的 晶面和晶向不具有类似的指数。 例：
晶面指数
(11 0)
（100）
[010] [100]
从晶面指数上不能明确表示等同晶面，为了克服这一缺点， 采用a1、a2、a3及c四个晶轴， a1、a2、a3之间的夹角均 为120º ，晶面指数以（hkil）表示。 根据立体几何，在三维空间中独立的坐标轴不会超过三 个可证明 ： i= - (h+k) 或 h+k+i=0
六方晶系
d hkl
h k l a b c
2 2 2
d hkl
a h2 k 2 l 2
1 l c
2
4 h 2 hk k 2 3 a2
注：以上公式是针对简单晶胞而言的，如为复杂晶胞， 例如体心、面心，在计算时应考虑晶面层数增加的影 响，如体心立方、面心立方、上下底（001）之间还有 一层同类型晶面，实际
[1 00 ]
[0 1 0]
[010]
[1 00]
y
[100]
x
[00 1]
材料科学基础-绪论
航空材料 材料的主要性能取决 于 母 体 ， 加 入 合 金元 素 成 分 将 改善 金 属 的物 理 及 机 械 性能 — 强 度 、 耐 力 、 使 用寿 命 。 在飞 机 发 动 机 中一 种 掺 镍化 合 物制成称作718合金被广 泛的用于制造波音777客 机上的发动机的压缩机 、 叶片及紧固件。
• 《材料科学基础》 潘金生主编 清华大学出版社
• 《金属材料及热处理》 崔忠圻主编
新材料阶段的特征
• 是一个由多种材料决定社会和经济发展的时代；
• 新材料以人造为特征，非自然界中现成有的; • 新材料是根据我们对材料的物理和化学性能的了解，为了特定 的需要设计和加工而成的； • 这些新材料使新技术得以产生和应用，而新技术又促进了新工 业的出现和发展，从而使国家财富和就业增加。
（四）材料的应用 • 让我们回顾几项有影响的事例，以便加深理解材料的发展在人类社会发 展中起了举足轻重的作用。 • 计算机与材料 1、计算机经历：电子管→晶体管→集成电路时代 2、个人电脑移动存储器的比较 材料科学的发展是计算机飞速发展的基础
种类 软盘 CD－RW MO(磁光盘) 使用的材料 氧化铁 以ZnS等为主的陶 瓷材料 TbFeCo合金磁光 材料 存储容量 1.44 Mb 650 Mb 650 Mb，1.3G 特点 容量小，文本文件存储 CD光盘，价低，用量大 需专用驱动器，价格高，局限 在广告图形用户
•
•
硅时代（1950年）
新材料时代（1990年）
材料科学基础的地位
• 材料(Materials)是国民经济的物质基础。 • 材料无处不在，无处不有
工农业生产 国防 科学技术 人民生活
材料 材料品种 能源 现代技术的三大支柱 数量 国家现代化程度标志之一 信息 质量
860材料科学基础
860材料科学基础材料科学是一门研究材料的结构、性能、制备和应用的学科，它涉及到物理学、化学、工程学等多个学科的知识。
在现代科技发展的背景下，材料科学的重要性日益凸显，它不仅对于新材料的研发具有重要意义，也对于现有材料的改良和应用具有重要意义。
本文将从材料科学的基础知识入手，介绍材料科学的相关概念和基本原理。
首先，材料科学的基础是研究材料的结构。
材料的结构决定了其性能和应用。
材料的结构可以从微观和宏观两个层面进行研究。
微观结构包括原子、分子、晶粒等，而宏观结构则包括晶体结构、晶粒大小和形状、晶界等。
不同的结构会导致材料具有不同的性能，因此对材料结构的研究是材料科学的基础之一。
其次，材料科学的基础还包括材料的性能。
材料的性能是指材料在特定条件下所表现出的特征，包括力学性能、热学性能、电学性能、光学性能等。
力学性能包括强度、硬度、韧性等，热学性能包括导热性能、膨胀性能等，电学性能包括导电性能、介电性能等，光学性能包括透光性、折射率等。
不同的材料具有不同的性能，这些性能是由材料的结构和成分决定的，因此对材料性能的研究也是材料科学的基础之一。
此外，材料科学的基础还包括材料的制备和加工。
材料的制备和加工是指将原材料通过一定的方法和工艺加工成具有一定形状和性能的材料。
制备方法包括物理方法、化学方法、机械方法等，加工方法包括铸造、锻造、轧制、焊接等。
不同的制备和加工方法会影响材料的结构和性能，因此对材料的制备和加工也是材料科学的基础之一。
最后，材料科学的基础还包括材料的应用。
材料的应用是指根据材料的性能和特点将其应用于特定的领域和行业。
