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1、材料科学基础,第一章 材料的结构与键合,1、金属键、离子键、共价键、范德华力、氢键、分子键的特点。利用结合键解释材料的一些性能特点，如：用金属键的特征解释金属材料的性能正的电阻温度系数；良好的延展性；良好的导电、导热性；具有金属光泽。2、原子间的结合键对材料性能的影响。3、比较金属材料、陶瓷材料、高分子材料、复合材料在结合键上的差别。本章重要知识点：1、金属键、离子键、共价键、分子键、氢键的特点。,第二章 固体结构,1、晶体与非晶体的区别。2、空间点阵、晶格、晶胞、7大晶系及各自的特点，14种布拉菲点阵、晶格常数、晶胞原子数。3、晶面指数、晶面族、晶向指数、晶向族、晶带和晶带定理、晶面间距、配
2、位数、致密度、八面体间隙、四面体间隙。各向同性与各向异性及实际晶体的伪各向异性、同素异构转变(重结晶、多晶型性转变)、多晶体与单晶体、晶粒、晶界。（1）指数相同的晶向和晶面必然垂直。如111(111)（2）当一晶向uvw位于或平行某一晶面（hkl）时，则必然满足晶带定理：hw+kv+lw=0,4、三种典型晶体结构（1）能绘出三维的体心、面心立方和密排六方晶胞。根据原子半径计算出金属的体心和面心立方晶胞的晶胞常数。（2）三种典型晶体结构的特征包括：晶胞形状、晶格常数、晶胞原子数、原子半径、配位数、致密度、各类间隙尺寸与个数，最密排面（滑移面）和最密排方向（滑移方向）的指数与个数，滑移系数目等。（
3、3）结合第五章塑性变形的内容必须能判断常见金属材料的塑性变形能力，能给出滑移系的指数并画出晶胞指出的滑移面和滑移方向。（4）能标注和会求上述三种晶胞的晶向和晶面指数。晶向和晶面指数的一些规律。求晶面间距d（hkl）。,5、晶面间距：d(hkl)的求法：（1）立方晶系：（记住）（2）正交晶系：（3）六方晶系：（4）四方晶系：以上公式仅适用于简单晶胞，复杂晶胞要考虑其晶面层数的增加。6、在立方晶系中（补充、了解）两个晶向u1v1w1与u2v2w2的夹角：两晶面（h1k1l1）与(h2k2l2)的夹角：两晶面（h1k1l1）与(h2k2l2)交线的晶向指数：两晶向u1v1w1与u2v2w2所决定的晶
4、面指数：,7、合金、相、组元、组织（显微、宏观）、固溶体、中间相、间隙固溶体、置换固溶体、有序固溶体、无序固溶体、有限固溶体、无限固溶体、间隙相、间隙化合物、电子浓度、电负性、电子化合物、正常价化合物、超结构、单相合金、多相合金、机械混合物。（掌握概念及形成条件）8、固溶体的分类、特点和性质，影响固溶体固溶度的因素；中间相的类型、特点和性能。比较间隙固溶体、间隙相、间隙化合物的结构和性能。9、离子晶体的结构、鲍林规则，典型的离子晶体的结构。硅酸盐晶体的组成及结构特点硅氧骨干。共价晶体的特征。,本章重要知识点：1、标注和会求三种晶体晶胞的晶向和晶面指数，立方晶系的晶面间距，致密度、面密度、线密度
5、的计算；2、叙述三种典型晶体结构的特征（结合第三、五章）；包括：晶胞形状、晶格常数、晶胞原子数、原子半径、配位数、致密度、各类间隙尺寸与个数，最密排面（滑移面）和最密排方向的指数与个数，滑移系数目等。3、合金相结构的基本概念与区别。即相、组织、固溶体的分类。如：“间隙固溶体和置换固溶体”,第三章 晶体缺陷,1、各类缺陷的认识（点、线、面缺陷定义和特征）。2、点缺陷、Schottky空位、Frankel空位、间隙原子、置换原子。点缺陷的特征、平衡浓度公式及应用。3、线缺陷、位错、位错线、刃型位错、螺型位错、混合型位错、柏氏矢量、位错运动、滑移、交滑移、双交滑移、多滑移、攀移、交割、割价、扭折、塞
