《材料科學基礎(chǔ)》期末復習08級.ppt

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1、 材 料 科 學 基 礎(chǔ) 1、金屬鍵、離子鍵、共價鍵、范德華力、氫鍵、分子鍵的特點。利用結(jié)合鍵解釋材料的一些性能特點，如： 用金屬鍵的特征解釋金屬材料的性能正的電阻溫度系數(shù)；良好的延展性；良好的導電、導熱性；具有金屬光澤。 2、原子間的結(jié)合鍵對材料性能的影響。 3、比較金屬材料、陶瓷材料、高分子材料、復合材料在結(jié)合鍵上的差別。 1、金屬鍵、離子鍵、共價鍵、分子鍵、氫鍵的特點。 1、晶體與非晶體的區(qū)別。 2、空間點陣、晶格、晶胞、7大晶系及各自的特點，14種布拉菲點陣、晶格常數(shù)、晶胞原子數(shù)。 3、晶面指數(shù)、晶面族、晶向指數(shù)、晶向族、晶帶和晶帶定理、晶面間距、配位數(shù)、致密度、八面體間隙、四面體間隙

2、。各向同性與各向異性及實際晶體的偽各向異性、同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變(重結(jié)晶、多晶型性轉(zhuǎn)變)、多晶體與單晶體、晶粒、晶界。 （1）指數(shù)相同的晶向和晶面必然垂直。如111 (111) （2）當一晶向uvw位于或平行某一晶面（hkl）時，則必然滿足晶帶定理：hw+kv+lw=0 4、三種典型晶體結(jié)構(gòu) （1）能繪出三維的體心、面心立方和密排六方晶胞。根據(jù)原子半徑計算出金屬的體心和面心立方晶胞的晶胞常數(shù)。 （2）三種典型晶體結(jié)構(gòu)的特征包括：晶胞形狀、晶格常數(shù)、晶胞原子數(shù)、原子半徑、配位數(shù)、致密度、各類間隙尺寸與個數(shù)，最密排面（滑移面）和最密排方向（滑移方向）的指數(shù)與個數(shù)，滑移系數(shù)目等。 （3）結(jié)合第五章塑性變形的

3、內(nèi)容必須能判斷常見金屬材料的塑性變形能力，能給出滑移系的指數(shù)并畫出晶胞指出的滑移面和滑移方向。 （4）能標注和會求上述三種晶胞的晶向和晶面指數(shù)。晶向和晶面指數(shù)的一些規(guī)律。求晶面間距d（hkl）。 5、晶面間距：d(hkl) 的求法： （1）立方晶系：（記?。?（2）正交晶系： （3）六方晶系： （4）四方晶系： 以上公式僅適用于簡單晶胞，復雜晶胞要考慮其晶面層數(shù)的增加。 6、在立方晶系中（補充、了解） 兩個晶向u 1v1w1與u2v2w2的夾角： 兩晶面（h1k1l1）與(h2k2l2)的夾角： 兩晶面（h1k1l1）與(h2k2l2)交線的晶向指數(shù)： 兩晶向u1v1w1與u2v2w2所決定的

4、晶面指數(shù)： 7、合金、相、組元、組織（顯微、宏觀） 、固溶體、中間相、間隙固溶體、置換固溶體、有序固溶體、無序固溶體、有限固溶體、無限固溶體、間隙相、間隙化合物、電子濃度、電負性、電子化合物、正常價化合物、超結(jié)構(gòu)、單相合金、多相合金、機械混合物。（掌握概念及形成條件） 8、固溶體的分類、特點和性質(zhì)，影響固溶體固溶度的因素；中間相的類型、特點和性能。比較間隙固溶體、間隙相、間隙化合物的結(jié)構(gòu)和性能。 9、離子晶體的結(jié)構(gòu)、鮑林規(guī)則，典型的離子晶體的結(jié)構(gòu)。硅酸鹽晶體的組成及結(jié)構(gòu)特點硅氧骨干。共價晶體的特征。 1、標注和會求三種晶體晶胞的晶向和晶面指數(shù)，立方晶系的晶面間距，致密度、面密度、線密度的計算；

