哈尔滨工程考研专业课材料科学基础冲刺串讲及模拟题

第第1复习导体系介绍（1）适用范围及针对对象（2）课程简介（本课程分为冲刺串讲及模拟四套卷精讲2部分（二）参考资料说明（1）参考书（2）指定大（3）历年真题（4）复习笔（（三）考试分析（四）课程特点（五）冲刺阶段如何复习（六）如何安排复习时间（七 备战复（八）本讲小结（一）哈尔滨工程大学《823（一）哈尔滨工程大学《823（1）适用专业及针对对象：报考哈尔滨工程大学材料科学与工程专业或材料加工专业的考生。（2）课程简介：材料科学基础为材料科学与工程专业基础课程、考研专业课程。①冲刺串重点内容归纳串讲，归纳总结考研最可能考到的必考点进行讲解分析，加深对重要考试内容的理解和掌握，让考生再次明确复习范围和重点，缩小复习范围。②模拟②模拟四套卷精讲按照考研题型和分值编写四套仿真模拟试卷，通过精讲四套模拟试卷来帮助考生掌握解题思路和答题技巧；达到举一反三、触类旁通的作用.二、参考资料（二、参考资料（1）专业课用书《材料科学基础》（第3版）赵品主编哈尔滨工业大学出版社教辅教辅书《材料科学基础教程》赵品主编哈尔滨工业大学出版社（（2）指定大（3）（3）历年真（4）复（4）复习笔（三（1）考试题型与权重解析题年题权重要名词解每年必出10（三（1）考试题型与权重解析题年题权重要名词解每年必出10道题3020%★★填空每年必出15/303020%★★选择2009年以前10道题3020%★★★简答论述题每年必出5道题30分左右20%★★★★计算每年必出233020%★★★★我校考试以考察我校考试以考察基础知识与基本概念的应用为主，要求对基本概念及基本原理作基本了解，基本公式会熟练运用。难题出现频率较低，顶多十几分的偏难题，考生需重点掌握一些材料晶体学基础知识及加工手段的理解，对实际应用中材料的断裂原因、强化手段的的熟悉和运用以及各种原理在实例中如何应用的掌握。根据近些年情况看，题型固定，分为名词解释、填空、简述计算证明、综合分析五种题型，满分150分。（2）教材基本内容与重点章节分析哈尔滨工程大学《823材料科学基础》第三版是哈尔滨工程大学（2）教材基本内容与重点章节分析哈尔滨工程大学《823材料科学基础》第三版是哈尔滨工程大学材料专业考研通用教材。全书共十四章，在考研大纲中分为8个部分，具体情况如下大纲内容分值分布权重难度章节间联系材料结构与晶体缺陷23分15易结构与相图贯穿始终，注意各章间的联系与区别可以帮助理解深层意义纯金属的凝固15分10中相图30分20中固体材料的变形与断裂1812中回复与再结晶2013中扩散15分10中金属固态相变22分15%难金属材料、高分子材料、陶瓷材料与复合材料7分5%易（四）（四）（1）冲刺串讲是内容精炼，侧重于考试高频考点和考点熟练掌握，总结规律。（2）模拟试题构成与特点（按照真题出题模式，对题加以分析考点、分析解题思路和模拟解题为主，讲解技巧，方法。）法。（1）针对各个考研重点章节中的重要知识点进行专题讲解和例题分析，让考生在复习过程中抓重放轻，节约复习时间提高复习效率。（2）针对考试中的特定题型如何解答进行专题专讲。（3）对于应试复习阶段的复习思路复习策略技能辅导。（4）面临难题以及不会的题在考场中应该如何应对，予以帮助。A.十一月份在校学生一般从大三下学期开始准备考研复习，如果是外专业考材料科学与工程专业的研究生可以在平时的学习生活中多积累一些材料学专业知识，毕竟你没有接受规范的材料科学学习。如果是本专业的学生这段时间你可以把大部分时间放在英语与数学的复习上。B.B. 十二月上半月对于专业课要结合各学校招生简章，认真看书，整理笔记，尤其是历年真题，一定要认真分析，认真解答对于答案要在书本中找出依据以便日后冲刺复习行统一整理D.十二月份后到考研前对重点题型进行押题回顾笔记中的重要知识依据真题来进行冲刺押题（1）面试衣冠整洁，注意仪表，英语发音准确，对于不会的问题可以加入自己的理解，对于完全不了解的题要对考官表明，不要不懂装懂。离开时要有礼貌，不管面试如何都要谢谢考官（2）笔试型有大体的掌握然后再进行全面的复习。本讲介绍了哈尔滨工程大学材料科学与工程专业课考试冲刺阶段复习特点及技巧，并给出了复习思路和复习计划。希望考生在复习的过程中务必认真仔细，各个知识点击破，一直坚持到考试；另外，每个人的专业只是基础不同，给出的复习计划仅供参考，希望大家依照自己实际情况可做出相应调整。哈尔滨哈尔滨工程大学《823材料科学基础第第2讲考点冲刺串讲（一一一、重点考（1）材料的键合方式（2）典型晶体结构（3）固溶体和金属间化合物;（4）点缺陷、线缺陷与面缺陷（5）位错运动形式.二二、复习思路及目（1）掌握体心立方、面心立方、密排六方的结构与配位数、原子数以及致密度；（2）熟悉共价键、金属键、离子键和分子键的概念与典型代表金属；（3）掌握固溶体和金属间化合物的概念以及分类；（4）掌握点缺陷、线缺陷与面缺陷的相关知识以及位错运动形式；三三、重点考点归纳串【考点一】材料的键合方式1.化学键键主要分为：共价键、金属键、离子键和分子键；或者分为一次键（共价键、离子键、金属键）和二次键（分子键、氢键）2.共价键ⅣA、ⅤA和ⅥA族中的大多数同类原子，2.共价键ⅣA、ⅤA和ⅥA族中的大多数同类原子，或电负性相差不大的异质原子互相接近时，原子之间不产生电子的转移，此时借共用电子对产生的力而形成键合，这种键合成为共价键。金刚石、单质硅、SiC等属于共价键。共价键具有方向性，如图1.1所示；共价键材料脆性大，具有很好的绝缘性。金刚石中碳原子间的共价键非常牢固，熔点高达3750℃，是自然固体。界中最坚硬的3.离子键3.离子键当两种电负相差大的原子(如碱金属元素与卤族元素的子)相互靠近时，其中电负性小的原子失去电子，成为正离子；电负性大的原子获得电子成为负离子。两种离子靠静电引力结合在一起形成的键合方式，称为离子键，如图1.2所示。离子键既无方向性，也无饱和性。离子型晶体较高熔点、脆性大，固态时导电性很差。4金属键金属正离子和自由电子之间互相作用而结合称为金属键。金属键经典模型有两种，如图4金属键金属正离子和自由电子之间互相作用而结合称为金属键。金属键经典模型有两种，如图1.3所示。金属键无方向性和饱和性，故金属的晶体结构大多具有高对称性，利用金属键可解释金属所具有的各种特性。55分子键分子键又称范德瓦耳斯键，通常包括取向力、诱导力和色散力（极矩）。分子键一般没有方向性和饱和性作用能非常。【经典例题】陶瓷材【经典例题】陶瓷材料的结合键主要是 ，高聚物通常连内是 连与链之间____(2010年填空1)【解题思路】对于工程材料中键合方式的考察【答案要点】【答案要点】离子键、共价键、共价键、分子键【经典例题】金刚石中的原子通过 【经典例题】金刚石中的原子通过 键结合在一起，配位数等于 ，晶体结构属于 (2010年填空1)【解题思路】对于ⅣA族材料中键合方式的考察，配位数使用8-N原则【答案要点】【答案要点】共价键；4；面心立度较低，应该牢记相关键合的概念。【易错点分析】这一部分主要考查的是原子、分子之间的键合情况，所以复习时分清类别，分别记忆。考试时不会有太大问题。【考点二】典型晶体结构【考点二】典型晶体结构1常见的金属的晶体结构有体心立方(bccfcc)结构和密排六方(hcp结构。晶胞中的原子数晶胞中的原子数（n），体心立方2、面心立方4、密排六方6bcc晶体的配位数为8；fcc和hcp的配位数均为12。bcc晶体的致密度为0.68fcc和hcp的致密度均为0.742.间2.间隙大小2共价晶体的晶2共价晶体的晶体结构周期表中ⅣA、ⅤA和ⅥA于8-N，N是族数。金刚石结构属面心立方点阵，每阵点上有2个原子，每晶胞8个原子。子半致密度0.34.3.离子晶体的晶体结构（a）3.