《材料科学基础重要内容和要点》

Chap.1金属的晶体结构一、重要知识模块1化学健理解固体物质的化学键是决定材料力学性能和物理、化学性能的重要因素。利用双原子模型，解释物质的弹性模量E、熔点、热膨胀系数、导热性、导电性等性质同组成物质化学键的关系。2晶体结构晶体特征及其描述方法。根据参考轴间夹角和阵点的周期性，可将晶体分为7种晶系，14种晶胞。晶向、晶面的概念及其表示方法(指数)。3典型的三种晶体结构晶体结构的点阵模型；晶胞参数：原子半径r、原子数、配位数、致密度；晶体中原子的堆垛方式；

晶体中的间隙

4晶体缺陷

认识晶体缺陷的基木类型、基本特征、基本性质；位错模型；位错的运动特性了解：位错线、滑移面、滑移方向。柏氏矢量的物理含义，柏氏矢量与位错滑移大小和方向的关系。

规律运用：点缺陷：几个原子范围的的弹性畸变区，形成应变场；位错：运动特性；面缺陷：表面、界面—涉及原子排列、附加能量。掌握下列概念和术语:晶体、金属键。重要简述问题:从金属键出发,解释金属和合金能经受塑性变形而不断裂。材料E、熔点等参数与双原子模型之关联。解释为什么fcc和hcp具有相同的致密度，却具有不同的晶体结构。何为亚结构和亚晶界。举例说明。第二章纯金属的结晶基本要求

(1)明确结晶相变的热力学、动力学、能量及结构条件。

(2)了解过冷度在结晶过程中的意义;

(3)均匀形核与非均匀形核的成因及在生产中的应用;均匀形核时临界晶核半径和形核功的计算。（4)影响接触角θ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?

（5)明确晶体的长大条件与长大机制。（6)界面的生长形态取决于液/固界面的结构及界面前沿液相中的温度梯度。纯金属只有温热过冷，故仅考虑温度梯度的影响。（7）能用结晶理论说明生产实际问题，如晶粒细化工艺等。

熟悉下列概念及术语:结构起伏、能量起伏;过冷度、理论结晶温度;均匀形核、非均匀形核;临界晶核、临界形核功;树枝状长大;重要简述问题:1.什么是理论结晶温度？纯金属和合金结晶时，为什么一定需要过冷度？何为能量起伏，何为结构起伏？简述能量起伏和结构起伏对结晶过程的作用。均匀形核时，临界形核功为表面能增加的1/3，系统的自由能ΔG>0。为什么当晶胚半径大于临界形核半径r0，形核过程可以自发进行？根据凝固理论，简述细化晶粒的基本途径。5.简述纯金属在负的温度梯度下，树枝晶的生长过程；结晶完成后，金相观察能看到树枝状晶粒否？第三章二元合金的相结构与结晶元合金的相结构基本要求（1）影响固溶度(摩尔分数)的因素：原子尺寸、电负性、电子浓度及晶体结构)。

(2)比较间隙固溶体、间隙相及间隙化合物的结构和性能特点。

(3)熟悉金属间化合物的分类、特点及性能。熟悉下列概念及术语:相、组织、固溶体重要简述问题:简述间隙固溶体固溶度远比置换固溶体固溶度小的原因。简述间隙固溶体和间隙相的结构和性能差异。何为金属化合物，简述其结构和性能特点。二元相图基本要求：基本要求(1)弄清相、组织、组织组成物等基本概念;(2)熟悉匀晶、共晶、共析、包晶等相图，并能应用它们分析相应合金的结晶过程;(3)能认识一般的二元相图，利用相图能分析任一合金平衡态的组织及推断不平衡态可能的组织变化;(4)能利用相图与性能的关系，预测材料性能;(5)理解成分过冷的形成及影响成分过冷的因素;成分过冷对组织形态的影响?(6)熟悉铁碳合金平衡结晶过程及室温下所得到的组织;(7)说明含碳量的改变怎样影响铁碳合金的组织和性能;

熟悉下列概念及述语:合金、相律、相图;不平衡凝固

平衡分配系数；相组成物、组织组成物

重要简述问题:简述合金的异分结晶现象。何为不平衡结晶，简述固溶体的不平衡结晶。简述合金凝固时，为什么在正梯度下，能够以树枝晶方式生长。在Fe-C相图中，分析不同成分合金的结晶过程、平衡结晶过程示意图、分析室温下的相组成物和组织组成物、用杠杆定律计算相组成物和组织组成物的相对含量。Chap5三元合金相图熟练掌握以下基本概念和术语:

浓度三角形、相区相邻规则、直线法则、重心法则、共扼线、共扼曲面、共扼三角形、蝴蝶形变化规律、单变量线、液相面、固相面、溶解度曲面、四相平衡转变温度、投影图、垂直截面图和等温截面图。chap6金属及合金的塑性变形与断裂基本要求(1)熟悉滑移、孪生变形的主要特点;滑移系统；(2)能用位错理论解释晶体的滑移过程，滑移带和滑移线的形成，滑移系的特点;(3)理解加工硬化、细晶强化、弥散强化、固溶强化等产生的原因和它的实际意义;(4)熟悉材料塑性变形后内部组织及性能的变化，这些变化的实际意义;

熟悉下列概念及术语:滑移、滑移面、滑移方向、孪生、孪晶、孪晶面、孪生方向;柯氏气团;固溶强化、有序强化、细晶强化，弥散强化、第二相强化;胞状亚结构、加工硬化。重要简述问题:三种典型晶体结构的滑移面、滑移方向和滑移系数目，比较塑性变形能力强弱；简述决定合金塑性变形能力的主要因素。何为加工硬化？加工硬化机制。何为固溶强化？固溶强化机制。何为柯氏气团，解释柯氏气团的形成原因和对位错的钉扎机理。写出霍尔-佩奇(Hall-Petch)公式，简述细晶强化机理。第二相强化理论中有弥散强化和沉淀强化，简述二种强化机制。简述塑性变形对金属组织和性能的影响。Chap7金属及合金的回复与再结晶基本要求（1）熟悉回复、再结晶、晶粒长大机制；（2）熟悉回复、再结晶、晶粒长大的驱动力；（3）回复、再结晶、晶粒长大过程的组织和性能变化；熟悉下列概念及术语:重要简述及分析问题:教材中习题chap8扩散基本要求正确理解菲克定律及其物理实质，并能够较好地运用菲克定律解决一些较简单的扩散；熟悉掌握扩散的原子模型，能够根据这一模型分析扩散问题及各种因素对扩散的影响。

了解并掌握以下概念与术语:

扩散、自扩散、互扩散、间隙扩散、空位扩散、上坡扩散、反应扩散、扩散系数、互扩散系数、扩散激活能、晶界扩散、表面扩散、柯肯道尔效应。重要简述问题:简述反应扩散时，相分布特点，分析