材料的应用领域非常广泛，包括航空航天、汽车制造、电子电气、建筑材料、生物医药等。
不同的应用领域对材料的性能和要求不同，因此对材料的应用也是材料科学的基础之一。
综上所述，材料科学的基础包括材料的结构、性能、制备和应用。
这些基础知识对于材料科学的发展和应用具有重要意义，也为我们理解和掌握材料科学提供了基础。
材料科学基础
10、晶体固液界面分为光滑界面和粗糙界面，按照长大速度由慢到快其长大方式依次为（二维晶核长大）（晶体缺陷长大）和（垂直长大）
11、马氏体是碳在（a-Fe）中的过饱和固溶体，淬火钢中马氏体的金相形态有两种，它们是（板条马氏体）和（针状马氏体）。
27、（13），主要是发生（多边形化）。
28、（15）动态回复与动态再结晶是指在变形过程中（软化与形变硬化）同时进行
三判断
1、 层错是由于晶体点阵中局部存在多余的半原子面的结果。
2、 位错属于晶体缺陷，又属于线缺陷。√
3、 通常晶体中原子的扩散激活能愈高，其扩散系数愈大，扩散速度愉快。
18、根据相律，三元系最大平衡相数为（4），此时自由度（0），在相图上表现为（水平面）。
19、扩散第一定律只适合于（稳态）条件，第一定律所表达的基本含义是：在（ ）的条件下，制药浓度梯度存在就会有扩散发生，而且扩散通量与浓度梯度成（正比）变化。扩散流动方向是由（高）浓度向（低）浓度。
20、固溶体合金结晶过程中遵循形核和核长大规律，但它不同于纯金属的是形核时还额外需要（成分）起伏，它也是在（变温）过程中进行的，同时在结晶过程中海始终伴随着（异质原子/溶质原子）的扩散。
4、 简述固溶体合金与纯金属在结晶过程中的区别。
解答：纯金属在结晶时其界面是粗糙的，在正温度梯度下进行长大。由于晶体长大时通过固相模壁散热，固液界面是等温的，若取得动态过冷度界面就向前移动。如果界面局部有小的凸起伸向过热的液相中，小凸起将被熔化，界面一直保持平直，晶体以平面状长大。
固溶体结晶时会出现成分过冷，在固液界面前出现成分过冷区，此时界面如有任一小的凸起将它伸入成分过冷区而获得过冷就能继续生长下去。界面不能保持平直稳定，会出现树枝晶。
上海交大-材料科学基础-第五章
5. 自由度
在相平衡系统中，可以独立改变的变量（如温 度、压力或组分浓度等）称为自由度。
这些变量的数目叫自由度数，用f表示。
f＝0，无变量系统； f＝1，单变量系统； f＝2，双变量系统
溶解曲线 升华曲线
蒸发曲线
6. 外界影响因素
重建型转变 位 移 型 转 变
复习：
• 什么叫组元？什么是相？ • 何谓相律？ • 凝聚系统的相律是什么？
水（冰、液、汽）；碳（石墨、金刚石）
➢固体机械混合物中有几种物质就有几种相。
铁粉+碳粉
➢一个相可以连续成一个整体，也可以不连续。
水中的冰块
6. 相变：从一种相转变为另一种相的过程。若转变 前后均为固相，则成为固态相变。从液相转变为固相 的过程称为凝固。若凝固后的产物为晶体称为结晶。
二、相平衡
1. 平衡
第五章 单组元相图
第一节 相与相平衡
一、基本概念 1. 组元：组成材料最基本、独立的物质。可以是单
一元素也可以是稳定的化合物。 2.系统（体系）：选择的研究对象称为系统；系统
以外的一切物质都称为环境。 凝聚系统：不含气相或气相可以忽略的系统 如： 合金、硅酸盐系统
例： （1）一般系统 水、空气、酒精溶液、水与油、水与冰 （2）凝聚系统 机械混合物、化合物、固溶体、同新材料的开发从相图可以了解该体系在各种温度和压力下所存在的相态相成分和各个相的含量以及当温度和压力变化时将发生什么类型的相转变在什么条件下转变等第二节单元系相图一单元系统相图的表示和实验测定方法单相系相律fcp21p23p单相状态p1f2两相状态p2f1三相状态p3f0二相图分析相相区
材料科学基础
材料科学基础材料科学是一门研究材料结构、性能、制备和应用的学科，它涉及到多个学科的知识，如物理学、化学、工程学等。
材料科学的发展对于推动工业技术进步、提高产品质量和创新具有重要意义。
本文将从材料科学的基础知识入手，介绍材料科学的相关概念和重要内容。
首先，材料科学的基础概念包括材料的分类、结构与性能、材料制备和表征等。
材料可以根据其组成和性质进行分类，常见的分类包括金属材料、无机非金属材料、有机高分子材料等。
材料的结构与性能之间存在着密切的关系，材料的结构决定了其性能表现。
材料制备是指通过一定的工艺方法将原材料加工成所需的材料，而材料的表征则是指对材料进行形态、组成、结构和性能等方面的分析和测试。
