上交大材料科学基础重中之重
离子键：正负离子依靠他们之间的正负静电引力结合在一起，结合力强，硬度熔点高
共价键：通过共用电子对形成的化学键，具有方向性和饱和性，结合稳定
金属键：具有良好的导电性导热性，电子与金属正离子相互作用构成的无饱和性和方向性
范德华力：为二次键，靠原子之间的电偶极矩感应形成，键力较小无方向性和饱和性
晶体与非晶体:1.原子规排：晶体结构在三维空间上周期性重复排列，非晶体无规则排列 2.固定熔点：晶体有固定的熔点3.各向异性；晶体各向异性，非晶体各向同性
空间点阵和晶体结构：描述质点规则空间排列的空间格架称为空间点阵，是用来描述晶体结构的一种方式，只能有十四种类型而晶体结构是指晶体中的实际质点的具体排列情况，排列方式有
无数种
相和组织：组织是材料的直观微观形貌，是在结晶过程中形成的有清晰轮廓在显微镜下能清楚区分开来的组成成分，相是构成纤维组织的基本单元，有确定的成分与结构但没有形态的概念
固溶体和中间相：固溶体是以某一组元为溶剂，在其晶格点阵中融入其他组元原子，保持溶剂的晶体结构，而中间相是合金组元间发生相互作用形成的新相，它的性能和晶体结构不同于各组
元。中间相分类：正常价化合物，电子化合物，与原子尺寸有关的化合物（间隙相，间
隙化合物，…）
间隙固溶体和置换固溶体：间隙固溶体中溶质原子分布于溶剂的晶格间隙中，而置换固溶体中溶质
置换了点阵中部分溶剂原子
间隙相和间隙化合物：
当x表示非金属m表示金属时，若Rx/Rm〈0.59，形成简单晶体结构的间隙相。当
Rx/Rm〉0.59时，形成结构复杂的间隙化合物
刃型位错、螺型位错：刃型位错有额外半原子面而螺位错没有，刃型位错可以是直线折线等但是螺位错只能是直线，刃型位错滑移面是唯一的，螺型位错的滑移面不是唯一的，只有平
行于位错线的切应变而无正应变，刃型位错既有正应变,又有切应变;
割阶、扭折：割阶中曲折段垂直于位错的滑移面，而扭折曲折段在位错的滑移面上
刃型位错的割阶为一可动的刃型位错,扭折为一可动的螺型位错。
螺型位错的割阶和扭折均为刃型位错。
交滑移、多滑移：多滑移指两个或多个滑移面共同沿着一个滑移方向的滑移。交滑移的实质是螺位错在不改变滑移方向的情况下，从一个滑移面滑到交线处，转到另一个滑移面的过程。
多滑移由于变形时晶体转动的结果，有两组或几组滑移面同时转到有利位向
滑移、攀移：攀移为非守恒（或非保守）运动，而滑移为守恒（或保守）运动，任何类型的位错均可进行滑移.，只有刃型位错才能发生攀移，攀移在垂直于滑移面方向上运动
晶界、相界、孪晶界：晶界是属于同一固相但位相不同的晶粒之间的界面，两侧化学结构相同，相界具有不同结构的两相之间的分界面，两侧化学结构不同
稳态，非稳态扩散：扩散过程中各处的浓度是否随时间变化
自扩散、互（异）扩散（化学扩散）：自扩散是纯物质或成分均匀合金中的扩散。自扩散在扩散过程中不伴有浓度变化的扩散，即不改变组元浓度分布，互扩散成分不均匀合金中的扩散。伴有
浓度变化的扩散。互扩散与异类原子的浓度差有关,是异类原子的相对扩散、相互渗透。
原子扩散、反应扩散：原子扩散时晶格不变，无新相产生，而反应扩散中由于成分的变化，通过化学反应而伴随着新相的形成(或称有相变发生)的扩散过程。
沉淀强化、弥散强化：沉淀强化是通过过饱和固溶体的时效处理而沉淀析出并产生强化，弥散强化
通过粉末冶金方法加入并起强化作
用
重结晶和再结晶：再结晶过程是形核
和长大,晶体外形变化而结构未发生
变化，重结晶晶体结构发生变化
相组成物、组织组成物：组织组成物
是在结晶过程中形成的，有清晰轮廓
的独立组成部分，相组成物是指组成
纤维组织的基本相，有确定的成分及
结构，没有形态上的概念
简答题：
1：位错的类型判断及其特征，伯氏矢量及其特征（守恒性，唯一性，）（P89）
用柏氏矢量判断位错类型:
(1) 刃型位错ξe⊥be右手法则:食指指向位错线方向，中指指向柏氏矢量方向，拇指指向代表多余半面子面位向，向上为正，向下为负。
(2) 螺型位错ξs∥bs 正向（方向相同）为右螺旋位错，负向（方向相反）为左螺旋位错。
(3) 混合位错柏氏矢量与位错线方向成夹角φ刃型分量be和螺型分量
用矢量图解法表示位错:数量积、向量积等
(1)ξ平行于b—螺位错。且ξ·b<0，左螺；ξ·b>0，右螺。
(2)ξ垂直于b—刃位错。(ξ×b)总指向多余半原子面方向。ξ与b所共的面为位错线的滑移面。
(2)如果ξ与b既不平行又不垂直，则位错为混合型位错。该位错可分解为刃型分量和螺型分量。柏氏矢量可以定义为:位错为柏氏矢量不为0的晶体缺陷。
2：晶界特征和对材料的作用
（1）晶界处点畸变大，存在晶界能。
（2）晶界处原子排列不规则，常温下晶界的存在会对位错的运动起阻碍运动，使塑型变形抗力提高，使晶体（材料）的硬度和强度提高。产生细晶强化。
