南昌大学材料科学导论期末试卷重点
材料科学导论重点

word格式-可编辑-感谢下载支持材料导论题目类型:填空题、判断改错题、简答题、论述题第一章1、重要名词:材料、非金属材料、材料科学与工程、生态环境材料2、材料分类:金属、无机非金属、高分子、复合材料、半导体材料复合材料按复合材料分类3、材料科学与工程的组成要素4、材料的发展趋势第二章1、重要名词:强度、硬度、疲劳极限、蠕变极限、断裂韧度2、力学性能:⑴弹性、塑性、强度(基本公式以及指标)⑵硬度(测硬度方法选择。
注意邵氏硬度)⑶疲劳极限(表面强化处理提高疲劳极限)⑷蠕变极限⑸冲击吸收功(韧脆转变温度)⑹断裂韧度(材料的固有性质)3、物理性能(1)、电学性能①超导性的基本特性及三个重要性能指标②影响材料导电性的因素(2)磁学性能顺磁性、抗磁性、铁磁性、亚铁磁性、反磁性、磁滞回线以及他们的图形特点(3)化学性能①化学腐蚀、电化学腐蚀的区别②老化(两种类型降解和交联)(4)课后习题第3 题第三章这章大家自己看看呢,重要点的是原子间的结合键以及不同材料间的结合键第四章1、炼铁的基本反应(燃料的燃烧、冶金反应、造渣)和产品2、炼钢的基本反应、炼钢方法和钢的浇注和钢锭的分类3、合金的结构(特别注意固溶强化)4、晶体缺陷5、金属的结晶过程6、晶粒大小对力学性能的影响以及晶粒细化的方法7、了解经书的成型工艺有哪些类别第五章1、陶瓷的分类2、陶瓷的结构(晶相、玻璃相、气孔)和玻璃相的作用气孔是造成裂纹的根源第六章高分子材料的组成、结构和性能、热固性材料、热塑性材料等第七章复合材料的基体以及增强材料(玻璃纤维、碳纤维、硼纤维、芳纶纤维第九章1、材料的强化方法(细晶强化、固溶强化、位错强化、沉淀强化)2、普通材料的热处理(退火、正火、淬火、回火)调制处理:淬火并高温回火。
材料科学导论复习要点(完结篇)

复习要点(Emphasis of revision)1. 考试是以PPT 和上述参考书内容为主。
2. 试题一共10题,有一半简单计算一半概念题。
3. 试题内容包含在上述复习要点中。
的部分为重点复习内容 ◆ PPT 第二讲 (英文参考书第二章) 原子结构的回顾电子,质子,中子,原子的量子力学,电子态,周期表 固体中的原子键合键能键能(Bond Energy )通常是指在101.3KPa 和298K 下将1mol 气态分子拆开成气态原子时,每个键所需能量的平均值,键能用E 表示。
是表征化学键强度的物理量,可以用键断裂时所需的能量大小来衡量。
基本的原子键离子键,共价键,金属键正负离子间的静电相互作用是离子键的根源。
共价键的本质在于两个原子各有一个自旋相反的未成对的电子,由于原子轨道相重叠而构成价键轨道,导致体系的能量下降。
金属键在本质上和共价键有类似的地方,但是其外层电子比共价键更公有化,电子自由游移于正离子之间,遍及整个晶体,构成近自由电子,这就像是正离子浸在近自由电子的海洋之中。
金属键和共价键最明显的区别就是金属键缺乏方向性和饱和性。
二次键(范德华力) ◆ PPT 第三讲 (英文参考书第三章)结构基元:通过周期性重复排列而组成晶体的最基本的重复单元。
晶体结构−−−−−−→偶极矩的感作用近原子相互作用→荷位移→偶极子(dipoles )范德力面心立方结构,体心立方结构,六角密堆结构原子堆积因素原子堆积系数APF=原子总体积/结构基元体积配位数:相邻原子周围没有电子轨道重叠的参考原子(离子)的数量。
(1)面心立方结构:配位数CN=12每个结构基元的原子数,n=4面上:6×1/2=3角上原子数:8×1/8=1原子堆积系数APF=0.68总体积:结构基元的体积:(2)体心立方结构:a=4R √3配位数CN=8每个结构基元的原子数,n=2中间原子数:1×1=1角上原子数:8×1/8=1原子堆积系数APF=0.68 (3)六角密堆结构:配位数CN=12每个结构基元的原子数,n=6中间原子数:1×3=3角上原子数:12×1/6=2角上原子数:2×1/2=1原子堆积系数APF=0.7 原子堆积系数密度计算:其中:Vc=a 3(FCC 和BCC), a=2R √2(FCC);a=4R √3(BCC);n —原子中的结构基元数;A---分子量;N A =6.023×1023atoms/mol.晶面指数结晶取向◆ PPT 第四讲 (英文参考书第四、五章)点缺陷:包括(空缺,间隙,杂质)晶体中的点缺陷是在晶体晶格结点上或邻近区域偏离其正常结构的一种缺陷。
