《材料科学基础》蔡珣主编期末复习考试大纲doc.docx

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《材料科学基础》蔡珣主编期末复习考试大纲doc

第一章材料的结构与键合

1、金属键、离子键、共价键、范徳华力、氢键、分子键的特点，利用结合键解释材料的一些性能特点。

如用金属键的特征解释金属材料的性能一良好的延展性；良好的导电、导热性；具有金属光泽。

2、原子间的结合键对材料性能的影响。

3、比较金属材料、陶瓷材料、高分了材料、复合材料在结合键上的差别。

本章知识点：

1、金属键、离子键、共价键、分子键、氢键的特点。

第二章固体结构

1、品体与非晶体的区别（特别是在原了排列上的区别）。

2、空间点阵、晶格、晶胞及选取晶胞的的原则、七人晶系及各自的特点，14种布拉菲点阵、晶格常数、晶胞原子数。

3、晶面指数、晶面族、晶向指数、晶向族、晶带和晶带定理、晶面间距、配位数、致密度、八面体间隙、四面体间隙。

各向同性与齐向异性、实际晶体的伪各向异性、同素异构转变（重结晶、多晶型性转变）。

（1）指数相同的晶向和晶面必然垂直。

（2）当一晶向［uvw］位于或平行某一晶面（hkl）时，则必然满足晶带定理：

/2・w+M+/・w=0

4、三种典型晶体结构

（1）能绘出三维的体心立方、面心立方和密排六方晶胞。

根据原子半径计算出金属的体心和面心立方晶胞的晶胞常数。

（2）三种典型品体结构的特征［包括：

晶胞形状、晶格常数、晶胞原了数、原了半径、配位数、致密度、各类间隙尺寸与个数，最密排面（滑移面）和最密排方向（滑移方向）的指数与个数，滑移系数冃等］。

（3）知道常用金属材料的滑移面与滑移系的指数，结合第五章犁性变形的内容判断常见金属的塑性变形能力，能给画出晶胞指出滑移而和滑移方向。

（4）能标注和会求上述三种晶胞的晶向和晶面指数。

晶向和晶面指数的一些规律。

求晶面间距d血］八晶面夹角。

5、晶面间距：

d（hkl）的求法：

u（hkl）-I

（1）

（2）正交晶系:

立方晶系：

VhJk'l

以上公式仅适用于简单晶胞，复杂晶胞要考虑其晶面层数的增加。

6、合金、相、组元、组织（显微、宏观）、固溶体、中间和、间隙固溶体、置换固溶体、有序固溶体、无序固溶体、有限固溶体、无限固溶体、间隙相、间隙化合物、电了浓度、电负性、电子化合物、正常价化合物、超结构、单相合金、多相合金、机械混合物。

