材料科学基础知识点总结 (1)
材料科学基础考研知识点总结
材料科学基础考研知识点总结第一章原子结构和键合1.原子键合●金属键●离子键●共价键●氢键●范德华力：静电力诱导力色散力第二章固体结构1.晶体学基础●空间点阵和晶胞●七个晶系14种点阵2.金属的晶体结构●晶体结构和空间点阵的区别3.合金的相结构●晶相指数和晶面指数●晶向指数●晶面指数●六方晶系指数●晶带●晶面间距●晶体的对称性●宏观对称元素●极射投影●金属的晶体结构●三种典型的金属的晶体结构●多晶型性●置换固溶体●间隙固溶体●固溶体的围观不均匀性●影响固溶度的主要因素●固溶体的性质●中间相●正常价化合物●电子化合物●与原子尺寸因素相关的化合物●超结构（有序固溶体）4.常见离子晶体结构●离子晶体配位规则（鲍林规则）●负离子配位多面体规则（引入临界离子半径比值）●电价规则（整体不显电性）●负离子多面体共顶，棱和面规则（由于共用顶，棱和面间距下降，导致库仑力上升，稳定性下降）●不同种类正离子配位多面体规则（能量越高区域越分散）●节约规则（【俄罗斯方块原理】）●典型离子晶体结构●AB型化合物【CsCl结构 NaCl结构 ZnS型结构】●AB2型化合物结构【CaF2 萤石 TiO2金红石型结构】●硅酸盐的晶体结构●孤岛状硅酸盐●组群状硅酸盐●链状硅酸盐●层状硅酸盐●架状硅酸盐5.共价晶体结构第三章晶体中的缺陷1.点缺陷●点缺陷形成●点缺陷的平衡浓度2.位错●刃型位错●螺型位错●混合位错●伯氏矢量●位错运动●位错弹性性质（认识）●位错生成与增值●实际位错中伯氏矢量3.面缺陷●外表面与内表面（了解）●晶界和亚晶界●晶界的特性●孪晶界●相界第四章固体中的扩散1.扩散的表象理论●菲克第一定律●菲克第二定律●扩散方程●置换固溶体扩散（柯肯达尔效应）2.扩散热力学●扩散的热力学分析（上坡扩散）3.扩散的微观理论与机制●扩散机制●晶界扩散及表面扩散●扩散系数4.扩散激活能5.影响扩散的因素●温度●晶体结构●晶体缺陷●化学成分●应力作用6.反应扩散7.离子晶体中的扩散第五章材料的变形1.弹性变形●弹性的不完整性●包申格效应●弹性后效●弹性滞后2.黏弹性变形3.塑性变形●单晶体塑性变形●滑移●孪生●扭折●多晶体的塑性变形●晶粒取向的影响●晶界的影响●合金的塑性变形●单相固溶体塑性变形●影响因素●曲服现象●应变实效●多相合金的塑性变形●弥散分布型合金的塑性变形●塑性变形对组织性能影响●显微组织变化●亚结构变化●性能变化●形变织构●残余应力4.回复与再结晶●冷变形金属在加热时组织与性能的变化●回复●再结晶●晶粒的长大5.热加工●动态回复●动态再结晶●蠕变●超塑性第六章凝固1.相平衡和相率●吉布斯相律2.纯晶体的凝固●液态结构●晶体凝固的热力学条件●形核●晶粒长大●结晶动力学及凝固组织●凝固理论应用3.合金的凝固●正常凝固●区域熔炼●合金成分过冷4.铸锭组织与凝固技术●铸锭的宏观组织●铸锭的缺陷第七章相图1.二元相图基础●2.二元相图●匀晶相图●共晶相图●包晶相图●铁碳相图3.三元相图基●基本特点●表示方法●杠杠定律及重心定律第八章材料的亚稳态1.纳米材料2.准晶3.非晶态4.固态相变形成亚稳相●固体相变形成的亚稳相●固溶体脱溶分解产物●脱熔转变●连续脱溶●不连续脱溶●脱溶过程亚稳相●脱溶分解对性能影响●马氏体转变●特征●形态●贝氏体转变●钢中贝氏体转变特征●贝氏体转变的基本特征。
材料科学基础课程总结
Schokley分位错－－FCC中位于{111}面上
b1
1 6
[121]的分位错
扩展位错：由两条平行的Shockley分位错和二者之间的层错 区组成。
通过插入或抽走部分{111}面也能形成局部层错，这样形成
的分位错称为Frank分位错。
12
Schokley分位错的一些特点：
1)
b
1 6
[121]
双滑移系统）、最后的稳定取向、切变量