(word完整版)材料科学导论试题答案

材料科学导论试题一、必作题(每题10分,共50分)1)分析材料强化的主要方法及原理。
材料强化的原理:一是提高合金的原子间结合力,提高其理论强度,另一强化途径是向晶体内引入大量晶体缺陷,如位错、点缺陷、异类原子、晶界、高度弥散的质点或不均匀性(如偏聚)等,这些缺陷阻碍位错运动,也会明显地提高材料强度。
材料强化方法主要有:结晶强化、形变强化、固溶强化、相变强化、晶界强化等.其中结晶强化通过控制结晶条件,在凝固结晶以后获得良好的宏观组织和显微组织,从而提高金属材料的性能,包括细化晶粒、提纯强化。
形变强化是指金属材料经冷加工塑性变形可以提高其强度。
这是由于材料在塑性变形后位错运动的阻力增加所致。
固溶强化是指通过合金化(加入合金元素)组成固溶体,使金属材料得到强化。
相变强化是指合金化的金属材料,通过热处理等手段发生固态相变,获得需要的组织结构,使金属材料得到强化,分为沉淀强化、马氏体强化。
在实际生产上,强化金属材料大都是同时采用几种强化方法的综合强化,以充分发挥强化能力。
2)纯铁、低碳钢、中碳钢、高碳钢、铸铁在碳含量上有什么不同.通常碳含量小于0。
02%的为纯铁或熟铁,在0.02—2.1%之间的为钢,钢分为低碳钢、中碳钢和高碳钢:在0.02-0.25%之间的叫低碳钢,强度较低、塑性和可焊性较好;在0。
25~0.60%之间的叫中碳钢,有较高的强度,但塑性和可焊性较差;在0。
60%-2.1%之间的叫高碳钢,塑性和可焊性很差,但热处理后会有很高的强度和硬度。
而碳含量大于2。
1%的为铸铁或生铁.3)晶体中的缺陷有什么?晶体缺陷是指由于晶体形成条件、原子的热运动及其它条件的影响,使得原子的排列往往存在偏离理想晶体结构的区域。
这些与完整周期性点阵结构的偏离就是晶体中的缺陷。
晶体中存在的缺陷种类很多,根据几何形状和涉及的范围常可分为点缺陷、面缺陷、线缺陷几种主要类型。
点缺陷是指三维尺寸都很小,不超过几个原子直径的缺陷。
材料导论期末考点总结

材料导论期末考点总结材料导论是一门综合性的学科,广泛涉及材料科学、材料工程以及相关学科的知识体系。
期末考试是对学生对所学知识的综合应用能力的考察,理解和掌握期末考点对于顺利通过考试至关重要。
本文将对材料导论期末考点进行总结,以便学生在复习时有针对性地了解和把握重点内容。
一、晶体和晶体缺陷1.晶体的结构和性质:晶格、晶体结构类型、晶体的性质与晶格结构之间的关系。
2.晶体缺陷的分类和特点:点缺陷、线缺陷、面缺陷的具体分类和特点。
3.晶体缺陷的原因和形成机制:热原子运动、拉伸和压缩等外力、辐射等原因引起晶体缺陷形成的机制。
4.晶体缺陷对材料性能的影响:晶体缺陷对导电性、导热性、塑性、疲劳性等材料性能的影响。
二、金属材料的结构和性能1.金属晶体结构:简单立方、面心立方、体心立方晶体结构的特点和性质。
2.金属的力学性能:塑性和韧性的概念、强度、硬度、延性、弹性模量等力学性能的定义和计算方法。
3.金属的物理性能:导电性、导热性、合金化等物理性能的定义、计算和提高途径。
三、陶瓷材料的结构和性能1.陶瓷晶体结构:离子晶体结构的特点、堆垛方式、层间间隔和离子间离心距的关系。
2.陶瓷的物理性能:绝缘性、压电性、磁性、光学性质等物理性能的定义、计算和提高途径。
3.陶瓷的力学性能:脆性的概念、强度、硬度、韧性等力学性能的定义和计算方法。
四、高分子材料的结构和性能1.高分子链结构:线性链、支化链和交联链的结构特点和分子量对聚合物结构和性能的影响。
2.高分子的物理性能:热稳定性、熔融性、黏度、玻璃化转变温度等物理性能的定义和计算方法。
3.高分子的力学性能:强度、韧性、刚性、弹性恢复性等力学性能的定义和计算方法。
五、复合材料的结构和性能1.复合材料的组成和结构:基体材料、增强材料和界面相的特点和组成关系。
2.复合材料的力学性能:强度、韧性、疲劳性、层间剪切强度等力学性能的定义和计算方法。
3.复合材料的物理性能:导电性、导热性、热稳定性等物理性能的定义和计算方法。
材料科学导论 期末试卷(2)