6、积。位错类型（刃型、螺型、混合型位错）的判断及其特征。柏氏矢量的确定方法、特征及表示法。位错线、柏氏矢量、位错运动与作用在位错上的力之间的关系。,4、位错密度、位错源、位错生成、位错增殖（F-R源、双交滑移等）和运动、位错的交割、位错分解与合成、位错反应、位错反应的条件、全位错、单位位错、不全位错（部分位错）、堆垛层错、Shokley不全位错、Frank不全位错、作用在位错上的力；位错应力场、应变能、线张力、作用在位错上的力 5、面缺陷、表面、表面能（或表面张力）、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、错（匹）配度。晶界的特性（大、小角度晶界）、孪
7、晶界、相界的类型。,本章重要知识点 1、位错类型的判断及其特征；柏氏矢量及其特征；柏氏矢量、位错类型、外加切应力、位错运动之间的关系；外加切应力大小；滑移，攀移及交滑移的条件、过程和结果。2、位错的运动（滑移）和交割。位错的增殖（F-R源、双交滑移过程及图示）；位错的滑移所需要的力；位错密度和位错反应；3、晶界与相界的类型、晶界的特性和作用（对材料性能的影响）。,第四章 固体原子及分子的运动,1、固态金属扩散的条件及影响扩散的因素；2、扩散定律（Fick第一、二定律）的方程、稳态扩散、非稳态扩散、扩散通量。扩散定律的内容和表达式、物理意义、适应条件。扩散定律的解及应用，如：渗碳等；3、迁移率、
8、柯肯达尔效应、扩散激活能。4、固相中原子扩散的各种机制（空位机制、间隙机制、换位机制、晶界扩散机制。扩散的驱动力并用扩散理论分析实际问题。5、扩散的分类、名称（区别，）；扩散、自扩散、互（异）扩散、上坡扩散、下坡扩散；原子扩散、反应扩散；空位扩散、间隙扩散、换位扩散、晶界扩散、表面扩散、短路扩散。6、扩散系数及表达式（阿累尼乌斯方程）、影响扩散的因素。,本章重要知识点 1、扩散定律的内容和表达式、物理意义、适应条件。扩散定律的解及应用，如：渗碳等；2、固态金属扩散的条件及影响扩散的因素。柯肯达尔效应。3、扩散的类型及它们之间的区别（如原子扩散和反应扩散）；扩散系数及其物理意义，表达式（阿累尼乌
9、斯方程），间隙型扩散和置换型扩散的区别。4、固相中原子扩散的各种（空位、间隙、换位、晶界扩散）机制（原子理论）。并用扩散理论分析实际问题。,第五章 材料的形变和再结晶,1、塑性变形、材料应力应变曲线及曲线上所对应的强度指标；弹性变形（的特征）、弹性模量、包申格效应、弹性后效、弹性滞后、粘弹性。2、塑性变形的实质、方式滑移、孪生、孪晶、孪晶面、孪生方向、变形（机械）孪晶、生长孪晶、退火孪晶；扭折；滑移带、滑移线、滑移系、滑移面、滑移方向、多滑移与交滑移；3、滑移和孪生的主要特点，滑移系和临界分切应力的公式。滑移和孪生的区别。4、软位向，硬位向，临界分切应力、取向因子、PN力 5、固溶强化（及影响
