材料科学基础知识点总结

一、基本知识点 1．结合键与晶体学基础（1）化学键包括离子键：静电吸引作用共价键金属键：金属正离子与自由电子之间的相互作用构成的金属原子间的结合力。

没有方向性和饱和性。

（理论包括自由电子模型和能带理论）
物理键包括
范德华键：包括3种，静电力、诱导力、色散力。

特点有：1、存在于分子或原子间的一种较弱的吸引力 2、作用能约为几十个kj/mol，比化学键小1-2数量级 3、一般没有方向性和饱和性。

氢键：存在于含氢的物质，与范德华健不同的是，氢键是有方向性和饱和性的较强的分子间力。

（2）晶体：是内部质点（原子、分子或离子）在三维空间以周期性重复方式作有规则的排列的固体，即晶体是具有格子构造的固体（1、有确定的熔点2、各向异性，即不同方向性能不同）。

非晶体：原子散乱分布或仅有局部区域的短程规则排列。

玻璃相：
相：材料中均匀而具有物理特性的部分，并和体系的其他部分有明显界面的称为“相”（3）空间点阵：把由一系列在三维空间周期性排列的几何点阵成为一个空间点阵
晶胞：组成各种晶体构造的最小体积单位
晶面：在晶体结构内部中，由物质质点所组成的平面晶向：穿过物质的质点所组成的直线方向晶格：晶系：晶向族
晶面族：在晶体中有些晶面上原子排列和分布规律是完全相同的，晶面间距相同，而晶面在空间的位向不同，这样一组等同晶面称为一个晶面族同素异构
（4）八面体间隙四面体间隙
配位数：指在晶体结构中，该原子或离子的周围与其直接相邻结合的原子个数或所有异号离子的个数
致密度：一个晶胞中原子所占体积与晶胞体积的比值晶胞中的原子数 2、材料的结构
固溶体：将外来组元引入晶体结构，占据主晶相质点位置一部分或间隙位置一部分，仍保持一个晶相，这种晶体称为固溶体（即溶质溶解在溶剂中形成固溶体）。

根据外来组元在主晶相中所处位置，可分为置换固溶体和间隙固溶体。

按外来组元在主晶相中的固溶度，可分为有限固溶体和无限固溶体。

置换固溶体：溶质取代了溶剂中原子或离子所形成的固溶体
聚合度（等规度）：在聚合物中的有规立构聚合的百分含量 3、晶体结构缺陷
肖脱基缺陷：离位原子迁移到外表面或内界面处，这种空位称肖脱基空位
弗兰克尔缺陷（空位）：离位原子迁移到晶体点阵的间隙中，则称为弗兰克尔空位
间隙原子：形成弗兰克尔空位的同时将形成等量的间隙原子，间隙原子可以是晶体本身固有的同类原子（称自间隙原子），也可以是外来的异类间隙原子。

置换原子：将晶体中的原子置换的外来原子
刃位错：在晶体中有一个刀刃状的多余半原子面，所以称为刃型位错。

（分正刃型位错和负刃型位错）（位错线和滑移方向垂直）螺位错：沿位错线原子面呈螺旋形，每绕轴一周，原子面上升一个原子间距，这种位错称螺型位错。

分为左旋和右旋（右手法则、左手法则）（位错线和滑移方向平行）
混合位错：曲线和滑移方向既不垂直又不平行，原子排列介于螺型和刃型位错之间，称为混合型位错
柏氏回路：从实际晶体中的任意一个原子出发，围绕位错线作一个闭合回路，要求回路的方向和位错线的正方向成右螺旋关系，回路的每一步都连接相邻的原子，作回路时应避开位错线附近原子严重错排的区域。

此回路称为柏氏回路
柏氏矢量：用形成位错的滑移矢量定义位错矢量，并称为柏氏矢量。

（以b表示，只有位错
才有柏氏矢量，矢量的模∣b∣称为位错强度）位错密度：指单位体积内位错线的总长度单位位错：穿过单位面积的位错数目ρA
全位错：柏氏矢量等于点阵矢量的位错（亦称完整位错）不全位错：柏氏矢量不等于点阵矢量的位错
扩展位错：两个不全位错之间夹着一片层错，这种两个不全位错加一片层错的位错称为扩展位错层错：
7、晶态固体材料中的界面晶界：多晶体中晶粒之间的界面
相界：异相界面两侧的区域属于不同相，因此简称为相界
孪晶界：最简单的特殊大角度晶界是共格孪晶界，如果界面上的原子正好坐落在两晶体的晶格结点上，这种晶界称为共格晶界。

两个晶粒的取向相对于某一晶面互为对称时，这两个晶体称为孪晶。

该对称面叫做孪晶面。

如果两晶粒的界面平行于孪晶面，且界面上的原子完全坐落在界面两侧晶体的点阵位置上，这种界面称为共格孪晶界共格相界：若界面原子同时处于两相点阵的节点上，即在相界面上两相原子完全相互匹配时，该相界称为共格界面
非共格相界：若两相原子排列差异很大或即使它们的排列相似但原子间距差异超过25%，这两种情况都产生非共格晶界
小角(度)晶界：两个晶粒之间的位向差小于10度，它们之间的晶界叫小角度晶界
大角(度)晶界：若两个晶粒之间的位向差大于10度，则称为大角度晶界
亚晶界：即属于小角度晶界（取向差一般小于2度）
二、基本要求
1、会画晶面及晶向及标出其指数
2、会判断位错反应、分析位错的运动和位错的交互作用
3、会用以下工具分析二元相图、三元相图截面图和投影图：热分析法、相律、杠杆定律、重心法则、相区相邻原则、直线法则
4、会应用材料科学的基本知识分析或解释实际生产中材料的凝固或结晶过程以及材料的性能（单晶、晶粒细化、定向凝固、铸造性能等）。

三、基本公式
1．公式六方晶系三轴－四轴换算公式 2．公式点缺陷平衡浓度计算公式 3．公式螺位错应力分量 4．公式刃位错应力分量
5．公式螺位错、刃位错及混合位错应变能公式 6、公式临界晶核半径 7．公式临界形核功 8．公式形核率
9．公式非均匀形核的临界晶核半径及临界形核功 10、公式成分过冷条件。