2016-2017学年第二学期期末试卷课程名称:材料科学导论 闭卷 B 卷 120 分钟一、 名词解释(中文作答,每小题3分,共15分)1. Property2. Schottky defect3. Hardness4. Brittle fracture5. Failure二、简答题(共45分)mechanical and annealing twins.(10分)2. (a) For each of edge, screw, and mixed dislocations, cite the relationship between the direction of the applied shear stress and the direction of dislocation line motion. (b) Cite the primary differences between elastic, anelastic, and plastic deformation behaviors. (10分)3.Briefly describe in your own words the strengthening mechanisms about strain hardening .(10分)4. (a) Briefly explain why fine pearlite is harder and stronger than coarse pearlite. (b) Cite two reasons why martensite is so hard and brittle. (10分)5. The following figure is the schematic representation of grains of austenite γ phase. Briefly draw up its microstructures of hypoeutectoid steel containing 0.45 wt%C. (5分)评阅人得分10分,共40分)1. Calculate the radius of a vanadium atom, given that V has a BCC crystal structure,a density of 5.96 g/cm3, and an atomic weight of 50.9 g/mol.2. Carbon is allowed to diffuse through a steel plate 15 mm thick. The concentrations of carbon at the two faces are 0.65 and 0.30 kg C/m3 Fe, which are maintained constant. If the preexponential and activation energy are 6.2×10-7 m2/s and 80,000 J/mol, respectively, compute the temperature at which the diffusion flux is 1.43 ×10-9 kg/m2-s.3. A specimen of aluminum having a rectangular cross section 10 mm × 12.7 mm is pulled in tension with 35,500N force, producing only elastic deformation. Calculate the resulting strain. Assume a modulus of elasticity of 69.0 GPa .4.Apolystyrene component must not fail when a tensile stress of 1.25 MPa is applied. Determine the maximum allowable surface crack length if the surface energy of polystyrene is 0.50 J/m2. Assume a modulus of elasticity of 3.0 GPa .。