（5）参考面、参考方向的变化 （6）硬化曲线：单、多晶体 （7）孪生：四要素（三种典型晶体结构）、基本特点、伸
缩规律
（8）多晶体只要求硬化曲线特征，其它不要求
3
流变应力随应变增加而增加的现象，叫应变硬化（strain hardening），也称为加工硬化（work hardening）。
I－－弹性变形区
❖ 明显的硬化只发生在抛物线硬化区
II－－过渡区－由变形不均匀引起 ❖ 应力－应变曲线只有三个区：
III－－线性硬化区－由多滑移引起
I－－弹性变形区
IV－－抛物线硬化区－由交滑移引起
II－－流动区 III－－抛物线硬化区
5
第四章 晶体中的缺陷
（1）缺陷的分类 （2）点缺陷的基本属性
• 位错（dislocation）是晶体中的一维缺陷，即线缺陷
位错分类：刃(型)位错 ，螺(型)位错，混合位错 柏氏回路：在有缺陷的晶体中围绕缺陷区将原子逐个连接
而成的封闭回路。 柏氏矢量：是完整晶体中对应回路的不封闭段。
运动方式：滑移、攀移等
滑移运动面：l b面
l()v规则V f
运动方向：
❖ 非共格界面Incoherent interface： 界面可能含零星分布的共格点 e.g. Large angle grain boundaries
材料科学基础知识点
材料科学基础知识点材料科学是一门研究材料结构、性能和制备的科学。
下面是材料科学的一些基础知识点：1.材料分类：材料可以根据其组成、结构和性质进行分类。
常见的材料分类包括金属材料、陶瓷材料、高分子材料和复合材料等。
2.结构性质关系：材料的性能和其结构之间存在密切的关系。
例如，晶体结构的排列方式可以影响材料的力学性能和导电性能，分子链的排列方式可以影响高分子材料的力学性能和热性能。
3.相图：材料的相图描述了材料在不同温度和压力下的相态变化。
相图中标示了材料的相变点、相区以及相图边界。
通过相图分析，可以预测和控制材料的相态和性能。
4.腐蚀与防护：材料在特定环境下可能发生腐蚀，导致材料性能的降低甚至失效。
因此，对于一些金属材料来说，需要进行表面处理或采用防腐涂层来保护材料。
5.材料强度：材料强度是指材料在外力作用下抵抗变形和破坏的能力。
材料强度包括拉伸强度、压缩强度、弯曲强度等。
理解材料强度可以帮助设计和改进材料的使用。
6.制备技术：制备技术是指制备材料的方法和工艺。
常见的制备技术包括熔融法、溶液法、气相沉积法等。
选择适当的制备技术可以得到具有特定性能的材料。
7.文献检索和分析：在材料科学研究中，文献检索和分析是非常重要的。
通过检索相关文献可以获取到最新的研究成果，从而指导自己的研究方向和设计实验方案。
8.材料表征：材料表征是指通过实验和仪器对材料进行分析和测试。
常见的表征技术包括扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)等。
通过表征可以获得材料的结构和性能信息。
9.材料性能改进：了解材料的性能限制以及其应用领域的需求，可以启发我们对材料进行改进和优化。
改进材料性能的方法包括添加合金元素、改变组织结构、优化制备条件等。
10.可持续材料：在现代社会中，可持续发展日益重要。
可持续材料是指具有环境友好和可循环利用特性的材料。
这些材料具有低能耗、低污染和长寿命等特点。
综上所述，以上是材料科学的一些基础知识点。
材料科学基础知识点总结 (1)
材料科学基础一、金属的晶体结构重点内容：面心立方、体心立方金属晶体结构的配位数、致密度、原子半径，八面体、四面体间隙个数；晶向指数、晶面指数的标定；柏氏矢量具的特性、晶界具的特性。
基本内容：密排六方金属晶体结构的配位数、致密度、原子半径，密排面上原子的堆垛顺序、晶胞、晶格、金属键的概念。
晶体的特征、晶体中的空间点阵。
晶胞：在晶格中选取一个能够完全反映晶格特征的最小的几何单元，用来分析原子排列的规律性，这个最小的几何单元称为晶胞。
