《材料科学基础》期末复习考试大纲1

《材料科学基础》期末复习考试大纲第一章材料的结构与键合1、金属键、离子键、共价键、范德华力、氢键、分子键的特点。2、原子间的结合键对材料性能的影响。第二章固体结构1、晶体与非晶体的区别(特别是在原子排列上的区别，2、空间点阵、晶格、晶胞及选取晶胞的的原则、七大晶系的特点，14种布拉菲点阵、晶格常数。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、致宙度、八面体间隙、四面体间隙。各向同性与各向异性、实际晶体的伏各向异性、同素异构转变(重结晶、多晶型性转变＞注意如下规律：(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，贝”必然满足晶带定理hw+kv+ksO;(3)晶面间距与原子排列的关系。(4)晶向族和晶面族的意义。4、三种典型晶体结构：(1)能绘出三维的体心立方、面心立方和需排六方晶胞。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)叙述三种典型晶体结构的特征［包括：晶胞形状、晶格常数、晶胞原子数、原子半径、配位数、致宙度、各类间隙尺寸与个数，最宙排面(滑移面)和最密排方向(滑移方向)的指数与个数，滑移系数目等］(结合第三、五章，(3)知道常用金属材料的滑移面与滑移系的指数，结合第五章塑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面和滑移方向。(4)能标注和会求上述三种典型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(hki卜致宙度、面密度、续宙度。(5)同素异构转变时的变化。(6)最密排面的堆垛m序。5、晶面间距:d(hkl)的求法：(1)立方晶系：线阚Vh2+k3+l3(2)正交晶系：JQ{J{JTOC\o"1-5"\h\zd(iM)=/、4(h'+hk+k-](3)六方晶系：V一+(4)四方晶系：d-1a(hkl)/、、、『V(h2+k2)/a-+(l/c)2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、合金相的分类；合金相结构的基本概念与区别。固溶体的分类、特点和性质，影响固溶体固溶度的因素；固溶体和中间相的类型、特点，他们在结构和性能上的差异。比较间隙固溶体、间隙相、间隙化合物的结构和性能。7、合金、相、组元、组织(显微组织、宏观组织)，固溶体、中间相、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、电子浓度、电负性、电子化合物、正常价化合物、单相合金、多相合金、机械混合物。8、区别概念：•晶体与非晶体空间点阵和晶体结构•晶体与非晶体空间点阵和晶体结构相和组织•固溶体和中间相间隙固溶体和置换固溶体电子化合物、正常价化合物•间隙固溶体和间隙化合物、间隙相第三章晶体缺陷1、各类晶体缺陷(点、线、面)的定义和特征\2、点缺陷的类型(Schottky空位、Frankel空位、间隙原子、置换原子)和特征。点缺陷的平衡浓度的计算公式及应用。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。(1)位错类型(刃型、螺型、混合型位错)的判断及其特征；(2)柏氏矢量的确定方法及表示法，柏氏矢■的物理意义及特征。(3)位错统、柏氏矢■、位错类型、位错运动与作用在位错上的切应力之间的关系。(4)用柏氏矢量判断位错类型、外加切应力大小；(5)滑移，攀移及交滑移的条件、过程和结果。(6)位错的运动(滑移)和交割。交割所形成割阶和扭折的类型。位错的滑移所需要的力；(7)位错源、位偌的增殖(F・R源、双交滑移过程及图示)和运动、交割；(8)位错的密度，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、Shokley不全位错、Frank不全位错、作用在位错上的力；5、面缺陷、表面、表面能(成表面张力)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（大、小角度晶界）的类型，晶界的特性和作用（对材料性能的影响）挛晶界、相界的类型。7、区别概念：•刃型位错、螺型位错割价、扭折交滑移、多滑移•滑移、攀移晶界、相界、李晶界小角度晶界、大角度晶界•共格相界、非共格相界、半共格相界第四章固体原子及分子的运动1、固态金属扩散的条件。2、扩散定律（Fick第一、二定律）的方程及其适应的条件、稳态扩散、3瀛态扩散、扩散通量。扩散定律的内容和表达式、物理意义、适应条件。扩散定律的解及应用，如：渗碳等；3、迁移率、柯肯达尔效应（Al-Cu\扩散激活能。4、固相中原子扩散的各种（空位机制、间隙机制、换位机制、晶界扩散机制）机制（原子理论b扩散的驱动力并用扩散理论分析实际问题。5、扩散的分类、名称及概念之间的区别；自扩散、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、表面扩散、短路扩散。6、扩散系数、扩散系数的物理意义及表达式（阿累尼乌斯方程），影响扩散的因素。间隙型扩散和置换型扩散的区别。7、区别概念稳态扩散、非稳态扩散•自扩散、互（异）扩散（纯扩散、化学扩散）空位扩散、间隙扩散•上坡扩散、下坡扩散•上坡扩散、下坡扩散原子扩散、反应扩散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、单晶体塑性变形概念和形式、滑移带、滑移线、滑移系、滑移面、滑移方向、多滑移与交滑移。塑性变形在那些滑移面和滑移方向，为什么？FCC和BCC的滑移系和滑移面。3、塑性变形的实质、方式一滑移、李生、李晶、李晶面、享生方向、变形（机械）李晶、生长李晶、退火李晶、扭折［3、滑移和李生的主要特点，滑移系各种计算以及塑性变形能力判断。滑移系和临界分切应力的公式。滑移和李生的区别。4、软位（取）向，硬位（取）向，临界分切应力、取向因子、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（加工硬化、Controll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（各种强化及其本质卜解释第二相强化的本质，并画图说明在塑性变形过程中位错与第二相粒子的作用机制（切过机制、绕过机制卜（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、回复、再结晶的有关问题。