南昌大学工程材料学学期期末考试试题(A)及详解答案

工程材料学学期期末考试试题(A)及详解答案共5 页第1 页5. 杠杆定律只适用于两相区。
( )6. 金属晶体中,原子排列最紧密的晶面间的距离最小,结合力大,所以这些晶面间难以发生滑移。
( )7. 共析转变时温度不变,且三相的成分也是确定的。
( )8. 热加工与冷加工的主要区别在于是否对变形金属加热。
( )9. 过共析钢为消除网状渗碳体应进行正火处理。
( ) 10. 可锻铸铁能够进行锻造。
( ) 四、简答题(每小题5分,共20分)1. 在图1中分别画出纯铁的)011(、)111(晶面和]011[、]111[晶向。
并指出在室温下对纯铁进行拉伸试验时,滑移将沿以上的哪个晶面及晶向进行?图12.为什么钳工锯 T10,T12 等钢料时比锯 10,20 钢费力,锯条容易磨钝?3.奥氏体不锈钢的晶间腐蚀是怎样产生的?如何防止?4.低碳钢渗碳表面化学热处理的温度范围是多少?温度选择的主要理由是什么?五、请用直线将下列材料牌号与典型应用零件及热处理工艺连接起来。
(每小题2分,共10分)材料牌号应用零件热处理工艺HT250 弹簧调质+氮化Cr12MoV 飞机起落架固溶+时效7A04(LC9)机车曲轴自然时效(退火)65Mn 冷冲模淬火+中温回火38CrMoAl 机床床身淬火+低温回火六、某工厂仓库积压了许多退火状态的碳钢,由于钢材混杂,不知道钢的化学成分,现找出其中一根,经金相分析后,发现其组织为珠光体+铁素体,其中铁素体占80% ,回答以下问题:(每小题4分,共12分)①求该钢的含碳量;②计算该钢组织中各相组分的相对百分含量;10.硅(Si),锰(Mn);磷(P),硫(S)。
11.回火索氏体(或S回),索氏体(或S)。
12.20CrMnT,T10。
13.强化铁素体;提高淬透性。
14.灰口铸铁;最低抗拉强度300MPa,珠光体。
15.硬铝合金,α+β型钛合金三、判断题:(每小题1分,共10分)1.×, 2.√, 3.×, 4.×, 5.√, 6.×, 7.√, 8.×, 9.√, 10.×。
(完整版)材料科学与工程导论试题
第二章材料科学与工程的四个基本要素作业一第一部分填空题(10个空共10分,每空一分)1.材料科学与工程有四个基本要素,它们分别是:使用性能、材料的性质、结构与成份和合成与加工。
2.材料性质的表述包括力学性质、物理性质和化学性质。
3.强度可以用弹性极限、屈服强度和比例界限等来表征。
4.三类主要的材料力学失效形式分别是:断裂、磨损和腐蚀。
5.材料的结构包括键合结构、晶体结构和组织结构。
6.晶体结构有三种形式,它们分别是:晶体、非晶体和准晶体。
7.化学分析、物理分析和谱学分析是材料成分分析的三种基本方法。
8.材料的强韧化手段主要有固溶强化、加工强化、弥散强化、第二相强化和相变增韧。
第二部分判断题(10题共20分,每题2分)1.材料性质是功能特性和效用的描述符,是材料对电.磁.光.热.机械载荷的反应。
(√)2.疲劳强度材料抵抗交变应力作用下断裂破坏的能力。
(√)3.硬度是指材料在表面上的大体积内抵抗变形或破裂的能力。
(错)4.性能是包括材料在内的整个系统特征的体现;性质则是材料本身特征的体现。
(√)5.晶体是指原子排列短程有序,有周期。
(错)6.材料的热处理是指通过一定的加热、保温、冷却工艺过程,来改变材料的相组成情况,达到改变材料性能的方法。
(√)7.材料表面工程包括表面改性和表面保护两个方面。
(错)8.材料复合的过程就是材料制备、改性、加工的统一过程。
(√)9.材料合成与加工过程是在一个不限定的空间,在给定的条件下进行的。
(错)10.材料中裂纹的形成和扩展的研究是微观断裂力学的核心问题。
(√)第三部分简答题(4题共40分,每题10分)1.材料性能的定义是什么?答:在某种环境或条件作用下,为描述材料的行为或结果,按照特定的规范所获得的表征参量。
2.金属材料的尺寸减小到一定值时,材料的工程强度值不再恒定,而是迅速增大,原因有哪两点?答:1)按统计学原理计算单位面积上的位错缺陷数目,由于截面减小而不能满足大样本空间时,这个数值不再恒定;2)晶体结构越来越接近无缺陷理想晶体,强度值也就越接近于理论强度值。