金属键：失去外层价电子的正离子与弥漫其间的自由电子的静电作用而结合起来，这种结合方式称为金属键。
位错：晶体中原子的排列在一定范围内发生有规律错动的一种特殊结构组态。
位错的柏氏矢量具有的一些特性：①用位错的柏氏矢量可以判断位错的类型；②柏氏矢量的守恒性，即柏氏矢量与回路起点及回路途径无关；③位错的柏氏矢量个部分均相同。
刃型位错的柏氏矢量与位错线垂直；螺型平行；混合型呈任意角度。
晶界具有的一些特性：①晶界的能量较高，具有自发长大和使界面平直化，以减少晶界总面积的趋势；②原子在晶界上的扩散速度高于晶内，熔点较低；③相变时新相优先在晶界出形核；④晶界处易于发生杂质或溶质原子的富集或偏聚；⑤晶界易于腐蚀和氧化；⑥常温下晶界可以阻止位错的运动，提高材料的强度。
二、纯金属的结晶重点内容：均匀形核时过冷度与临界晶核半径、临界形核功之间的关系；细化晶粒的方法，铸锭三晶区的形成机制。
基本内容：结晶过程、阻力、动力，过冷度、变质处理的概念。
铸锭的缺陷；结晶的热力学条件和结构条件，非均匀形核的临界晶核半径、临界形核功。
相起伏：液态金属中，时聚时散，起伏不定，不断变化着的近程规则排列的原子集团。
过冷度：理论结晶温度与实际结晶温度的差称为过冷度。
变质处理：在浇铸前往液态金属中加入形核剂，促使形成大量的非均匀晶核，以细化晶粒的方法。
过冷度与液态金属结晶的关系：液态金属结晶的过程是形核与晶核的长大过程。
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。
材料科学基础复习总结1
第一章材料的结构一、概念晶体：物质的质点（分子、原子或离子）在三维空间呈规则的周期性重复排列的物质。
空间点阵：把质点看成空间的几何点，点所形成的空间阵列。
晶格：用假想的空间直线，把这些点连接起来，所构成的三维空间格架。
晶胞：从晶格中取出具有代表性的最小几何单元。
配位数:指晶格中任一原子周围所具有的最近且等距的原子数。
致密度:合金：是指由两种或两种以上元素组成的具有金属特性的物质。
固溶体：指溶质组元溶于溶剂晶格中，并保持溶剂组元晶格类型而形成的均匀固体。
置换固溶体：溶质原子占据溶剂晶格的某些结点位置而形成的固溶体。
间隙固溶体：溶质原子占据溶剂晶格间隙而形成的固溶体。
间隙相：当r非/r金＜0.59时，形成具有简单晶格的化合物，称为间隙相。
二、思考题1.在单位立方晶胞中画出(112)和(110)晶面，并求出两晶面交线的晶向指数。
2.已知铜的原子半径为0.127nm，求其晶格常数和致密度各为多少？3.在立方晶胞中画出(112) 晶面和[221]，晶向。
第2章晶体缺陷一、概念肖特基缺陷：原子由于热振动脱离正常结点后，跑到晶体表面构成新的一层，这种缺陷称为肖特基缺陷。
弗仑克尔缺陷：原子由于热振动脱离正常结点后，跑到间隙处即产生一个空位的同时，出现一个间隙原子，这种缺陷称为弗仑克尔缺陷。
刃型位错：晶体中已滑移区与未滑移区的边界线（即位错线）若垂直于滑移方向，则会存在一多余半排原子面，它象一把刀刃插入晶体中，使此处上下两部分晶体产生原子错排，这种晶体缺陷称为刃型位错螺型位错：晶体中已滑移区与未滑移区的边界线(即位错线)若平行于滑移方向，则在该处附近原子平面已扭曲为螺旋面，即位错线附近的原子是按螺旋形式排列的，这种晶体缺陷称为螺型位错位错的滑移：在外加切应力作用下，通过位错中心附近的原子沿柏氏矢量方向在滑移面上不断地作少量位移（小于一个原子间距）而逐步实现的。
位错的攀移：构成刃型位错的多余半原子面的扩大或缩小，它是通过物质迁移即原子或空位的扩散来实现的。
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】重点论述题总结(一)