离子晶体的晶体结构（a）CsC 型结构，属简单立方点阵，包括CsC、CsB。（b）NaC型结构，属面心立方点阵，包NaC、KC、MgO和Ca等。（c）闪锌矿结构，也属面心立方点阵。包括ZnS、ZnS、BeOBeOSiC（d）为荧石结构，属面心立方点阵 正离子配位数为8，负离子配位数为4,CaFCaF2、ZrO、Zr、CeO、CeO2。若金属与非金属互换，则叫反荧石结构Li、Li20、Na、Na20、KO等。(e)为纤锌矿结构，负离子占密排六方的结点位置，正离子占四面体间隙的1/2，如，ZnS、ZnO【经典例题】在离【经典例题】在离子化合物Ca晶体中正离子的配位数等于 负离子的配位数 体结构属于 点阵（2010年填空题5）【解题思路】此题型考察离子晶体中点阵结构以及配位数，牢记即可【答案要点】【答案要点】8、4、面心立方结构【经典例题】体心立方【经典例题】体心立方晶胞中四面体间隙半径与原子半径的比值是 八面体的 面心立方四面体 八面体 （2010年填空3）【解题思路】对于这类定型的题目在理解做法的前提下记忆会事半功倍牢记牢记这张图中的间隙置，对于结果适当记【【答案要点0.2910.1540.2250.414【考点分析】本题考察的是体心立方、面心立方、密排六方的结构与配位数、原子数以及致密度等知识，这部分含有计算题与填空题，需要多花心思。【易错点分析】这一部分主要考查的是bcc、fcc、hcp晶体结构的相关知识难度中等，考察时一定要针对不同结构的特点进行分析。【考点三】固溶体和金属间化合物【考点三】固溶体和金属间化合物由A（溶剂）B（溶质原子）两组元形成的能保持A或B组元晶格类型所形成的合金相，称为固溶体。固溶体的成分可在一定范围内连续变化。通常把随溶质原子的增加，而使固溶体强度、硬度升高，韧性、塑性下降的现象叫固溶强化。具有金属性质的中间相，称为金属间化合物固溶体的分类：固溶体的分类：（1）置换固溶体（2）间隙固溶体化合物的晶体结构既不同于A也不同于B化合物的成分处于A在B中以及B在A中的最大溶解度之间，故叫中间相。间隙相与间隙化合物当非金属(xM)原子半径比小于0.59时，化合物具有简单的晶体结构，称为间隙相；当大于0.59时，化合物具有复杂结构，通常称为间隙化合物【经典例题】【经典例题】间隙固溶体、间隙相与间隙化合物（2010年名词解释2）【解题思路】本题考查基础知识基本概念【答案要点】间隙【答案要点】间隙固溶体：溶质原子溶于溶剂晶格中的某些间隙位置形成的固溶间隙相：x)与金属(M)原子半径比小于0.59时，化合物具有简单的晶体结构，称为间隙相。间隙化合物：当非金属(x)与金属(M)原子半径比大于0.59时，化合物具有复杂结构，通常称为间隙化合物。【【经典例题2简述影响固溶度的四个因素（2008年简述题3）【解题思路】本题考查固溶体溶解程度的相关影响因素【答案要点】(a) 【答案要点】(a) 组元的晶体结构类型(b)原子尺寸因素(c 电负性因素(d) 电子浓度因空题与简答题的提醒，需要多花时间记忆。注意思维的逻辑性，答题分清要点，抓重放轻。【考点四】点缺陷、线缺陷与面缺陷【考点四】点缺陷、线缺陷与面缺陷点缺陷定义：指三维方向上尺寸都很小，仅引起几个原子范围点阵结构不完整的缺陷，或称零维缺陷。点缺陷分（1）肖脱基空位：离位原子跑到晶体表面或晶界（2）弗伦克尔空位：间隙-空位线缺陷外两个线缺陷外两个方向上尺寸较小的缺陷。，而另位错：晶体中的线缺陷是各种类型的位错律的错排现象，称为位错。位错的基本类型：刃型位错：在简单立方结构的晶体中，某一晶面（滑移面）以上的垂直方向，多出了半原子面。螺型位错：切应力使滑移面上下发生相对切变，紊乱区原子形成的螺旋路径。晶体中某处一多或列原列子有【【经典例题1位错、全位错、不全位错（2008年名词解释7）【解题思路】本题考查基础知识基本概念【答案要点】【答案要点】晶体中某处一列或子多列原有规律的错排现象，称为位错。柏氏矢量不等于最短平移矢量整数倍的位错叫不全位错。柏氏矢量等于最短平移矢量整数倍的位错叫全位错【经典例题】【经典例题】简述空位扩散机制(2006年七简答)【解题思路对于点缺陷中空位的运动机制的考察【答案要点】【答案要点】空位扩散机制认为晶体中存在大量空位，在不断移动位置。扩散原子紧邻有空位时，它可以跳入空位，而该原子位置成为一个空位。这种跳动越过的能垒不大。当近邻又有空位时，他又可以实现第二次跳动。空位扩散有两个条件：扩散原子周围有空位；该原子具有能够越过势垒的自由能。【考点分析】本题考察的是晶体缺陷的知识，这部分含有填空题与简答题的提题型，需要多花时间记忆。【易错点分析】这一部分主要考查的是点缺陷、线缺陷与面缺陷的相关知识，度中等，考察时要注意思维的逻辑性，答题分清要点，抓重放轻。【考点五】位错运动形式1.【考点五】位错运动形式1.位错之间的互相转化称为位错反位错反应能否进行决定于以下二个条件：即Σb前=Σb后；Σb2前>Σb22.滑移：是靠位错运动实现的。位错沿滑移面运动到晶体表面时，便产生了发生了相对位移，这便是滑移滑移矢量与柏氏矢量平行。3.3.攀移：刃型位错在垂直于滑移面的方向上运动，就称之为攀移。总伴随着空位的产生或消灭这种现象只存在在刃型位错，在螺型位错里是有滑移，而没有攀移。4.割阶：若位错交割生成的曲折线段与原位错线具有不同的滑移面,这种小曲折线段叫割阶。攀移割阶大小不同，随原位错运动的情况也不同，但都是位错运动的阻力【经典例题】说【经典例题】说明下列位错反应能否进行：（2006年三计算题【解题思路】本题考查位错反应进行的两个条件（1）ΣbΣb（2）Σb2前>Σb2【答案要点】对于ΣbΣb【答案要点】对于ΣbΣb后：a2*1=a6*1+a6*2同理对k和l也成立对于Σb2前>Σb2后也成立：a2*a/2*(1+1)>a/6*a/6*(1+4+1)*2所以满足条件，因此反应可以自发进行【经典例题】Fcc金属【经典例题】Fcc金属的滑移面为 共有四组，滑移方向为 每组滑移面包括三个滑移方向，因此fcc金属共有 个滑移系(2008年填空7)【解题思路此题型考察面心立方金属滑移系。【答案要点】【答案要点】{111}；<110>；12提题型，需要多花时间记忆。【易错点分析】这一部分主要考查的是位错滑移的相关知识，难度中上，考察时要注意思路性。归纳总本归纳总本讲共5个考点，均为考题中的重要知识点: 材料的键合方式，3.固溶体和金属间化合物5.位错运动形式其中易错点是(1)工程材料键合的多种形式2.典型晶体结构4.点缺陷、线缺陷与面缺陷。(2)典型晶体结构的原子半径比，致密度等重要要掌握的是：典型晶体结构、合金固溶体相关概念。复习时基本概念要牢记，典型过程要亲自推导。哈尔滨哈尔滨工程大学《823材料科学基础第第3讲考点冲刺串讲（二一一、重点考（1）回火（2）淬火（3）退火正火（4）马氏体、贝氏体、珠光体、奥氏体。二二、复习思路及目（1）掌握回火处理、回火转变及组织、回火脆性的相关概念；（2）熟悉淬火概念以及生成的马氏体组织的相关特点；（3）掌握退火、正火的概念以及各自类型以及生成物特点；（4）掌握马氏体、贝氏体、珠光体、奥氏体定义、形成过程，特点等；【考点一】回火处理工艺。目的是促进组织充分转变、消除淬火内应力、稳定尺寸、调整硬度，减少脆性，提高韧性，达到工件所需要的综合力学性能。钢件淬火后通常须立即进行回火处理。中碳结构钢常以淬火加高温回火作为最终热处理，称为调质处理。1.1.淬火钢的回火转变及组织回火加热时，随着温度的升高，原子活动能力加强，使亚稳定组织向稳定组织的转变过程能较快地进行。碳钢淬火后在回火过程中大体上要发生以下五种转变。