（掌握概念及形成条件）

7、固溶体的分类、特点和性质，影响固溶体固溶度的因素；屮间相的类型、特点和性能。

（比较间隙同溶体、间隙相、间隙化合物的结构和性能。

）

本章知识点：

1、标注和会求三种晶体品胞的品向和晶面指数，立方品系的晶面间距，致密度、面密度、线密度的计算；

2、叙述三种典型晶体结构的特征（结合第三、五章）；

3、合金相结构的基木概念与区别。

固溶体和屮间相的类型、特点和性能（比较固溶体和中间和的结构和性能斧异。

）

第三章晶体缺陷

1、各类缺陷的定义和特征。

2、点缺陷、Schottky空位、Frankel空位、间隙原子、置换原子。

点缺陷的特征、平衡浓度公式及应用。

3、线缺陷、位错、位错线、刃型位错、螺型位错、混合型位错、柏氏矢量、位错运动、滑移、交滑移、双交滑移、多滑移、攀移、交割、割价、扭折、塞积。

位错类型（刃型、螺型、混合型位错）的判断及其特征，柏氏矢量的确定方法、特征及表示法。

位错线、柏氏矢量、位错运动与作用在位错上的力之间的关系。

位错源、位错的增殖（F・R源、双交滑移等）和运动、交割；位错的运动特性、位错反应的条件、线张力。

4、位错密度、位错源、位错生成、位错增殖、位错分解与合成、位错反应、全位错、单位位错、不全位错（部分位错）、堆垛层错；

5、面缺陷、表面、表面能（或表面张力）、界面、界面能、晶界、相界、小角度晶界、大角度晶界、共格相界、非共格相界、半共格相界、错（匹）配度。

6、晶界的特性（大、小角度晶界）、弯晶界、和界的类型。

本章知识点：

1、点缺陷平衡浓度计算公式；

2、位错类型的判断及其特征；柏氏矢量及其特征；柏氏矢量、位错类型、外加切应力、位错运动之间的关系；柏氏矢量判断位错类型、外加切应力大小；

滑移，攀移及交滑移的条件、过程和结果。

位错的运动（滑移）和交割。

位错的滑移与位错的增殖（F・R源、双交滑移过程及图示）；位错的滑移所需要的力；位错密度和位错反应；

3、晶界与相界的类型、晶界的特征和作用（对材料性能的影响）。

1、固态金属扩散的条件及影响扩散的因素；

2、扩散定律（Fick第一、二定律）的方程、稳态扩散、非稳态扩散、扩散通量。

扩散定律的内容和表达式、物理意义、适应条件。

3、迁移率、柯肯达尔效应、扩散激活能。

4、固相屮原子扩散的各种机制。

扩散的驱动力并用扩散理论分析实际问题。

5、扩散的分类、名称（区别）；扩散、口扩散、互（异）扩散、上坡扩散、下坡扩散;

原子扩散、反应扩散；空位扩散、间隙扩散、换位扩散、晶界扩散、表血扩散、短路扩散。

6、扩散系数及表达式（阿累尼乌斯方程）、影响扩散的因素。

本章知识点：

1、扩散定律的内容和表达式、物理意义、适应条件。

扩散定律的解及应用，如：

渗碳等；

2、固态金属扩散的条件及影响扩散的因素。

柯肯达尔效应（Al・Cu）。

3、扩散的分类、名称（概念之间的区别，如原子扩散和反应扩散）；

4、扩散系数及其物理意义，表达式邙可累尼乌斯方程），间隙型扩散和置换型扩散的区别。

5、固相屮原子扩散的各种机制（原子理论），并用扩散理论分析实际问题。

第五章材料的形变和结晶

1、塑性变形、材料应力一应变曲线及曲线上所对应的强度指标；

2、塑性变形概念、滑移带、滑移线、滑移系、滑移面、滑移方向、多滑移与交滑移。

3、犁性变形的实质、方式一滑移、李生、亭晶、弯晶面、亭生方向、变形（机械）挛晶、生长挛晶、退火李晶、扭折；

3、滑移和宇生的主要特点，滑移系和临界分切应力的公式。

滑移和宇生的区别。

4、软位向，硬位向，临界分切应力、取向因了、P—N力

5、固溶强化（及影响因素）、细晶（晶界）强化、第二相强化、沉淀强化、弥散强化、形变强化（加工换化）、Control!