5、 2、敘述三種典型晶體結(jié)構(gòu)的特征（結(jié)合第三、五章）； 包括：晶胞形狀、晶格常數(shù)、晶胞原子數(shù)、原子半徑、配位數(shù)、致密度、各類間隙尺寸與個數(shù)，最密排面（滑移面）和最密排方向的指數(shù)與個數(shù)，滑移系數(shù)目等。 3、合金相結(jié)構(gòu)的基本概念與區(qū)別。即相、組織、固溶體的分類。如：“間隙固溶體和置換固溶體” 1、各類缺陷的認識（點、線、面缺陷定義和特征）。 2、點缺陷、Schottky空位、Frankel空位、間隙原子、置換原子。點缺陷的特征、平衡濃度公式及應用。 3、線缺陷、位錯、位錯線、刃型位錯、螺型位錯、混合型位錯、柏氏矢量、位錯運動、滑移、交滑移、雙交滑移、多滑移、攀移、交割、割價、扭折、塞積。 位錯類型（

6、刃型、螺型、混合型位錯）的判斷及其特征。 柏氏矢量的確定方法、特征及表示法。 位錯線、柏氏矢量、位錯運動與作用在位錯上的力之間的關(guān)系。 4、位錯密度、位錯源、位錯生成、位錯增殖（F-R源、雙交滑移等）和運動、位錯的交割、位錯分解與合成、位錯反應、位錯反應的條件、 全位錯、單位位錯、不全位錯（部分位錯）、堆垛層錯、Shokley不全位錯、Frank不全位錯、作用在位錯上的力； 位錯應力場、應變能、線張力、作用在位錯上的力 5、面缺陷、表面、表面能（或表面張力）、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、錯（匹）配度。 晶界的特性（大、小角度晶界）、孿晶界

7、、相界的類型。 1、位錯類型的判斷及其特征；柏氏矢量及其特征；柏氏矢量、位錯類型、外加切應力、位錯運動之間的關(guān)系；外加切應力大??；滑移，攀移及交滑移的條件、過程和結(jié)果。 2、位錯的運動（滑移）和交割。位錯的增殖（F-R源、雙交滑移過程及圖示）；位錯的滑移所需要的力；位錯密度和位錯反應； 3、晶界與相界的類型、晶界的特性和作用（對材料性能的影響）。 1、固態(tài)金屬擴散的條件及影響擴散的因素； 2、擴散定律（Fick第一、二定律）的方程、穩(wěn)態(tài)擴散、非穩(wěn)態(tài)擴散、擴散通量。 擴散定律的內(nèi)容和表達式、物理意義、適應條件。擴散定律的解及應用，如：滲碳等； 3、遷移率、柯肯達爾效應、擴散激活能。 4、固相中原

8、子擴散的各種機制（空位機制、間隙機制、換位機制、晶界擴散機制。擴散的驅(qū)動力并用擴散理論分析實際問題。 5、擴散的分類、名稱（區(qū)別，）；擴散、自擴散、互（異）擴散、上坡擴散、下坡擴散；原子擴散、反應擴散；空位擴散、間隙擴散、換位擴散、晶界擴散、表面擴散、短路擴散。 6、擴散系數(shù)及表達式（阿累尼烏斯方程）、影響擴散的因素。 1、擴散定律的內(nèi)容和表達式、物理意義、適應條件。擴散定律的解及應用，如：滲碳等； 2、固態(tài)金屬擴散的條件及影響擴散的因素?？驴线_爾效應。 3、擴散的類型及它們之間的區(qū)別（如原子擴散和反應擴散）；擴散系數(shù)及其物理意義，表達式（阿累尼烏斯方程），間隙型擴散和置換型擴散的區(qū)別。 4、

9、固相中原子擴散的各種（空位、間隙、換位、晶界擴散）機制（原子理論）。并用擴散理論分析實際問題。 1、塑性變形、材料應力應變曲線及曲線上所對應的強度指標；彈性變形（的特征）、彈性模量、包申格效應、彈性后效、彈性滯后、粘彈性。 2、塑性變形的實質(zhì)、方式滑移、孿生、孿晶、孿晶面、孿生方向、變形（機械）孿晶、生長孿晶、退火孿晶；扭折；滑移帶、滑移線、滑移系、滑移面、滑移方向、多滑移與交滑移； 3、滑移和孿生的主要特點，滑移系和臨界分切應力的公式?；坪蛯\生的區(qū)別。 4、軟位向，硬位向，臨界分切應力、取向因子、PN力 5、固溶強化（及影響因素）、細晶（晶界）強化、第二相強化、沉淀強化、彌散強化、形變強化

