材科基
材科基名词解释
材科基名词解释材科基是指材料科学与工程专业基础课程的一部分。
材料科学与工程是一个综合性的学科领域，涵盖了材料的成分、结构、性能以及制备、加工、改性、表征等方面的知识。
材科基是学生在学习材料科学与工程专业的核心课程之前所需要掌握的基础知识，是为了帮助学生打好基础，建立对材料科学与工程的整体框架和全局认识而设置的。
材科基的主要内容包括以下几个方面：1. 无机材料基础：无机材料是指非金属材料中的无机化合物，如金属氧化物、金属硫化物等。
无机材料基础主要包括无机化学基础知识，如元素周期表、化学键、晶体结构等。
此外，还会涉及无机材料的组成原理、物理化学性质以及制备和改性等基本知识。
2. 有机材料基础：有机材料是指含有碳-碳键或碳-氢键的化合物，如塑料、橡胶、纤维素等。
有机材料基础主要包括有机化学基础知识，如有机化合物的命名规则、有机合成反应等。
此外，还会涉及有机材料的结构与性能关系、制备和改性等基本知识。
3. 物理学基础：材料科学与工程中的物理学基础主要包括固体物理学和凝聚态物理学。
固体物理学主要研究固体材料的结构和性质，包括晶体结构、晶体缺陷、晶体的力学性能等。
凝聚态物理学则更加注重研究材料的电学、磁学、光学和热学性质等方面的知识。
4. 化学工程基础：材料科学与工程中的化学工程基础主要包括化学过程原理以及材料的制备和加工过程。
化学过程原理主要涉及物质的转化、分离和提纯等方面的基本原理。
材料的制备和加工过程则包括常见的材料加工工艺，如冶金工艺、陶瓷工艺、高分子材料的加工等。
通过学习材科基，学生可以建立起对材料科学与工程的整体框架和全局认识，为进一步深入学习专业课程打下坚实基础。
此外，材科基的内容广泛涵盖了物理学、化学学、化工学等多个学科的知识，为学生提供了更加全面的科学素养和跨学科的学习能力。
材科基的学习也为学生未来从事材料科学与工程相关研究和工作打下坚实基础。
材科基_笔记_71页
4
IC [1 e 0.25(x A x B)2]100% 式中 xA、xB 分别为 A、B 元素的电负性。 第三节 高分子链☆
构造
高分子结构
链结构
近程结构（一次结构/化学结构） 远程结构（二次结构）
构型
聚集态结构（三次结构）
“构造”：研究分子链中原子的类型和排列，高分子链的化学结构分类，结构单元 的键接顺序，链结构的成分，高分子的支化、交联与端基等内容；
2
b 轨道角动量量子数（l）：表示电子在同一壳层内所处的能级，与
电子运动的角动量有关。如 s、p、d、f…；
c 磁量子数（m）：给出每个轨道角动量量子数的能级数或轨道数，
为 2l+1,决定电子云的空间取向； d 自旋角动量量子数（s）：反映电子不同的自旋方向，其值可取± 1 。
2
核外电子的排布规则：
第一节 晶体学基础
1.空间点阵与晶胞
空间点阵：将理想晶体中的质点抽象为几何点，这些几何点在空间
周期性排列所组成的阵列；
6
晶胞：由空间点阵中选取的基本单元即为晶胞，但必须服从一定的选
取规则；
晶胞选取规则：1.选取的平行六面体应能反映出点阵的最高对称性；
2.平行六面体中棱和角相等的数目应最多；3.当棱边夹角存在直角时，
4. 范德瓦尔斯力
静电力：固有偶极间的相互作用，
F
∝
T
1
*r
7
分子间力
诱导力：固有偶极与诱导偶极间的作用 F ∝ 1
r7
色散力：诱导偶极间的相互作用 F ∝ 1
r7
特点：次价键、无方向性、无饱和性
5.氢键 属于极性分子键，存在于 HF、H2O、NH3 等分子间，有饱和性和方
材科基实验显微照相技术及材料显微组织的体视学定量析
材科基实验显微照相技术及材料显微组织的体视学定量析材料科学是研究材料结构与性能之间关系的学科，而显微照相技术是材料科学中常用的一种分析工具。
通过显微镜观察和摄影，可以获取材料的微观结构信息，并通过图像分析来定量化研究各种显微组织参数。