(1)马氏体中碳的偏聚(20-100℃)(2)马氏体分解(100-200℃)(3)残余奥氏体的转变(200-300℃(4)碳化物的转变(250-400℃(5)渗碳体的聚集长大和α相的再结晶(400℃以上)回火脆性淬火钢回火时的冲击韧性并不总是随回火温度的升高而简单地增加，有些钢在250-400回火脆性淬火钢回火时的冲击韧性并不总是随回火温度的升高而简单地增加，有些钢在250-400℃和450-650℃范围内回火后，其冲击韧性比在较低温度回火时还著下降，这种脆化现象称为回火脆性(1)低温回火脆性淬火钢在250-400℃回火时出现的脆性，称为低温回火脆性，又叫第一类回火脆性。几乎所有淬成马氏体的钢在300℃左右回火后都存在这类脆性，回火后的冷却速度对这种脆性没有影响。(2)(2)高温回火脆性淬火钢在450-650℃范围温度范围内回火后出现的脆性称为高温度、回火时间及回火后的冷却条件等有关。【经典例题】名词【经典例题】名词解释：【解题思路】钢的回火、回火脆性、回火稳定性（2011年名词解释8）此题型考察钢的回火相关概念【答案要点】【答案要点】回火是将淬火钢加热到临界点A1以下的某一温度，保温后冷却到室温的一种热处理工艺。回火脆性：淬火钢回火时的冲击韧性并不总是随回火温度的升高而简单地增加，有些钢在250-400℃和450-650℃范围内回火后，其冲击韧性比在较低温度回火时还显著下降，这种脆化现象称为回火脆性回火稳定性：淬火钢在回火时，抵抗强度、硬度下降的能力称为回火稳定性【考点分析】本题考察的是回火的相关概念，一般会以名词解释题型以及简答【考点分析】本题考察的是回火的相关概念，一般会以名词解释题型以及简答题考察，难度较低，应该牢记概念。时应抓重点记忆。考试时不会有太大问题。【考点二】淬火【考点二】淬火将钢加热到临界点以上(Ac3+30-50℃或Ac1+30-50界冷速进行冷却以获得马氏体的方法，称为淬火。马氏体转变在快冷条件下完成，同时伴随着体积膨胀，淬火不仅提高了工件的强度和硬度，也必然使工件产生变形和开裂。（（1）淬火加热温度淬火加热温度的选择，以得到细而均匀的奥氏体品粒为原则，以便冷却后获得细小的马氏体组织。亚共析钢的淬火加热温度为AC330-50℃；过共析钢的淬火加热温度为或AC1+30-50℃。（2）淬火介质淬火介质的冷却速度必须保证工件的冷速大于VC。但冷速过大，将产生很大的淬火应力(包括组织应力和热应力)，使工件变形甚至开裂（3）（3）淬火方法淬火介质再配以各种冷却方法才能解决。现将常用的淬火方法介绍如下。①单液淬火将奥氏体化的工件投入一种淬火介质中，直至转变结束，称为单液淬火②双液淬火这种方法是把奥氏体化的工件先淬入水中，当冷却至稍高于Ms后立即将工件取出并侵入油中冷却，所以又称其为水淬油冷。③分级淬火将奥氏体化后的工件淬入温度稍高于或稍低于Ms点的熔盐中，待工件处理方法称为分级淬火。④④等温淬火将奥氏体化后的工件淬入到稍高于Ms的熔盐中，等温保持足够时间，使过冷奥氏体恒温发生下贝氏体转变，待转变结束后取出在空气中冷却的处理方法称为等温淬火(4)钢的淬透性钢的淬透性是指钢淬火时获得马氏体的能力。其大小通常用规定条件下淬火获得淬透层深度(又称硬化层)来表示。淬透层越探，其淬透性越好。淬透性是钢本身的固有属性，钢材的合理使用及热处理工艺的制定都与淬透性密切相关。【考点三】退火、正火【考点三】退火、正火退火处理：主要是指将材料曝露于高温一段很长时间后，然后再慢慢冷却的热处理制程。主要目的是：(1)释放应力，(2)增加材料延展性和韧性，(3)产生特殊显微结构正火：又称常化，是将工件加热至Ac3或Acm以上40~60℃，保温一段时间后从炉中取出在空气中或喷水、喷雾或吹风冷却的金属热处理工艺。其目的是在于使晶粒细化和碳化物分布均匀化，去除材料的内应力，降低材料的硬度。【考点四】马氏体、贝氏体、珠光体、奥氏体【考点四】马氏体、贝氏体、珠光体、奥氏体马氏体重构以共格切变的方式进行，因此又称为切变型相变。钢中的马氏体是碳在α-Fe中的过饱和固溶体，具有非常高的强度和硬度。马氏体转变是强化金属的重要途径之一。钢中马氏体有两种基本形态：板条马氏体和片状马氏体贝贝氏体共析成分的奥氏体在“鼻子”温度至Ms点范围内等温停留时，将发生贝氏体转变，形成铁素体和碳化物两相组成的非层片状组织-贝氏体。因转变的温度介于珠光体和马氏体转变温度之间，贝氏体转变又称为中温转变。贝氏体转变时，铁原子不扩散，奥氏体向铁素体的晶格改组依靠切变方式进行，碳原子通过的扩散进行碳化物的沉淀析出。因此，贝氏体转变是半扩散型相变。组织形态根据转变温度不同,贝氏体可分为B上和B下两种。共析钢上贝氏体大约在“鼻子”温度至350℃之间形成；下贝氏体大约在350℃-Ms之间形成。珠光体：珠光体：3.共析成分的奥氏体在A1-550℃温度区等温时，将发生珠光体转变，形成铁素体和渗碳体的两相机械混合物-珠光体。因转变温度较高，也称高温转变。珠光体转变时，三个相(α、γ和Fe3C)之间的成分差异很大，晶体结构也截然不同，在转变过程中必然发生碳的重新分布和铁晶格的改组；此外，相变在较高温度区发生，铁、碳原子均扩散，所以珠光体转变是典型的扩散型相变。奥氏体：奥氏体：奥氏体形成过程：钢在加热时奥氏体的形成过程又称为奥氏体化。以共析钢为例，并假定共析钢的原始组织为片状珠光体，当加热至Ac1以上时将会发生珠光体向奥氏体的转变。奥氏体的形成也遵循相变过程的普遍规律，即包括形核和长大两个基本过程。的均匀化过程。奥奥氏体晶粒大小及其控制奥氏体形成以后继续加热或保温，将发生奥氏体晶粒的长大。晶粒长大减少晶界可使界面能减小，因此奥氏体晶粒长大在热力学上是自发过程。体晶粒细小，转变产物也细小，其强度和韧性相应都较高。奥氏体晶粒度的概念奥氏体晶粒度是衡量晶粒大小的尺度，包括起始晶粒度、实际晶粒度和本质晶粒度起始晶粒度：奥氏体转变刚刚完成后(铁素体消失的瞬间)的奥氏体晶粒大小。起始晶粒一般比较细小，随加热温度升高或保温时间延长而不断长大。②②实际晶粒度：在实际工艺条件下得到的奥氏体晶粒大小，它直接影响过冷奥氏体转变产物的组织和性能。③本质晶粒度：在标准实验条件下，表征奥氏体晶粒长大倾向的晶粒度。钢的成分和冶炼条件不同，加热时晶粒长大的倾向也不同。通常将钢加热到930〒10℃，保温3-8小时后测定其奥氏体晶粒大小，如在1-4级，称为本质粗晶粒钢，如在5-8级，称为本质细晶粒钢。【经典例题】【经典例题】(2007年简答10)【解题思路】对于奥氏体的形成过程的考察【答案要点】【答案要点】奥氏体形成过程：奥氏体形核，奥氏体核长大，残余渗碳体的溶解，奥氏体的均匀化过程。控制奥氏体晶粒的方法：加热温度和保温时间加热温度越高，晶粒长大速率越快，最终晶粒尺寸越大；加热速度加热速度越快，过热度越大，奥氏体实际形成温度越高，因而形核率和长大速率越大；【考点分析】本题考察的是奥氏体中组织以及晶粒大小影响因素以及控制方法，【考点分析】本题考察的是奥氏体中组织以及晶粒大小影响因素以及控制方法，一般会以简答题型考察，难度较低，应该牢记相关概念。别记忆。考试时注意分清条理答题，思路性和逻辑性很重要。归纳总本归纳总本讲共4个考点，均为考题中的基础知识点: 回火3.退火正火2.淬火，4.马氏体、贝氏体、珠光体、奥氏体。其中1、2、3、4均为重要考点，每年都有相关考题，本讲考点在考研中屡屡出现，必须予以重视。归纳可能考点：名词解释：回火淬火退火正火。简答题：马氏体、贝氏体、珠光体、奥氏体分类、形成过程。哈尔滨哈尔滨工程大学《823材料科学基础第第4讲考点冲刺串讲（三一一、重点考（1）晶体结构（2）材料转变（3）强化机制（4）固溶体、缺陷、扩散。二二、复习思路及目（1）掌握名词解释与名词辨析的记忆答题思路；（3）掌握晶体结构、材料转变、强化机制的相关概念概念；（4）掌握固溶体、缺陷、扩散等基础概念；【考点一】晶体结构晶体异性。