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1、第一章 原子结构和晶体结构 决定材料性能的两个根本性问题： 原子间的结合键和晶体结构 。 1、结合键 原子结合成分子或固体时，原子间产生的相互作用力，称为结合键。 结合键分为 5类： 离子键、共价键、金属键、分子键及氢键。 2、晶体结构 （ 1）基本概念： 空间点阵、晶格 、 晶胞 、 晶体 、 非晶体 、 单晶体 、 多晶体 、晶格常数、 配位数 、 致密度（堆垛密度） ；晶面、晶向、晶面指数、晶向指数、 晶面族 、晶向族；各向异性、各向同性 （ 2）掌握晶体中晶面和晶向的表示方法。 晶向指数的标定 ： 以晶格中某结点为原点，取点阵常数为三坐标轴的单位长度，建立右旋坐标系，定出欲求晶向上任意
2、两个点的坐标。 “末”点坐标减去“始”点坐标。 将这三个值化成最小整数，加上一个方括号即为所求的晶向指数 u v w，如有某一数为负值，则将负号标注在该数字上方。 晶面指数的标定： 建立如前所述的参考坐标系，但原点应位于待定晶 面之外，以避免出现零截距。 找出待定晶面在三轴的截距，如果该晶面与某轴平行，则截距为无穷大。 取截距的倒数，将其化为最小整数，加圆括号得到晶面指数(h k l)。 100111 221 (c) 2003 Brooks/Cole Publishing / Thomson Learning 晶面族与晶向族 晶面族： 在晶体中有些晶面原子排列情况相同，面间距也相等，只是空间位
3、向不同，属于同一晶面族。 用 h k l 表示。 晶向族： 代表原子排列相同，空间位向不同的所有晶向。 用 u v w 表示。 阵点间距、线密度、线致密度、面密度、面致密度 重要的晶体学公式： 晶面与晶向、晶面与晶面、晶向与晶向夹角公式； 晶带定律、晶面间距 （ 3）掌握金属中常见的 bcc， fcc， hcp三种典型的晶格类型。 Mg、 Zn -Fe、 Ni、 Al -Fe、 Cr、 W 常见金属 ABAB ABCABC 原子堆垛方式 0.225r 0.225r(8) 0.291r(12) 四面体间隙 0.414r 0.414r(4) 0.155r(6) 八面体间隙 0.74 0.74 0.
4、68 致密度 12 12 8 配位数 6 4 2 原子个数 原子半径 c/a=1.633 a a 晶格常数 密排六方 面心立方 体心立方 a43 a42 a21由金属的晶体结构及原子半径，能够计算其密度 。 第二章 晶体缺陷 1、按照几何特征，晶体中的缺陷可分为： 点缺陷（空位、间隙原子、置换原子）、线缺陷（位错） 面缺陷（晶界、亚晶界、相界、层错、孪晶界等） 。 2、位错 （ 1）位错的基本类型 刃型位错、螺型位错、混合位错、位错环 （ 2）柏氏矢量 柏氏矢量的守恒性 位错线与柏氏矢量、位错线移动方向、 晶体滑移方向与外加切应力方向之间的关系。 （ 3）位错的运动：滑移和攀移 3、面缺陷：主
5、要是晶界：小角度、大角度晶界，晶界特性 4、基本概念： 柏氏矢量、柯垂尔气团、堆垛层错 第三章 凝固原理 1、基本概念： 结晶与凝固、结构起伏、能量起伏、过冷现象、 过冷度 、 均匀形核 、 非均匀形核 、 晶胚、晶核、 临界晶核半径 、 形核功 、形核率、生长速率、 光滑界面 、 粗糙界面 、正温度梯度、负温度梯度、平面状长大、树枝状长大、活性质点、 变质处理 2、 结晶的热力学、动力学、能量及结构条件 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 的因素，选择什么样的异相质点可以大大促进结晶过程。 5、晶体的长大机制。 具有粗糙界
