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最全的大学材料科学基础复习要点
第一章材料中的原子排列第一节原子的结合方式1 原子结构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。
（2）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。
（3）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（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。
（4）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。
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材料科学与工程基础第一章1、金属键的定义金属键：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为金属键。
2、离子晶体中组成粒子的结合它们的结合是依靠离子键的作用，即依靠正、负离子间的库伦作用。
3、实际材料中的键型组合金属键、离子键、共价键、范德华力、氢键4、共价键晶体中价键的形成(以硅晶体为例，计算键数比例) 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形成的化学键（请教老师下）第二章1、置换固溶体当溶质原子溶入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，这种固溶体就是置换固溶体。
2、合金相的分类固溶体（置换固溶体、间隙固溶体）、中间相（正常价化合物、电子价化合物、与原子尺寸因素有关的化合物、超结构）3、体心立方和面心立方晶体中的间隙4、晶面指数与面间距的关系晶面指数低的晶面其面间距较大，晶面指数高的晶面其面间距小。
5、硅酸盐的基本结构单元硅和氧按不同比例组成的各种负离子团6、常见的硅酸盐结构孤岛状、组群状、链状、层状、架状。
第三章1、位错运动的基本方式滑移、攀移。
2、混合位错的分解混合位错可以分为刃型位错、螺型位错。
（怎么分）3、层错能与层错出现几率的关系层错能越高，出现层错的几率越小。
4、晶体生长过程中产生位错的主要来源①由于溶体中杂质原子在凝固过程中不均匀分布，使晶体先后凝固部分的成分不同，从而点阵常数也有差异，可能形成位错作为过度②由于温度梯度、浓度梯度、机械振动等的影响③晶体生长过程中由于相邻晶粒发生碰撞或因液流冲击。
（要写的如①那样吗）5、如何判断位错反应能否进行第四章1、FICK第一定律的描述对象描述了一种稳态扩散，即质量浓度不随时间而变化。
P1402、影响扩散系数的因素温度、压力、化学成分（组元特征、组元浓度、第三组元的影响）、材料结构（固溶体类型、晶体结构）、晶体缺陷、应力的作用、其他（电场、磁场、热场、表面张力）第五章1、弹性不完整性多晶态、或非晶态或是两者皆有的物质，其内部存在各种类型的缺陷，在弹性变形时，可能出现加载线和卸载线不重合、应变的发展跟不上应力的变化等有别于理想弹性变形的现象。
材料科学基础复习资料
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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。
材料科学与工程基础考试资料
材料与科学工程基础复习资料第二章重点1物体的三种状态：固态、液态和气态（至于怎么形成的在课本P12页）2根据电子围绕原子的分布方式，可以将结合键分为5类，即离子键、共价键、金属键、分子间作用力和氢键。
结合方式有两大类型：即基本结合（也叫化学结合，包括离子结合，共价结合和金属结合）和派生结合（也叫物理结合包括分散效用，分子极化和氢键）离子键概念：离子键是有原子核释放出最外壳层的电子变成正电荷的原子（正离子），与接收其放出电子变成带负电荷的原子（负离子）相互之间的吸引作用（库仑力）所形成的一种结合，分子间作用力包括取向力，诱导力和色散力，（具体形成原因在课本25页至32页）3在课本P53页。
晶体是由原子（或离子、分子）在空间周期排列构成的固体物质。
在晶体中，原子（或离子、分子）按照一定的方式空间做周期排列，隔一定的距离重复出现，具有三维空间的周期性。
非晶态物质（玻璃体）：在他们的内部原子像液体那样杂乱无章地分布，没有周期性排列的规律，可以看作过冷液体。