10、（加工硬化）、Controll氣團、聚合型兩相合金、彌散型兩相合金。 6、位錯理論在解釋各類塑性變形等問題的應用。如： （1）滑移和孿生的主要特點，滑移系統(tǒng)和臨界分切應力的公式。 為何理論臨界應力實際測量的值。 （2）各種強化機理（如：固溶強化、細晶（晶界）強化、第二相強化、彌散（沉淀）強化、形變強化（加工硬化）等）。 （3）晶體的滑移過程。 （4）屈服現(xiàn)象產(chǎn)生的原因，對生產(chǎn)有什么影響，如何消除？ （5）材料塑性變形時內(nèi)部組織和性能的變化。 7、纖維組織與帶狀組織、形變織構(gòu)、板織構(gòu)、絲織構(gòu)、胞狀亞結(jié)構(gòu)、宏觀殘余應力、微觀殘余應力、殘余應力。 8、低溫回復、中溫回復、高溫回復、再結(jié)晶、二次再結(jié)晶

11、、晶粒長大、正常長大、異常長大；再結(jié)晶溫度、多邊化；冷加工、熱加工，再結(jié)晶溫度、臨界變形度。靜態(tài)回復與動態(tài)回復、靜態(tài)再結(jié) 晶和動態(tài)再結(jié)晶。 1、滑移和孿生的主要特點，滑移系統(tǒng)和臨界分切應力的公式。 2、材料的各種強化及其本質(zhì)； 3、細化晶?？梢酝瑫r提高強度和韌性；Hall-Ptech公式。如何細化金屬材料的晶粒？ 4、材料塑性變形時內(nèi)部組織和性能的變化； 5、冷變形金屬或合金加熱時組織和性能的變化； 結(jié)晶、多晶型轉(zhuǎn)變（重結(jié)晶） 、再結(jié)晶和二次再結(jié)晶的區(qū)別 結(jié)合熱處理，去應力退火與再結(jié)晶退火工藝的制定與應用（在生產(chǎn)上的意義 6、 冷、熱加工處理后對材料組織結(jié)構(gòu)和性能的影響。 5、均勻形核與非均勻

12、形核；均勻形核與非均勻形核有何異同點。結(jié)構(gòu)起伏、能量起伏、濃度起伏、晶胚、晶核、臨界晶核、臨界晶核半徑、臨界形核功，臨界晶核半徑、臨界形核功的計算；形核率的公式。 非均勻形核時影響接觸角的因素有哪些？選擇什么樣的異相質(zhì)點可以大大促進結(jié)晶過程。 6、光滑界面、粗糙界面；正溫度梯度、負溫度梯度；平面長大、樹枝長大。 晶體長大的條件和長大的機制。界面的生長形態(tài)與L/S前沿的溫度梯度有何關(guān)系？ 7、形核率及影響因素、變質(zhì)處理。 8、能用結(jié)晶理論說明實際生產(chǎn)問題。如：變質(zhì)處理和其它細化晶粒的工藝?？刂平Y(jié)晶組織的措施。 1.金屬結(jié)晶的過程；結(jié)晶的熱力學條件、動力學條件、能量條件和結(jié)構(gòu)條件； 2. 界面的生

13、長形態(tài)與L/S前沿的溫度梯度的關(guān)系。 3、變質(zhì)處理和細化鑄態(tài)晶粒的工藝。 1、會利用相律來判斷相圖的正確與否，熱力學曲線的公切線原理。 2、二元合金、二元相圖、相區(qū)、平衡相、二元勻晶相圖、共晶相圖、包晶相圖、共析相圖、包析相圖、二元勻晶反應、共晶反應、包晶反應、共析反應、包析反應、熔晶反應、偏晶反應、合晶反應、調(diào)幅分解、脫溶轉(zhuǎn)變、有序無序轉(zhuǎn)變。平衡結(jié)晶（凝固）、平衡結(jié)晶組織、不平衡結(jié)晶（凝固）、晶內(nèi)（枝晶）偏析。 二元合金相圖中的幾種平衡反應：共晶反應、共析反應、包晶反應、包析反應 、偏晶反應、熔晶反應、合晶反應。 3、會進行二元合金平衡組織的分析。幾種基本相圖：勻晶相圖、共晶相圖、包晶相圖及

