材料科学基础复习点

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1、固体中的结合键分为：离子键、共价键、金属键三种化学键，分子键、氢键物理键。键能大小：离子键、共价键、金属键、分子键、氢键工程材料分为：金属材料、陶瓷材料、高分子材料、复合材料复合材料：由两种或两种以上固体物质组成的材料。复合材料的性能是组成它的任何单一材料所不具备的。树脂基复合材料、金属基复合材料。晶体：原子（分子）在三维空间按一定规律作周期性排列的固体。金属中的晶体结构：体心立方（bcc）、面心立方（fcc）、密排立方（hcp）前两种属于立方晶体，后一种属于六方晶系。体心立方致密度：k=0.68面心立方、

2、密排立方致密度：k=0.74晶体缺陷类型：点缺陷：在空间三维方向的尺寸很小，相当于原子数量级。如空位，间隙原子。线缺陷：在两个方向上的尺寸很小，另一个方向上的尺寸很大。如各种类型的位错。面缺陷：一个方向上的尺寸很小，两个方向上的尺寸很大。如晶界、相界。柏氏矢量：一个可以揭示位错本质并能描述位错行为的矢量。对刃型位错，柏氏矢量与位错线互相垂直，这是刃型位错的重要特征。位错的运动分为滑移和攀移。滑移：位错线沿滑移面的移动，任何类型的位错均可进行滑移攀移：位错垂直于滑移面的移动，只有刃型位错才进行攀移。晶体结构条

3、件：柏氏矢量必须连结晶体中的一个原子平衡位置到另一个平衡位置能量条件：柏氏矢量必须使位错处于最低能量。在某种晶体结构中，如从结构条件看柏氏矢量可取很多，但从能量条件看，能量越低，位错越稳定，故柏氏矢量越小越好，因此实际晶体中存在的位错其柏氏矢量只有少数几个。根据层错的形成方式不同，面心立方晶体有两种不全位错：肖克莱、弗兰克不全位错共价晶体和离子晶体中都含有位错。与金属相比，共价晶体和离子晶体中固有的位错，特别是可动的位错很少；金属在变形时可大量增殖位错，而共价晶体和离子晶体由于结合力很强，位错运动时点阵阻力

4、很大，这些都是导致其变形比金属困难。相从结构上可以分为：固熔体、化合物、陶瓷晶体相、玻璃相、分子相。不同元素的原子尺寸、化学亲和力、电子浓度、晶体结构等因素对固熔度（摩尔分数）有影响固熔体的硬度、强度往往高于组成它的各组元，而塑性较低，这种现象叫做固熔强化熔质和熔剂原子尺寸相差越大或固熔度越小，固熔强化越显著。影响金属间化合物因素：电负性、电子浓度、原子尺寸。对应的化合物：正常价化合物、电子化合物、间隙化合物。晶体构造：晶体相、气相、玻璃相陶瓷晶体中重要的两类结构：氧化物结构、硅酸盐结构共同点：1、结合键主

5、要是离子键，或含有一定比例的共价键2、有确定的成分，可以用准确的分子式表示3、具有典型的非金属性质分子相：固体中分子的聚集状态，它决定了分子固体的微观结构常用的聚合反应：加聚反应、缩聚反应过冷现象与过冷度纯金属的实际开始结晶温度总是低于理论结晶温度，这种现象称为过冷。实际开始结晶温度与理论结晶温度之间的温度差，称为过冷度。过冷度越大，实际开始结晶温度越低。金属的过冷度并不是一个恒定值，而是受金属中的杂质和冷却速度的影响。金属越纯，过冷度越大；冷却速度越快，过冷度越大。金属要结晶，必须过冷，不过冷就不能结晶。

6、过冷是结晶的必要条件过冷度越大，形核数目越多，结晶后的晶粒就越小，铸件的机械性能越高。金属结晶的热力学条件：液体中这些不断变换着的近程有序原子集团与那些无序原子形成的动态平衡。高温下原子热运动剧烈，近程有序原子团只能维持短暂时间即消散，而新的原子集团又同时出现，时聚时散，此起彼伏。这种结构的不稳定现象称为结构起伏。结构起伏现象是液态金属结构的特征之一，它是产生晶核的基础过冷是金属结晶的必要条件，因为只有过冷才能造成固态金属自由能低于液态自由能的条件，也只有过冷才能使液态金属中短程规则排列结构成为晶胚。能量起

7、伏：液体金属中微观区域自由能的变化也和其中的结构起伏类似，处于能量起伏的动态平衡中。均匀形核：在过冷液态金属中，依靠结构起伏形成大于临界晶核的晶胚，同时必须从能量起伏中获得形核功，才能形成稳定的晶核。结构起伏与能量起伏是均匀形核的必要条件，同时，均匀形核还必须在一定的过冷条件下进行。因为在一定过冷度下，才有相当于临界晶核大小的晶胚涌现。且晶胚的最大尺寸也与过冷度有关，它随过冷度的增大而增大。细化晶粒：适当增大过冷度、变质处理、附加震动与搅拌晶核与固体杂质的结构很接近，它们之间符合点阵匹配原则：结构相似，原子

8、间距大小相当。其相似和相当程度越大，促进形核的作用越显著。工业中在浇铸前加入“形核剂”，就是增加非均匀形核的形核率，已达到细化晶粒的目的。晶体长大机制：垂直长大方式、横向长大方式：二维晶核台阶生长机制、晶体缺陷台阶生长机制在一个系统中，具有同一聚集状态的均匀部分成为相，不同相之间有明显的界面分开。固熔体的凝固过程与金属凝固过程特点比较：1、固熔体合金凝固时结晶出来的固相成分与原液相成分不同，所以固熔体凝固形核时，