玻璃、塑料和松香晶体的特点：1）熔点一定；•2）能自发地形成规则的多面体外形；•3）稳定性，即晶体中的化学成分处于热力学上的能量最状态•4）各向异性，即在晶体中不同的方向上具有不同的物理性质；•5）均匀性，即一块晶体各部分的宏观性质相同。
晶体是一种均匀而各向异性的结构稳定性固体晶体的类型：离子晶体，共价晶体，金属晶体，分子晶体4在P77至81页外来组分（离子，原子或分子）分布在基质晶体晶格内，类似溶质溶解在溶剂中一样，并不破坏晶体的结构，仍然保持一个晶相，称为固溶体(1)按溶质原子在点阵中所占位置分为：置换固溶体：溶质原子置换了溶剂点阵中部分溶剂原子。
间隙固溶体：溶质原子分布于溶剂晶格间隙中。
(2)按固溶体溶解度大小：有限固溶体：在一定条件下,溶质原子在溶剂中的溶解量有一个上限,起过这个限度就形成新相。
无限固溶体：溶质原子可以任意比例溶入溶剂晶格中形成的。
材料工程基础全复习资料
材料⼯程基础全复习资料材料⼯程基础复习资料⼀、绪论1、概念：科学：对于现象的观察、描述、确认、实验研究及理论解释。
技术：泛指根据⽣产实践经验和⾃然科学原理⽽发展成的各种⼯艺操作⽅法与技能。
⼯艺：使各种原材料、半成品加⼯成为产品的⽅法和过程。
⼯程：将科学原理应⽤到实际⽬标，如设计、组装、运转经济⽽有效的结构、设备或系统。
材料⼯程：是⼯程的⼀个领域，其⽬的在于经济地，⽽⼜为社会所能接受地控制材料的结构、性能和形状。
2、材料科学与⼯程的任务？材料科学与⼯程是关于材料成分、结构、⼯艺和它们的性能与⽤途之间有关的知识和应⽤的科学。
3、传统材料加⼯包括哪⼏个⽅⾯？①传统的⾦属铸造②塑性加⼯③粉末材料压制、烧结或胶凝固结为制品④材料的焊接与粘接材料的切除，材料的成型，材料的改性，材料的连接⼆、材料的熔炼1、钢铁冶⾦1）、⾼炉炼铁⽣产过程：①还原：矿⽯中的铁被还原；②造渣：⾼温下⽯灰⽯分解形成的氧化钙与酸性脉⽯形成炉渣；③传热和渣底反应：被还原的矿⽯降落使温度升⾼加速反应将全部氧化铁还原成氧化亚铁，风⼝区残余的氧化亚铁还原成铁，与炉渣⼀起进⼊炉缸。
2）、炼钢过程中的理化过程：①脱碳：碳被氧⽓直接氧化：在温度⾼于1100℃条件下2C＋O2→2CO间接氧化:在温度低于1100℃条件下2Fe＋O2→2FeOC＋FeO→Fe＋CO②硅、锰的氧化：a.直接氧化反应：Si＋O2 →Si022Mn＋O2 →2MnOb.间接氧化，但主要是间接反应：Si＋2FeO →Si02＋2FeMn＋FeO →MnO＋Fe③脱磷：磷是以磷化铁(Fe2P)形态存在，炼钢利⽤炉渣中FeO及CaO与其化合⽣成磷酸钙渣去除Fe2P＋5FeO＋4CaO→(CaO)4·P2O5＋9Fe④脱硫：硫是以FeS形式存在，利⽤渣中⾜够的CaO，把其中FeS去除。
反应式为FeS + CaO-->FeO + CaS⑤脱氧（再还原）：通常采⽤的脱氧剂有：锰铁、硅铁和铝等。
材料科学与工程基础第一章 材料结构
1-4)
2. 共价键
• 价电子数为4或5个的ⅣA、ⅤA族元素，离子化比较困难，例如ⅣA 族的碳有四个价电子，借失去这些电子而达到稳态结构所需的能量很 高，因此不易实现离子键结合。在这种情况下，相邻原子间可以共同 组成一个新的电子轨道，出两个原子中各有一个电子共用，利用共享 电子对来达到稳定的电子结构。
周期表中部的ⅢB-ⅧB对应着内壳层电子逐渐填充的过程，把这些内壳层未 填满的元素称为过渡元素，由于外壳层电子状态没有改变，都只有1-2个价电子， 这些元素都有典型的金属性。
把所有元素按相对原子质量及电子分布方式排列成的表称元素周期表(图1-2)
图1-2 元素周期表
各个元素所表现的行为或性质一定会呈现同样的周期性变化，因为原
型
型
kJ*m ℃
ol-1
离 NaCl 640① 801
金
子 MgO 1000① 2800 属
键
键
共
Si
450 1410 范
价 C（金 713 >3550 德
键
刚石
华
）
键
物质 键能 kJ*mol-1
Fe
406
W
849
Ar
7.7
Cl2
3.1
金 Hg
68 -39
氢
NH3
35
属
Al
324 660
键
H2O
51
量子力学的研究发现，电子的旋转轨道不是任意的，它的确切的途径也是 测不准的。薛定谔方程成功地解决了电子在核外运动状态的变化规律，方程中 引入了波函数的概念，以取代经典物理中圆形的固定轨道，解得的波函数(习惯 上又称原子轨道)描述了电子在核外空间各处位置出现的几率，相当于给出了电 子运动的“轨道”。 这一轨道是由四个量子数所确定，它们分别为主量子数、次量子数、磁量 子数以及自旋量子数。四个量子数中最重要的是主量子数n(＝1、2、3、4...)， 它是确定电子离核远近和能级高低的主要参数。在紧邻原子核的第一壳层上， 电子的主量子数n＝1，而n ＝ 2、3、4分别代表电子处于第二、三、四壳层。 随n的增加，电子的能量依次增加。在同一壳层上的电子，又可依据次量子数l分 成若干个能量水平不同的亚壳层。