(1)冷变形金属在更新加热退火时组织与性能将发生变化。(2)低(中、高温)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、然加工、临界变形度。静态回复与动态回复、静态再结晶和动态再结晶O(3)回复、再结晶和晶粒长大的动力学公式及应用。(4)回复、再结晶和晶粒长大过程中位错运动的特点。(5)再结晶温度及其估算。(6)结合热处理，去应力退火与再结晶退火工艺的制定与应用(在生产上的意义卜9、多晶型转变(重结晶，结晶、再结晶、二次再结晶的区别。.冷、热加工处理后对材料组织结构和性能的影响；.细化晶粒可以同时提高强度和韧性；Hall・Ptech公式。细化金属晶粒的方法。12、冷、热加工处理后对材料组织结构和性能的影响。13、区别概念•滑移、李生软位向，硬位向(软取向，硬取向)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•沉淀强化、弥散强化纤维组织与带状组织静态回复与动态回复.第一类残余应力、第二类残余应力、第三类残余应力正常长大、异.第一类残余应力、第二类残余应力、第三类残余应力正常长大、异常长大冷加工、热加・静态再结晶、动态再结晶重结晶、再结晶、二次再结晶冷加工、热加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（结晶）的过程和现象；3、结晶的热力学条件、动力学条件、能量条件和结构条件；包括：一些更要的公式及其应用。4、过冷现象、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e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。晶体长大的条件和长大的机制。界面的生长形态与US前沿的温度梯度的关系。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（凝固理论的主要应用％（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。（3）单晶的制取和定向凝固技术。9、各种（扩散、结晶、再结晶、晶粒长大、二次再结晶等的）驱动力。10、区别概念均匀形核与非均匀形核热过冷和成分过冷晶胚、晶核结构起伏(相起伏\能量起伏、浓度起伏平面长大、树枝长大光滑界面、粗糙界面正温度梯度、负温度梯度第七章二元系相图及其合金的凝固1、会利用相律来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、二元相图、相区、平衡相、二元匀晶相图、共晶相图、包晶相图、共析相图、包析相图、二元匀晶反应、调幅分解、脱溶转变、有序•无序转变。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。不平衡的结晶转变过程及转变组织；3、会进行二元合金平衡组织的分析。几种基本相图：匀晶相图、共晶相图、包晶相图及共析相图的分析。对三种典型的相图：(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中的应用，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、共晶点、伪共晶、非平衡共晶、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、枝晶偏析及消除方法。成分过冷的条件和判据。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来成形，即作为变形用材料。共晶成分合金适宜通过铸造工艺来成形，即作为铸造用材料。)为什么？8、铸锭的组织(三个晶区)及缺陷、比重偏析、胞状偏析、柱状晶、等轴晶、缩孔、气孔、疏松、偏析、正偏析、负偏析、晶内偏析、晶界偏析。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、区别概念•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Ai温度、A3温度、Acm温度对于Fe・Fe3c相图特别要求1、非常熟练的掌握并会画出FeTe3c相图；(1)标出各特性点、线、相区。(2)铁碳合金中的基本组成相。(3)说明各特性点的温度、碳浓度及意义；(4)各特性线的温度、意义(三个衡温反应\(5)Fe-Fe3C相图中各区域相组成物和组织组成物。（6）区分碳钢与白口铸铁的标志.2、熟悉Fe-C合金中各相与组织的结构。（钢的组织特征，白口铸铁的组织特征。）3、纯铁的同素异构转变：5-Fe-—y-Fe-a・Feo4、P、A、F、Fe3C.Ld、L'd、一次FesC、二次FesC、三次FesC、共晶FesC、共析Fe3Co的组成及性能特征；机械混合物（P、Ld'b5、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、亚共晶白口铸铁、过共晶白口铸铁）的平衡结晶过程分析，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、任意温度两相区的相组成物、组织组成物的计算。Fe・FaC相图中各区域相组成物和组织组成物。7、能给出各类Fe-Fe3c合金的室温显微组织。8、碳钢中的碳及杂质元素含量对Fe-Fe3C合金性能的影响（即铁碳合金成分、组织和性能之间的关系39、Fe-Fe3C相图、Fe-Fe3C相图中的相与组织、各概念（A1温度（PSK线\人温度（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b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、设域底―一工roi直翅投影图。四相平衡转变、四相平衡共晶转变、四相平衡共析转变、共乐曲面、共轲曲线。3、三元值单共晶相图的等温（水平）截面和垂直（变温）截面的认识和分析。要熟悉投影图，各相区的标定；能画出任意温度的水平截面图，垂直截面图；水平截面图和垂直截