材料科学基础上考试资料

LJD 整理 材料科学基础 1 材料科学基础背记要点材料科学基础背记要点 一、填空题一、填空题 1. 根本区别 熔化时 性能 晶体 质点在三维空间存在有规律 的周期排列 具有固定的熔点 具有各向异性 非晶体 质点在三维空间不存在有规 律的周期排列 没有固定的熔点，只有一个 软化温度范围 具有各向同性 2.金属的通性良好的导电导热性导电导热性；正的电阻温度系数正的电阻温度系数；不透明不透明性，具有金属光泽光泽；良好的 延展性延展性； 3. 离子键共价键金属键分子键 分子或原子 团之间存在 极性， 存在于 中性的原子 和原子团之 间的结合力 物理键 氢键 含 H 物质中， H 和其他原 子之间形成 共价键， 之后 与另一原子 结合所形成 的附加键 物理键 具有方向性， 结合力较强， 比离子键和 共价键的结 合力要小 结合方式 正离子和负 离子静电吸 引力吸引 相邻原子共 用电子对 正离子和电 子云结合 结合类型化学键化学键化学键 微观和宏观 性能 具有 8-N 规 结合力大； 晶 则，方向性 体高强度， 高晶体具有良 强，结合力 硬度，脆，热好塑性， 具有 大。 晶体具有 膨胀系数小，良好的导电 高强度， 高硬 是良好的绝导热性。 度，较脆；熔 缘体。 点高 部分陶瓷材 料，NaCl 陶瓷，聚合 物，Si 金属元素结 合物 结合力小， 晶 体易变形， 熔 点低，硬度 低。 举例塑料，陶瓷 4.晶向指数确定步骤 ①建立坐标系， 选原点，定三个基矢， 以晶胞边长为坐标轴单位长度。 ②做直线平行于待标识的晶向， 或标定晶向的直线，通过坐标原点。③确定通过原点直线上 任一一点的坐标值。④将坐标值化为最小整数，并加上方括号。 5.晶面指数确定步骤 ①建立坐标系。 ②确定晶面在各个坐标轴上的截距。 ③取截距的倒数， 并通分，化为最简整数比。 6.一个晶向指数代表着相互平行，方向一致相互平行，方向一致的所有晶向，如果晶体中的两个晶向相互平行， 方向相反，则晶向指数中的指数相同而符号相反。 7.晶面指数的实际意义是晶面的法向量，因此晶面指数不是指的一个晶面，而是代表着 一组一组 相互平行相互平行的晶面，相互平行的晶面之间的晶面指数相同，或者数字相同而正负号相反。 8.晶体中的任一晶面都至少属于两个晶带，对于任意两个不互相平行的晶面，但是从属于同 一个晶带时，这两个晶面的交线就是晶带轴两个晶面的交线就是晶带轴。 1 LJD 整理 材料科学基础 1 9.绝大多数金属元素具有的三种简单的晶体结构是面心立方 fcc，体心立方 bcc 和密排六 方 hcp。 10三种简单晶体结构的区分 常见金属 面心立方 fcc Al,Cu,Ni,Au,Pt,Pb, γ -Fe abc √3a4r {111} 4 12 体心立方 bcc α -Fe，δ -Fe，W， Mo，Ta，Nb，V，β -Ti abc √2a4r {110} 2 8,（86） 密排六方 hcp Mg,Zn,Cd, α -Be, α -Ti，α -Zr,α -Co ab≠c a2r {0001} 6 12,66（只有当 c/a 是 1.633 时，配位数 是 12，当不成立时， 可以表示为 66） 0.74 ABABAB. 扁八面体四面体 6 0.155 12 a/2 0.225 正八面体 6 0.414 点阵常数 a,b,c 关系 点阵常数和原子半径 关系，单位是 nm。 