10、因素）、细晶（晶界）强化、第二相强化、沉淀强化、弥散强化、形变强化（加工硬化）、Controll气团、聚合型两相合金、弥散型两相合金。,6、位错理论在解释各类塑性变形等问题的应用。如：（1）滑移和孪生的主要特点，滑移系统和临界分切应力的公式。为何理论临界应力实际测量的值。（2）各种强化机理（如：固溶强化、细晶（晶界）强化、第二相强化、弥散（沉淀）强化、形变强化（加工硬化）等）。（3）晶体的滑移过程。（4）屈服现象产生的原因，对生产有什么影响，如何消除？（5）材料塑性变形时内部组织和性能的变化。7、纤维组织与带状组织、形变织构、板织构、丝织构、胞状亚结构、宏观残余应力、微观残余应力、残余应力。8
11、、低温回复、中温回复、高温回复、再结晶、二次再结晶、晶粒长大、正常长大、异常长大；再结晶温度、多边化；冷加工、热加工，再结晶温度、临界变形度。静态回复与动态回复、静态再结晶和动态再结晶。,本章重要知识点 1、滑移和孪生的主要特点，滑移系统和临界分切应力的公式。2、材料的各种强化及其本质；3、细化晶粒可以同时提高强度和韧性；Hall-Ptech公式。如何细化金属材料的晶粒？4、材料塑性变形时内部组织和性能的变化；5、冷变形金属或合金加热时组织和性能的变化；结晶、多晶型转变（重结晶）、再结晶和二次再结晶的区别 结合热处理，去应力退火与再结晶退火工艺的制定与应用（在生产上的意义 6、冷、热加工处理后
12、对材料组织结构和性能的影响。,第六章 单组元相图及纯晶体的凝固,1、凝固与结晶、相、组织、相组成物、组织组成物、相变、固态相变、组元、系、相图、单元相图、相平衡、相律（及表达式）及应用 2、纯金属凝固的过程和现象；过冷度对结晶过程和结晶组织的影响；3、结晶的热力学条件、动力学条件、能量条件和结构条件；包括：一些更要的公式，以其应用 4、过冷现象、过冷度、理论凝固温度、实际凝固温度、临界过冷度、有效过冷度、动态过冷度；,5、均匀形核与非均匀形核；均匀形核与非均匀形核有何异同点。结构起伏、能量起伏、浓度起伏、晶胚、晶核、临界晶核、临界晶核半径、临界形核功，临界晶核半径、临界形核功的计算；形核率的公
13、式。非均匀形核时影响接触角的因素有哪些？选择什么样的异相质点可以大大促进结晶过程。6、光滑界面、粗糙界面；正温度梯度、负温度梯度；平面长大、树枝长大。晶体长大的条件和长大的机制。界面的生长形态与L/S前沿的温度梯度有何关系？7、形核率及影响因素、变质处理。8、能用结晶理论说明实际生产问题。如：变质处理和其它细化晶粒的工艺。控制结晶组织的措施。,相关公式书上均有，要记住。本章重要知识点 1.金属结晶的过程；结晶的热力学条件、动力学条件、能量条件和结构条件；2.界面的生长形态与L/S前沿的温度梯度的关系。3、变质处理和细化铸态晶粒的工艺。,第七章 二元系相图及其合金的凝固,1、会利用相律来判断相图
14、的正确与否，热力学曲线的公切线原理。2、二元合金、二元相图、相区、平衡相、二元匀晶相图、共晶相图、包晶相图、共析相图、包析相图、二元匀晶反应、共晶反应、包晶反应、共析反应、包析反应、熔晶反应、偏晶反应、合晶反应、调幅分解、脱溶转变、有序无序转变。平衡结晶（凝固）、平衡结晶组织、不平衡结晶（凝固）、晶内（枝晶）偏析。二元合金相图中的几种平衡反应：共晶反应、共析反应、包晶反应、包析反应、偏晶反应、熔晶反应、合晶反应。,3、会进行二元合金平衡组织的分析。几种基本相图：匀晶相图、共晶相图、包晶相图及共析相图的分析。（1）分析点、线和平衡反应，会写出反应式；（2）分析相应合金的结晶过程；（3）熟练杠杆定