其次，材料科学的基础知识还包括晶体学、材料力学、材料热学等内容。
晶体学是研究晶体结构和性质的学科，对于理解材料的微观结构和性能具有重要意义。
材料力学是研究材料受力和变形规律的学科，它是材料科学的重要基础。
材料热学则是研究材料在热力条件下的性能和行为，对于材料的热处理和应用具有重要意义。
另外，材料科学的基础知识还包括材料的性能评价与应用、材料的发展趋势与前景等内容。
材料的性能评价是指对材料的力学性能、物理性能、化学性能等方面进行评价和测试，以确定材料是否符合使用要求。
材料的应用则是指根据材料的性能特点将其应用于特定的领域和工程中。
材料的发展趋势与前景是指材料科学在未来的发展方向和应用前景，包括新材料的研发和应用、材料工艺技术的创新等方面。
综上所述，材料科学是一个重要的交叉学科，它涉及到多个学科的知识和技术。
了解材料科学的基础知识对于从事材料科学研究和工程技术应用的人员具有重要意义。
希望本文能够帮助读者对材料科学有一个初步的了解，并对材料科学的学习和研究产生兴趣和启发。
第三版胡赓祥材料科学基础的知识点总结及课后答案
第三版胡赓祥材料科学基础的知识点总结及课后答案第一章材料科学基础概念知识点总结1. 材料的定义与分类：材料是制造各种结构和器件的物质基础，可分为金属材料、无机非金属材料、有机高分子材料和复合材料等。
2. 材料的性能：包括力学性能、热性能、电性能、磁性能等，是评价材料性能好坏的重要指标。
3. 晶体结构：晶体是由原子、离子或分子按照一定的空间点阵排列成的周期性结构，常见的晶体结构有金属晶体、离子晶体、共价晶体和分子晶体等。
4. 材料的制备方法：包括合成、加工、处理等，如熔炼、铸造、轧制、挤压、拉伸、热处理、腐蚀等。
5. 材料的设计与性能调控：根据材料的使用性能要求，进行结构、组成和制备工艺的设计，以实现性能的优化。
课后答案1. 材料是什么？请举例说明。
答案：材料是制造各种结构和器件的物质基础，如钢铁、水泥、塑料、玻璃等。
2. 材料的性能有哪些？它们对材料的用途有何影响？答案：材料的性能包括力学性能、热性能、电性能、磁性能等，不同的性能影响材料在不同领域的应用。
例如，塑料的具有良好的柔韧性和耐腐蚀性，广泛应用于包装、建筑等领域；金属材料具有良好的导电性和导热性，广泛应用于电子、能源等领域。
3. 晶体结构有哪些类型？请简要介绍。
答案：晶体结构有金属晶体、离子晶体、共价晶体和分子晶体等类型。
金属晶体是由金属原子按照一定的空间点阵排列成的结构，具有较高的强度和韧性；离子晶体是由正负离子按照一定的空间点阵排列成的结构，具有较高的熔点和硬度；共价晶体是由共价键连接的原子按照一定的空间点阵排列成的结构，具有较高的硬度和脆性；分子晶体是由分子按照一定的空间点阵排列成的结构，具有较低的熔点和脆性。
4. 材料的制备方法有哪些？它们对材料性能有何影响？答案：材料的制备方法包括合成、加工、处理等，如熔炼、铸造、轧制、挤压、拉伸、热处理、腐蚀等。
不同的制备方法对材料的性能有不同的影响。
例如，熔炼法制备的金属材料具有较高的纯度和均匀性；热处理工艺可以改变金属材料的组织结构和性能，如提高硬度和强度等。
材料与科学基础
材料与科学基础1. 材料科学是研究材料的性质、结构、制备和性能之间关系的学科。
它涉及到不同类型的材料，包括金属、陶瓷、聚合物和复合材料等。
材料科学基础是指在理解和应用材料科学原理时所需的基本知识和概念。
2. 材料的性质包括物理性质、化学性质和力学性质等。
物理性质涉及到材料的热导性、电导性、磁性和光学性质等。
化学性质涉及到材料与其他物质之间的反应和变化。
力学性质涉及到材料的强度、刚度和韧性等。
3. 材料的结构是指材料的组织和排列方式。
不同类型的材料具有不同的结构，例如金属具有晶体结构，聚合物具有链状结构，陶瓷具有非晶体或晶体结构等。
材料的结构直接影响其性能和行为。
4. 材料的制备是指将原材料转化为最终的成品的过程。
制备方法包括合金化、熔融、溶液处理、沉积、固相反应等。
选择合适的制备方法可以控制材料的组成、结构和性能。
5. 材料的性能是指材料在特定条件下的表现。
性能可以通过物理测试和化学测试来评估，例如拉伸测试、硬度测试、热处理等。
了解材料的性能有助于选择合适的材料用于特定的应用。
6. 科学基础是指材料科学的理论基础和实验方法。