材科基知识点范文
材科基知识点范文材料科学与工程（Materials Science and Engineering，简称MSE）是一门研究材料的基本原理、性能、结构和制备工艺的学科。
在现代科学技术中，材料科学与工程的研究内容十分丰富和广泛，包括金属材料、无机非金属材料、有机高分子材料、复合材料等。
以下是关于材料科学与工程的一些基本知识点。
1.材料的分类：-金属材料：如钢、铝等。
具有良好的导电性、导热性和机械性能。
-无机非金属材料：如陶瓷、玻璃等。
具有高温耐性、绝缘性等特点。
-有机高分子材料：如塑料、橡胶等。
具有良好的可塑性和可拉伸性。
-复合材料：由两种或两种以上的材料组合而成，具有优异的力学性能。
2.结构与性能：-结晶结构：材料中的原子按照一定的顺序排列形成有序的晶格结构。
晶格结构的不同对材料的性能有重要影响。
-缺陷结构：包括点缺陷、面缺陷和体缺陷，是材料中的非正常原子或原子排列方式。
-物理性能：包括力学性能（如强度、硬度等）、热学性能（如导热性、热膨胀系数等）和电学性能（如导电性、绝缘性等）等。
-化学性能：材料的化学稳定性、耐腐蚀性等。
3.材料制备工艺：-熔炼：将原材料加热至液体状态，使其均匀混合，再通过冷却凝固，得到所需形状和尺寸的材料。
-粉末冶金：通过机械粉碎，将金属或非金属制成细小颗粒，然后通过压制、烧结等工艺获得材料。
-涂覆技术：通过把材料表面涂覆上其他材料，提高材料的性能和耐用性。
-复合制备：通过将两种或两种以上具有不同性能的材料组合在一起，形成新的复合材料，发挥各材料的优点。
4.特种材料：-高温材料：能在高温环境下保持稳定性能的材料，如高温合金等。
-磁性材料：具有磁性质的材料，如铁、钴、镍等。
-光学材料：对光的传播和反射有特殊性能的材料，如玻璃、晶体等。
-生物材料：用于医学和生物领域的材料，如人工关节、植入材料等。
5.材料测试与表征：-X射线衍射：通过测量X射线的衍射图案，确定材料的晶体结构和晶格参数。
材料工程基础复习要点及知识点整理(全)
材料工程基础复习要点第一章粉体工程基础粉体：粉末质粒与质粒之间的间隙所构成的集合。
*粉末：最大线尺寸介于0.1～500μm的质粒。
*粒度与粒径：表征粉体质粒空间尺度的物理量。
粉体颗粒的粒度及粒径的表征方法：1.网目值表示——（目数越大粒径越小）直接表征，如果粉末颗粒系统的粒径相等时可用单一粒度表示。
2.投影径——用显微镜测试，对于非球形颗粒测量其投影图的投影径。
①法莱特（Feret）径D F：与颗粒投影相切的两条平行线之间的距离②马丁（Martin）径D M：在一定方向上将颗粒投影面积分为两等份的直径③克伦贝恩（Krumbein）径D K：在一定方向上颗粒投影的最大尺度④投影面积相当径D H：与颗粒投影面积相等的圆的直径⑤投影周长相当径D C：与颗粒投影周长相等的圆的直径3.轴径——被测颗粒外接立方体的长L、宽B、高T。
①二轴径长L与宽B②三轴径长L与宽B及高T4.球当量径——把颗粒看做相当的球，并以其直径代表颗粒的有效径的表示方法。
（容易处理）*粉体的工艺特性：流动性、填充性、压缩性和成形性。
*粉体的基本物理特性：1.粉体的能量——具备较同质的块状固体材料高得多的能量。
2.分体颗粒间的作用力——高表面能，固相颗粒之间容易聚集（分子间引力、颗粒间异性静电引力、固相侨联力、附着水分的毛细管力、磁性力、颗粒表面不平滑引起的机械咬合力）。
3.粉体颗粒的团聚。
第二章粉体加工与处理粉体制备方法：1.机械法——捣磨法、切磨法、涡旋磨法、球磨法、气流喷射粉碎法、高能球磨法。
①脆性大的材料：捣磨法、涡旋磨法、球磨法、气流喷射粉碎法、高能球磨法②塑性较高材料：切磨法、涡旋磨法、气流喷射粉碎法③超细粉与纳米粉：气流喷射粉碎法、高能球磨法2.物理化学法①物理法（雾化法、气化或蒸发-冷凝法）：只发生物理变化，不发生化学成分的变化，适于各类材料粉末的制备②物理-化学法：用于制备的金属粉末纯度高，粉末的粒度较细③还原法：可直接利用矿物或利用冶金生产的废料及其他廉价物料作原料，制的粉末的成本低④电解法：几乎可制备所有金属粉末、合金粉末，纯度高3.化学合成法——指由离子、原子、分子通过化学反应成核和长大、聚集来获得微细颗粒的方法①固相法：以固态物质为原始原料（热分解反应法、化合反应法、水热法等）②液相沉淀法：最常见的方法沉淀法（直接沉淀法、均匀沉淀法、共沉淀法）、溶胶-凝胶法影响颗粒粉碎的因素：易碎性、碰撞速度（碎料例子碰撞速度、粉碎介质碰撞速度）粉体的分级：把粉体材料按某种粒度大小或不同种类颗粒进行分选的操作。
