材料科学基础复习提纲

复习资料（修订版）

修正部分错别字，增删部分重点内容（红字标出）

材料科学基础Ⅰ（贵清部分）

第一章晶体学基础

1.1晶面指数、晶向指数（不包含四指数问题）的标定及晶面间距、晶向长度的计算（公式

P40~P41）

1.2晶体结构和空间点阵的区别？

答：晶体结构是晶体中各原子的分布，种类丰富多样，而空间点阵是原子分布规律的

代表点，由这些抽象出来的阵点构成，只有14种结构。

1.3 晶胞选择的条件？

答：晶胞的选择要尽量满足以下三个条件：1）能反映点阵的周期性；2）能反映点阵的对称性；3）晶胞的体积最小。

1.4结构胞和原胞的联系和区别？

答：结构胞和原胞必须都能反映点阵的周期性，结构胞是在保证对称性的前提下选取体积尽量小的晶胞；原胞是保证晶胞体积最小，而不一定反映对称性。

1.5 周期的概念？

答：无论从哪个方向看去，总是相隔一定的距离就出现相同的原子或者原子集团，这个距离就是周期。

1.6 常见晶体结构中的重要间隙？

答：FCC晶体中八面体间隙4个，四面体间隙8个；BCC晶体中八面体间隙6个，四面体间隙12个；HCP晶体中八面体间隙6个，四面体间隙12个。

1.7 常见晶体结构的堆垛方式？

答：BCC和HCP晶体的堆垛方式是ABABAB……；FCC晶体的堆垛方式是ABCABC……。

1.8 晶带方程的表达式？

答：hu+kv+lw=0。

第二章固体材料的结构

2.1 什么是合金、组元、合金相、组织以及组元、合金相、组织之间的关系？

答：合金：由金属和其他一种或几种元素通过化学键合而形成的材料；组元：组成合金的每种元素称为组元；合金相：具有相同的成分、结构和性能的部分称为合金相或简称相；组织：在一定外界条件下，一定成分的合金可以由若干不同的相组成，这些相的总体便称为组织。

关系：合金相由组元构成，而组织又由合金相组成，单一元素即可以称之为组元又可以称之为相又也可以称之为组织。

2.2 固溶体和化合物的区别？

答：固溶体的溶质和溶剂占据一个共同的布拉菲点阵，且此点阵类型和溶剂的点阵类型相同，固溶体有一定的成分范围，组元含量在一定范围内可以变化而点阵类型不变，由于成分可变，固溶体不能用一个化学式表达；化合物是由两种或多种组元按一定比例构成一个新的点阵，它既不是溶剂的点阵也不是溶质的点阵，化合物通常可以用一个化学式表达，金属与金属形成的化合物往往有一定的成分范围，但比固溶体范围小得多。

2.3 固溶体的分类？

答：根据固溶体在相图中的位置可分为：端部固溶体、中间固溶体；

根据溶质原子子在点阵中的位置可分为：间隙式固溶体、置换式固溶体；

根据固溶度可分为：有限固溶体、无限固溶体；

根据各组元原子分布的规律可分为：有序固溶体、无序固溶体。

2.4 休姆—罗瑟里规则（不考）

答：1）如果形成合金的元素的原子半径之差大于14%~15%，则固溶度极为有限；

2）如果合金组元的负电性相差很大，则固溶度极小。

2.5 简述合金中的间隙式固溶体、置换式固溶体和有序固溶体的概念及特征？

答：间隙式固溶体：溶质原子进入溶剂组元点阵的间隙中而形成的固溶体，其特点是溶质原子位于组元点阵的间隙中，实际密度大于理论密度；

置换式固溶体：溶质原子替换溶剂原子，位于点阵节点上而形成的固溶体，其特点是：溶质原子位于节点上，点阵类型不变，实际密度小于理论密度；

有序固溶体：其中各组元原子分别占据各自的布拉菲点阵，由各组元的分阵点组成的复杂点阵所对应的固溶体成为有序固溶体，其特点是：整个固溶体就是由各组元分点阵构成的超点阵或超结构。

2.6 固溶体的性能与成分的关系？（不考）

答：1）点阵常数与成分的关系：Vegard定律：点阵常数正比于任一组元的浓度，在连续固溶体情况下成立，在其他情况有偏离，具体情况参考P101~P102

2）力学性能与成分的关系：固溶强化：固溶体的强度和硬度往往高于各组元，而塑性较低，这种现象就成为固溶强化。强化程度不仅取决于成分，还取决于固溶体的类型、结特点、固溶度、组元原子半径差等因素。

间隙式溶质原子的强化效果一般要比置换式溶质原子更显著；

溶质和溶剂原子尺寸相差越大或固溶度越小，固溶强化越显著；

具有有序—无序转变的中间固溶体，有序状态强度高于无序状态。

3）物理性能和成分的关系：固溶体的电学、热学、磁学等物理性质也随成分而连续变化，但一般都是非线性关系。

2.7 常见化合物的晶体结构及点阵？（※要会画图！！）

答：1）AB型化合物：

a）NaCl型结构：面心立方点阵；

b）CsCl型结构：简单立方点阵；

c）闪锌矿（ZnS）型结构：面心立方点阵；

2）AB2型化合物：

a）萤石（CaF2）型结构：面心立方点阵；

b）金红石（TiO2）型结构：简单正方点阵。

第四章晶体中的缺陷

4.1 缺陷的分类？

答：可分为点缺陷、线缺陷、面缺陷、体缺陷。

点缺陷：在任何方向上缺陷区的尺寸都远小于晶体或晶粒的线度，可忽略不计；

线缺陷：某一方向上缺陷区的尺寸可以与晶体或晶粒的线度相比拟，在其它方向上的尺寸可忽略；

面缺陷：在共面的各方向上缺陷区的尺寸可与晶体或晶粒的线度相比拟，而穿过该面得任何方向上的缺陷区的尺寸都远小于晶体或晶粒的线度；

体缺陷：任意方向上的缺陷区的尺寸都可以与晶体或晶粒的线度相比拟

4.2 点缺陷的形成原理？

答：固体中原子绕平衡位置做热振动，某一瞬间获得较大的动能或较大振幅而脱离平衡位置，如果原子在表面上，则脱离固体，次表面原子迁移到表面空位，于是在晶体内形成一个空位（肖脱基空位机制），如果原子在内部，它会从平衡位置进入附近点阵的间隙中，同