材料科学的理论基础包括物理学、化学、凝聚态物理学和力学等学科的知识。
实验方法包括材料制备、材料性能测试和材料结构分析等。
7. 在材料科学基础中，重要的概念包括晶体结构、晶格常数、晶体缺陷、相变、纳米材料等。
晶体结构是指晶体中原子的排列方式，晶格常数是指晶体中晶格的尺寸。
晶体缺陷是指晶体中的缺陷或错误，如点缺陷、线缺陷和面缺陷。
相变是指材料在温度、压力或成分变化时发生的结构或性质的突变。
纳米材料是指具有纳米尺度尺寸的材料。
8. 材料科学基础的应用包括材料选择、材料设计和材料改性等。
材料选择是指根据特定要求和条件选择最适合的材料。
材料设计是指通过调整材料的组成和结构来实现特定的性能。
材料改性是指通过添加其他物质或处理方式来改变材料的性能。
总结：材料与科学基础是研究材料性质、结构、制备和性能之间关系的学科。
829材料科学基础
829材料科学基础材料科学基础是材料科学与工程学科体系的重要组成部分，是材料科学研究的基础。
829材料科学基础课程是一门初级课程，旨在培养学生对材料科学基本概念、基本理论和基本方法的了解和应用能力。
本文将从材料的组成、结构与性能、材料制备和材料表征四个方面介绍829材料科学基础的相关内容。
一、材料的组成材料的组成是指材料的基本构成元素。
材料可以分为金属材料、聚合物材料和无机非金属材料等。
金属材料主要由金属元素组成，具有良好的导电、导热和机械性能；聚合物材料由有机高分子化合物构成，具有良好的可塑性和绝缘性能；无机非金属材料主要由无机化合物组成，具有高温耐磨、耐腐蚀等特性。
不同材料的组成决定了其性能和用途。
二、材料的结构与性能材料的结构与性能是指材料的内部结构与外部性能之间的关系。
材料的结构包括晶体结构和非晶态结构。
晶体结构是指材料的原子、离子或分子按照一定的规则排列而成的有序结构，具有明确的晶体面和晶体轴；非晶态结构是指材料的原子、离子或分子无规则地排列而成的无序结构。
材料的性能包括力学性能、热学性能、电学性能和光学性能等。
不同材料的结构与性能决定了其在不同应用领域的适用性。
三、材料的制备材料的制备是指将原材料加工、改性或合成成为具有一定形状和性能的材料的过程。
常见的材料制备方法包括熔融法、溶液法、气相法和固相法等。
熔融法是将原材料加热至熔点后冷却固化，形成固态材料；溶液法是将原材料溶解在溶剂中，通过溶剂的挥发或沉淀等方式得到固态材料；气相法是将原材料蒸发或分解后在气相中沉积成固态材料；固相法是将原材料以固态形式进行反应或烧结得到固态材料。
不同的制备方法能够得到不同形状和性能的材料。
四、材料的表征材料的表征是指通过实验和测试等手段对材料的性能进行评估和分析。
常见的材料表征方法包括显微镜观察、X射线衍射、电子显微镜、热分析和力学测试等。
显微镜观察能够直观地观察材料的形貌和结构；X射线衍射可以确定材料的晶体结构；电子显微镜可以观察材料的微观结构和成分；热分析可以测量材料的热学性能；力学测试可以评估材料的力学性能。
材料科学基础概念名词解释
单晶体：是指样品中所含分子（原子和离子）在三维空间中呈规则、周期排列的一种固体状态。
退火孪晶：退火后形成的孪晶就是退火孪晶或由于相变过程中原子重新排列时发生错排而产生的；孪晶是两个晶体（或一个晶体的两个部分）沿一个公共晶面（即特定取向关系）构成镜面对称的位向关系，这就叫孪晶。
肖特基空位：离开平衡位置的原子迁移到晶体表面或内表面的正常结点位置上，而使晶体内部留下的空位。
弗仑克尔缺陷：离开平衡位置的原子挤入点阵的间隙位置，而在晶体中同时形成数目相等的空位和间隙原子。
单位位错：通常把伯氏矢量等于单位点阵矢量的位错称为单位位错。
刃型位错：在金属晶体中，由于某种原因，晶体的一部分相对另一部分出现一个多余的半原子面。
这个多余的半原子面有如切入晶体的刀片，刀片的刃口线即为位错线。
这种线缺陷称为刃型位错。
滑移：晶体中相邻两部分在切应力作用下沿着一定的晶面和晶向相对滑动。
孪生：是塑性变形的另一种重要形式，它常作为滑移不易进行时的补充。
滑移系：一个滑移面和此面上的一个滑移方向合起来叫作一个滑移系。
晶格畸变：点缺陷出来破坏了原子间的平衡状态，使晶格发生扭曲，称为晶格畸变。
固溶强化：溶质原子与位错的弹性交互作用。
弥散强化：指一种通过在均匀材料中加入硬质颗粒的一种材料的强化手段。
第二相强化，亚组织强化。
回复：是指新的无畸变晶粒出现之前所产生的亚结构和性能变化的阶段。
