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1、 . . 材料科学基础第一章 晶体结构的基本知识1、材料与其分类；答:工程上应用的材料主要有金属材料、无机非金属材料（瓷）、有机高分子材料（塑料）结合方式：金属、瓷、聚合物；原子排列：晶体、非晶体2、结合键与其分类；答：共价键：具有方向性；共价键材料呈脆性，具有很好的绝缘性离子键：没有方向性；没有饱和性；由于正负离子间有很强烈的电的引力，致使离子化合物具有较高的熔点和沸点；离子键材料是脆性的；固体离子材料导电性很差。金属键：无方向性；无饱和性；金属键中有大量的自由电子和金属正离子、正离子的振动随温度升高而加大，阻碍电子通过、正离子与电子都传递能量、电子吸收可见光使能量升高并发生跃迁等。德瓦尔键
2、（分子键）：结合键能很低，使其熔点低；但变形能力强，所以其塑性、韧性好，硬度低。3、工程材料的键性；大多数工程材料为四种键性的过度，金属材料主要是金属键结合，四价锡有共价键的特点，有些金属材料有离子键特点。瓷材料主要以共价键和离子键结合，高分子材料的链状分子间的结合是分子键，链为共价键。答：金属材料：金属键、共价键； 高分子材料：共价键、分子键瓷材料：离子键、共价键4、金属材料的主要特征答：无方向性；无饱和性；具有良好的延展性；具有高对称性；良好的导电性；具有导热性；金属不透明；具有金属光泽；金属键中有大量的自由电子和金属正离子、正离子的振动随温度升高而加大，阻碍电子通过、正离子与电子都传递能
3、量、电子吸收可见光使能量升高并发生跃迁等。5、晶体、非晶体与他们的本质区别；答：原子（或分子）在空间按一定几何规律作周期性排列而形成的固体物质叫晶体。晶体与非晶体的本质区别在于其部质点的排列是否具有规律性晶体、非晶体的原子排列方式不同，晶体具有一定的熔点，非晶体则没有，晶体具有各向异性，非晶体则具有各向同性。6、晶体的特性；答：（1)金属晶体具有确定的熔点（2)金属晶体具有各向异性（3)金属晶体部质点的排列具有规律性（长程有序）自性，均匀性，各向异性，最小能和固定熔点7、空间点阵（晶格），晶胞与其参数；答：把晶体部的质点抽象成几何点，每个点都代表晶体质点的中心位置，这些点形成一个空间阵列，这些
4、由晶体部质点形成的空间阵列叫空间点阵。晶格：通过晶体部质点的中心划出许多空间直线，这些直线将形成空间格架。这种格架晶胞：能反映该晶格特征的最小组成单元称为晶胞晶胞参数：棱形边长a、b、c或x、y、z 角度、8、晶体结构；晶体中原子在空间的具体排列称为晶体结构9、晶面指数与其表示法；答：通过晶体中原子中心的平面叫做晶面晶面可用晶面指数来表达1） 设定一空间坐标系, 原点在欲定晶面外, 并使晶面在三条坐标轴上有截距或无穷大2）以晶格常数为长度单位, 写出欲定晶面在三条坐标轴上的截距:a、b、c；3）截距取倒数：1/a、1/b、1/c；4）截距的倒数化为最小整数：bc、ca、ab；5）将上述三个最小
5、整数写在园括号：即为预求晶面的晶面指数，10、晶向指数与其表示法；答：通过原子中心的直线为原子列，其所代表的方向叫做晶向晶向可用晶向指数来表达确定晶向指数的方法：1）设定一空间坐标系, 原点在欲定晶向的一结点上2）写出该晶向上另一结点的空间坐标值3）将坐标值按比例化为最小整数4）将化好的整数记在方括号，就得到了晶 向的晶向指数。11、纯金属的典型晶体结构；答:体心立方晶格、面心立方晶格、密排六方晶格12、致密度与配位数；答：体心立方晶格：晶胞原子数： 1/8*8+1= 2个、配位数8个面心立方晶格：晶胞原子数：1/88+1/26=4、 配位数12密排六方晶格：晶胞原子数1/6121/2236
6、、致密度：0.74 (74%)、配位数：12 13、三种典型晶体结构的晶胞原子排列规律，晶胞原子数、配位数与致密度与原子半径；晶格类型晶胞参数晶胞原子数配位数致密度原子半径间隙半径体心立方a b c 280.68 0.29 r 0.15 r面心立方a b c 4120.74 0.225 r 0.414 r密排六方a c 6120.74 0.225 r 0.414 r14、几种常见典型金属的晶体结构； 15、合金，组元与其构成，相与其相结构，固溶体与其分类，化合物答：合金：由两种或两种以上金属元素或金属元素与非金属元素组成的具有金属特性的物质合金的组成：组成合金的最基本的独立物质叫组元组元与其构
7、成：组成合金最基本的独立物质，一般是组成合金的元素，也可是稳定的化合物 组元是由元素、相相：合金中具有同一聚集状态、同一成分、性能均一，并以界面互相分开的组成部分相的结构：固溶体、化合物(中间相)固溶体：合金组元通过溶解形成一种成分和性能均匀的、且结构与组元之一一样的合金相称为固溶体按溶质原子在固溶体中分布规律分：有序固溶体、无序固溶体按溶质原子在溶剂晶格中的位置分： 置换固溶体、间隙固溶体按溶质原子在溶剂中的溶解度分 ： 有限固溶体、无限固溶体第二章 晶体缺陷16、晶体缺陷与其分类；答分类：点缺陷、线缺陷、面缺陷17、点缺陷的主要类型；答：空位、间隙原子、置换原子18、位错与其基本类型；答：