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二、常见纯金属的晶格类型（理想纯）（一）体心立方晶格（bcc boady centerad cube）常见金属＞30种之多（例如α-Fe、Cr、Mo、W、V、Nb）（√2a）2＋a24r2 2 a2＋a242r2 3 a24r2∴r√3/4a晶胞原子数1/8812个配位数8 ABABABAB。
不同的堆集方式有不同的空间点阵，即各自具有代表性的空间单元亦不同，即晶胞不同。
e、晶胞各边的尺寸a、b、c称为晶体常数。
晶胞棱间夹角用α、β、γ表示。
见图24 z y x a简单立方晶体（b）晶格（c）晶胞（二）晶系不同元素的原子在一定条件下对应某种晶格。
当条件变化到另外某种状态（T-P-）时，又可转变成（对应于）另外的晶格。
。
。
。
致密度K 24/3πr3（图25 bcc）a3二面心立方晶格（FCC face centered cube）晶格常数亦只用一个a表示。
显而易见r/4a晶胞的原子数1/881/264个配位数12 ABCABCABC。
。
。
可算出致密度为0.74（图26 FCC）属于这种晶格的金属有r-Fe、Ni、Al、Cu、Pb、Au、Rh等＞20种。
1、金属材料金属材料的结合键主要是金属键；但金属材料中的金属间化合物是离子键。
书中提及的灰锡（共价键）已不能用做工程材料，此类状态已失去了金属性能。
2、陶瓷材料离子键为主，亦有共价键。
所以，陶瓷材料硬度高，熔点高，脆性大。
3、高分子材料共价键和分子键。
高分子材料分子大的特点，决定了其分子之间的作用力大，性能好。
（例如玻璃等）
一、晶体的基本概念（一）晶格和晶胞（表示方法）抽象法（抽象晶体）a、将原子视为球形，它们的堆砌集可有不同的规律（多样性）。
材料工程基础复习要点及知识点整理全
材料工程基础复习要点及知识点整理全材料工程是工科的一个重要领域，它研究材料的特性、性能和结构，以及材料的制备、改性和应用。
在材料工程的学习和研究中，掌握基础的知识和复习要点是非常重要的。
本文将从材料的分类、性能和结构、制备方法以及常见材料的特点等方面进行全面的整理，帮助读者回顾和巩固材料工程的基础知识。
一、材料的分类材料可以根据其组成和性质的不同进行分类。
常见的材料分类有金属材料、非金属材料和复合材料。
1. 金属材料金属材料具有良好的导电性、导热性和可塑性。
常见的金属材料有铁、铜、铝等。
金属材料常用于制造机械、汽车等工业产品。
2. 非金属材料非金属材料分为有机材料和无机材料。
有机材料具有较高的灵活性和可塑性，如塑料、橡胶等；无机材料具有较高的硬度和稳定性，如陶瓷、玻璃等。
非金属材料广泛应用于建筑、电子等领域。
3. 复合材料复合材料是由两种或两种以上的材料组成，具有优异的综合性能。
常见的复合材料有纤维增强复合材料、层状复合材料等。
复合材料在航空航天、汽车等领域得到了广泛应用。
二、材料的性能和结构材料的性能包括力学性能、物理性能、化学性能和热性能等。
1. 力学性能力学性能是材料的力学特征。
常见的力学性能有强度、韧性、硬度等。
强度表示材料抗拉、抗压、抗弯等载荷作用下的能力；韧性表示材料的抗断裂性能；硬度表示材料抵抗表面形变和划伤的能力。
2. 物理性能物理性能描述材料在物理方面的特性。
常见的物理性能有导电性、导热性、磁性等。
导电性表示材料传导电流的能力；导热性表示材料传导热量的能力；磁性表示材料受磁场作用的特性。
3. 化学性能化学性能是材料对外界化学物质的反应特性。
常见的化学性能有耐腐蚀性、稳定性等。
耐腐蚀性表示材料抵抗酸碱等侵蚀的能力；稳定性表示材料在不同条件下的性能变化情况。
4. 热性能热性能描述材料在温度变化下的特性。
常见的热性能有热导率、热膨胀系数等。
热导率表示材料传导热量的能力；热膨胀系数表示材料在温度变化下的膨胀程度。
材料科学与工程基础知识
材料科学与工程基础知识材料科学与工程是一门涵盖材料的结构、性能、制备、应用及其相关科学原理和工程技术的学科。
在现代科技领域，材料科学与工程发挥着重要的作用，其知识基础涵盖了许多领域，包括材料结构和性能、固态物理、化学、能源、机械、电子、环境等。