熔晶转变：是一个固相转变为另一个固相和一个液相的恒温转变。
之所以熔晶转变，是因为固相在温度下降时可以部分熔化。
过冷：结晶只有在T0以下的实际结晶温度下才能进行，这种现象称为过冷。
过冷度：实际结晶温度与理论结晶温度之间的差值。
均匀形核：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。
平衡分配系数：平衡凝固时固相的溶质质量分数和夜相溶质质量分数之比。
伪共晶：非平衡凝固时，成分在共晶点附近的非共晶成分合金也可能得到100%的共晶组织，这样的共晶组织称为伪共晶。
800材料科学基础参考书目
800材料科学基础参考书目800材料科学基础参考书目是一个全面介绍材料科学基础知识的书单，包含了各个方面的著作，帮助读者系统地学习和了解材料科学的基本概念、理论和应用。
本文将从材料科学的基础概念、材料分类、材料性能以及材料应用等几个方面来详细阐述，以期帮助读者更好地理解这些参考书目所涵盖的知识。
一、材料科学的基础概念材料科学是研究材料的组成、结构、性能和制备工艺等方面的学科。
在学习材料科学的基础概念时，建议阅读《材料科学与工程导论》。
这本书详细介绍了材料的分类、结构与性能的关系，以及材料的应用范围和未来发展趋势。
通过阅读这本书，读者可以初步了解材料科学的基本概念和研究方法。
二、材料分类与性能材料可以根据其组成、结构和性能进行分类。
在学习材料分类和性能时，推荐阅读《材料科学与工程》。
这本书详细介绍了金属、陶瓷、聚合物和复合材料等不同类型材料的特点和性能，以及它们在不同领域的应用。
通过阅读这本书，读者可以系统地了解不同材料的性能和应用特点。
三、材料制备和表征技术材料的制备和表征技术是材料科学的重要内容。
在学习材料制备和表征技术时，推荐阅读《材料制备与测量技术》。
这本书介绍了常见的材料制备方法，如熔融法、溶液法和气相沉积法等，以及常用的材料表征技术，如扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）等。
通过阅读这本书，读者可以了解不同制备和表征技术的原理和应用。
四、材料性能与应用材料的性能与应用是材料科学的核心内容。
在学习材料性能和应用时，推荐阅读《材料性能与应用》。
这本书介绍了材料的力学性能、热学性能和电学性能等方面的知识，以及材料在航空航天、能源、生物医学和电子等领域的应用。
通过阅读这本书，读者可以深入了解材料的性能与应用之间的关系，并掌握材料应用的基本原理。
五、材料科学的前沿与发展材料科学是一个不断发展和创新的学科。
在学习材料科学的前沿与发展时，推荐阅读《材料科学的发展与前沿》。
这本书介绍了材料科学中的新材料、新技术和新应用等方面的最新研究成果和发展动态。
第三版胡赓祥材料科学基础课后答案与知识点总结
第三版胡赓祥材料科学基础课后答案与知识点总结本文档总结了第三版胡赓祥《材料科学基础》教材中的课后答案和知识点。
以下是各章节的内容概述：第一章：材料科学基本概念- 知识点1：材料的定义和分类，包括金属材料、无机非金属材料和有机高分子材料。
- 知识点2：材料的性能和性质，如力学性能、物理性能、化学性能等。
- 知识点3：材料的结构，包括晶体结构和非晶体结构。
- 知识点4：材料的制备和加工方法，如熔融法、溶液法、固相反应法等。
第二章：金属材料- 知识点1：金属的晶体结构，如面心立方结构、体心立方结构等。
- 知识点2：金属的晶体缺陷，如点缺陷、线缺陷和面缺陷。
- 知识点3：金属的力学性能，包括弹性模量、屈服强度、延展性等。
- 知识点4：金属的热处理，如退火、淬火和时效处理等。
第三章：无机非金属材料- 知识点1：陶瓷材料的分类，如氧化物陶瓷、非氧化物陶瓷等。
- 知识点2：陶瓷材料的晶体结构，如离子晶体结构、共价晶体结构等。
- 知识点3：陶瓷材料的力学性能，包括硬度、脆性、抗拉强度等。
- 知识点4：陶瓷材料的制备和加工方法，如烧结法、凝胶法和溶胶-凝胶法等。
第四章：高分子材料- 知识点1：高分子材料的分类，如线性高分子、交联高分子等。
- 知识点2：高分子材料的分子结构，如线性结构、支化结构等。
- 知识点3：高分子材料的物理性能，包括玻璃化转变温度、熔融温度等。
- 知识点4：高分子材料的制备和加工方法，如聚合法、拉伸法和挤出法等。