15、律在这几种相图中的应用，计算相组成物与组织组成物的百分含量；（4）典型合金的平衡和不平衡的结晶转变过程及转变组织；（5）明确合金结晶过程与纯金属结晶过程的异同点。4、杠杆定律（及表达式）及应用，相接触法则。5、共晶体、共晶点、伪共晶、离异共晶、共析体、共析点；共晶合金、亚共晶合金、过共晶合金、共析合金、亚共析合金、过共析合金。,6、相组成物、组织组成物；稳定化合物、不稳定化合物。7、成分过冷、平衡分配系数、有效分配系数、正常凝固、区域熔炼（提纯）、成分过冷的临界条件、枝晶生长、枝晶偏析。8、根据相图与组织结构和合金性能的关系，来判断合金的性能。（单相固溶体合金适宜通过塑性加工来成形，即作为变形
16、用材料。共晶成分合金适宜通过铸造工艺来成形，即作为铸造用材料。）9、铸锭的组织及缺陷、比重偏析、胞状偏析、柱状晶、等轴晶、缩孔、气孔、疏松、偏析、正偏析、负偏析、晶内偏析、晶界偏析。10、Fe-Fe3C相图中的相与组织、各概念（碳钢、共析钢、铸铁、共晶白口铁、重结晶、铁素体、奥氏体、渗碳体、莱氏体、低温莱氏体、珠光体、二次渗碳体。11、铸锭的组织（三个晶区）及缺陷。,对于Fe-Fe3C相图特别要求,1、非常熟练的掌握并会画出Fe-Fe3C相图；标出各特性点、线、相区。说明各特性点的温度、碳浓度及意义；各特性线的温度、意义（三个衡温反应）。Fe-Fe3C相图中各区域相组成物和组织组成物。2、熟悉
17、Fe-C合金中各相与组织的结构。3、纯铁的同素异构转变：-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。的组成及性能特征；机械混合物（P、Ld）。5、铁碳合金中七大类合金合金的平衡结晶过程分析，室温组织；利用杠杆定律计算：平衡结晶过程中相组成物与组织组成物的百分含量。6、任意温度两相区的相组成物、组织组成物的计算。,7、结合实验会给出各类Fe-Fe3C合金的室温显微组织（包括：放大倍数、腐蚀剂）。8、碳钢中的碳及杂质元素含量对Fe-Fe3C合金性能的影响（即铁碳合金成分、组织和性能之间的关系）。9、铸锭与钢锭组织有
18、何特点，形成的原因和控制铸态组织的工艺方法？铸锭与钢锭组织有何缺陷。10、Fe-Fe3C相图、Fe-Fe3C相图中的相与组织、各概念（A1温度（PSK线）、A3温度（GS线）、Acm温度（ES线）、工业纯铁、碳钢、合金钢、共析钢、亚共析钢、过共析钢、铸铁、共晶白口铸铁、亚共晶白口铸铁、过共晶白口铸铁、重结晶、铁素体、奥氏体、渗碳体、一次渗碳体、共晶渗碳体、二次渗碳体、共析渗碳体、三次渗碳体、莱氏体、低温（变态）莱氏体、珠光体、二次渗碳体）。,本章重要知识点 1、二元相图的规律、杠杆定律及其应用；相图与合金性能的关系 2、成分过冷条件和判据，合金结晶过程与纯金属结晶过程的异同点。3、几种基本相图
19、：匀晶、共晶、包晶相图的分析。（1）分析点、线和平衡反应；（2）分析相应合金的结晶过程；（3）熟练杠杆定律在这几种相图中的应用，计算相组成物与组织组成物的百分含量；（4）不平衡的结晶转变过程及转变组织；（5）作相图 4、Fe-Fe3C相图：（1）熟练的掌握并会画出Fe-Fe3C相图；相关的概念；标出各特性点、线、相区。说明各特性点的温度、碳浓度及意义；各特性线的温度、意义（三个衡温反应）。Fe-Fe3C相图中各区域相组成物和组织组成物。（2）铁碳合金中七大类合金合金的平衡结晶过程分析，室温组织；利用杠杆定律计算平衡结晶过程中相组成物与组织组成物的百分含量。（3）结合实验会给出各类Fe-Fe3C