非晶【考点一】晶体结构晶体异性。非晶体原子按一定方式在三维空间内周期性地规则重复排列，有固定熔点、各向原子没有长程的周期排列，无固定的熔点，各向同性等。孪晶孪晶是指两个晶体（或一个晶体的两部分）的位向关系，这两个晶体就称为孪晶，此公共晶面就称孪晶面。晶界晶界是成分结构相同的同种晶粒间的界面。亚晶界相邻亚晶粒间的界面称为亚晶界。晶界能晶界能不论是小角度晶界或大角度晶界，这里的原子或多或少地偏离了平衡位置，所以相对于晶体内部，晶界处于较高的能量状态，高出的那部分能量称为晶界能，或称晶界自由能。大角度晶界多晶材料中各晶粒之间的晶界称为大角度晶界，即相邻晶粒的位相差大于10o的晶界。晶胞在点阵中取出一个具有代表性的基本单元（最小平行六面体）作为点阵的组成单元，称为晶胞。亚晶粒一个晶粒中若干个位相稍有差异的晶粒称为亚晶粒。小角度晶界相邻亚晶粒之间的位相差小于10°，这种亚晶粒间的晶界称为小小角度晶界相邻亚晶粒之间的位相差小于10°，这种亚晶粒间的晶界称为小角度晶界，一般小于20°，可分为倾斜晶界、扭转晶界、重合晶界等。大角度晶界相差大于10°的晶界非共格晶界当两相在相界处的原子排列相差很大时，即错配度δ很大时形成非共格晶界。同大角度晶界相似，可看成由原子不规则排列的很薄的过渡层构成。【考点二】材料转变再结冷变形后的金属【考点二】材料转变再结冷变形后的金属加热到一定温度之后，在原变形组织中重新产生了无畸变的新晶粒，而性能也发生了明显的变化并恢复到变形前的状态，这个过程称为再结晶。（指出现无畸变的等轴新晶粒逐步取代变形晶粒的过程包晶转变在二元相图中，包晶转变就是已结晶的固相与剩余液相反应形成另一固相的恒温转变。共晶转变由一个液相生成两个不同固相的转变。共析转变由一种固相分解得到其他两个不同固相的转变。二共析转变由一种固相分解得到其他两个不同固相的转变。二次再结晶再结晶结束后正常长大被抑制而发生的少数晶粒异常长大的现象【考点三】强化机制形变强金【考点三】强化机制形变强金属经冷塑性变形后，其强度和硬度上升，塑性和韧性下降，这种现象称为形变强化固溶强由于合金元素（杂质）的加入，导致的以金属为基体的合金的强度得到加强的现象。包析反应由两个固相反应得到一个固相的过程为包析反应非稳态扩散扩散组元的浓度不仅随距离包析反应由两个固相反应得到一个固相的过程为包析反应非稳态扩散扩散组元的浓度不仅随距离x态扩散。孪生位错晶体受力后，以产生孪晶的方式进行的切变过程叫孪生是晶体内的一种线缺陷，其特点是沿一条线方向原子有规律地发生错排；这种缺陷用一线方向和一个柏氏矢量共同描述弥散强化料内弥散强化料内，则这种许多材料由两相或多相构成，如果其中一相为细小的颗粒并弥散分布在材材料的强度往往会增加，称为弥散强化。细晶强化晶粒愈细小，晶界总长度愈长，对位错滑移的阻碍愈大，材料的屈服强度愈高。晶粒细化导致晶界的增加，位错的滑移受阻，因此提高了材料的强度。马氏体相变点阵畸变钢中加热至奥氏体后快速淬火所形成的高硬度的针片状组织的相变过程在局部范围内，原子偏离其正常的点阵平衡位置，造成点阵畸变。【考点四】固溶体中间相【考点四】固溶体中间相两组元AB组成合金时，除了形成以A为基或以B为基的固溶体外，还可能形成晶体结构与A，B位置总是位于中间，故通常把这些相称为中间相。亚稳相亚稳相指的是热力学上不能稳定存在，但在快速冷却成加热过程中，相。间隙相间隙相当非金属（X）和金属（M）原子半径的比值rX/rM<0.59时，形成的具有简单晶体结构的相，称为间隙相。柯氏气团通常把溶质原子与位错交互作用后，在位错周围偏聚的现象称为气团，是由柯垂尔首先提出，又称柯氏气团。置换固溶体当溶质原子溶入溶剂中形成固溶体时，溶质原子占据溶剂点阵的阵点，或者说溶质原子置换了溶剂点阵的部分溶剂原子，这种固溶体就称为置换固溶体。间隙固溶体溶质原子分布于溶剂晶格间隙而形成的固溶体称为间隙固溶体。【考点五】缺陷、扩散螺型【考点五】缺陷、扩散螺型位错位错线附近的原子按螺旋形排列的位错称为螺型位错。刃型位错晶体中的某一晶面，在其上半部有多余的半排原子面，好像一把刀刃插入晶体中，使这一晶面上下两部分晶体之间产生了原子错排，称为刃型位错。全位错把柏氏矢量等于点阵矢量或其整数倍的位错称为全位错。偏析合金中化学成分的不均匀性。交滑移交滑移当某一螺型位错在原滑移面上运动受阻时，有可能从原滑移面转移到与之相交的另一滑移面上去继续滑移，这一过程称为交滑移。滑移系晶体中一个滑移面及该面上一个滑移方向的组合称一个滑移系。肖脱基空位在个体中晶体中，当某一原子具有足够大的振动能而使振幅增大到一定程度时，就可能克服周围原子对它的制约作用，跳离其原空位，称为肖脱基空位。弗兰克尔空位弗兰克尔空位离开平衡位置的原子挤入点阵中的间隙位置，而在晶体中同时形成相等数目的空位和间隙原子。间隙扩散这是原子扩散的一种机制，对于间隙原子来说，由于其尺寸的另一个间隙位置，形成原子的移动。稳态扩散在稳态扩散过程中，扩散组元的浓度只随距离变化，而不随时间变化。形变织构多晶体形变过程中出现的晶体学取向择优的现象叫形变织构【考点六】其他类型【考点六】其他类型合金两种或两种以上的金属或金属与非金属经熔炼、烧结或其他方法组合而成并具有金属特性的物质。相律相律给出了平衡状态下体系中存在的相数与组元数及温度、压力之间的关系，可表示为：f=C+P-2,fCP相图几何轨迹珠光体铁碳合金共析转变的产物，是共析铁素体和共析渗碳体的层片状混合物。莱氏体铁碳相图共晶转变的产物，是共晶奥氏体和共晶渗碳体的机械混合物。珠光体铁碳合金共析转变的产物，是共析铁素体和共析渗碳体的层片状混合物。莱氏体铁碳相图共晶转变的产物，是共晶奥氏体和共晶渗碳体的机械混合物。柏氏矢量小和方向，也使位错扫过后晶体相对滑动的量。空间点阵指几何点在三维空间作周期性的规则排列所形成的三维阵列，是人为的对晶体结构的抽象临界分切应力临界分切应力滑移系开动所需的最小分切应力；它是一个定值，与材料本身性质有关，与外力取向无关。间隙化合物当非金属（X）和金属（M）原子半径的比值rX/rM>0.59具有复杂晶体结构的相，通常称为间隙化合物。范德华键91错滑移范德华键91错滑移在一定应力作用下，位错线沿滑移面移动的位错运动。同质异构体100结晶温度形变金属在一定时间（一般1h）内刚好完成再结晶的最低温度。界面能界面上的原子处在断键状态，具有超额能量。平均在界面单位面积上的超额能量叫界面能。本讲共本讲共4个考点，均为考题中的基础知识点: 晶体结构，2.材料转变3.强化机制5.缺陷、扩4.固溶体。6.其他类其中所有的6个分类知识点均为重要考点，每年都有相关考题，本讲考点在考研中属于基础知识点，必须予以重视。哈尔滨哈尔滨工程大学《823材料科学基础第第5讲考点冲刺串讲（四一一、重点考（1）固溶强化（2）细晶强化（3）形变强化（4）弥散强化。二二、复习思路及目（1）掌握固溶强化相关概念以及固溶体的相关概念；（2）掌握细晶强化以及晶粒细化方法与作用；（3）掌握形变强化加工硬化概念特点；（4）掌握弥散强化概念以及作用机理；【考点一】固溶强化固溶强化：融入固溶体中的溶质原子造成晶格畸变，晶格畸变增大了位错运动的阻力，使滑移难以进行，从而使合金固溶体的强度与硬度增加。这种通过融入某种溶质元素来形成固溶体而使金属强化的现象称为固溶强化。在溶质原子浓度适当时，可提高材料的强度和硬度，而其韧性和塑性却有所下降。固溶处理（solutiontreatment）：指将合金加热到高温单相区恒温保持，使过剩相充分溶解到固溶体中后快速冷却，以得到过饱和固溶体的热处理工艺3.影响固3.影响固溶度的因素主要包括：(a)组元的晶体结构类型晶体结构相同是形成无限固溶体的晶格相同则固溶度较大，反之较小。必要条件。