以下是关于材料科学与工程的基础知识：1.材料的分类材料可以根据其组成、性质和应用分为金属材料、陶瓷材料、高分子材料和复合材料等。
金属材料具有良好的导电性和导热性，适用于制造结构件、导热元件和电子器件等。
陶瓷材料具有优良的耐高温、耐磨损和绝缘特性，主要应用于制造电子陶瓷、建筑陶瓷和磁性材料等。
高分子材料具有较好的可塑性和绝缘性能，广泛应用于塑料、橡胶和纤维等领域。
复合材料是由两种或多种材料按一定比例混合而成，具有优异的性能，例如碳纤维增强复合材料具有高强度和轻质的特点。
2.材料的晶体结构材料的晶体结构是由原子或离子按照一定的空间排列规则而构成的。
晶体被分为晶格和晶胞，晶格是由原子或离子堆积而成的三维结构，而晶胞是晶格中最小的重复单元。
常见的晶体结构有立方晶系、六方晶系、正交晶系、四方晶系等。
材料的晶体结构直接影响着其力学性能、热学性能和电学性能等。
3.材料的性能材料的性能包括力学性能、热学性能、电学性能、化学性能等。
力学性能包括强度、韧性、硬度等，这些性能能够反映材料在外力作用下的抗变形和抗破坏能力。
热学性能包括热传导性、线膨胀系数等，这些性能决定了材料的热稳定性和导热性。
电学性能包括导电性、绝缘性等，这些性能决定了材料在电子器件中的应用。
化学性能决定了材料在不同环境下的耐腐蚀性能和反应活性。
4.材料的制备与加工材料的制备包括化学合成、物理制备和机械制备等多种方法。
化学合成是通过化学反应来制备材料，如溶胶-凝胶法、溶液法、气相沉积等。
物理制备是通过物理方法改变材料的结构和性质，如溅射法、激光熔凝法、热处理等。
机械制备是通过机械加工方法来制备材料，如铸造、锻造、挤压等。
材料科学基础复习提纲
材料科学基础复习提纲一、介绍材料科学基础A. 定义材料科学基础B. 材料科学的重要性C. 材料科学的发展历程二、材料分类与结构A. 材料的分类1. 金属材料2. 陶瓷材料3. 高分子材料4. 复合材料B. 材料的结构1. 晶体结构2. 非晶体结构3. 结晶缺陷三、材料的力学性能A. 弹性力学1. 应变与应力的关系2. 弹性模量B. 塑性力学1. 屈服强度与延展性的关系2. 硬度与韧性的关系C. 断裂力学1. 断裂模式2. 断裂韧性四、材料的热学性能A. 热膨胀性B. 热导性C. 热传导五、材料的电学性能A. 导电材料与绝缘材料B. 电导率与电阻C. 介电材料六、材料的磁学性能A. 磁性材料与非磁性材料B. 磁导率与磁饱和强度C. 磁性材料的应用七、材料的光学性能A. 透明材料与非透明材料B. 折射率与反射率C. 光学材料的应用八、材料的化学性能A. 腐蚀性B. 氧化性C. 降解性九、材料的加工与制备A. 熔融法B. 溶剂法C. 沉淀法十、材料的表面处理与性能改性A. 表面处理技术1. 打磨与抛光2. 镀层与涂料B. 性能改性技术1. 合金化2. 掺杂十一、材料选择与设计A. 功能需求与材料选择B. 材料设计原则C. 材料性能测试与评估结论以上是材料科学基础复习提纲的大致内容，通过对材料科学的分类、结构以及不同性能的介绍，有助于加深对材料科学基础知识的理解与掌握。
在学习和研究材料科学时，还需要了解材料的加工与制备过程、表面处理与性能改性技术，同时掌握材料选择与设计的方法和原则。
材料科学基础的复习与掌握是深入学习材料科学和进行材料研究的重要一步。
材料工程基础复习题及答案
材料工程基础复习题及答案一、选择题1. 材料科学与工程研究的核心是什么？A. 材料的合成B. 材料的性能C. 材料的加工D. 材料的结构与性能关系2. 金属材料的强度主要取决于以下哪个因素？A. 原子间结合力B. 晶格类型C. 晶粒大小D. 杂质含量3. 下列哪种材料属于高分子材料？A. 钢B. 玻璃C. 塑料D. 陶瓷4. 陶瓷材料通常具有哪些特性？A. 高强度、高韧性B. 耐高温、耐腐蚀C. 良好的导电性D. 良好的导热性5. 复合材料通常由哪些部分组成？A. 基体和增强体B. 金属和非金属C. 有机和无机D. 以上都是二、填空题6. 材料的力学性能主要包括______、______、______和硬度等。
7. 金属材料的塑性变形主要通过______和______两种机制实现。
8. 玻璃的主要成分是______，而陶瓷的主要成分是______。
9. 复合材料的______性能通常优于单一材料。
10. 材料的疲劳是指材料在______作用下逐渐发生损伤和断裂的现象。
三、简答题11. 简述材料的热处理工艺有哪些类型，并说明它们的主要作用。
12. 什么是材料的疲劳寿命？影响疲劳寿命的主要因素有哪些？13. 描述金属材料的腐蚀机理，并简述如何防止金属腐蚀。