【材料科学基础】重点论述题总结（一）一、原子键合1. 简述金属材料的性质与键合的关系金属键结合力主要是正离子和电子云之间的静电库仑力，对晶体结构没有特殊的要求，只要求排列最紧密，这样势能最低，结合最稳定。
金属晶体性质与键合关系：（1）金属内原子面之间相对位移，金属键仍旧保持，故具有良好的延展性；（2）在一定电位差下，自由电子可在金属中定向运动，形成电流，显示出良好的导电性；（3）随温度升高，正离子（或原子）本身振幅增大，阻碍电子通过．使电阻升高，则具有正的电阻温度系数；d）固态金属中，不仅正离子的振动可传递热能，且电子运动也能传递热能，故比非金属具有更好的导热性；（4）金属中的自由电子可吸收可见光的能量，被激发、跃迁到较高能级，因此金属通常不透明；（5）当激发出的电子跳回到原来能级时，将所吸收的能量重新辐射出来，使金属具有金属光泽；（6）金属的结合能比离子晶体和原子晶体要低一些，但过渡金属的结合能则比较大。
2. 依据结合力的本质不同，晶体中的键合作用分为哪几类？特点是什么？晶体中的键合作用可分为离子键、共价键、金属键、范德华键和氢键。
离子键的特点是没有方向性和饱和性，结合力很大。
共价键的特点是具有方向性和饱和性，结合力也很大。
金属键是没有方向性和饱和性的的共价键，结合力是离子间的静电库仑力。
范德华键是通过分子力而产生的键合，分子力很弱。
氢键是两个电负性较大的原子相结合形成的键，具有饱和性。
3. 结合键对材料物理及力学性能的影响对物理性能的影响（1）熔点：共价键、离子键的最高，高分子材料的最低；（2）密度：金属键的最高，共价键、离子键的较低，高分子材料的最低；（3）导电导热性：金属键最好，共价键、离子键最差。
对力学性能的影响（1）强度：结合键强，则强度也高，但还受组织的影响；（2）塑韧性：金属键最好，共价键、离子键最低；（3）弹性模量：共价键、离子键最高，金属键次之，二次键最低。
二、固体结构1. 置换固溶体溶解度的影响因素（1）晶体结构类型的影响溶质与溶剂晶体结构相同，是形成连续固溶体的必要条件。
材料科学基础知识点
材料科学基础知识点(总61页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--材料科学基础第零章材料概论该课程以金属材料、陶瓷材料、高分子材料及复合材料为对象，从材料的电子、原子尺度入手，介绍了材料科学理论及纳观、微观尺度组织、细观尺度断裂机制及宏观性能。
核心是介绍材料的成分、微观结构、制备工艺及性能之间的关系。
主要内容包括：材料的原子排列、晶体结构与缺陷、相结构和相图、晶体及非晶体的凝固、扩散与固态相变、塑性变形及强韧化、材料概论、复合材料及界面，并简要介绍材料科学理论新发展及高性能材料研究新成果。
材料是指：能够满足指定工作条件下使用要求的，就有一定形态和物理化学性状的物质。
按基本组成分为：金属、陶瓷、高分子、复合材料金属材料是由金属元素或以金属元素为主，通过冶炼方法制成的一类晶体材料，如Fe、Cu、Ni等。
原子之间的键合方式是金属键。
陶瓷材料是由非金属元素或金属元素与非金属元素组成的、经烧结或合成而制成的一类无机非金属材料。
它可以是晶体、非晶体或混合晶体。
原子之间的键合方式是离子键，共价键。
聚合物是用聚合工艺合成的、原子之间以共价键连接的、由长分子链组成的髙分子材料。
它主要是非晶体或晶体与非晶体的混合物。
原子的键合方式通常是共价键。
复合材料是由二种或二种以上不同的材料组成的、通过特殊加工工艺制成的一类面向应用的新材料。
其原子间的键合方式是混合键。
材料选择：密度弹性模量:材料抵抗变形的能力强度:是指零件承受载荷后抵抗发生破坏的能力。
韧性：表征材料阻止裂纹扩展的能力功能成本结构(Structure)性质(Properties)加工(Processing)使用性能(Performance)在四要素中，基本的是结构和性能的关系，而“材料科学”这门课的主要任务就是研究材料的结构、性能及二者之间的关系。