14、共析相圖的分析。（1）分析點、線和平衡反應，會寫出反應式；（2）分析相應合金的結(jié)晶過程；（3）熟練杠桿定律在這幾種相圖中的應用，計算相組成物與組織組成物的百分含量；（4）典型合金的平衡和不平衡的結(jié)晶轉(zhuǎn)變過程及轉(zhuǎn)變組織；（5）明確合金結(jié)晶過程與純金屬結(jié)晶過程的異同點。 4、杠桿定律（及表達式）及應用，相接觸法則。 5、共晶體、共晶點、偽共晶、離異共晶、共析體、共析點；共晶合金、亞共晶合金、過共晶合金、共析合金、亞共析合金、過共析合金。 6、相組成物、組織組成物；穩(wěn)定化合物、不穩(wěn)定化合物。 7、成分過冷、平衡分配系數(shù)、有效分配系數(shù)、正常凝固、區(qū)域熔煉（提純）、成分過冷的臨界條件、枝晶生長、枝晶偏析

15、。 8、根據(jù)相圖與組織結(jié)構(gòu)和合金性能的關(guān)系，來判斷合金的性能。（單相固溶體合金適宜通過塑性加工來成形，即作為變形用材料。共晶成分合金適宜通過鑄造工藝來成形，即作為鑄造用材料。） 9、鑄錠的組織及缺陷、比重偏析、胞狀偏析、柱狀晶、等軸晶、縮孔、氣孔、疏松、偏析、正偏析、負偏析、晶內(nèi)偏析、晶界偏析。 10、Fe-Fe3C相圖中的相與組織、各概念（碳鋼、共析鋼、鑄鐵、共晶白口鐵、重結(jié)晶、鐵素體、奧氏體、滲碳體、萊氏體、低溫萊氏體、珠光體、二次滲碳體。 11、鑄錠的組織（三個晶區(qū)）及缺陷。 1、非常熟練的掌握并會畫出Fe-Fe3C相圖；標出各特性點、線、相區(qū)。說明各特性點的溫度、碳濃度及意義；各特性線

16、的溫度、意義（三個衡溫反應）。Fe-Fe3C相圖中各區(qū)域相組成物和組織組成物。 2、熟悉Fe-C合金中各相與組織的結(jié)構(gòu)。 3、純鐵的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變：-Fe-Fe-Fe。 4、P、A、F、Fe3C、Ld、Ld、一次Fe3C、二次Fe3C、三次Fe3C、共晶Fe3C、共析Fe3C。的組成及性能特征；機械混合物（P、Ld）。 5、鐵碳合金中七大類合金合金的平衡結(jié)晶過程分析，室溫組織；利用杠桿定律計算：平衡結(jié)晶過程中相組成物與組織組成物的百分含量。 6、任意溫度兩相區(qū)的相組成物、組織組成物的計算。 7、結(jié)合實驗會給出各類Fe-Fe3C合金的室溫顯微組織 （包括：放大倍數(shù)、腐蝕劑） 。 8、碳鋼中的碳及雜

17、質(zhì)元素含量對Fe-Fe3C合金性能的影響（即鐵碳合金成分、組織和性能之間的關(guān)系）。 9、鑄錠與鋼錠組織有何特點，形成的原因和控制鑄態(tài)組織的工藝方法？鑄錠與鋼錠組織有何缺陷。 10、Fe-Fe3C相圖、Fe-Fe3C相圖中的相與組織、各概念（A1溫度（PSK線）、A3溫度（GS線）、Acm溫度（ES線）、工業(yè)純鐵、碳鋼、合金鋼、共析鋼、亞共析鋼、過共析鋼、鑄鐵、共晶白口鑄鐵、亞共晶白口鑄鐵、過共晶白口鑄鐵、重結(jié)晶、鐵素體、奧氏體、滲碳體、一次滲碳體、共晶滲碳體、二次滲碳體、共析滲碳體、三次滲碳體、萊氏體、低溫（變態(tài)）萊氏體、珠光體、二次滲碳體）。 1、二元相圖的規(guī)律、杠桿定律及其應用；相圖與合金

18、性能的關(guān)系 2、成分過冷條件和判據(jù)，合金結(jié)晶過程與純金屬結(jié)晶過程的異同點。 3、幾種基本相圖：勻晶、 共晶、包晶相圖的分析。（1）分析點、線和平衡反應；（2）分析相應合金的結(jié)晶過程；（3）熟練杠桿定律在這幾種相圖中的應用，計算相組成物與組織組成物的百分含量；（4）不平衡的結(jié)晶轉(zhuǎn)變過程及轉(zhuǎn)變組織；（5）作相圖 4、：（1）熟練的掌握并會畫出Fe-Fe3C相圖；相關(guān)的概念；標出各特性點、線、相區(qū)。說明各特性點的溫度、碳濃度及意義；各特性線的溫度、意義（三個衡溫反應）。Fe-Fe 3C相圖中各區(qū)域相組成物和組織組成物。（2）鐵碳合金中七大類合金合金的平衡結(jié)晶過程分析，室溫組織；利用杠桿定律計算平衡結(jié)