溶质与溶剂(b)原子尺寸因素原子半径相对差对固溶体的固溶度起重要影响。(c)电负性因素元素原子在化合物中将电子引向自己一方的能力称为电负性。电负小，越易形成固溶体，所形成的固溶体的固溶度也越大(d)电子浓度因素溶质原子的价越高固溶度越小。【经典例题】【经典例题】名词解释 固溶处理与析出强化（2012年名词解释2）【解题思路对于固溶强化和析出强化概念的考察【答案要点】【答案要点】固溶处理（solutiontreatment）：指将合金加热到高温单相区恒温保持，使析出强化（沉淀硬化）：指金属在过饱和固溶体中溶质原子偏聚区和（或）之脱溶出微粒弥散分布于基体中而导致硬化的一种热处理工艺。【考点分析】本题考察的是固溶强化的相关概念，一般会以名词解释题型以及【考点分析】本题考察的是固溶强化的相关概念，一般会以名词解释题型以及简答题考察，难度较低，应该牢记。时应抓重点记忆。【考点二】细晶强化【考点二】细晶强化细化晶粒不仅能提高材料的强度和硬度，还能提高材料的塑性和韧性。通过细化晶粒来提高材料强度的方法称为细晶强化。提高过冷度：工业上通过提高冷却速度来增加过冷度。采用导热性好的金属模代替砂模；在模外加强制冷却；在砂模里加冷铁以及采用低温慢速浇铸等都是有效的方法。对于厚重的铸件，很难获得大的冷速，这种方法的应用受到铸件尺寸的限制。变质处理：外来杂质能增加金属的形核率或阻碍晶核的生长。浇注前向液态金属中加入某些难熔固体颗粒，会显著地增加晶核数量，使晶粒细化。这种方法称为变质处理，加入的难熔杂质叫变质剂。Al或Al变质处理：外来杂质能增加金属的形核率或阻碍晶核的生长。浇注前向液态金属中加入某些难熔固体颗粒，会显著地增加晶核数量，使晶粒细化。这种方法称为变质处理，加入的难熔杂质叫变质剂。Al或AlZr和Ti；钢液中加入Ti、Zr和V；铸铁铁水中加入Si-CaAl-Si合金中加入钠盐，虽不起形核作用却可以阻止硅长大，使合金细化。3.振动、搅拌：在浇注和结晶过程中实施搅拌和振动．也可以达到细化晶粒的目的。搅拌和振动能向液体中输入额外能量以提供形核功，促进晶核形成；另外，还波法等2.【经典例题】【经典例题】名词解释：细晶强化与相变强化（2009年名词解释7）【解题思路】对于材料强化手段的考察的考察【答案要点】【答案要点】细晶强化：细化晶粒不仅能提高材料的强度和硬度，还能提高材料的塑性和韧性。通过细化晶粒来提高材料强度的方法称为细晶强化。相变强化：钢的性能取决于钢的组织结构（或称为钢的组织及微观精细结构），而组织结构的主导是由相变决定的，通过相变强化合金的手段就叫做相变强化【考点分析】本题考察的是细晶强化的相关概念，一般会以简答题考察，难度【考点分析】本题考察的是细晶强化的相关概念，一般会以简答题考察，难度较低，应该牢记。抓重点记忆。【考点三】形变强化【考点三】形变强化形变强化：在金属的整个形变过程中当外力超过屈服强度后，要塑性变形继续进行必须不断增加外力，从而在真实的应力-应变曲线上表现为应力不断上升。形变强化，即加工硬化，属于典型的四种金属强化方式之一随着塑性变形量的增加，金属流变强度也增加，这种现象称为形变强化或加工硬化。外力引起的作用于滑移面上，沿滑移方向使滑移系开动最小分切应力称为临界分切应力外力引起的作用于滑移面上，沿滑移方向使滑移系开动最小分切应力称为临界分切应力。设拉力为P，作用于截面为A的圆柱形单晶上，外力轴与滑与滑移方向的夹角为λ，则外力在滑移方向上的切应力为：移面法线n夹角φ，临界分切应力τc的大小，决定于结合键特征、结构类型、纯度和温度等因素。条件一定时为定值。【经典例题】【经典例题】名词解释：临界分切应力与取向因子（2009年名词解释6）【解题思路】此题型考察临界分切应力相关知识【答案要点】应力称为临界分切应力【答案要点】应力称为临界分切应力取向因子【考点分析】本题考察的是形变强化的相关概念，一般会以名词解释题型以及【考点分析】本题考察的是形变强化的相关概念，一般会以名词解释题型以及简答题考察，难度较低，应该牢记。重点记忆，注意考题中的计算题。【考点四】弥散强化【考点四】弥散强化金属化合物或氧化物用作高强度合金的第二相，比基体金属硬得多。在基体中渗入第二相的方法有好几种，最常见的是利用固溶体的脱溶沉淀，进行时效热处理，这就是沉淀强化；以后又发展了内氧化法、粉末冶金法，称为弥散强化。所谓弥散强化，就是使金属基体(金属或固溶体)中含有高度分散的第二相质点而达到提高强度的目的。虽然加入第二相的方法不同，但强化的机理却有共性，沉淀强化的情况更复杂。弥散强化的弥散强化的机理弥散强化机构的代表理论是位错理论。在弥散强化材料中，弥散相是位错线运动的障碍，位错线需要较大的应力才能克服障碍向前移动，所以弥散强化材料的强度高。位错理论有多种模型用以讨论屈服强度、硬化和蠕变。下面分析几种主要的位错理论模型【经典例题】名词【经典例题】名词解释：【解题思路弥散强化、固溶强化、加工硬化（2010年名词解释6）此题型考察金属材料的强化手段。【答案要点】【答案要点】弥散强化：弥散强化指一种通过在均匀材料中加入硬质颗粒的一种材料的强化手段。是指用不溶于基体金属的超细第二相（强化相）强化的金属材料。固溶强化：这种通过融入某种溶质元素来形成固溶体而使金属强化的现象称为固溶强化。加工硬化化或加工硬化【考点分析】本题考察的是弥散强化的相关概念，一般会以名词解释题型以及【考点分析】本题考察的是弥散强化的相关概念，一般会以名词解释题型以及简答题考察，难度较低，应该牢记。抓重点记忆，注意考题中的简答题。归纳总归纳总本讲共4个考点，均为考题中的基础知识点:1.固溶强化，2.细晶强化，3.形变强化，4.弥散强化其中1、2、3均为重要考点，每年都有相关考题，本讲考点在考研中屡屡出现，必须予以重视，4为一般考点。归纳可能考点：名词解释：材料强化基本概念计算：材料加工应力场。哈尔滨哈尔滨工程大学《823材料科学基础第第6讲考点冲刺串讲（五一一、重点考（1）晶体结构（2）金属凝固（3）相图计算（4）扩散定律二二、复习思路及目（1）掌握计算题的答题思路与结果的单位保留等；（2）掌握位错反应能否进行的依据、晶带轴求法、；（3）掌握金属凝固理论、相图计算依据与方法；（3）掌握菲克定律在实际中的应用。【考点一】晶体结 晶体结构这个部分的计算题集中在位错反应、晶带轴以及晶体学计算这部分，答题的时候应该注意公式的应用以及理解。【经典例【经典例题1说明下列位错反应能否进行：a[110]/2→a[121]/6+a[211]/6（2006年三计算题【解题思路对于Σb前 Σb后：a/2*1=a/6*1+a/6*2同理对k和l也成立对于Σb2前>Σb2后也成立：a2*a/2*(1+1)>a/6*a/6*(1+4+1)*2所以满足条件，因此反应可以自发进行【【经典例题2求（121）与（100）镜面所决定的晶带轴和（001）与（111）晶面所决定的晶带轴共同构成的晶面的晶面参数（07年问答题1）【解题【解题思路】由公式方法121121100100010011111得到[01-2]和[-11-1]两个晶带轴，再由两晶带轴求晶向，晶向的倒数即为所求晶面：设晶向为[uvw]，则有0*u+1*v+(-2)*w=0，-1*u+1*v+(-1)*w=0。解得晶向[121]，所以所求晶面为[212【考点二】金属凝固【考点二】金属凝固这部分的计算题主要集中在纯金属均匀形核这一类型。【经典例题1纯金属均匀形核时，已知比表面能σ，液固两相之间的单位体积自由能差ΔGν,写出临界形核半径Rc、临界形核功ΔGc及临界核体积的表达式，试证明临界形核功与Vc、ΔGν之间满足关系式ΔGv=-Vc*ΔGν2（2010年计算题证明3）【答案要点】因为临界形核【答案要点】因为临界形核半径又有临界晶核形成功可以整理得到临界晶核体积所以最终得到ΔGv=-Vc*ΔGν【考点三】相图计算【考点三】相图计算这部分的计算题主要是杠杆定律、直线定律以及重心定律的应用。