材料科学基础(总结).doc

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1、第一部分材料结构的基本知识离子键由原子通过相互得失价电子形成正、负离子，正、负离子的相互吸引而形成的键。共价键通过相邻原子间形成共用电子的方式使每个原子的最外层电子数都达到稳定的八个，其形成的键为共价键。金属键金属很容易失去最外层的价电子而形成正离子和自由电子，当许多金属结合时，失去价电子的金属正离子常在空间整齐排列，而自由电子则在正离子之间自由运动，依靠这种方式结合起来的键称金属键。晶体其基本粒子（原子、分子、原子团等）在三维空间内周期性地重复排列的材料。具有各向异性。可分为金属晶体、离子晶体、共价晶体和分子晶体四种结晶由液体转变为晶体的过程。有体积的突变。通过形核和长大两个过程实现。

2、凝固由液体转变为非晶体的过程。无体积的突变。单晶体由一个晶核生长而形成的晶体称为单晶体。多晶体由许多个晶核同时生长而形成的许多个微小单晶体组成的。单晶体具有各向异性而多晶体具有伪各向同性。第二部分材料中的晶体结构晶胞构成晶格的最基本单元称为晶胞。简单晶胞只在晶胞的角顶上有阵点，而每个角顶上的阵点又分属八个简单晶胞。每个晶胞中只含一个阵点。又称初级晶胞。复合晶胞。除晶胞的角顶外，在其体心、面心或底心等位置上也有阵点，晶胞含有一个以上的阵点。晶胞的选取原则及表示方法。①充分反映整个空间点阵的对称性；②在满足①的基础上，晶胞要有尽可能多的直角；③在满足①、②的基础上，所选取的晶胞体积要小。表示

3、方法。以晶胞一角为原点，以晶胞三个棱为轴（六方晶胞除外），建立坐标系。用三个棱边的长度a，b，c(点阵常数)及其夹角α，β，γ共六个参数来描述晶胞及整个点阵面向立方结构与密排六方结构的异同性比较:同配位数与致密度相同;密排面上原子排列相同;八面体间隙和四面体间隙几何特点一致。异堆垛方式：‘A-B-C-A……’的堆垛方式形成面心立方结构！‘A-B-A-B……’的堆垛方式形成密排六方结构！面心立方γ-Fe、Cu、Ni、Al、Ag、Au、Pt、Mn体心立方α-Fe、V、Nb、Mo、Cr、W密排六方Mg、Zn、Be、α-Ti、α-Co鲍林关于离子晶体结构的三大规则：1、鲍林第一规则离子晶体中，正

4、离子周围形成一个负离子配位多面体，正负离子之间的平衡距离取决于离子半径之和，而正离子的配位数则取决于正负离子半径之比。2、鲍林第二规则---电价规则鲍林第二规则回答了负离子配位多面体的顶点上的负离子的共有关系问题。即该负离子连接的负离子配位多面体的数量。3、鲍林第三规则：在一配位结构中，负离子配位多面体之间共用棱特别是共用面的存在，会使这个结构的稳定性降低。对于电价高、配位数低的正离子来说，这个效应尤为显著。即负离子配位多面体之间尽可能采用顶点的连接，然后是棱的连接，最后是面的连接。第三部分晶体缺陷1、点缺陷的平衡特性。①点缺陷在晶体中必然会存在。在一定的温度条件下，晶体中存在一定浓度的

5、点缺陷以使其处于最低的能量状态，使结构最稳定。② 在一定温度下并非所有的原子都能离开衡位置形成缺陷，只有比原子的平均能量高出缺陷形成能μ的那部分原子才能形成点缺陷。③ 温度升高，则晶体中原子的热运动加剧，点缺陷浓度增大位错滑移①位错滑移的滑移面为位错线与柏氏矢量所决定的平面，对刃型位错而言是唯一的，而对螺型位错来说却不是唯一的。②不论刃位错或螺位错，使位错滑移的切应力方向与位错的柏氏矢量方向必须一致。③位错的滑移必须在某一滑移面上切应力达到某一临界值后才能发生。④位错滑移时其位错线实际运动方向为位错线的法线方向，位错通过后晶体所产生的滑移方向与柏氏矢量方向相同。攀移1）位错的攀移存在正攀

6、移（原子离开半原子面）和负攀移两种情况。（2）位错的攀移受应力和温度的影响3）只有刃型位错才能进行攀移，螺型位错不能攀移。4）位错的攀移比滑移困难得多，因此位错的主要运动形式为滑移。（5）位错攀移时常常形成许多割阶。2、小角度晶界的本质。①小角度晶界的位向差θ小于10度。均由位错组成，晶界上位错密度随位相差的增大而增大。②对称倾侧晶界的结构模型：晶界由位错按一定的距离对称均匀的排列而构成，为最简单的小角度晶界模型。位错的间距D与晶界角度θ有下列关系：D=b/θ第四部分纯金属的结晶均匀形核晶体结晶时，晶核的形成不借助于任何的外界帮助、而仅靠液态金属内部存在的结构和能量及成分起伏来完成非均匀

7、形核液体形核时，依靠存在于液体金属中的各种固体颗粒或依附于母相中某些界面上的形核过程液态金属的结构特点：“长程无序、短程有序、此起彼伏、时聚时散”液态金属中存在着浓度、结构和能量三大起伏粗糙（光滑）型界面晶体的生长固/液界面上所有位置对于由液体向固体转移的原子都是等效的，长大过程为：通过液相原子向界面上所有位置同时转移的方式进行，使整个界面沿其法线方向向液相中移动。固/液界面平面推进，垂直生长光滑型界面晶体液/固界面基本为完整的平面