19、晶過程中相組成物與組織組成物的百分含量。（3）結(jié)合實驗會給出各類Fe-Fe3C合金的室溫顯微組織。 1、三元合金相圖、成分三角形、直線法則、重心法則、杠桿定律、相區(qū)接觸法則、蝶形規(guī)律。 2、三元勻晶相圖、三元簡單共晶相圖。立體圖、等溫（水平）截面、變溫（垂直）截面、投影圖。四相平衡轉(zhuǎn)變、四相平衡共晶轉(zhuǎn)變、共軛曲面、共軛曲線。 3、三元簡單共晶相圖的等溫（水平）截面和垂直（變溫）截面的認識和分析。 4、三元系合金簡單共晶相圖中相平衡和相平衡轉(zhuǎn)變的特征，不同區(qū)域合金的結(jié)晶過程分析。 5、能在水平截面圖和投影圖內(nèi)應用直線法則、重心法則、杠桿定律的計算合金平衡相的相對量。 6、投影圖要熟悉，根據(jù)投影圖

20、會分析三元簡單共晶相圖中合金結(jié)晶過程及結(jié)晶后的組織組成物、能畫出任意溫度的水平截面和圖內(nèi)任意直線的垂直變溫截面。 1、三元簡單共晶相圖： （1）要熟悉投影圖，各相區(qū)的標定； （2）能畫出任意溫度的水平截面圖，垂直截面圖； （3）相平衡和相平衡轉(zhuǎn)變的特征，不同區(qū)域合金的結(jié)晶過程分析及結(jié)晶后的組織組成和相組成； （4）能大致在水平截面圖和投影圖內(nèi)應用直線法則、重心法則、杠桿定律的計算合金平衡相的相對量。 晶體與非晶體 空間點陣和晶體結(jié)構(gòu) 相和組織固溶體和中間相間隙固溶體和置換固溶體間隙固溶體和間隙化合物 間隙相和間隙化合物電子化合物和正常價化合物刃型位錯和螺型位錯交滑移和多滑移滑移和攀移割價、扭折

21、晶界、相界、孿晶界 小角度晶界、大角度晶界共格相界、非共格相界、半共格相界 穩(wěn)態(tài)擴散、非穩(wěn)態(tài)擴散 自擴散和化學擴散 自擴散、互（異）擴散上坡擴散、下坡擴散原子擴散和反應擴散空位擴散、間隙擴散滑移、孿生軟位向，硬位向 幾何硬化和幾何軟化沉淀強化、彌散強化纖維組織與帶狀組織第一類殘余應力 、第二類殘余應力 、第三類殘余應力 靜態(tài)回復與動態(tài)回復靜態(tài)再結(jié)晶、動態(tài)再結(jié)晶正常長大、異常長大 冷加工、熱加工 重結(jié)晶、再結(jié)晶、二次再結(jié)晶均勻形核與非均勻形核結(jié)構(gòu)起伏（相起伏）、能量起伏、濃度起伏 晶胚、晶核 光滑界面、粗糙界面正溫度梯度、負溫度梯度平面長大、樹枝長大 熱過冷和成分過冷共晶反應、共析反應 相組成物

22、和組織組成物穩(wěn)定化合物、不穩(wěn)定化合物一次Fe 3C、共晶Fe3C、二次Fe3C、共析Fe3C、三次Fe3C 萊氏體、低溫（變態(tài)）萊氏體 A1溫度、A3溫度、Acm溫度 1、五大高分子材料指的是哪些材料？高分子材料的特征。 2、高分子材料的柔順性 。 3、什么是高分子聚集態(tài)結(jié)構(gòu)？高分子材料可能會呈現(xiàn)哪些聚集態(tài)結(jié)構(gòu)？ 。 4、請畫出線形非晶態(tài)高聚物的溫度-形變曲線，并標明各部分所對應的力學狀態(tài)及轉(zhuǎn)變的名稱。 1、2.4節(jié)的離子晶體結(jié)構(gòu)部分 例如：置換固溶體與間隙固溶體 相組成物與組織組成物 例如：塑性變形對金屬組織和性能有哪些影響？ 例如：方形晶體中有兩根刃型位錯線，當周圍晶體中：空位多于平衡值；間隙原子多于平衡值，位錯分別易于向什么方向攀移？加上什么樣的外力，才能使這兩根位錯線通過純攀移而相互靠攏？