【经典例题1在按照顺时针排列的A/B/C等边浓度三角形中，过定点C向位于A、B边上的点引一条直线cp，画出该图并证明位于CP直线上的所有合金，A、B两组的浓度比Xa/Xb=PB/AP(2010年计算题2)【答【答案要点如右图所示，即为所求浓度三角形p为AB上某一点，设M点为PC上任意一点.过M做EF平行于AB。再分别过O点做平行于AC、BC的直线。由浓度三角形定义可知：A成分为CM/AC，而B成分为AD/AB。图中为正三角形的有，ABC、MEO、QOF、CEF、QDB、MAN等，由三边相等以及平行四边形对边相等可知AC=AB,MC=QO=OF,AD=EO【经【经典例题2用铅锑合金制成的轴瓦，要求其组织在共晶基体上有质量分数为5%的Sb做硬质点，求该合金成分及硬度。已知相图纯Pb硬度为3HBS，纯Sb硬度为30HBS（2006年十二题计算【答案要点】设【答案要点】设Sb含量为x，根据杠杆定律得（x-11.2%）*w共晶（1-x）*w纯Sb且已知5%的纯Sb质点，所以得到w纯Sb/w所以有（x-11.2%）/(1-x）=5/95因此x15.64%因此Pb84.36。硬度计算为H=15.64*30+84.36%*3=722.28hbs【【经典例题3成分为M的三元合金，在某温度下分解为D/E/F三个相，试写出三个相的质量分数表达式。(2008年计算3)【答案要点】过M【答案要点】过M连接三条交线，由浓度三角形定义有：Wd%=Md/DdWe%=Me/EeWf%=Mf/Ff【考点四】扩散定律【考点四】扩散定律这一部分的考题是集中在菲克第二定律的应用上。【经典例题1纯铁渗碳温度920℃，渗碳介质的Cs=1.2%，D=1.5×10-11m2s，t=10h。(1)求表层碳浓度分布；(2)如渗层深度x为表面至Cx=0.3％C处的深度，求渗层深度x【答案要点】解：表【答案要点】解：表层碳浓度分布为Cx=Cs-(Cs-C0)erf(z)，C0=0，则Cx=Cs[1-erf(z)]，将Cs=1.2t=10h[将h化为s]，D=1.5×10-11m2/s等数据代入，可得erf查表8.1，Z= 6.8×102x0.81，求出x1.19m归纳总归纳总本讲共4个考点，均为考题中的基础知识点: 晶体结构，2.金属凝固3.相图计算4.扩散定律考研中计算题占有的比例大约有20%，考题中一定会出现相图计算题，而是否有晶体学计算、形核规律计算、菲克定律计算等不确定。要求都能够熟练掌握。哈尔滨哈尔滨工程大学《823材料科学基础冲刺串讲及模拟题解析第第7讲考点冲刺串讲（六（1）晶体学部分（2）位错运动与界面（3）金属生长形态；（4）金属凝固。（1）掌握晶体学相关概念与位错、柏氏矢量的定义与意义；（2）掌握位错运动与界面相关概念；（3）掌握纯金属生长形态与界面之间的关系；（4）掌握简答题答题要点以及答题思路性；【考点一】晶体学部分这部分的简答题要注意点阵的建立过程、晶胞选取应原则、影响固溶度的因素、空位扩散机制、晶体缺陷、柏氏矢量这些主要考点。【【经典例题1】简述点阵的建立过程，以及晶胞选取应满足的四个条件。（2010年简答题【答案要点】（1）（原子、分子或离子）视为刚性球，用刚性球的堆砌表示质点的排列。将刚性球抽象为纯几何点，这些点代表质的中心，每个阵点四周的环境都一样。几何点称为阵点，阵点在空间的规则排列即为空间点阵（（2）晶胞的选取原则：晶胞几何形状充分反映点阵的对称性（第一原则）平行六面体内相等的棱和角数目最多。当棱间呈直角时，直角数目应最多。满足上述条件，晶胞体积应最小。【【经典例题2简述影响固溶度的四个因素（2008年简述题3）【答案要点】组元的晶体结构类型原子尺寸因素(c电负性因(d)电子浓度因【【经典例题3简述空位扩散机制(2006年七简答【答案要点】空位扩散机制认为晶体中存在大量空位，在不断移动位置。扩散原子紧邻有空位时，它可以跳入空位，而该原子位置成为一个空位。这种跳动越过的能垒不大。当近邻又有空位时，他又可以实现第二次跳动。空位扩散有两个条件：扩散原子周围有空位；该原子具有能够越过势垒的自由能。【经典例题【经典例题4试说明晶体缺陷的类型以及对材料性能的影响（2007年问答2）【答案要点点缺陷：金属中点缺陷的存在使晶体内部运动着的电子发生散射，使电阻大，点缺陷数目增加，此外过饱合点缺陷(如淬火空位，辐照产生的大量间隙原子-空位对)还可提高金属屈服强度线缺陷：位错是一种极为重要的晶体缺陷，对金属强度、扩散、塑变、相变等有影响显著。面缺陷：对固态相变、材料的物理、化学和力学性能有显著影响【【经典例题5简述柏氏矢量的物理意义及特征(2008年综合分析题2)【答案要点】柏氏矢量是描述位错实质重要物理量。反映出柏氏回路包含的位错引起点阵畸变应力场、位错反应等均与其有关。它也表示出晶体滑移时原子移动的大小、方向。【考点【考点二】位错运动与界面★这部分的简答题考题主要集中在派纳力公式、不全位错、相界、晶界的特性等知识点。【经典例题1】利用派纳力公式解释，为什么滑移通常发生在最密排面和最密排方向上【经典例题1】利用派纳力公式解释，为什么滑移通常发生在最密排面和最密排方向上（2007年问答题7）【答案要点晶体中的位错源受到基本的固有阻力是晶格阻力，即派纳力，由公式可知，G为切变模，v为泊松比，a为晶面间距，b为滑移方向上的原子间距。当最大b最小是结果最小，也就是说在滑移面为原子最密排面的情况下，最容易滑移【【经典例题2】简述fcc晶体中形成不全位错的两种方式以及他们的特点（2008年简答题4）【答案要点】肖克菜不全位错：在fcc晶体(111)面上，位错线方向t为[-101]，位错线是左边正常堆垛区与右边层错区的交界，柏氏矢量为b=a[-12-1]/6。另外肖克菜不全位错形成的位错线还可以为各种形状，可以是螺形、混合型，特点是可以滑移。弗兰克不全位错：抽出或插入部分{弗兰克不全位错：抽出或插入部分{111}面形成的局部层错与正常堆垛区的交界，{111}面间距为a<111>/3，因此弗兰克不全位错的柏氏量为a<111>/3，其垂直于{111}面，因此为固定位错，不可滑移【经典【经典例题3简述相界的定义、相界类型与相界特点（2009年简述4）【答案要点】具有不同晶体结构的两相之间的分界叫相界界结构有三种：共格界面、非共格界面和半共格界面。共格界面界面能最低，非共格界面界面能最高半共格界面界面能居中.【【经典例题4简述晶界的特性（2011年简述2）【答案要点】由于界面能的存在,若晶体中存在可降低界面能的异类原子,这些原子将向晶界偏聚，这种象现叫内吸附；晶界上原子具有较高的能量，且存在较多的晶体缺陷，使原子的扩散速度比晶粒内部快得多；位体积晶界面积越多，其强度硬度越高；晶界比晶内更易氧化和优先腐蚀；晶界比晶内更易氧化和优先腐蚀；界平直化可减少晶界总面积，使晶界能总量下降，故晶粒长大是能量降低过程，由于晶界迁移原子扩散，故只有在较高温度下才能进行；由于晶界具有较高能量且原子排列紊乱，固态相变时。优先在母相晶界上形核.【考点三】金属生长形态【考点三】金属生长形态【经典例题1简述纯金属在正、负温度梯度下的生长形态(2009年简答5)【答案要点】正温度梯度：dT/dx>0前推进。负温度梯度当dT/dx<0时，界面的热量可以从固、液两相散失，界面移动不只受固相传热速率控制。产生具有一定的晶体取向的树枝状生长形【【经典例题2简述纯金属凝固时树枝状晶体生长的条件及生长过程。(2010年简述题4)【答案要点负温度梯度时，界面的热量可以从固、液两相散失，界面移动不只受固相传热速率控制。