材料科学与工程期末考试复习试题
材料科学与工程期末考试复习试题材料科学与工程期末考试复习试题1.相律是在完全平衡状态下,系统的相数、组元数和温度压力之间的关系,是系统的平衡条件的数学表达式:f=C-P+22.二元系相图是表示合金系中合金的间关系的图解。
3.晶体的空间点阵分属于大晶系,其中正方晶系点阵常数的特点为,请列举除立方和正方晶系外其他任意三种晶系的名称交。
4.合金铸锭的宏观组织包括三部分。
5.在常温和低温下,金属的塑性变形主要是通过的方式进行的。
此外还有和折等方式。
6.成分过冷区从小到大,其固溶体的生长形态分别为。
1.原子扩散的驱动力是:组元的化学势梯度2.凝固的热力学条件为:过冷度3.某金属凝固时的形核功为△G*,其临界晶核界面能为△G,则△G*和△G 的关系为△△G5.金属液体在凝固时产生临界晶核半径的大小主要取决于过冷度。
6.菲克第一定律表述了稳态扩散的特征,即浓度不随变化。
7.冷变形金属加热过程中发生回复的驱动力是:冷变形过程中的存储能9.合金铸锭的缺陷可分为缩孔和偏析两种。
1.体心立方结构是原子的次密排结构,其致密度为。
2.同一种空间点阵可以有无限种晶体结构,而不同的晶体结构可以归属于同一种空间点阵。
3.结晶时凡能提高形核率、降低生长率的因素,都能使晶粒细化。
4.合金液体在凝固形核时需要能量起伏、结构起伏和成分起伏。
5.小角度晶界的晶界能比大角度晶界的晶界能高。
6.非均匀形核时晶核与基底之间的接触角越大,其促进非均匀形核的作用越大。
7.固溶体合金液体在完全混合条件下凝固后产生的宏观偏析较小。
8.冷形变金属在再结晶时可以亚晶合并、亚晶长大和原晶界弓出三种方式形核。
9.动态再结晶是金属材料在较高温度进行形变加工同时发生的再结晶、其形变硬化与再结晶软化交替进行。
10.金属-非金属型共晶具有粗糙-光滑型界面,所以它们多为树枝状、针状或螺旋状形态。
11.孪生变形的速度很快是因为金属以孪生方式变形时需要的临界分切应力小。
12.相图的相区接触法则是相邻相区相数差1。
南昌大学光伏学院材料科学基础期末重点(50分)
材料科学与基础(二)1.辨析点缺陷它在三维空间各方向上尺寸都很小,亦称为零维缺陷。
如空位,间隙原子或异类原子。
2.缺陷方程式位置关系质量平衡电中性3.生成无限固溶体充分必要条件①粒子半径差小于15%②组元间晶体结构相同形成固溶体后对晶体性质影响:①稳定晶格阻止某些晶型转变发生②活化晶格③固溶强化④强度硬度提高,塑性降低4.菲克尔第一、二定律单位时间通过垂直于扩散方向单位截面的物质流量,与该处的浓度梯度成正比J= -Ddc/dt -----菲克尔第一定律只要有浓度梯度存在,就会有扩散现象。
扩散的宏观流动总是从溶质浓度高的向浓度低的方向进行。
(稳态扩散材料内部各处的溶质浓度不随时间而变)扩散第二定律:包含时间因素在内的非稳态扩散的定律5.晶体强化机制①固溶强化②时效强化③细晶强化④沉淀弥散强化⑤加工硬化6.扩散机制1.易位扩散2.环形扩散3.间隙扩散4.准间隙扩散5.空位扩散间隙扩散:指碳氢氧氮这类尺寸小的原子在金属晶体内的扩散。
是从一个八面体间隙运动到邻近的另一个八面体间隙。
空位扩散:空位扩散是指晶体中的空位路迁入邻近原子,而原子反向迁入空位;7.柯肯达尔效应由于多元系统中各组元扩散速率不同而引起的扩散偶原始界面向扩散速率快的一侧移动的现象称为克肯达尔效应发生的条件对结构的影响:产生柯肯达尔效应时,若晶体收缩完全,原始界面会发生移动。
若晶体收缩不完全,在低熔点金属一侧会形成分散的或集中的空位。
其总数超过平衡空位浓度,形成孔洞,甚至形成柯肯达尔孔。
而在高熔点金属一侧的空位浓度将减少至平衡空位浓度,从而改变了晶体的密度。
扩散系数的计算扩散系数影响因素:D=D0exp(-Q/RT).从关系式上看,扩散系数主要决定于温度和激活能。
影响激活能的主要因素:扩散机制晶体结构原子结合力合金成分8.固相反应影响因素①化学组成与结构②颗粒尺寸③温度,压力,气氛④矿化剂(温度、细粒、材料特性)9.马氏体相变定义:①无扩散的②点阵畸变式的③以切变分量为主④动力学和形态受应变能控制特点:①马氏体相变无扩散性②切变共格性和表面浮凸现象③位向关系与惯习面④马氏体相变得可逆性与形状记忆效应对性能的影响(强度硬度变大、塑性降低)CaTi矿结构相变10.均匀成核:在均一的液相中靠自身的结构起伏和能量起伏形成新相核心的过程。