14. 阐述高分子材料的加工方法及其应用领域。
15. 复合材料在现代工业中的应用有哪些优势？四、计算题16. 已知某金属材料的屈服强度为300 MPa，抗拉强度为400 MPa，试计算其弹性模量（假设弹性模量为210 GPa）。
17. 假设有一块长1米，宽0.5米，厚0.02米的钢板，其密度为7850 kg/m³，求该钢板的质量。
五、论述题18. 论述材料的微观结构如何影响其宏观性能，并给出一个具体的例子。
19. 讨论材料的可持续性在现代材料工程中的重要性，并提出实现材料可持续性的方法。
参考答案：1. D2. A3. C4. B5. A6. 弹性模量、屈服强度、抗拉强度7. 滑移、孪生8. 硅酸盐、氧化物9. 综合性10. 循环载荷11. 退火、正火、淬火、回火，分别用于降低硬度、细化晶粒、提高硬度和韧性、消除内应力。
材料科学与工程基础第二版考试必备宝典
第1章绪论1．材料科学与工程的四个基本要素解：制备与加工、组成与结构、性能与应用、材料的设计与应用2．金属﹑无机非金属材料﹑高分子材料的基本特性解：①金属材料的基本特性：a.金属键；b.常温下固体，熔点较高；c.金属不透明，具有光泽；d.纯金属范性大、展性、延性大；e.强度较高；f.导热性、导电性好；g.多数金属在空气中易氧化。
②无机非金属材料的基本性能：a.离子键、共价键及其混合键；b.硬而脆；c.熔点高、耐高温，抗氧化；d.导热性和导电性差；e.耐化学腐蚀性好；f.耐磨损；g.成型方式：粉末制坯、烧结成型。
③高分子材料的基本特性：a.共价键，部分范德华键；b.分子量大，无明显熔点，有玻璃化转变温度（Tg）和粘流温度（Tf）；c.力学状态有三态：玻璃态、高弹态和粘流态；d.质量轻，比重小；e.绝缘性好；f.优越的化学稳定性；g.成型方法较多。
第2章物质结构基础1．在多电子的原子中，核外电子的排布应遵循哪些原则解：泡利不相容原理、能量最低原理、洪特规则2．电离能及其影响电离能的因素解：电离能：从孤立原子中，去除束缚最弱的电子所需外加的能量。
影响因素：①同一周期，核电荷增大，原子半径减小,电离能增大；②同一族，原子半径增大，电离能减小；③电子构型的影响，惰性气体；非金属；过渡金属；碱金属；3．混合键合实例解：石墨：同一层碳原子之间以共价键结合，层与层之间以范德华力结合；高分子：同一条链原子之间以共价键结合，链与链之间以范德华力结合。
4.将离子键，共价键，金属键按有无方向性进行分类，简单说明理由有方向性：共价键无方向性：离子键，金属键③金属键：正离子排列成有序晶格，每个原子尽可能同更多的原子相结合，形成低能量的密堆结构，正离子之间相对位置的改变不破坏电子与正离子间的结合力，无饱和性又无方向性。
②共价键：共用电子云最大重叠，有方向性③离子键：正负离子相间排列，构成三维晶体结构，无方向性和饱和性5.简述离子键，共价键，金属键的区别6.为什么共价键材料密度通常要小于离子键或金属键材料金属密度高的两个原因：第一，金属有较高的相对原子质量。
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第二章物质结构基础原子中电子的空间位置和能量1、电子的统计形态法描述四个量子数n,第一量子数:决定体系的能量 n = 1, 2, 3…（整数）,n=l 时为最低能级K, L, M-1, 第二量子数:决定体系角动量和电子几率分布的空间対称性1 = 0, 1, 2, 3, 4（n-1） n 二 1, 1 二 0 s p d f g 状态n = 2, 1 = 0, 1 （s, p ）m t ,第三量子数:决定体系角动量在磁场方向的分量mi = 0, ±1, ±2, ±3 有（21+1）个ms,第四量子数：决定电子自旋的方向 +1/2, -1/2 2、电子分布遵从的基本原理：（1） 泡利不相容原理：在一个原子中不可能有运动状态完全相同的两个电子，即同一原子中，垠多只能有两个电子处于同样能量状态的轨道上，口自旋方向必定相反。
n=l 吋最多容纳2个电子n 二2吋最多容纳8个电子主量子数为11的壳层中最多容纳2『个电子。
（2） 能量最低原理：原子核外的电子是按能级高低而分层分布，在同一电子层中电子的能级依s 、p 、d 、f 的次序增大。
（3） 洪特规则：简并轨道（柑同能量的轨道）上分布的电子尽可能分占不同的轨道，且自旋方向相同。