第五章：复合材料- 知识点1：复合材料的分类，如纤维增强复合材料、颗粒增强复合材料等。
- 知识点2：复合材料的基体材料和增强材料，如树脂基体、碳纤维增强材料等。
- 知识点3：复合材料的力学性能，包括弯曲强度、拉伸强度等。
- 知识点4：复合材料的制备和加工方法，如层压法、注射法和浸渍法等。
以上是《材料科学基础》教材第三版的课后答案和知识点总结。
希望对您的学习有所帮助。
材料科学基础基本概念
晶体缺陷单晶体：是指在整个晶体内部原子都按照周期性的规则排列。
多晶体：是指在晶体内每个局部区域里原子按周期性的规则排列，但不同局部区域之间原子的排列方向并不相同，因此多晶体也可看成由许多取向不同的小单晶体（晶粒）组成点缺陷（Point defects）：最简单的晶体缺陷，在结点上或邻近的微观区域内偏离晶体结构的正常排列。
在空间三维方向上的尺寸都很小，约为一个、几个原子间距，又称零维缺陷。
包括空位vacancies、间隙原子interstitial atoms、杂质impurities、溶质原子solutes等。
线缺陷（Linear defects）：在一个方向上的缺陷扩展很大，其它两个方向上尺寸很小，也称为一维缺陷。
主要为位错dislocations。
面缺陷（Planar defects）：在两个方向上的缺陷扩展很大，其它一个方向上尺寸很小，也称为二维缺陷。
包括晶界grain boundaries、相界phase boundaries、孪晶界twin boundaries、堆垛层错stacking faults等。
晶体中点阵结点上的原子以其平衡位置为中心作热振动，当振动能足够大时，将克服周围原子的制约，跳离原来的位置，使得点阵中形成空结点，称为空位vacancies肖脱基（Schottky）空位：迁移到晶体表面或内表面的正常结点位置，使晶体内部留下空位。
弗兰克尔（Frenkel）缺陷：挤入间隙位置，在晶体中形成数目相等的空位和间隙原子。
晶格畸变：点缺陷破坏了原子的平衡状态，使晶格发生扭曲，称晶格畸变。
从而使强度、硬度提高，塑性、韧性下降；电阻升高，密度减小等。
热平衡缺陷：由于热起伏促使原子脱离点阵位置而形成的点缺陷称为热平衡缺陷（thermal equilibrium defects），这是晶体内原子的热运动的内部条件决定的。
过饱和的点缺陷：通过改变外部条件形成点缺陷，包括高温淬火、冷变形加工、高能粒子辐照等，这时的点缺陷浓度超过了平衡浓度，称为过饱和的点缺陷(supersaturated point defects) 。
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晶体缺陷单晶体：是指在整个晶体内部原子都按照周期性的规则排列。
多晶体：是指在晶体内每个局部区域里原子按周期性的规则排列，但不同局部区域之间原子的排列方向并不相同，因此多晶体也可看成由许多取向不同的小单晶体（晶粒）组成点缺陷（Point defects）：最简单的晶体缺陷，在结点上或邻近的微观区域内偏离晶体结构的正常排列。
在空间三维方向上的尺寸都很小，约为一个、几个原子间距，又称零维缺陷。
包括空位vacancies、间隙原子interstitial atoms、杂质impurities、溶质原子solutes等。
线缺陷（Linear defects）：在一个方向上的缺陷扩展很大，其它两个方向上尺寸很小，也称为一维缺陷。
主要为位错dislocations。
面缺陷（Planar defects）：在两个方向上的缺陷扩展很大，其它一个方向上尺寸很小，也称为二维缺陷。
包括晶界grain boundaries、相界phase boundaries、孪晶界twin boundaries、堆垛层错stacking faults等。
晶体中点阵结点上的原子以其平衡位置为中心作热振动，当振动能足够大时，将克服周围原子的制约，跳离原来的位置，使得点阵中形成空结点，称为空位vacancies肖脱基（Schottky）空位：迁移到晶体表面或内表面的正常结点位置，使晶体内部留下空位。
弗兰克尔（Frenkel）缺陷：挤入间隙位置，在晶体中形成数目相等的空位和间隙原子。
晶格畸变：点缺陷破坏了原子的平衡状态，使晶格发生扭曲，称晶格畸变。
从而使强度、硬度提高，塑性、韧性下降；电阻升高，密度减小等。