材料科学导论复习题
A1. 提拉法生长晶体需要满足的基本条件1.晶体(晶体加掺质)要到融化而不分解;2.晶体不得与坩埚或存在气氛起化学反应;3.晶体的熔点必须低于坩埚熔点;4.必须使单晶的提拉速度与炉内的温度梯度相匹配。
2. 固相反应通常包含的步骤1.固体界面如原子或离子的跨过界面的扩散;2.原子规模的化学反应;3.新相成核;4.通过固体的输运及新相的长大。
3.透明陶瓷对粉料的基本要求(1)具有较高的纯度和分散性;(2)具有较高的烧结活性;(3)颗粒比较均匀并呈球形;(4)不能凝聚,随时间的推移也不会出现新相。
4.烧结过程中促使出现二次再结晶(异常晶粒生长)现象的主要因素(1)原始粉料的尺寸分布太广;(2)素坯烧结时发生不均匀的致密化;(3)在原始粉料中掺入了不适当的外加剂或烧结时气氛不适当;(4)第二相与晶界的分离;(5)过高的烧结温度与过长的烧结时间;(6)晶界的本征特性。
B1、(i)感生电极化强度P的基频和倍频成分:P = a E +P E2 = a E cos ①t +P E2 cos2 ①t「 1 c一一、=a E cos 3t + P E2(1 + cos 2o t)0 2 o1c—1c「=_ P E2 +a E cos 3t + P E2 cos 23t2 0 0 2 0频率为零的直流成分,频率为3的基频成分和频率为23的倍频成分(二次谐波信号);(ii)非线性光学的用途:激光的强光控制(全光开关、光限幅)、脉冲压缩(调Q与锁模)、频率转换(倍频、和频、四波混频)、激光光谱(超精细结构分析)、消畸变传输(光学位相共轭)、光孤子通信、数字光计算、非线性光存储(光折变光存储、双光子光存储)2、频率转换晶体:三硼酸锂(LiB3O5)晶体,简称LBO晶体;KDP\KBBF磷酸二氢钾(KH2PO4)型晶体,简称KDP型晶体。
电光晶体:铌酸锂(LN)、钽酸锂(LT)、磷酸钛氧钾(KTP)。
光折变晶体:钛酸钡(BaTiOJ、铌酸钾(KN)。
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《材料科学导论》复习题第一章1、重要概念【结构材料】是指具有抵抗外场作用而保持自己的形状、结构不变的优良力学性能(强度和韧性等),用于结构目的的材料。
【功能材料】是具有优良的电学、磁学、光学、热学、声学、力学、化学和生物学功能及其相互转化的功能,被用于非结构目的的高技术材料。
【结合键】指由原子结合成分子或固体的方式和结合力的大小。
结合键决定了物质的一系列物理、化学、力学等性质。
【离子键】正负离子间的静电作用。
【共价键】同号电荷聚集在两个原子之间,形成共用电子对。
【金属键】在金属中的自由电子与金属正离子相互作用所构成的键合称为金属键。
【氢键】【强健(一次键)】【弱键(二次键)】【对称性】若一个物体(或晶体图形)当对其施行某种规律的动作以后,它仍然能够恢复原状(即其中点、线、面都与原始的点、线、面完全重合)时,就把该物体(图形)所具有的这种特性称之为“对称性”。
【有序无序转变】【对称破缺】原来具有较高对称性的系统出现不对称因素,其对称程度自发降低的现象。
2、问答题○1离子键及其晶体特点答:键合特点:无饱和性、方向性不明显、配位数大、强键(一次键)离子键材料的性能特点:高熔点、高硬度、低塑性、绝缘性能好○2共价键及其晶体特点答:键合特点:方向性明显,配位数小,密度小,有饱和性○3金属键及其晶体特点答:键合特点:无方向性无饱和性,强键金属键材料性能特点:良好的导电性及导热性、正的电阻温度系数、良好的强度及塑性、特有的金属光泽、密度比较大。
○4有序无序转变方式○5为什么高熔点的元素具有强的一次键和低的线膨胀系数?○6下图为A、B两种材料的键能曲线,请比较两种材料线膨胀系数的大小,简要说明理由。
第二章1、重要概念【晶体】是内部质点在三维空间呈周期性重复排列的固体【非晶体】物质的分子(或原子、离子)不呈空间有规则周期性排列的固体。
【空间点阵】向空间三维方向伸展的点阵称为空间点阵【七大晶系】等轴晶系、六方晶系、四方晶系、三方晶系、斜方晶系、单斜晶系、三斜晶系【十四种布拉菲点阵】【晶向】通过晶体中原子中心的不同方向的原子列。