宏观结构←显微镜下的结构←晶体结构←原子、电子结构重点讨论材料中原子的排列方式（晶体结构）和显微镜下的微观结构（显微组织）的关系。
(完整版)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-1
材料是人类社会经济地制造有用器件的物质。
所谓有用，是指材料满足产品使用需要的特性，即使用性能，它包括力学性能、物理性能和化学性能；制造是指将原材料变成产品的全过程，材料对其所涉及的加工工艺的适应能力即为工艺性能，它包括铸造性能、塑性加工性能、切削加工性能、焊接性能和热处理性能等。
全面地理解材料性能及其变化规律，是设计、选材用材、制订加工工艺及质量检验的重要依据。
一、力学性能1. 强度 —— 材料抵抗变形、断裂的能力，单位 MN/m2（MPa ）。
拉伸试验比例极限σp: 弹性变形阶段，应力和应变关系符合虎克定律的极限力。
弹性极限σe: 完全卸载后不出现任何明显微量塑性变形的极限应力值。
屈服强度σs: 材料开始明显塑性变形的抗力,是设计和选材的主要依据。
•条件（名义）屈服强度σ0.2：中、高碳钢等无明显屈服现象。
抗拉强度σb （强度）: 铸铁、陶瓷、复合材料等脆性材料σb=σs。
•比强度σb /ρ ：玻璃钢ρ= 2.0, σb = 1060 MN/m2，比强度为铝的三倍。
•屈强比：材料屈服强度与抗拉强度之比，表征了材料强度潜力的发挥，利用程度和该种材料零件工作时的安全程度许用应力[σ]：[]n sσσ= n: 安全系数………………全面理解☆注意σ0.2、比强度、屈强比等概念2. 刚度EE ＝比例变形阶段的σ/ε金属材料的刚度对结构不敏感刚度（或刚性）是材料对弹性变形的抵抗能力指标。
如果说强度保证了材料不发生过量塑性变形甚至断裂的话，刚度则保证了材料不发生过量弹性变形，从这个角度来看，刚度和强度具有相同的技术意义而同等的重要，因而机械设计时既包括强度设计又包括刚度设计。
刚度的对立面是挠度，即外力作用下工件产生的弹性变形量。
3. 弹性：用来描述在外力作用下材料发生弹性行为的综合性能指标。
比例极限σp 、弹性极限σe 和弹性模量E 等在一定的程度上均可用来说明材料的弹性性能a ）最大弹性变形量εe 是材料在外力作用下所能发生的最大可恢复变形量，即弹性变形能力。
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。
材料科学基础总结
材料科学基础总结1. 简介材料科学作为一门交叉学科，研究材料的组织结构、性能以及其应用。
它涵盖了多种材料类型，包括金属、陶瓷、高分子材料和复合材料等。
本文将对材料科学的基础知识进行总结，从材料的结构到性能以及应用方面进行讨论。
2. 材料的结构2.1 原子结构材料的基本组成单元是原子，不同材料的原子结构有所不同。
原子中包含了质子、中子和电子，其中质子和中子位于原子核中，电子绕核轨道运动。
不同元素的原子核中质子的个数不同，决定了元素的化学性质。
2.2 晶体结构晶体是指原子或分子按照一定的规律排列形成的具有周期性结构的物质。
晶体结构可以分为立方晶系、正交晶系、单斜晶系、菱面晶系等不同类型。
晶体的结构对材料的性能具有重要影响，例如晶体的密排度与材料的硬度、强度密切相关。
2.3 晶体缺陷晶体中存在各种缺陷，包括点缺陷、线缺陷和面缺陷。
点缺陷包括空位、插入原子和替代原子等，线缺陷包括位错和螺旋位错等，面缺陷包括晶格错配和晶界等。
晶体缺陷会影响材料的导电性、塑性和化学反应性。
3. 材料的性能3.1 机械性能材料的机械性能包括强度、硬度、韧性和塑性等指标。
强度是指材料抵抗外部加载时的能力，硬度是指材料抵抗划痕和压痕的能力，韧性是指材料抵抗断裂的能力，塑性是指材料在外力作用下的变形能力。