原子密排面{hkl} 原子密排方向 晶胞中的原子个数 n 配位数 CN 致密度 K 堆垛方式 间隙类型 离子半径 Rb/Ra 0.74 ABCABC 4 0.414 0.68 ABAB 12 √3a/4 0.291 正四面体正八面体四面体 √2a/4 0.225 一个晶胞的间隙数目8 11.原子半径受外界条件的影响，一般受到温度，压力，结合键和配位数温度，压力，结合键和配位数的影响，晶体中的 原子之间并非刚性接触， 在压力增大或者温度降低的情况下， 原子之间的距离可以被压缩改 变；一般结合键强度增大时，原子间距减小；配位数减小时，原子半径减小，溶蚀，原子核 外层电子结构的影响，原子半径会产生周期性变化。 12.固溶体的分类按照溶质原子在中级点阵中所占据的位置的不同可以分为置换固溶体置换固溶体和 间隙固溶体间隙固溶体，按照溶解度的大小分类可以分为无限固溶体无限固溶体和有限固溶体有限固溶体，按照组元分子在 点阵中的排列是否有序可以分为无序固溶体无序固溶体和有序固溶体有序固溶体。 13.影响固溶度的因素①原子尺寸因素有利于大量固溶的原子尺寸条件为两个组元的原 子半径相差不超过不超过 1515。②晶体结构因素对于置换固溶体，溶质与溶剂晶体结构类型相结构类型相 同同是他们能够组成无限固溶体的必要条件必要条件。③电负性因素电负性相差绝对值不超过不超过 0.40.4 时 有利于形成固溶度，在低于0.4 的条件下，电负性差值越大，越有利于增大固溶度，在超过 0.4 的条件下，电负性差值越大，越有利于形成化合物。④电子浓度因素同样数量的溶质 原子溶解时，其电子浓度增加越快，固溶度就越小。浓度增加越快，固溶度就越小。 14.固溶体的重要特点仍然保持溶剂的晶体结构。 15.固溶体要达到完全有序化需要满足的条件①首先是异类原子异类原子之间的相互吸引力必须大吸引力必须大 于同类原子于同类原子的吸引力。②其次是固溶体的成分要相当于一定化学式的成分相当于一定化学式的成分。③具有较慢的较慢的 冷却速度冷却速度。 16.金属间化合物的特性高硬度，高熔点，塑性差高硬度，高熔点，塑性差。 17.液态特性液态是介于固态和气态之间的一种物质状态，像固态一样具有一定的体积，具有一定的体积， 不易被压缩不易被压缩，又像气体那样没有固定的形状，具有流动性和各向同性没有固定的形状，具有流动性和各向同性。 2 LJD 整理 材料科学基础 1 18.金属熔化时体积变化的原因质点间间距增大、形成了大量空位。 19.过冷度对金属结晶的影响金属纯度越高，过冷度就越大纯度越高，过冷度就越大，冷却速度越快，过冷度也越速度越快，过冷度也越 大大，过冷现象时金属结晶中的重要现象，过冷是结晶的必要条件过冷是结晶的必要条件。 20.在均匀形核的过程中，晶核的形成是与结构起伏和能量起伏有关与结构起伏和能量起伏有关的。 21.金属玻璃的形成条件对于一定成分的任何合金，当凝固冷却速度足够高凝固冷却速度足够高，过冷熔体的过冷熔体的 温度足够低时温度足够低时，就可能抑制结晶抑制结晶的生成，形成金属玻璃。 22.能量起伏是指，金属从液态冷却到固态的主要驱动力是液态和固态的自由能差值自由能差值，自由 能差值越大，驱动力就越大，凝固过程就越快。 23.临界晶核根据能量起伏中自由能和晶胚半径的关系，已知存在临界半径，在临界半径 之下的晶胚不能稳定成长， 大于临界半径的晶胚才能够成核， 等于临界半径的晶胚两者皆可。 可求得临界半径公式为 24.形核率的影响因素随着过冷度的增加，综合能量起伏条件和原子扩散能垒条件，形核 率将减少。 25.由于金属凝固时一般都要与结晶的模壁有接触，金属实际凝固都是非均匀形核实际凝