【晶向族】原子排列情况相同在空间位向不同(即不平行)的晶向统称为晶向族。
【晶面】在晶体学中,通过晶体中原子中心的平面叫作晶面[【晶面族】在立方晶系中,由于原子的排列具有高度的对称性,往往存在有许多原子排列完全相同但在空间位向不同(即不平行)的晶面,这些晶面总称为晶面族。
其用大括号表示,即{abc}。
【晶面间距】同一晶面族相邻两晶面间的距离。
【各向同性】晶体在不同的方向所测得的性能数值完全相同【各向异性】晶体的各向异性即沿晶格的不同方向,原子排列的周期性和疏密程度不尽相同,由此导致晶体在不同方向的物理化学特性也不同,这就是晶体的各向异性。
【四面体间隙】由一个顶点原子和三个面心原子围成,其大小:rB=0.225R,间隙数量为8个。
【八面体间隙】位于晶胞体中心和每个棱边的中点,由 6 个面心原子所围成,大小rB=0.414R,rB为间隙半径,R为原子半径,间隙数量为4个。
【无公度相】在一定的温度(或压强)范围内,某些晶体中出现某种局域的原子特性的周期性分布,称做调制结构。
它的调制波长和点阵常数之间,可以有简单整数比的关系,也可以偏离简单整数比的关系。
如果有简单整数比关系,便称做公度,如果偏离简单整数比关系,便称做无公度。
存在公度调制结构的相称做公度相,存在无公度调制结构的相称做无公度相。
公度相和无公度相之间的转变,叫做公度-无公度相变。
【面心立方】原子分布在立方体的八个角上和六个面的中心。
面中心的原子与该面四个角上的原子紧靠。
【体心立方】八个原子处于立方体的角上,一个原子处于立方体的中心,角上八个原子与中心原子紧靠。
【密排六方】原子排列在正六面柱体的各顶点和上下面的中心,在正六面柱体的中间还有3个原子。
【致密度】致密度是指晶胞中原子所占体积与晶胞体积之比,用K表示,(对一个晶胞而言)。
【晶胞原子数】顶点*1/8+面心*1/2+体心*1【密排面】原子密度最大的面【配位数】配位数是指晶体结构中与任一原子最近邻并且等距离的原子数。
2、问答及计算题○1晶体与非晶体有什么重要的差别?○2画出面心立方金属晶体中的任一最密排面和最密排方向,写出其晶面、晶向簇指数。
○3画出体心立方晶体结构的基本单胞及间隙,写出单胞的原子数和致密度○4下图为立方点阵晶胞,写出或计算出下列试题的答案:(1)写出以O为起点的OA、OB、OC、OP1、OP4各方向的晶向指数。
几何条件:P4P6 = 3 AP4,P6P7 = 3 BP6,P1P7 = 2 CP1。
(2)写出晶面P2P3P5P7的晶面指数,并写出图中所包含的不通过O点的所有与其同一晶面族的晶面指数。
○5课堂练习题等第三章1、重要概念晶体融化的判据:当原子热振动的均方根位移与原子间距之比值超过一定限度δ后,晶体即产生熔化。
玻璃化转变温度:玻璃化过程的体积变化是连续的,但在体积连续变化过程中在温度Tg处斜率产生了明显的转折,这一转折称为玻璃化转变,对应于过冷液体转变为玻璃态,对应的温度Tg即为玻璃化转变温度。
玻璃化转变的实质:玻璃化转变对应于液体原子非定域性的丧失,原子被冻结在无序结构中,这就是玻璃化转变的实质,即结构无序的液体变成了结构无序的固体。
结晶曲线示意图:见书(上)P73页位置无序的统计描述:由于非静态的长程无序特征,因此对非晶态的结构描述,一般都是用统计的方法来描述,即用它的径向分布函数来描述。
伏龙诺依多面体。
利用镜像分布函数来描述非晶态结构信息存在一定局限性。
要获得结构的细节,还得乞助于构造模型:无规密堆模型:将液体是为均匀的,相干的而且基本上是无规的分子集合,其中并不包含晶态的区域,或在低温下存在大到足够容纳其他分子的空洞,只考虑了球形原子的堆积问题的球杆模型。
无规网络模型:机构的基本单元为4个氧原子构成的四面体,并处于中心处的四价硅原子键合;即相邻的四面体是拱顶点的,因而无线结构形成后,化学式保持为SiO2。
这样可以形成一个无规网络结构,无线性的引入使Si--O—Si键角可以对平均值产生偏离,键长也可以相应地予以伸缩,还可以沿Si—O键来旋转四面体的方位。
聚合物:由长链大分子(又称高分子)所构成的。