3.2 热性能材料的热性能包括热膨胀系数、热导率和熔点等指标。
热膨胀系数是指材料在温度变化时的尺寸变化程度，热导率是指材料传导热量的能力，熔点是指材料从固态到液态的温度。
3.3 电磁性能材料的电磁性能包括导电性、磁性和介电性等指标。
导电性是指材料导电的能力，磁性是指材料在外磁场作用下的磁性特性，介电性是指材料在电场中的电学特性。
4. 材料的应用4.1 金属材料金属材料具有优良的导电性和导热性，广泛应用于电子、航空航天和车辆制造等领域。
常见的金属材料有铁、铜、铝和钛等。
4.2 陶瓷材料陶瓷材料具有优良的耐热性和耐腐蚀性，广泛应用于建筑、化工和电子等领域。
材料科学基础1材料结构的基本知识
等温等容 ΔA T、V<0 自发过程 等温等压 ΔG T、P<0 自发过程 两种自由能的表达式为：
A=U–TS G=H–TS
U——内能 H——焓 S——熵 T——热力学温度 反应速率ν与热力学温度T之间满足：
测得的性能数据亦不同这种性质称晶体 的各向异性。 各向同性——非晶体在各个方向上的原 子排列可视为相同，沿任何方向测得的 性能是一致的，表现为各向同性。
从液态到非晶态固体是一个渐变过
程，既无确定的熔点，又无体积的突变。 这说明非晶态转变只不过是液态的简单 冷却过程，随温度的下降，液态的粘度
越来越高，当其流动性完全消失时 则称固相。
等轴晶：若每个核心在各个方向上的 生长条件接近，最终得到的晶粒在空
间三维方向上尺度相当。 柱状晶：若在特定的条件下，空间某一 方向的生长条件明显优于其它二维方向， 最终得到拉长的晶粒形状。（图1-16）
三、多相组织 （图1-17）是两相合金的一种
典型组织，两个相的晶粒尺度相当，
两种晶粒各自成为等轴状，两者均匀的
电子 ——绕着原子核在一定的轨道 上旋转质量虽可忽略，但电子 的分部却是原子结构中最重要 的问题，它不仅决定单个原子 的行为，也对工程材料内部原 子的结合及某些性能起着决定 性作用。
电子运动的轨道： 由四个量子数决定，分别是主量子
数、次量子数、磁量子数及自旋量子数。 主量子数——决定电子离核远近和能量 高低的主要参数。 次量子数——量子轨道并不一定总是球 形的，次量子数反映了轨道的形状，各 轨道在原子核周围的角度分布不同。它 也影响轨道的能级，按s、p、d、f依次 升高。
交替分布，此时合金的力学性能取决于
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。
材料科学基础总结
材料科学基础总结一、材料科学基础概述材料科学是研究材料的结构、性质、制备和应用的学科，其研究范围涵盖了无数种不同类型的材料，包括金属、陶瓷、高分子、半导体等。
材料科学是现代工程技术和制造业的基础，它对于推动社会经济发展和提高人民生活水平具有重要作用。
二、材料结构与性质1.原子结构原子是构成所有物质的最小单元，由原子核和电子组成。
原子核由质子和中子组成，电子围绕原子核运动。
原子中的电子层数目不同，每个层次能容纳的电子数也不同。
在化学反应中，原子通过失去或获得电子来形成离子。
2.晶体结构晶体是由具有规则排列方式的原子或离子组成的固体物质。
晶体可以分为单晶体和多晶体两种类型。
单晶体具有完整而连续的结构，因此其物理性质比多晶体更加稳定；而多晶体则由许多小颗粒组成，因此其物理性质会因颗粒的大小和排列方式不同而有所变化。
3.晶体缺陷晶体缺陷是指晶体中存在的各种不完整或失序的结构，包括点缺陷、线缺陷和面缺陷。
点缺陷是指原子位置上的缺失或替换，线缺陷是指原子排列方向上的错位或位错，面缺陷是指晶体表面上的断裂或滑移。
4.材料性质材料性质是指材料在特定条件下表现出来的物理、化学和力学特征。
其中包括弹性模量、硬度、延展性、热膨胀系数等。