请写出Fe 和Cu 原子的外层电子排布 Fe:(26)Is 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 6 4s 2Cu:(29)Is" 2s" 2p" 3s 2 3p° 3d"J 4s'结合方式材料复习知识点粘接性 粘接性耐热性及刚性基本结合：1.离子键合离子键：原子核释放最外层电子变成的止离子与接收其放出电子liij变成的负离子相互之间的吸引作用（库仑引力）所形成的一种结合。
典型的离子化合物有NaCl. MgCL等。
特点：%1电子束缚在离子中；%1正负离子吸引，达到静电平衡，电场引力无方向性和饱和性一一产生密堆积，取决于止负离子的电荷数和止负离子的相对大小。
%1构成三维整休-晶体结构；%1在溶液中离解成离子。
2.共价键合共价键：两个原子共享最外层电子的键合。
典型的例子有氏、0八0、SiC等。
特点：%1两个原子共亨最外层电子对；%1两原子相应轨道上的电子各有一个，自旋方向必须相反；%1有饱和性和方向性，电子云最大重叠，一共价键仅两个电子。
3.金属键合金屈键：金屈原子通过游离电子用库仑引力将原子结合到一•起的键合。
即各原子都贡献出其价电子而变成外层为八电子的金属止离子，所贡献出来的价电子为所有金属原子（止离子）所共用，金属晶体的结合力就是价电子集体（自山电子气）与金属止离子间的静电引力。
特点：%1山正离子排列成有序晶格；%1各原子最外层电子释放，在晶格中随机、自山、无规则运动，无方向性；%1原子最外层有空轨道或未配对电子，既容易得到电子，又容易失去电子；价电子不是紧密结合在离子芯上，键能低，具有范性形变4.混合键合在某些化合物中，存在着既有离子键合又有共价键合，即介于离子键和共价键之间的混合键。
如氯化氢。
电负性：元素的原子在化合物中把电子引向白己的能力，（表示吸引电子的能力）同一周期左——右电负性增高同一族上一一下电负性降低电负性对化学键的影响：同种原子间无影响异种原子相互作用时：两元素电负性相差较大：非金属一非金属成极性共价键电负性相差很大：金属一非金属成离子键派生结合物理键合的作用力也是库仑引力，但在键合过程中不存在电子的交换，是电子在其原子或分子中的分布受到外界条件的影响产生分布不均匀而引起原子或分子的极性结合。
物理键合的大小直接影响物质的许多物理性质，如熔点、沸点、溶解度、表而吸附等。
包括分子间作用力、氢键等。
1、分子间作用力分子（或电中性原子）间的结合力，又称范氏力。
特点：无方向性和饱和性；键能最小。
按原因和特性可分为：収向力；诱导力；色散力分子间作用力A.取向力：极性分子永久偶极间静电相互作用与分子偶极矩的平方成止比，即分子极性越大，収向力越大。
与绝对温度成反比，即温度越高，取向力越弱。
与分子间距离的6次方成反比，即随分子间距离增大，取向力迅速递减。
B.诱导力：被诱导的偶极与永久偶极间作用存在于极性分子与非极性分子之间和极性分子与极性分子之间。
与极性分子偶极矩的平方成正比。
与被诱导分子的变形性成止比。
与分子间距离的6次方成反比，即随分子间距离增大，诱导力迅速递减。
与温度无关。
C.色散力：电屮性原子与非极性分子的瞬时偶极间的作用存在于一切极性的与非极性的分子中。
具有加和性和普遍性。
与相互作用分子的变形性成正比。
与相互作用分子的电离势成反比。
与分子间距离的6次方成反比。
与温度无关。
2、氢键质子给予体（如H）与强电负性原子X （如0、N、F、C1）结合再与另一强电负性原子Y （质子接受体）形成键的键合方式。
特点&.有方向性，饱和性。
b.分为分子内氢键和分子间氢键两种。
c.键能一•般为几到十几千卡/摩。
形成氢键必须满足的条件（1）分子中必须含氢（2）另一个元素必须是电负性很强的非金属元素（F、0、N）。
各种键型的比较—•般说来，化学键（离子,共价，金属）最强，氢键次之，分子键最弱。
（后两者属于物理键）原子的空间排列与配位数影响原子配位数的因素：共价键数一围绕一个原子的共价键数取决于原子的价电子数目。
有效堆积一主要出现在离子键合和金属键合的情况下2-4多原子体系电子的相互作用和稳定性■ 杂化轨道和分子轨道理论A、杂化轨道理论杂化：在一个原子中不同原子轨道的线性组合称为原子轨道的杂化。
杂化轨道：杂化后的原子轨道。
杂化轨道理论：原子在化合中，受其他原子的作用，原來的状态发生改变，从而使能最相似、轨道类型不同的原子轨道重新组合成新的杂化轨道，在组合过程中，轨道的数目不变，轨道在空间的分布方向和分布情况发生改变，轨道的能量状态也改变。
杂化的本质：量子力学态叠加原理，一•种数学方法，而不是物理过程。
杂化：能级相近的单中心原子轨道的线形组合。
杂化的目的：更有利于成键。
杂化的动力：受周围原子的影响。
杂化的规律：轨道数日守恒，空间取向改变；杂化轨道能与周围原子形成更强的。
键，或安排孤对电子，而不会以空的杂化轨道存在。