界面某处偶然伸入液相，则进入了△T更大的区域，生长速率加快，伸入液相中形成一个晶轴。晶轴结晶时向两侧液相中放出潜热，使液相中垂直晶轴的方向又产生负温度梯度，这样晶轴上又会产生二次晶、三次晶轴…这种生长方式称为树枝状生长。树枝生长时，伸展的晶轴具有一定的晶体取向以树枝方式生长时，最后凝固的金属将树枝空隙填满，使每个枝晶成为一个晶粒。【【经典例题3如果其他条件相同，试比较在下列铸造条件中晶粒的大小并且简述原因：（1）金属模浇注与砂型浇铸；（2）变质处理与不变质处理；（3）铸成薄件与铸成厚件；（4）浇铸时采用振动与否(2007年简答5)【答案要点】【答案要点】（1）采用导热性好的金属模代替砂模，提高冷却速度（2）外来杂质能增加金属的形核率或阻碍晶核的生长。浇注前向液态金属中加入某些难熔固体颗粒，会显著地增加晶核数量，使晶粒细化（3）铸成薄件传热速度快，晶粒细小，铸成厚件冷速慢，晶粒粗大（4）搅拌和振动能向液体中输入额外能量以提供形核功，促进晶核形成；另外，还可使结晶的枝晶碎化，增加晶核数量。【考点四】金属凝固【考点四】金属凝固要内容。【经典例【经典例题1(2011年简答1)【答案要点】Cu-Zn合金平衡冷却过程固相和液相的成分不同形核时要求溶液中有结构起伏和的时间充分扩散，α相成分均匀。Cu-Cu-Zn合金非平衡冷却过程，原子来不及扩散，先结晶部分高熔点组分多，后平衡条件下完成，即凝固时液相成分偏离液相线固相成分偏离固相线【经典【经典例题2什么是成分过冷(2007年简答6)【答案要点】成分过冷：固液界面前沿液体中“实际温度--由传热学决定”，低于由“溶质分布确定的”凝固温度(熔点)时产生的过冷，即“T实际<T溶质m称为成分过冷。【【经典例题3简述单元物质凝固时液固界面的微观结构及其晶核长大机制(2012年简答4）【答案要点第一类共晶：金属-金属粗糙-粗糙）显微组织形态大多呈层片状、棒状或纤维垂直长大。第二类共晶：金属-非金属（粗糙-光滑）常呈树枝状、针状、骨胳状。靠界面上反复形成二维晶核或依靠晶体缺陷长大。本共4个考本共4个考点，均为考题中的基础知识点:1.晶体学部分，2.位错运动与界面，3.金属生长形态4.金属凝固。简答题在考研试题中的量为30分以上，所占比例很大，因此在复习当中一定引起足够重视，本讲以前三章为模板总结讲解了简答题的复习思路和答题技巧。同学们在复习冲刺时应该总结出自己的套路灵活应对。第第1讲模拟题一解析（一一一、卷面分本套试题专著基础知识的概念考察与基本概念、基本理论的过程推导与结果结论的记忆考察，没有偏难题。对于真题的模拟程度较高并借鉴了材料科学基础本科教学规范的要点以及考试大纲中对知识掌握程度的根本要求。二、试卷点评难度中等，没有偏难怪题，考察基础知识基本概念。一一、名词解释（每题2分，总计2×10=20分单变量线四相平衡包-共晶转变；【解题思路】【解题思路】作为典型的名词解释类的题型，这两道题对三相平衡过程中单变量线以及四相平衡转变进行了考察。【答案要点】【答案要点】单变量线：三相平衡过程中，各相成分随温度变化的关系曲线。四相平衡包-共晶转变：由一个固相和一个液相在恒温下形成两个固相的转变。一一、名词解释（每题2分，总计2×10=20分滞弹性应变；林位错；形变织构【解题思路】【解题思路】作为典型的名词解释类的题型，这两道题对滞弹性、位错、织构进行了考察。【答案要点】【答案要点】滞弹性应变：在外力作用下逐渐产生的弹性应变。形变织构：冷变形时晶体的某一晶面或某一晶向与轧制方向平行的现象。再结晶；再结晶；临界变形度；【解题思路】【解题思路】作为典型的名词解释类的题型，这两道题对再结晶、临界变形度的定义进行了考察。【答案要点】【答案要点】前的初始状态，这一现象称为再结晶。临界变形度：能发生再结晶的最小通常在2%-8%之间，再结晶退火后晶粒特别粗大，这一变形度称为临界变形度。超塑性；超塑性；固态转变间隙扩散【解题思路】【解题思路】作为典型的名词解释类的题型，这三道题对超塑性、固态转变、间隙扩散的定义进行了考察。【答案要点】【答案要点】超塑性：某些金属或合金，在特定的加工条件下塑性变形量高达100%-的现象。过程。间隙扩散：在间隙固溶体中，溶质原子从一个间隙位置跳动到另一个间隙位置而发生的扩散现象。二、填空（每空1分，总计1×二、填空（每空1分，总计1×50＝50分三元合金有三个独立参数： 和两个 参数，所以相图是 图形浓度三角形的三个顶点分别代表三个，各边表示成分，三角形中的任意一点O，代表一定成分的合金。组元在固态下彼此不溶、具有共晶转变的三元相图中，共有个单相区，个两相区和个三相区。在等温截面上，三相区必为 形 顶点即为三个相的成分点在垂直截面上，具有包晶转变的三相区形状通常为在上，在下的曲边三角形。【解题思路】【解题思路】作为典型的填空题，这几道题对三元相图的相关性质进行了细致的考察。包括三元相图的形状，意义，各个相区的意义等。【答案要点】一个成分【答案要点】一个成分成分立体纯组元，二元合金，三元四，三和四。直边三角三个两个角在上一个角的类型：为共晶型，包-共晶型，包晶型。弹性模量表示的类型：为共晶型，包-共晶型，包晶型。弹性模量表示原子 的难易程度，仅取决于晶体中原子的 ，是一 不敏感性质。fcc金属的滑移面为{}，共有4组；滑移方向为〈〉，每组滑移面包含3个滑移方向，因此fcc金属共有 个滑移系。纯螺型位错的 平行，所以易于产生 移微孔聚集型断裂过程包括： ，最后导致 【解题思路】【解题思路】作为典型的填空题，这几道题对四相平衡转变、弹性模量、金属的滑移、位错、断裂过程的相关性质进行了考察。【答案要点】一上三下两上两下三上【答案要点】一上三下两上两下三上一下偏离平衡位置键合方式组织8.{111}，〈110〉，12伯氏矢量与位错线交滑移。微孔形成扩大和连接断裂再结晶通常有三种形核机制。小变形量时为机制，变形量较大的高层错能金属为 机制再结晶通常有三种形核机制。小变形量时为机制，变形量较大的高层错能金属为 机制，变形量很大的低层错能金属为 机制。晶粒长大时，晶界迁移的方向指向 ，其结果是 吞并而长大晶界的界面能与相邻晶粒的位向差有关。小角晶界的界面能 ，故晶界移动的驱动力；大角晶界的界面能，故晶界移动的驱动力。扩散是物质内部而导 迁移的过程【解题思路】【解题思路】作为典型的填空题，这几道题对再结晶、晶粒长大、界面能与位向差、扩散的相关性质进行了考察。【答案要点】晶界弓出【答案要点】晶界弓出亚晶合并亚晶蚕食曲率中心大晶吞并小晶低，小高大。热运动导致原子分子间隙扩散机制解释了的扩散过程，空位扩散机制解释了的扩散及自扩散过程。多晶体塑性变形也以间隙扩散机制解释了的扩散过程，空位扩散机制解释了的扩散及自扩散过程。多晶体塑性变形也以、 为基本方式，只是受到的影响而使变形过程变得更为复杂。热加工是指材料在 温度以上的加工变形。热加工过程中，在材料内部同进行 两个相反的过程【解题思路】【解题思路】相关性质进行了考察。【答案要点】间隙原子【答案要点】间隙原子置换式原子滑移、孪晶晶界或晶粒位向再结晶。形变强化与回复、再结晶软化归纳归纳总本讲对模拟试题第一套的名词解释和填空题进行了详细的讲解，主要集中念考察的重要题型。需要多加注意。哈尔滨哈尔滨工程大学《823材料科学基础第第2讲模拟题一解析（二一、卷面分析一、卷面分析本的概念考察与基本概念、基本理论的过程推导与结果结论的记忆考察，每套试题专注基础知识有偏难题。对于真题的模拟程度较高并借鉴了材料科学基础本科教学规范的要点以及考试大纲中对知识掌握程度的根本要求。二、试卷点难度中等，没有偏难怪题，考察基础知识基本概念。三三、简单论述题（每题6分，总计6×5=30分1.简述浓度三角形中两条具有特殊意义的直线：（1）平行于浓度三角形某一边的直线；（2）通过三角形某一顶点的直线。