热平衡缺陷：由于热起伏促使原子脱离点阵位置而形成的点缺陷称为热平衡缺陷（thermal equilibrium defects），这是晶体内原子的热运动的内部条件决定的。
过饱和的点缺陷：通过改变外部条件形成点缺陷，包括高温淬火、冷变形加工、高能粒子辐照等，这时的点缺陷浓度超过了平衡浓度，称为过饱和的点缺陷(supersaturated point defects) 。
位错：当晶格中一部分晶体相对于另一部分晶体发生局部滑移时，滑移面上滑移区与未滑移区的交界线称作位错刃型位错：当一个完整晶体某晶面以上的某处多出半个原子面，该晶面象刀刃一样切入晶体，这个多余原子面的边缘就是刃型位错。
刃型位错线可以理解为已滑移区和未滑移区的分界线，它不一定是直线螺型位错：位错附近的原子是按螺旋形排列的。
螺型位错的位错线与滑移矢量平行，因此一定是直线混合位错：一种更为普遍的位错形式，其滑移矢量既不平行也不垂直于位错线，而与位错线相交成任意角度。
可看作是刃型位错和螺型位错的混合形式。
柏氏矢量b: 用于表征不同类型位错的特征的一个物理参量，是决定晶格偏离方向与大小的向量，可揭示位错的本质。
位错的滑移（守恒运动）：在外加切应力作用下，位错中心附近的原子沿柏氏矢量b方向在滑移面上不断作少量位移（小于一个原子间距）而逐步实现。
交滑移：由于螺型位错可有多个滑移面，螺型位错在原滑移面上运动受阻时，可转移到与之相交的另一个滑移面上继续滑移。
如果交滑移后的位错再转回到和原滑移面平行的滑移面上继续运动，则称为双交滑移。
位错滑移的特点1) 刃型位错滑移的切应力方向与位错线垂直，而螺型位错滑移的切应力方向与位错线平行；2) 无论刃型位错还是螺型位错，位错的运动方向总是与位错线垂直的；（伯氏矢量方向代表晶体的滑移方向）3) 刃型位错引起的晶体的滑移方向与位错运动方向一致，而螺型位错引起的晶体的滑移方向与位错运动方向垂直；4) 位错滑移的切应力方向与柏氏矢量一致；位错滑移后，滑移面两侧晶体的相对位移与柏氏矢量一致。
5) 对螺型位错，如果在原滑移面上运动受阻时，有可能转移到与之相交的另一滑移面上继续滑移，这称为交滑移(双交滑移）派-纳力：晶体滑移需克服晶体点阵对位错的阻力，即点阵阻力位错的攀移（非守恒运动）：刃型位错在垂直于滑移面方向上的运动，主要是通过原子或空位的扩散来实现的（滑移过程基本不涉及原子的扩散）。
位错在某一滑移面上运动时，对穿过滑移面的其它位错（林位错）的交割。
包括扭折和割阶。
扭折：位错交割形成的曲折线段在位错的滑移面上时，称为扭折。
割阶：若该曲折线段垂直于位错的滑移面时，称为割阶。
位错交割的特点1) 运动位错交割后，在位错线上可能产生一个扭折或割阶，其大小和方向取决于另一位错的柏氏矢量，但具有原位错线的柏氏矢量(指扭折或割阶的长度和方向)2) 所有的割阶都是刃型位错，而扭折可以是刃型也可是螺型的。
3) 扭折与原位错线在同一滑移面上，可随位错线一道运动，几乎不产生阻力，且在线张力的作用下易于消失；4）割阶与原位错不在同一滑移面上，只能通过攀移运动，所以割阶是位错运动的障碍--- 割阶硬化位错的应变能：位错周围点阵畸变引起的弹性应力场，导致晶体能量的增加，称为位错的应变能或位错的能量。
位错密度：单位体积内所包含的位错线总长度。
ρ = L / V (cm-2)一般，位错密度也定义为单位面积所见到的位错数目ρ = n / A (cm-2)单位位错Unit dislocation：柏氏矢量等于单位点阵矢量的位错全位错Perfect dislocation：柏氏矢量等于点阵矢量或其整数倍的位错，全位错滑移后晶体原子排列不变不全位错Imperfect dislocation：柏氏矢量不等于点阵矢量整数倍的位错，不全位错滑移后晶体原子排列规律变化部分位错Partial dislocation：柏氏矢量小于点阵矢量的位错堆垛层错：实际晶体结构中，密排面的正常堆垛顺序有可能遭到破坏和错排，称为堆垛层错，简称层错。
位错反应：位错线之间可以合并或分解，称为位错反应界面interface：通常包含几个原子层厚的区域，其原子排列及化学成分不同于晶体内部，可视为二维结构分布，也称为晶体的面缺陷。
包括：外表面和内界面外表面：指固体材料与气体或液体的分界面。
它与摩擦、吸附、腐蚀、催化、光学、微电子等密切相关。
内界面：分为晶粒界面、亚晶界、孪晶界、层错、相界面等。