等性杂化轨道和不等性杂化轨道：杂化轨道中，参与杂化的s、p、d等成分相等，称为等性杂化轨道；如果不相等，称为不等性杂化轨道。
B、分子轨道理论（1）分子中每个电子是在山各个原子核和其余电子组成的势场中运动，它的运动状态可用分子轨道e 描述。
（2）分子轨道0可近似地用能量相似的原子轨道组合得到。
原子轨道通过线性纽合成分子轨道吋，轨道数不变，轨道能量改变。
（3）分子中的电子根据泡利不相容原理、能量最低原理和洪特规则增填在分子轨道上。
纽•合成分子轨道的条件1）能量相近2）轨道最大重叠3）对称性匹配能最低于原子轨道-成键轨道能量高于原子轨道-反键轨道能量等于原子轨道-非键轨道—1、o轨道和o键- “头碰头”相对于分子中键轴呈圆柱形对称的分子轨道称为。
轨道。
山两个相同或不相同的原子轨道沿轨道对称轴方向相互重叠而形成的共价键，叫做0键。
0键是原子轨道沿轴方向重叠而形成的，具有较大的重叠程度，因此。
键比较稳定。
0键能围绕対称轴旋转，而不影响键的强度以及键跟键之间的角度（键角）。
2、71轨道和71键-"肩并肩”成键原子的未杂化P轨道，通过平行、侧而重叠而形成的共价键，叫做H键。
H键是山两个P轨道从侧而重證而形成的，重龛程度比。
键小，所以H键不如0键稳定° 当形成兀键的两个原子以核间轴为轴作相对旋转时，会减少P轨道的重叠程度，最后导致H键的断裂。
3、6轨道和d键- “面对面”具有两个通过分子轴对称节面的分子轨道称为6轨道。
凡是一个原子的d轨道与另一个原子相匹配的d轨道（例如為与dxy）以“而对面”的方式重叠（通过键轴有两个节面），所成的键就称为6键。
6轨道不能山s或p原子轨道纽成°费米能级费米能级是金属在绝对零度时电子的最高填充能级。
金属内的电子因泡利不相容原理故而不能每一个电子都在报低的能级，因此便一个一个依序往高能级填直到最后一个填进的那个能级即所谓费米能级。
T二0K （基态）时，最高的被电子充满的能级能量为心，E F以下能级全满，以上能级全空。
T>OK吋，某些电子受到激发，移到费米能级以上的能级，达到平衡的分布。
E厂体积不变的条件下，系统增加一个电子所需的自山能分布函数：电子气体中电子处在能量为E的状态的几率是温度T的函数。
1、T=0, E<E F： f(E)=l; E>&： f(E)=O2、T HO, E=E P： f(E)=l/2 填充几率为一半3、T H0(很低)，E<E F： l/2<f(E)<lE>Ep： 0<f(E)<l/2固体中的能带能级分裂：n个同种原子接近吋，相同的原子能级分裂成n个能量不同的能级(分子轨道)。
能带：由许多聚集在一起的原子的许多分子轨道纽成的近乎连续的能级带。
带宽：能带中最高能级与瑕低能级的能量差。
其与原子数目无关，仅収决于原子间距，间跖小，带宽大。
价带：价电子能级展宽成的能帯。
(可满可不满)满带：添满电子的价带。
空带：价电子能级以上的空能级展宽成的能带。
导带：0K时最低的可接受被激发电子的空带。
禁带：两分离能带间的能量间隔，又称为能隙(AEg)能带理论是研究固体中电子运动规律的一种近似理论。
固体山原子组成，原子又包括原子实和最外层电子，它们均处于不断的运动状态中。
为使问题简化，首先假定固体中的原子实固定不动，并按-淀规律作周期性排列，然后进一步认为每个电子都是在固定的原子实周期势场及其他电子的平均势场中运动，这就把整个问题简化成单电子问题。
能带理论就属这种单电子近似理论能带理论的应用-导体、绝缘体、半导体导体：固体中的价电子浓度比较低，没有填满价带。
如锂。
价带和导带交叠，没有能隙。
如钺。
Li ls^s1 (2s没有填满)Be 1S22S2 (2s 和2p 交叠)在外加电场下可以改变价电子的能彊和速度分布，从而形成疋向电流。
绝缘体：价带与导带间存在较大的能隙，而价带又被电子填满。
惰性气体：各能级均满，结合成晶体吋能带也为电子填满；离子晶休：止负离子各外层轨道被电子充满，晶休中相应能带填满；在外加电场下不能改变价电子的能量和速度分布，从血不能形成定向电流。
半导体：能带结构与绝缘体类似，即价带被电子填满，价带与导带间有一疋的能隙AEg,但能隙AEg比较小。
本征半导体-禁帯宽度较小，一般条件下具有一定导电能力导电性丄激发到导带中的电子有关b.与满带的空穴有关（空穴-电子对）杂质半导休-禁带宽度很小，需掺杂其它元素电子型导电一一n型半导休（高价杂质元素）杂质导带空穴型导电一一P型半导体（低价杂质元素）价带杂质2-5固体中的原子有序■结晶与晶体1、结晶特性・晶休：原子（团）沿三维空间呈周期性长程有序排列的固休物质（金屈、大多陶瓷及一些聚合物）。