材料性质受到其结构和组成的影响，因此不同类型的材料具有不同的性质。
三、材料制备技术1.金属制备技术金属制备技术包括熔融法、粉末冶金法、电化学法等。
其中，熔融法是最常用的制备金属材料的方法之一，它通过将金属加热至其熔点以上使其熔化，并在冷却过程中形成固态结构；粉末冶金法则是通过将金属粉末压制成形，然后进行高温烧结，以形成致密的金属材料。
2.陶瓷制备技术陶瓷制备技术包括干压成型、注塑成型、挤出成型等。
其中，干压成型是最常用的一种方法，它通过将粉末与有机添加剂混合均匀后，在模具中施加高压力进行塑性变形，并在高温下进行烧结以形成致密的陶瓷材料。
3.高分子制备技术高分子制备技术包括聚合法、溶液法、膜拉伸法等。
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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晶格类型
fcc(A1)
bcc(A2)
hcp(A3)
间隙类型 正四面体 正八面体 四面体
扁八面体
四面体
正八面 体
间隙个数
8
4
12
6
12
6
原子半径
2 4
a
3 4
a
a 2
rA
间隙半径 rB
3
2
a
4
2 2a 4
5 3a4
2 3a4
6 2a4
2
1
a 2
晶胞：在晶格中选取一个能够完全反映晶格特征的最小的几何单元，用来分析原子排
过冷度：理论结晶温度与实际结晶温度的差称为过冷度。
变质处理：在浇铸前往液态金属中加入形核剂，促使形成大量的非均匀晶核，以细化
晶粒的方法。 过冷度与液态金属结晶的关系：液态金属结晶的过程是形核与晶核的长大过程。从热
力学的角度上看，没有过冷度结晶就没有趋动力。根据
Rk
1 T
可知当过冷度与热处理总结 一、金属的晶体结构 重点内容： 面心立方、体心立方金属晶体结构的配位数、致密度、原子半径，八面体、 四面体间隙个数；晶向指数、晶面指数的标定；柏氏矢量具的特性、晶界具的特性。 基本内容：密排六方金属晶体结构的配位数、致密度、原子半径，密排面上原子的堆 垛顺序、晶胞、晶格、金属键的概念。晶体的特征、晶体中的空间点阵。
位错的运动，提高材料的强度。
二、纯金属的结晶
重点内容：均匀形核时过冷度与临界晶核半径、临界形核功之间的关系；细化晶粒的
方法，铸锭三晶区的形成机制。
基本内容：结晶过程、阻力、动力，过冷度、变质处理的概念。铸锭的缺陷；结晶的
热力学条件和结构条件，非均匀形核的临界晶核半径、临界形核功。
相起伏：液态金属中，时聚时散，起伏不定，不断变化着的近程规则排列的原子集团。
轴晶区：随着柱状晶的生长，中心部位的液体实际温度分布区域平缓，由于溶质原子的重
新分配，在固液界面前沿出现成分过冷，成分过冷区的扩大，促使新的晶核形成长大形成
等轴晶。由于液体的流动使表面层细晶一部分卷入液体之中或柱状晶的枝晶被冲刷脱落而
进入前沿的液体中作为非自发生核的籽晶。
三、二元合金的相结构与结晶
重点内容：杠杆定律、相律及应用。
Rk 为无穷大，临界形核功（
G
1 T
2
）也为无穷大。临界晶核半径
Rk 与临界形核功为无穷大时，无法形核，所以液态金属不能结晶。晶体的长大也需要过冷 度，所以液态金属结晶需要过冷度。
细化晶粒的方法：增加过冷度、变质处理、振动与搅拌。
铸锭三个晶区的形成机理：表面细晶区：当高温液体倒入铸模后，结晶先从模壁开始，
靠近模壁一层的液体产生极大的过冷，加上模壁可以作为非均质形核的基底，因此在此薄
层中立即形成大量的晶核，并同时向各个方向生长，形成表面细晶区。柱状晶区：在表面
细晶区形成的同时，铸模温度迅速升高，液态金属冷却速度减慢，结晶前沿过冷都很小，
不能生成新的晶核。垂直模壁方向散热最快，因而晶体沿相反方向生长成柱状晶。中心等
合金：两种或两种以上的金属，或金属与非金属，经熔炼或烧结、或用其它方法组合