气团、聚合型两相合金、弥散型两相合金。

6、位错理论在解释各类塑性变形等问题的应用。

如：

（1）为何理论临界应力＞＞实际测量的值。

（2）各种强化机理。

（3）晶体的滑移过程。

（4）屈服现象产生的原因，对生产的影响，如何消除？

（5）材料塑性变形时内部组织和性能的变化。

7、纤维组织与带状组织、形变织构、板织构、丝织构、胞状亚结构、宏观残余应力、微观残余应力、残余应力

8、低（中、髙温）回复、再结晶、二次再结晶、晶粒长大、正常长大、异常长大；再结晶温度、多边化；冷加工、热加工，再结晶温度、临界变形度。

静态回复与动态回复、静态再结晶和动态再结品。

再结晶温度及影响因素；回复、再结晶、晶粒长人和二次再结晶的驱动力；

回复、再结晶和晶粒长大的动力学公式及应用。

回复、再结晶和晶粒长大过程屮位错运动的特点。

结合热处理，去应力退火与再结晶退火工艺的制定与应用（在生产上的意义）。

9、多晶型转变（重结品）、结品、再结晶、二次再结晶的区别。

10、冷、热加工处理后对材料组织结构和性能的影响；

11、细化金属晶粒的方法。

本章知识点：

1、材料的各种强化及其木质；

2、细化晶粒可以同时提高强度和韧性；Hall・Ptech公式。

细化金加材料晶粒的方法；

3、材料塑性变形时内部组织和性能的变化；

4、冷变形金属或合金加热时组织和性能的变化；

5、再结晶的有关问题。

结晶、多晶型转变（重结晶）、再结晶和二次再结晶的区别。

6、再结晶的有关问题。

冷、热加工处理后对材料组织结构和性能的影响。

7、滑移和李生的主要特点，滑移系统和临界分切应力的公式。

第六章单组元相图及纯晶体的凝固

1、凝固与结晶、相、组织、相组成物、组织组成物、相变、固态相变、组元、系、相图、单元相图、相平衡、相律（及表达式）及应用

2、纯金属凝固的过程和现象；过冷度对结晶过程和结晶组织的影响；

3、结晶的热力学条件、动力学条件、能量条件和结构条件；包扌£一些更要的公式，以其应用

4、过冷现彖、过冷度、理论凝固温度、实际凝固温度、临界过冷度、有效过冷度、动态过冷度；

5、均匀形核与非均匀形核；均匀形核与非均匀形核有何异同点。

结构起伏（相起伏）、能量起伏、浓度起伏、晶胚、晶核、临界晶核、临界晶核半径、临界形核功，临界晶核半径、临界形核功的计算；形核率的公式。

非均匀形核时影响接触角0的因素有哪些？

选择什么样的异相质点可以大大促进结晶过程。

6、光滑界面、粗糙界面；正温度梯度、负温度梯度；平面长大、树枝长大。

晶体长人的条件和长人的机制。

界面的生长形态与L/S前沿的温度梯度有何关系？

7、形核率及影响因素、变质处理。

8、能用结晶理论说明实际生产问题（凝固理论的主耍应用）。

（1）变质处理和其它细化晶粒的工艺。

（2）控制结晶组织的措施。

本章知识点：

1.金属结晶的过程；结晶的热力学条件、动力学条件、能量条件和结构条件；

2.界面的生长形态与L/S前沿的温度梯度的关系。

3.变质处理和细化铸态晶粒的工艺。

第七章二元系相图及其合金的凝固

1、会利用相律來判断相图的正确与否，热力学曲线的公切线原理。

2、二元合金、二元和图、相区、平衡和、二元匀晶相图、共晶和图、包晶相图、共析相图、包析相图、二元匀晶反应、共晶反应、包晶反应、共析反应、包析反应、熔晶反应、偏晶反应、合晶反应、调幅分解、脱溶转变。

平衡结晶（凝固）、平衡结晶组织、不平衡结晶（凝固）、晶内（枝晶）偏析。

二元合金相图中的几种平衡反应：

共晶反应、共析反应、包晶反应、包析反应、偏晶反应、熔晶反应、合晶反应。

3、会进行二元合金平衡组织的分析。

儿种基本相图：

匀晶相图、共晶相图、包晶相图及共析相图的分析。

（1）分析点、线和平衡反应，会写出反应式；

（2）分析相应合金的结晶过程；

（3）熟练杠杆定律在这几种相图屮的应用，计算相组成物与组织组成物的百分含量；

（4）典型合金的平衡和不平衡的结晶转变过程及转变组织；

（5）明确合金结晶过程与纯金属结晶过程的异同点。

（6）相组成物和组织组成物。

4、杠杆定律（及表达式）及应用，相接触法则。

5、共晶体、共品点、伪共品、离异共晶、共析体、共析点；共晶合金、亚共晶合金、过共晶合金、共析合金、亚共析合金、过共析合金。

稳定化合物、不稳定化合物。

6、成分过冷、平衡分配系数、有效分配系数、正常凝固、区域熔炼（提纯）、成分过冷的临界条件、枝晶生长、枝晶偏析。

7、根据相图与组织结构和合金性能的关系，来判断合金的性能。

（单相固溶体合金适宜通过塑性加工來成形，即作为变形用材料。

共晶成分合金适宜通过铸造工艺來成形，即作为铸造用材料。

）

8、Fe-Fe3C相图屮的相与组织、各概念（碳钢、共析钢、铸铁、共晶白口铁、重结晶、铁索体、奥氏体、渗碳体、莱氏体、低温莱氏体、珠光体、二次渗碳体。

10、铸锭的组织（三个晶区）。

对于Fe・Fe3C相图特别要求

1、非常熟练的掌握并会画出Fe-Fe3C相图；标出各特性点、线、相区。

说明各特性点的温度、碳浓度及意义；各特性线的温度、意义（三个衡温反应）。

Fe-Fe3C相图中各区域相组成物和组织组成物。

2、熟悉Fe・C合金屮各相与组织的结构。

3、纯铁的同索异构转变：

5—Fe

4、P、A、F、Fe3C>Ld、Ud、一次Fe3C^二次FesC、三次Fe3C>共晶Fe3C>共析Fe3Co的组成及性能特征；机械混合物（P、LeT）。

5、铁碳合金中七大类合金合金（工业纯铁、共析钢、亚共析钢、过共析钢、共晶白口铸铁、亚共品白口铸铁、过共品白口铸铁）的平衡结品过程分析，室温组织；利用杠杆定律计算：

平衡结晶过程中相组成物与组织组成物的百分含量。

6、任意温度两和区的和组成物、组织组成物的计算（正、反均可）。

7、结合实验会给出各类Fe-Fe3C合金的室温显微纽织（包扌4放大倍数、腐蚀剂）。

8、碳钢屮的碳及杂质元素含量对Fe-FesC合金性能的影响（即铁碳合金成分、组织和性能Z间的关系）。

9、铸锭与钢锭组织有何特点，形成的原因和控制铸态组织的工艺方法？

铸锭与钢锭组织有何缺陷。

10、Fe-Fe3C相图、Fe-Fe3C相图中的相与组织、各概念（A】温度（PSK线）、A3温度（GS线）、Acm温度（ES线）、工业纯铁、碳钢、合金钢、共析钢、亚共析钢、过共析钢、