高分子是由大量一种或几种较简单结构单元组成的大型分子,其中每一结构单元都包含几个连结在一起的原子,整个高分子所含原子数目一般在几万以上,而且这些原子是通过共价键连接起来的。
液晶态:一些物质的晶态结构受热熔融或被溶剂溶解后,变成具有流动性的液体,分子位置无序,但结构上仍然保持有序排列,即分子取向仍具有长程序,从而在物理性质上呈现各向异性,形成一种兼有部分晶和液体性质的过渡状态,这种中间状态称为液晶态,具有这种状态的物质称为液晶。
液晶的组成:形成液晶的有机分子通常是具有刚性结构的分子,分子量在200~500g/mol,长度达几十个埃,长宽比在4~8之间。
液晶的结构单元:可分为四类:1)棒状分子;2)盘状分子;3)友邦装货盘状分子连接而成的(柔性)长链聚合物;4)有双亲分子自组装而成的膜。
液晶的结构:一:热致液晶:1、向列相第四章1、重要概念【合金】两种或两种以上的金属或金属与非金属经冶炼、烧结或其他方法组合而成并具有金属特性的物质。
【相】合金中具有同一聚集状态,同一结构,以及成分性质完全相同的均匀组成部分。
【点缺陷】现在我们设想这样一种情况:当温度足够高使得原子的振幅变得很大,以致于能挣脱周围原子对其的束缚(请读者考虑为什么振幅大,原子可以脱离平衡位置)。
因此,这个原子就成为“自由的”,它将会在晶体中以多余的原子方式出现?如果没有正常的格点供该原子“栖身”,那么这个原子就处在非正常格点上即间隙位置。
显然,这就是我们前面所说的间隙式原子。
由于原子挣脱束缚而在原来的格点上留下了空位。
这就是点缺陷形成的本质。
【线缺陷】晶体中某处一列或若干列原子有规律的错排。
【面缺陷】一块晶体常常被一些界面分隔成许多较小的畴区,畴区内具有较高的原子排列完整性,畴区之间的界面附近存在着较严重的原子错排。
这种发生于整个界面上的广延缺陷被称作面缺陷【肖特基空位】离位原子进入其它空位或迁移至晶界或表面。
【弗兰克空位】离位原子进入晶体间隙。
【固溶体】是一种组元(溶质)溶解在另一种组元中(溶剂,一般为金属中),保持溶剂的点阵类型不变。
【化合物】由两种或多种组元按一定比例(一定的成分)构成一个新的点阵,即不是溶剂的点阵也不是溶质的点阵。
【固溶体特点】溶剂的点阵类型不变,溶质原子或是代替部分溶剂原子(置换式固溶体),或是进入溶剂组元的间隙(间隙式固溶体)。
【置换固溶体】溶质原子置换了溶剂点阵中部分溶剂原子。
【间隙固溶体】溶质原子分布于溶剂晶格间隙中。
【一次固溶体】以纯金属元素为溶剂形成的固溶体。
【二次固溶体】以化合物为溶剂,组元元素之一为溶质而形成的固溶体。
【点缺陷平衡浓度】在某一温度下,晶体自由焓最低时随对应的点缺陷浓度为点缺陷的平衡浓度。
【点缺陷过饱和平衡浓度】给定温度下,晶体中存在一平衡的点缺陷浓度,通过一些方法,如高温淬火、辐照或冷加工,使晶体中的点缺陷浓度超过平衡浓度。
【色心】透明晶体中由点缺陷、点缺陷对或点缺陷群捕获电子或空穴而构成的一种缺陷。
【超点阵】置换固溶体和间隙固溶体在一定条件下局部或全部成为有序排列,溶质原子和溶剂原子分别占据固定的位置,而且每个晶胞中溶质和溶剂原子之比是一定的,这种有序结构称为超点阵。
【超晶格】2、问答及计算题○1点缺陷对离子晶体与金属晶体的导电性影响有何差别?○2置换固溶体和间隙固溶体有什么差别?它们的形成条件如何? ○3为什么说点缺陷是热力学平衡缺陷?如何获得过饱和点缺陷? ○4 固溶体如何分类? 答:1、按溶质原子在点阵中所占位置分为:置换固溶体和间隙固溶体;2、按固溶体溶解度大小分为:有限固溶体和无限固溶体;3、按溶质原子在溶剂中的分布特点分为:有序固溶体和无序固溶体;4、按基体类型分为:一次固溶体和二次固溶体。
○5弗兰克空位和肖特基空位的差别 答:肖脱基(Schottky )空位: 离位原子进入其它空位或迁移至晶界或表面。
弗兰克尔(Frenkel )缺陷:离位原子进入晶体间隙。
○6在Fe 中形成1mol 空位的能量为104.675 kJ ,计算从20℃升温至850℃时空 数目增加多少倍?(玻尔兹曼常数为:1.38×10−23J/K )(6.2×1013)答:根据空位在T 温度时的平衡浓度公式C=A e −E kT ,代入数据得,C2/C1=exp[(-E/k)(1/T2-1/T1)]=6.2×1013○7某晶体中形成一个空位所需要的激活能为0.32×1018J 。