而成的具有金属特性的物质。
合金相：在合金中，通过组成元素（组元）原子间的相互作用，形成具有相同晶体结
构与性质，并以明确界面分开的成分均一组成部分称为合金相。
四、铁碳合金
重点内容：铁碳合金的结晶过程及室温下的平衡组织，组织组成物及相组成物的计算。
起点及回路途径无关；③位错的柏氏矢量个部分均相同。
刃型位错的柏氏矢量与位错线垂直；螺型平行；混合型呈任意角度。
晶界具有的一些特性：
①晶界的能量较高，具有自发长大和使界面平直化，以减少晶界总面积的趋势；②原
子在晶界上的扩散速度高于晶内，熔点较低；③相变时新相优先在晶界出形核；④晶界处
易于发生杂质或溶质原子的富集或偏聚；⑤晶界易于腐蚀和氧化；⑥常温下晶界可以阻止
基本内容：相、匀晶、共晶、包晶相图的结晶过程及不同成分合金在室温下的显微组
织。合金、成分过冷；非平衡结晶及枝晶偏析的基本概念。
相律：f = c – p + 1 其中，f 为 自由度数，c 为 组元数，p 为 相数。
伪共晶：在不平衡结晶条件下，成分在共晶点附近的亚共晶或过共晶合金也可能得到
全部共晶组织，这种共晶组织称为伪共晶。
列的规律性，这个最小的几何单元称为晶胞。
金属键：失去外层价电子的正离子与弥漫其间的自由电子的静电作用而结合起来，这
种结合方式称为金属键。
位错：晶体中原子的排列在一定范围内发生有规律错动的一种特殊结构组态。
位错的柏氏矢量具有的一些特性：
①用位错的柏氏矢量可以判断位错的类型；②柏氏矢量的守恒性，即柏氏矢量与回路
基本内容：铁素体与奥氏体、二次渗碳体与共析渗碳体的异同点、三个恒温转变。 钢的含碳量对平衡组织及性能的影响；二次渗碳体、三次渗碳体、共晶渗碳体相对量 的计算；五种渗碳体的来源及形态。 奥氏体与铁素体的异同点： 相同点：都是铁与碳形成的间隙固溶体；强度硬度低，塑性韧性高。 不同点：铁素体为体心结构，奥氏体面心结构；铁素体最高含碳量为 0.0218%， 奥氏 体最高含碳量为 2.11%，铁素体是由奥氏体直接转变或由奥氏体发生共析转变得到，奥氏 体是由包晶或由液相直接析出的；存在的温度区间不同。 二次渗碳体与共析渗碳体的异同点。 相同点：都是渗碳体，成份、结构、性能都相同。 不同点：来源不同，二次渗碳体由奥氏体中析出，共析渗碳体是共析转变得到的；形 态不同二次渗碳体成网状，共析渗碳体成片状；对性能的影响不同，片状的强化基体，提 高强度，网状降低强度。 成分、组织与机械性能之间的关系：如亚共析钢。亚共析钢室温下的平衡组织为 F＋P，F 的强度低，塑性、韧性好，与 F 相比 P 强度硬度高，而塑性、韧性差。随含碳量 的增加，F 量减少，P 量增加（组织组成物的相对量可用杠杆定律计算）。所以对于亚共析 钢，随含碳量的增加，强度硬度升高，而塑性、韧性下降 六、金属及合金的塑性变形与断裂 重点内容：体心与面心结构的滑移系；金属塑性变形后的组织与性能。 基本内容：固溶体强化机理与强化规律、第二相的强化机理。霍尔——配奇关系式； 单晶体塑性变形的方式、滑移的本质。 塑性变形的方式：以滑移和孪晶为主。 滑移：晶体的一部分沿着一定的晶面和晶向相对另一部分作相对的滑动。滑移的本质 是位错的移动。 体心结构的滑移系个数为 12，滑移面：{110}，方向<111>。面心结构的滑移系个数为 12，滑移面：{111}，方向<110>。 金属塑性变形后的组织与性能 ：显微组织出现纤维组织，杂质沿变形方向拉长为细带 状或粉碎成链状，光学显微镜分辨不清晶粒和杂质。亚结构细化，出现形变织构。性能： 材料的强度、硬度升高，塑性、韧性下降；比电阻增加，导电系数和电阻温度系数下降， 抗腐蚀能力降低等。 七、金属及合金的回复与再结晶 重点内容：金属的热加工的作用；变形金属加热时显微组织的变化、性能的变化，储 存能的变化。 基本内容：回复、再结的概念、变形金属加热时储存能的变化。再结晶后的晶粒尺寸；