6、面的金属 ：垂直长大 具有光滑界面的晶体：二维晶核长大 、按台阶方式长大 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、 细化金属铸件晶粒的一些方法 提高过冷度、变质处理、振动、搅拌 8、 铸锭的宏观组织及控制措施。 如何获得等轴晶或柱状晶。 第四章 固态扩散 一、基本概念 扩散系数、扩散激活能 二、扩散定律 菲克第一定律： 适用于稳定扩散： 扩散速率与浓度梯度成正比，且扩散方向与浓度梯度方向相反。 菲克第二定律： 适用于非稳定扩散。 扩散的真正驱动力是扩散物质的化学势梯度 ， ()dcJD dx22ccDxt三、扩散
7、类型及扩散机制 表面扩散 、 晶界扩散 、 位错扩散 和 晶格扩散 ， 前面三种称为短路扩散。 温度较低时， 短路扩散 起主导作用。 温度较高时， 晶格扩散 起主要作用。 晶格扩散的主要机制 ： 空位机制： 置换式固溶体（或纯金属）中原子的扩散即为空位扩散 。 间隙机制 ：间隙固溶体中间隙原子（ H， C， N， O等）的扩散。 四、影响扩散因素： 温度 、化学成分、晶体结构和晶体缺陷等因素影响扩散速率。 第六章 塑性变形与再结晶 一、单晶体、多晶体、合金塑性变形的主要特征 1、单晶体滑移基本特征： 滑移线 滑移系 滑移的位错机制 schmid定律应用 只有外力引起的作用于滑移面上、沿滑移方向
8、的分切应力 k（滑移的临界分切应力）时，滑移过程才能开始。 滑移类型 ： 单滑移、多滑移 、 交滑移概念、滑移带形貌及对性能影响。 2、 孪生变形特点（与滑移对比） 3、 多晶体塑性变形 晶粒取向及晶界的影响。 不同时性和相互协调性、细晶强化 4、 理解加工硬化、细晶强化、第二相强化、固溶强化产生的原因和它的实用意义 。 msk 第六章 塑性变形与再结晶 三、塑性变形对金属组织与性能的影响。 纤维组织、亚结构细化、形变织构 ； 加工硬化、残余应力 。 四、回复、再结晶、晶粒长大中金属组织与性能的变化特点。 五、回复退火与再结晶退火的应用。 六、影响再结晶退火温度及晶粒大小的因素。 七、金属的热
9、加工及热加工后的组织与性能。 八、基本概念： 滑移、 交滑移 、 孪生 、 回复 、 再结晶 、 形变织构 、 临界变形度、 热加工 、 残余应力 第七章 合金的相结构与结晶 一、弄清相、组织、相组成物、组织组成物等基本概念 。 二、 熟悉匀晶、共晶、共析、包晶等相图，并能应用它们分析合金的平衡结晶过程；合金相与组织计算。 三、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。 四、理解 伪共晶及离异共晶的形成。 第七章 合金的相结构与结晶 五、基本概念： 间隙化合物、间隙相、间隙固溶体 、 固溶体、金属间化合物 、相律、 杠杆定律、相图、匀晶转变、共晶转变、包晶转变、共析转变
10、、熔晶转变、偏晶转变、合晶转变、平衡凝固、非平衡凝固、共晶组织、共晶合金、亚共晶合金、过共晶合金、晶内偏析 、 枝晶偏析 、 成分过冷、伪共晶、离异共晶 补充题： 1、铝单晶体沿 123轴拉伸， k=0.79MPa，若拉应力达到 3.2MPa，问 、 、 三个滑移系哪些发生滑移？哪个先滑移？并画出先发生滑移的滑移系的滑移面及滑移方向。 101)111(110)111( 011)111(2、 思考题 ：铜的 k=0.49MPa，用单晶体拉伸时，拉伸轴为111晶向，问 （ 1）可能开动的等效滑移系有几个？是哪些？ （ 2）引起屈服所需的拉伸应力是多少？ （ 3）与 晶面平行的晶体表面上，可能有几个方向的滑移线？其晶向指数及相互夹角是多少？ )011(