20、合金的室温显微组织。,第八章 三元合金相图,1、三元合金相图、成分三角形、直线法则、重心法则、杠杆定律、相区接触法则、蝶形规律。2、三元匀晶相图、三元简单共晶相图。立体图、等温（水平）截面、变温（垂直）截面、投影图。四相平衡转变、四相平衡共晶转变、共轭曲面、共轭曲线。3、三元简单共晶相图的等温（水平）截面和垂直（变温）截面的认识和分析。4、三元系合金简单共晶相图中相平衡和相平衡转变的特征，不同区域合金的结晶过程分析。5、能在水平截面图和投影图内应用直线法则、重心法则、杠杆定律的计算合金平衡相的相对量。6、投影图要熟悉，根据投影图会分析三元简单共晶相图中合金结晶过程及结晶后的组织组成物、能画出任
21、意温度的水平截面和图内任意直线的垂直变温截面。,本章重要知识点 1、三元简单共晶相图：（1）要熟悉投影图，各相区的标定；（2）能画出任意温度的水平截面图，垂直截面图；（3）相平衡和相平衡转变的特征，不同区域合金的结晶过程分析及结晶后的组织组成和相组成；（4）能大致在水平截面图和投影图内应用直线法则、重心法则、杠杆定律的计算合金平衡相的相对量。,晶体与非晶体 空间点阵和晶体结构 相和组织固溶体和中间相间隙固溶体和置换固溶体间隙固溶体和间隙化合物 间隙相和间隙化合物电子化合物和正常价化合物刃型位错和螺型位错交滑移和多滑移滑移和攀移割价、扭折晶界、相界、孪晶界 小角度晶界、大角度晶界共格相界、非共格
22、相界、半共格相界,区别概念,稳态扩散、非稳态扩散 自扩散和化学扩散 自扩散、互（异）扩散上坡扩散、下坡扩散原子扩散和反应扩散空位扩散、间隙扩散滑移、孪生软位向，硬位向 几何硬化和几何软化沉淀强化、弥散强化纤维组织与带状组织第一类残余应力、第二类残余应力、第三类残余应力 静态回复与动态回复静态再结晶、动态再结晶正常长大、异常长大冷加工、热加工,重结晶、再结晶、二次再结晶均匀形核与非均匀形核结构起伏（相起伏）、能量起伏、浓度起伏 晶胚、晶核 光滑界面、粗糙界面正温度梯度、负温度梯度平面长大、树枝长大 热过冷和成分过冷共晶反应、共析反应 相组成物和组织组成物稳定化合物、不稳定化合物一次Fe3C、共晶
23、Fe3C、二次Fe3C、共析Fe3C、三次Fe3C 莱氏体、低温（变态）莱氏体 A1温度、A3温度、Acm温度,高分子部分知识点 1、五大高分子材料指的是哪些材料？高分子材料的特征。2、高分子材料的柔顺性。3、什么是高分子聚集态结构？高分子材料可能会呈现哪些聚集态结构？。4、请画出线形非晶态高聚物的温度-形变曲线，并标明各部分所对应的力学状态及转变的名称。无机材料部分知识点 1、2.4节的离子晶体结构部分,考试题目类型,一、名词区别：例如：置换固溶体与间隙固溶体 相组成物与组织组成物二、填空题：三、简答题：例如：塑性变形对金属组织和性能有哪些影响？四、综合题：例如：方形晶体中有两根刃型位错线，当周围晶体中：空位多于平衡值；间隙原子多于平衡值，位错分别易于向什么方向攀移？加上什么样的外力，才能使这两根位错线通过纯攀移而相互靠拢？,