【解题思路】【解题思路】本题对于三元相图中浓度三角形具有特殊意义的直线的意义进行考察，要求考生掌握相关概念。【答案要点】【答案要点】简述浓度三角形中两条具有特殊意义的直线（1）平行于浓度三角形某一边的直线：凡位于该直线上任意一点的合金，所包含的这条边对应的顶点代表的组元浓度是一样的。3分（2）通过三角形某一顶点的直线：凡位于该直线上任意一点的合金，所包的由另两个顶点代表的两组元的浓度比是一定的。32.2.简要论述二元相图与三元相图垂直（变温）截面的异同点。【解题思路】【解题思路】本题对于相图垂直（变温）截面的意义特点进行考察，要求考生掌握相关概念。【答案要点】【答案要点】2.简要论述二元相图与三元相图垂直（变温）截面的异同点。（1）相同点：两种变温（变温）截面均可分析合金在加热、冷却过程中发生的相变，确定相变临界点，并可推测出不同温度下合金的组织。3分（2）不同点：三元相图垂直（变温）截面不能确定多相区的相成分，也不能用杠杆来确定相的相对量，两相区的相成分及相的相对量须用连线确定。33.3.写出霍尔-佩奇（Hall-Petch公式/表征屈服强度与晶粒直径之间的关系式公式，简述晶粒细化对强度、韧性的影响，以及该公式的适用范围。【解题思路】【解题思路】本题对于屈服强度与晶粒直径之间的关系与晶粒细化的作用原理进行考察，要求考生掌握相关概念理论。【答案要点】【答案要点】3.写出霍尔-佩奇（Hall-Petch公式/表征屈服强度与晶粒直径之间的关系式）公式，简述晶粒细化对强度、韧性的影响，以及该公式的适用范围。（1）霍尔-佩奇公式为σs=σ0Κd1/2；晶粒细化不仅提高了强度，同时也改善了韧性；3（2）该公式适用于室温条件下（高温不适用）晶粒直径在0.3-400μm（晶粒直径有4.4.简述柯垂尔（Cotrrell）气团对材料强化的影响。【解题思路】【解题思路】本题对于柯氏气团对材料强化的影响进行考察，要求考生掌握相关概念理论。【答案要点】【答案要点】4.简述柯垂尔（Cotrrell）气团对材料强化的影响。通常把溶质原子在位错周围的聚集称为柯氏气团2分。当具有柯氏气团的位钉扎作用2分，使位错的运动阻力增大1分，提高了材料的强度1分5.5.简述二次再结晶对材料组织和性能的影响。【解题思路】【解题思路】本题对于二次再结晶的影响进行考察，要求考生掌握相关概念理论。【答案要点】【答案要点】强度和韧性2分。但对某些磁性材料却可利用二次再结晶1分，以形成粗大、具择优取向的晶粒，获得最佳磁性1分四四、论述题（每题10分，总计10×2=20分1.综合分析影响再结晶的5种因素【解题思路】【解题思路】本题对于再结晶的影响因素进行考察，要求考生掌握相关概念理论。【答案要点】【答案要点】（1）加热温度越高，再结晶速度越快，完成再结晶的时间越短；2（2）变形度越大，再结晶驱动力越大，再结晶温度越低，速度也越快；2（3）微量溶质原子阻碍再结晶，使再结晶温度生高，转变速度降低；2（4）其它条件相同时，原始晶粒尺寸越细，再结晶温度越低，速度也越快；2（5）分散相粒子直径及粒子间距较大，促进再结晶；反之，阻碍再结晶。22.2.综合分析扩散的驱动力及上坡扩散。【解题思路】【解题思路】本题对于扩散的驱动力及上坡扩散进行考察，要求考生掌握相关概念理论。【答案要点】【答案要点】（1）菲克第一定律指出扩散由高浓度向低浓度方向进行，但很多情况下扩散却扩散的驱动力是化学位梯度，既扩散总是向化学位减少的方向进行。6分（2）在化学位驱动下由低浓度向高浓度方向进行的扩散，称为上坡扩散。上坡扩散还可能由弹性应力、晶界内吸附和电场作用而发生。4归纳归纳总当中的重头戏。哈尔滨哈尔滨工程大学《823材料科学基础第第3讲模拟题二解析（一一、卷面分析一、卷面分析第二套试题相比第一套试题，对于一些考研中另外一些容易出现的知识点进科教学规范的要点以及考试大纲中对知识掌握程度的根本要求。二、试卷点评难度中等，没有偏难怪题，考察基础知识基本概念。一一、名词解释（每题3分，总计3×10=30分凝固与结晶；有序固溶体；【解题思路】【解题思路】作为典型的名词解释类的题型，这两道题凝固与结晶、有序固溶体的定义进行了考察。【答案要点】【答案要点】凝固与结晶：物质由液态转变为故态的过程称为凝固，若转变产物为晶体，则凝固过程称为结晶。序，缓冷到某一温度区间会转变为完全有序状态，这种合金称为有序固溶体。缺位固溶体；缺位固溶体；金属间化合物；显微组织【解题思路】【解题思路】作为典型的名词解释类的题型，这三道题缺位固溶体、金属间化合物、显微组织进行了考察。【答案要点】缺【答案要点】缺位固溶体：某些间隙相能够溶解组元元素，成分可以在一定的范围内变化，形成以化合物为基的固溶体，这种化合物称为缺位固溶体。金属间化合物：由A、B两组元构成的晶体结构即不同于A也不同于B的具有金属特 性的固态物质。显微组织：显微镜下观察到的材料的直观形貌，包括相、相的形态、大小及分布结构起伏；结构起伏；过冷【解题思路】【解题思路】作为典型的名词解释类的题型，这两道题对结构起伏、过冷度进行了考察。【答案要点】【答案要点】结构起伏：液态金属中短程有序的小原子集团时聚时散（此起彼伏）的现象，叫做结构起伏。过冷度：实际结晶温度与平衡结晶温度之间的差值，叫做过冷度。伪共晶；伪共晶；均匀形核扩展位错【【解题思路作为典型的名词解释类的题型，这三道题对伪共晶、均匀形核、扩展位错进行了考察。【答案要点】【答案要点】伪共晶：平衡凝固时，只有共晶点成分的合金能够获得全部共晶组织，而非平衡冷却时，共晶点附近成分的合金也可获得全部共晶组织，这种非共晶成分合金得到的共晶组织称为伪共晶。均匀形核：在均匀母相中自发形成新相核心的过程称为均匀形核。扩展位错：一个全位错分解成两个不全位错，中间夹有一片层错的位错组态二、填空（每空1分，总计二、填空（每空1分，总计1×50＝50分材料的结构可由四个层次构成，包括原子结构、 晶体的空间点阵只有 种，分属 个晶系；而晶体结构则有 种同一晶面指数代表一组互相的晶面，某一晶面指数遍乘（-1）所表示的晶面与原晶面互相 fcc、bcc和hcp三种晶胞中的原子数分别为 【解题思路】【解题思路】作为典型的填空题，这几道题对材料的结构、晶体的空间点阵、晶面指数代、晶胞中的原子数的相关性质进行了考察。【答案要点】1.原子的结合形式【答案要点】1.原子的结合形式、原子的空间排列和组织2.14，7；无数3.平行，平行4.4、2和6配位数是指晶体中与某一原子且 。fcc的配位数配位数是指晶体中与某一原子且 。fcc的配位数为 ，bcc的配位数为 bcc的原子相对密排面为，原子密排方向为，因此bcc共有个滑移系。fcc结构中的 间隙半径比 间隙半径大，而bcc结构中的 间隙半径 间隙半径大。离子晶体的晶体结构有许多种，比较简单的有CsCl型、 型 型 型 型【解题思路】【解题思路】作为典型的填空题，这几道题对配位数原子相对密排面、密排方向、间隙半径、离子晶体的晶体结构的相关性质进行了考察。【答案要点】5.最近等距离的原子数。12，【答案要点】5.最近等距离的原子数。12，8。6.{110}，〈111〉，12。八面体比四面体四面体比八面体NaCl、立方ZnS（闪锌矿）、CaF2和六方ZnS（纤锌矿型合金 称为组元。组元可以是合金 称为组元。组元可以是也可以 合金中的相主要分为两大类，一类是 ，另一类是 相律是表示在平衡条件下，系统的 之间的关系式【解题思路】【解题思路】作为典型的填空题，这几道题对合金、相律的相关性质进行了考察。【答案要点】【答案要点】最基本的独立的单元。元素稳定化合物固溶体，化合物自由度数组元相晶体中的缺陷主要有三种，即缺陷 缺陷 缺陷晶体中的缺陷主要有三种，即缺陷 缺陷 缺陷利用柏氏矢量b与位