（3）晶界处原子具有较高的动能，且晶界处存在大量缺陷。原子在晶界处扩散比晶内快（4）固态相变时易在晶界处形成新核。
（5）晶界上富集杂质原子多，熔点低，加热时容易过热和过烧。
（6）晶界腐蚀速度比晶内快。
（7）晶界具有不同与晶内的物理性质。
亚晶界属与小角度晶界，为各种亚结构的交界，大小和尺寸与热加工条件有关。
3：位错的增殖（F-R源，双交滑移）
运动过程：(a)→(b)→(c)→(d)→(e)→最后在τ作用下,形成了一个闭合的位错环和位于环内与原位错AB 完全相同的位错。然后在τ作用下又重复以前的运动过程,不断产生新的位错线使位错增殖
如果交滑移后的位错再转回和原滑移面平行的滑移面中继续运动则发生双交滑移
4：扩散条件及其影响因素
条件：1.温度要足够高。只有T足够高，才能使原子具有足够的激活能，足以克服周围原子的束缚而发生迁移。2.时间要足够长。3.扩散原子要能固溶。4.扩散要有驱动力，实际发生的定向扩散过程都是在扩散驱动力作用下进行的。
影响因素：影响扩散的因素：温度、固溶体类型、晶体结构、晶体缺陷、化学成分、应力和磁性
5：各种强化机制及其本质
形变强化、固溶强化、第二相强化（弥散强化，沉淀强化）细晶强化
一．固溶强化：溶质原子溶入金属基体而形成固溶体，使金属的强度、硬度升高，塑性、韧性有所下降，这一现象称为固溶强化，是通过合金化对材料进行的最基本的强化方法。
二. 第二相强化：当第二相以细小弥散的微粒均匀分布于基体相中时，将阻碍位错运动, 产生显著的强化作用。
三.细晶强化：细晶强化是唯一的使材料的强度和塑性同时提高的强化方法。对不同材料，细化晶粒都使其屈服强度有不同程度的提高。
四．形变强化：金属材料经塑性变形后，其强度和硬度升高，塑性和韧性下降，这种现象称为形变强化。6：细化晶粒方法
(1) 对铸态使用的合金：合理控制冶铸工艺，如增大过冷度、加入变质剂、进行搅拌和振动
(2) 对热轧或冷变形后退火态使用的合金：控制变形度、再结晶退火温度和时间。
(3) 对热处理强化态使用的合金：控制加热和冷却工艺参数, 利用相变重结晶来细化晶粒。
7：塑性变形对材料组
织和性能的影响
（一）显微组织变化
1.晶粒形状的变化：出
现大量的滑移带和孪
晶带，晶粒形状发生
了变化。组织不均匀
会出现带状组织2. 亚
结构的变化：随变形
度增大，位错密度迅
速增大，位错组态和
分布等亚结构发生变
化3. 形变织构变化
（二）性能的变化：
加工硬化：金属材料
在塑性变形过程中，
随着变形量的增加，
强度和硬度不断上
升，而塑性和韧性不断下降的现象。另外电阻温度系数、磁导率、热导率均下降。
（三）残余应力变化第一类内应力—宏观残余应力第二类内应力—微观残余应力第三类内应力—点阵畸变
8：冷变形合金加热时内部组织和性能变化
冷变形金属随加热温度的提高
一. 显微组织变化回复阶段，仍保持原来形状(纤维状)；再结晶阶段，变形晶粒转变为等轴晶粒；晶粒长大阶段，晶粒尺寸发生变化
二. 性能变化 1.力学性能硬度和强度:回复阶段,变化不大,再结晶阶段下降；塑性:回复阶段,变化不大; 再结晶阶段上升；粗化后下降。2.物理性能：温度升高，电阻率下降；回复阶段密度变化不大，再结晶阶段上升。3.内应力:回复阶段基本消除完毕宏观应力,而微观应力消除需再结晶后才能完成4. 亚晶粒尺寸5. 储存能释放
9.金属结晶的条件和特点
（1）热力学条件：需要过冷度（2）动力学条件：液固界面前沿液体的温度Ti 10.晶面生长形态与L/S前沿温度梯度关系 正的温度梯度是指液相温度随离液-固界面的距离增大而增高，即dT/dz>0。 负的温度梯度是指液相温度随离液-固界面的距离增大而降低，即dT/dz＜0 在正的温度梯度下，相界面的推移速度受固相传热速度控制，生长形态与界面结构有关: a 光滑界面，生长形态呈台阶状b 粗糙界面，生长形态呈平面状 在负的温度梯度下，生长形态为树枝状长大 综合题：再结晶问题 再结晶是一个显微组织重新改组，变形储存能充分释放,性能显著变化的过程，其驱动为回复后未被释放的变形储存能。 (一) 再结晶过程(再结晶过程是形核和长大,但无晶格类型变化) (二) 再结晶动力学(再结晶动力学：取决于形核率N和长大速率G的大小) (三) 再结晶温度(冷变形金属开始进行再结晶最低温度测定方法：金相法和硬度法) (四) 影响再结晶的因素(1.变形程度2.原始晶粒尺寸金属原始晶粒细小，则TR越低，同时形核率和长大 速度均增加，有利于再结晶。3. 微量溶质原子 4.第二相粒子:第二相粒子尺寸较小且又密集分布时阻碍再结晶形成。5.退火工艺参数：当变形程度和保温时间一定，退火温度越高，再结晶速度快； 在一定范围内延长保温时间，使原子扩散充分, TR下降。) (五) 再结晶后晶粒大小1.变形程度的影响2. 退火温度T升高，再结晶速度快(六)再结晶全图