表面能：晶体表面单位面积自由能的增加，可理解为晶体表面产生单位面积新表面所作的功γ = dW/ds小角度晶界：（Low-angle grain boundary）相邻晶粒的位相差小于10º亚晶界一般为2º左右。
对称倾斜晶界：(symmetric tilt boundary) 晶界两侧晶体互相倾斜晶界的界面对于两个晶粒是对称的，其晶界视为一列平行的刃型位错组成。
大角度晶界：（High-angle grain boundary）相邻晶粒的位相差大于10º重合位置点阵：当两个相邻晶粒的位相差为某一值时，若设想两晶粒的点阵彼此通过晶界向对方延伸，则其中一些原子将出现有规律的相互重合。
由这些原子重合位置所组成的比原来晶体点阵大的新点阵，称为重合位置点阵。
晶界特性1）晶粒的长大和晶界的平直化能减少晶界面积和晶界能，在适当的温度下是一个自发的过程；须原子扩散实现2) 晶界处原子排列不规则，常温下对位错的运动起阻碍作用，宏观上表现出提高强度和硬度；而高温下晶界由于起粘滞性，易使晶粒间滑动；3) 晶界处有较多的缺陷，如空穴、位错等，具有较高的动能，原子扩散速度比晶内高；4) 固态相变时，由于晶界能量高且原子扩散容易，所以新相易在晶界处形核；5) 由于成分偏析和内吸附现象，晶界容易富集杂质原子，晶界熔点低，加热时易导致晶界先熔化； 过热6）由于晶界能量较高、原子处于不稳定状态，以及晶界富集杂质原子的缘故，晶界腐蚀比晶内腐蚀速率快。
孪晶Twins：两个晶体(或一个晶体的两部分)沿一个公共晶面构成镜面对称的位相关系，这两个晶体称为孪晶；这一公共晶面称为孪晶面(孪晶界) Twin plane (boundary)。
相界：具有不同结构的两相之间的分界面称为“相界”非共格界面(non-coherent interface)：当两相邻晶体在界面处的晶面间距相差很大时，这种相界与大角度晶界相似，可看成是由原子不规则排列的薄过渡层构成变形塑性变形的方式：主要通过滑移和孪生、还有扭折。
滑移是指晶体的一部分沿一定的晶面和晶向相对于另一部分发生滑动位移的现象。
滑移带：滑移线的集合构成滑移带，滑移带是由更细的滑移线所组成，滑移系：一个滑移面和其上的一个滑移方向构成一个滑移系临界切应力：滑移只能在切应力的作用下发生，产生滑移的最小切应力称临界切应力。
滑移是通过滑移面上的位错的运动来实现的孪生是指晶体的一部分沿一定晶面和晶向相对于另一部分所发生的切变。
发生切变的部分称孪生带或孪晶，沿其发生孪生的晶面称孪生面孪生与滑移的主要区别1 孪生通过晶格切变使晶格位向改变，使变形部分与未变形部分呈镜面对称；而滑移不引起晶格位向改变。
2 孪生时，相邻原子面的相对位移量小于一个原子间距；而滑移时滑移面两侧晶体的相对位移量是原子间距的整数倍。
3 孪生所需要的切应力比滑移大得多，变形速度大得多退火孪晶：由于相变过程中原子重新排列时发生错排而产生的，称退火孪晶位错的塞积：当位错运动到晶界附近时，受到晶界的阻碍而堆积起来,称位错的塞积细晶强化：通过细化晶粒来同时提高金属的强度、硬度、塑性和韧性的方法称细晶强化因为晶粒越细，单位体积内晶粒数目越多，参与变形的晶粒数目也越多，变形越均匀，使在断裂前发生较大的塑性变形。
强度和塑性同时增加,金属在断裂前消耗的功也越大，因而其韧性也比较好。
固溶强化：随溶质含量增加，固溶体的强度、硬度提高，塑性、韧性下降，称固溶强化原因：由于溶质原子与位错相互作用的结果，溶质原子不仅使晶格发生畸变，而且易被吸附在位错附近形成柯氏气团，使位错被钉扎住，位错要脱钉，则必须增加外力，从而使变形抗力提高柯氏Cotrell气团——溶质原子的偏聚现象。
在位错线附近存在溶质原子偏聚，位错的滑移受到约束和钉扎作用，塑性变形难度增加，金属材料的强度增加。
弥散强化：当在晶内呈颗粒状弥散分布时，第二相颗粒越细，分布越均匀，合金的强度、硬度越高，塑性、韧性略有下降，这种强化方法称弥散强化或沉淀强化。
原因：由于硬的颗粒不易被切变，因而阻碍了位错的运动，提高了变形抗力加工硬化：随冷塑性变形量增加，金属的强度、硬度提高，塑性、韧性下降的现象称加工硬化原因：随变形量增加, 位错密度增加，由于位错之间的交互作用(堆积、缠结)，使得位错难以继续运动，从而使变形抗力增加；这是最本质的原因形变织构：由于晶粒的转动，当塑性变形达到一定程度时，会使绝大部分晶粒的某一位向与变形方向趋于一致，这种现象称形变织构或择优取向。
内应力是指平衡于金属内部的应力。
是由于金属受力时, 内部变形不均匀而引起的。