8、位错是晶体中原子发生的有规律的错排现象基本类型：刃型位错：柏氏矢量与位错线垂直螺型位错：柏氏矢量与位错线平行混合位错：位错线是一个曲线19、判断如图所示的位错类型答：B点是正刃型位错、D点是负刃型位错 A点是右螺型位错、C点是左螺型位错其他点都是混合位错（判断依据：如果柏氏矢量跟位错线方向平行，就是-螺型位错，同向是右螺型位错，反向是左螺型位错如果柏氏矢量跟位错线方向垂直，是刃型位错，两线垂直的形状是“T”，就是负刃型位错，形状是反过来的，就是正刃型位错。）20、位错的运动与其基本形式，位错运动的基本条件滑移和攀移从高能位置移动到低能位置，位错在平行于柏氏矢量的切应力作用下才能发生21、位错的
9、增殖与应力集中；随塑性变形不断增加位错数目不断增加的现象22、金属强度与位错的关系（加工硬化）金属材料在再结晶温度以下塑性变形时强度和硬度升高，而塑性和韧性降低的现象。又称冷作硬化。23、面缺陷与其种类；表面、晶界、亚晶界、相界第 三 章 纯金属的凝固24、液态金属的结构；液体中原子堆是密集的，排列不那么规则，但近程有序结构起伏。25、纯金属的结晶过程；纯金属的结晶过程是一个形核与核长大的过程26、结晶的热力学条件（过冷）固相与液相的自由能差，过冷度越大对结晶越有利27、形核方式；均匀形核（在母相中自发形成新相结晶形核的过程）、非均匀形核28、均匀形核必须具备的条件（必须过冷；必须有能量起伏和
10、结构起伏）29、金属铸锭的组织结构；30、细化金属晶粒的方法；提高过冷度、震动搅拌、变质处理第四章 二元相图31、相图，相，组织，；相图：表示物质的状态和温度、压力成分之间的关系的简明图解相：合金中具有同一聚集状态，成分和性能均一，并以界面相互分开的组成部分。组织：是指借助肉眼或借助放大镜、显微镜观察到的材料微观形貌图像32、二元相图的基本类型匀晶型相图、共晶型相图、包晶型相图33、匀晶相图与其分析；由液相结晶出单相固溶体的过程叫匀晶转变34、共晶相图分析（共晶组织）；液相在恒温下同时结晶出两个固相的转变叫共晶转变共晶转变的产物为两个相的机械混合物，称为共晶体。具有共晶转变的合金为共晶合金35
11、、包晶相图分析一个液相和一个固相在恒温下生成另一个固相的转变为包晶转变36、相图中杠杆定律的应用；37、铁碳相图的分析与应用（P86）1L； 2A+L 3L+Fe3C 4L+5 6+A 7F 8F+A 9A+Fe3C 10A+Fe3C+Le 11Fe3C+Le 12Fe3C+ Ld13P+Fe3C+Ld 14P+Fe3C 15F+P 16F+Fe3C 17P 18Ld（Ld|） 19A 20Ld20名称室温组织符号碳钢亚共析钢珠光体加铁素体P+F共析钢珠光体P过共析钢珠光体加渗碳体P+Fe3C 铸铁亚共晶白口铸铁莱氏体加珠光体加二次渗碳体Ld+P+Fe3C 共晶白口铸铁莱氏体Ld过共晶白口铸铁
12、莱氏体加一次渗碳体Ld+Fe3C 特性点与线温度 0C含碳量 %意 义A15380纯铁的熔点B14950.53包晶转变时液相合金的成分C11484.3共晶转变点D12276.69渗碳体Fe3C的熔点E11482.11C在A中的最大溶解度工业纯铁（C0.0218%）共析钢（C=0.77%）亚共析钢（0.0218 =C 0.77%）过共析钢（0.77%C%2.11%）共晶白口铸铁（C=4.3%）亚共晶白口铸铁（2.11%C4.3%）过共晶白口铸铁（4.3%C%6.69%AFFe3CFeA+Fe3CF+Fe3C第六章 固体材料的变形与断裂38、常温下单晶体的塑性变形方式与变形条件；答：变形方式：常温
13、下的变形方式有 滑移、 孪生 、扭折 高温下的变形方式还有蠕变、 晶界滑动 等单晶体的变形条件：单晶体塑性变形的条件是在切应力作用下才能发生。39、滑移系，塑性变形能力与晶体结构的关系；答：在滑移系数一样时，滑移方向多的塑形好滑移系：一个滑移面与其上的一个滑移方向组成一个滑移系。（122页）关系：面心立方金属12个滑移系（塑性最好）；秘排六方金属三个滑移系（比体心立方差）；体心立方金属12个滑移系（比秘排六方体好）。40、晶粒大小对塑性变形的影响；答; 同一晶体结构中，晶粒尺寸越小，强度越好，塑性越好晶粒越细单位体积所包含的晶界越多，其强化效果越好（面心立方与体心立方的滑移系多，各晶粒的协调性好，塑性好。密排六方体的滑移系少协调性差，塑性差。）41、塑性变形对金属显微组织的影响多晶体塑变时，随形变的增大，晶粒逐渐沿着形变的方向被拉长，由多边形变为扁平型或长条形，形变量较大的时候可被拉长为纤维状。答：1）、形成纤维组织：晶粒与夹杂物沿变形方向上被拉长，纤维组织具有各 向异性的特征。2）、形成胞状亚结构：塑性变形使晶粒破碎成许多位向略有不同的胞状小 晶块，胞位错密度较低，胞壁由大量位错缠结而成。3）、形成择优取向：晶粒沿变形方向上转动，使晶粒位向趋于一致。4）、形变织构：具有择优取向的晶体结构叫形变织构，由于织构的存在，