铸铁、共晶白口铸铁、亚共晶白口铸铁、过共晶白口铸铁、重结晶、铁素体、奥氏体、渗碳体、一次渗碳体、共晶渗碳体、二次渗碳体、共析渗碳体、三次渗碳体、莱氏体、低温（变态）莱氏体、珠光体、二次渗碳体、镇静钢、沸腾钢）。

本章知识点：

1、二元相图的规律、杠杆定律及其应用；相图与合金性能的关系

2、成分过冷的条件和判据，合金结晶过程与纯金属结晶过程的异同点。

3、几种基本相图：

匀晶、共晶、包晶和图的分析。

（1）分析点、线和平衡反应；

（2）分析相应合金的结晶过程；

（3）熟练杠杆定律在这几种相图屮的应用，计算相组成物与组织组成物的百分含量；

（4）不平衡的结晶转变过程及转变组织；

（5）作相图

4、Fe-Fe3C相图:

（1）熟练的掌握并会画出Fe・FqC相图；相关的概念；

（2）标出各特性点、线、相区。

说明各特性点的温度、碳浓度及意义；

（3）各特性线的温度、意义（三个衡温反应）。

（4）Fe-FesC相图中各区域相组成物和组织组成物。

（5）铁碳合金屮七大类合金合金的平衡结晶过程分析，室温组织；

（6）利用杠杆定律计算平衡结晶过程中相组成物与组织组成物的白分含量。

（7）结合实验会给出各类Fe-Fe3C合金的室温显微组织。

第八章三元合金相图

1、三元合金相图、成分三角形、直线法则、重心法则、杠杆定律、相区接触法则、蝶形规律。

2、三元匀晶相图、三元简单共晶相图。

立体图、等温（水平）截面、变温（垂直）截面、投影图。

四相平衡转变、四相平衡共晶转变、共轨曲面、共轨曲线。

3、三元简单共晶相图的等温（水平）截面和垂直（变温）截面的认识和分析。

4、三元系合金简单共晶相图中相平衡和相平衡转变的特征，不同区域合金的结晶过程分析。

5、能在水平截面图和投影图内应用直线法则、重心法则、杠杆定律的计算合金平衡相的相对量。

6、投影图要熟悉，根据投影图会分析三元简单共晶相图小合金结晶过程及结晶后的组织组成物、能画出任意温度的水平截面和图内任意直线的垂直变温截面。

本章重要知识点：

1、三兀简单共晶相图：

（1）要熟悉投影图，各相区的标定；

（2）能画出任意温度的水平截而图，垂直截而图；

（3）相平衡和相平衡转变的特征，不同区域合金的结晶过程分析及结晶后的组织组成和相组成；

（4）能犬致在水平截面图和投影图内应用直线法则、重心法则、杠杆定律的计算合金平衡相的相对量。

区别概念

•晶体与非晶体

•相和组织

•间隙固溶体和置换固溶体

空间点阵和品体结构

固溶体和中间相

屯子化合物、正常价化合物

•间隙固溶体和间隙化合物、间隙相和间隙化合物

•刃型位错、螺型位错

•交滑移、多滑移

•晶界、相界、挛晶界

界

•小角度晶界、大角度晶界

•自扩散、互（异）扩散

•上坡扩散、下坡扩散

•滑移、宇生

割价、扭折滑移、攀移共格相界、

稳态扩散、空位扩散、原子扩散、

非共格相界、半共格相

非稳态扩散间隙扩散反应扩散

软位向，硬位向

•几何硬化和几何软化沉淀强化、弥散强化

•纤维组织与带状组织静态冋复与动态冋复

•第一类残余应力、第二类残余应力、第三类残余应力

•静态再结晶、动态再结晶正常长大、异常长大

•冷加工、热加工重结晶、再结晶、二次再结晶

•均匀形核与非均匀形核热过冷和成分过冷

•结构起伏（相起伏）、能量起伏、浓度起伏晶胚、晶核

•光滑界面、粗糙界面正温度梯度、负温度梯度

•平面长大、树枝长大共晶反应、共析反应

•相组成物、组织组成物稳定化合物、不稳定化合物

•一次渗碳体、共晶渗碳体、二次渗碳体、共析渗碳体、三次渗碳体

•莱氏体、低温（变态）莱氏体A］温度、A3温度、Acm温丿旻