首先，显微照相技术的原理和方法有多种。
其中，光学显微镜是应用最广泛的一种显微镜，它通过聚焦、放大和投射来实现对样品的观察。
由于光学显微镜对样品的需求较低，使用方便且成本较低，因此它是最主要的显微照相技术之一、此外，透射电子显微镜（TEM）和扫描电子显微镜（SEM）是常用的高分辨率显微照相技术，它们能够提供材料的更高分辨率和更详细的信息。
然后，材料显微组织的体视学定量分析是通过对显微照相图像进行数字图像处理来实现的。
首先，需要对显微图像进行预处理，包括图像增强、噪声去除以及边缘检测等步骤，以提高图像的质量和清晰度。
接下来，可以使用图像分割技术将图像中的不同组织区域分离出来，以便进一步的定量分析。
常用的图像分割方法包括阈值分割和基于边缘检测的分割等。
分割完成后，可以利用图像特征提取技术来获取各种显微组织参数，比如颗粒尺寸分布、颗粒形状、晶粒尺寸和晶界角等。
最后，通过对显微组织参数的分析，可以得到对材料性能的一些定量判断。
例如，颗粒尺寸的分布可以反映材料的颗粒大小均匀性；颗粒形状的分析可以评估材料的颗粒形貌特征；晶粒尺寸和晶界角等参数则可以标示材料的晶粒变化和晶界性质。
这些显微组织参数对于材料的性能和制备有着重要的影响，因此，通过显微照相技术的定量分析可以帮助我们更深入地研究和了解材料的微观结构与性能之间的关系。
综上所述，材料科学中的显微照相技术及材料显微组织的体视学定量分析是一门非常重要的技术。
它通过对显微照相图像的处理和分析，可以获得材料的微观结构信息，进而揭示材料性能与结构之间的关系，对于材料研究和工程应用都具有重要的意义。
材科基名词解释
《材料科学基础》名词解释晶体原子、分子或离子按照一定的规律周期性排列组成的固体。
非晶体原子没有长程的周期排列，无固定的熔点，各向同性等。
空间点阵指几何点在三维空间作周期性的规则排列所形成的三维阵列，是人为的对晶体结构的抽象。
晶族依据晶体结构中高次轴（n>2）的数目，将晶体划分为低级（无高次轴）、中级（一个高次轴）和高级（多于一个高次轴）晶族。
晶带轴定律所有平行于同一方向的晶面（hkl）构成的一个晶带，该方向[uvw]就称为晶带轴，则有hu+kv+lw=0，这就是晶带轴定律。
空间群晶体结构中所有对称要素（含微观对称要素）的组合所构成的对称群。
布拉菲点阵除考虑晶胞外形外，还考虑阵点位置所构成的点阵。
晶胞在点阵中取出一个具有代表性的基本单元（最小平行六面体）作为点阵的组成单元，称为晶胞。
中间相两组元A和B组成合金时，除了形成以A为基或以B为基的固溶体外，还可能形成晶体结构与A，B两组元均不相同的新相。
由于它们在二元相图上的位置总是位于中间，故通常把这些相称为中间相。
配位数晶体结构中任一原子周围最近邻且等距离的原子数。
致密度晶体结构中原子体积占总体积的百分数。
金属键自由电子与原子核之间静电作用产生的键合力。
共价键相邻原子由于共享电子对所形成的价键，具有饱和性和方向性。
固溶体是以某一组元为溶剂，在其晶体点阵中溶入其他组元原子（溶剂原子）所形成的均匀混合的固态溶体，它保持溶剂的晶体结构类型。
间隙相当非金属(X)和金属(M)原子半径的比值rX/rM<0.59 时，形成的具有简单晶体结构的相，称为间隙相。
肖脱基空位（肖脱基缺陷）在个体中晶体中，当某一原子具有足够大的振动能而使振幅增大到一定程度时，就可能克服周围原子对它的制约作用，跳离其原来位置，迁移到晶体表面或内表面的正常结点位置上而使晶体内部留下空位，称为肖脱基空位。
弗兰克尔空位（弗兰克尔缺陷）当晶格热振动时，一些能量足够大的原子离开其平衡位置，而挤到晶格的间隙中，形成间隙原子，并在原正常格点上留下空位。
夏尔公式材科基
夏尔公式材科基
夏尔公式是材料科学中的重要理论之一，它描述了材料的力学性能与其微观结构之间的关系。
通过夏尔公式，我们可以深入了解材料的力学行为，为材料的设计和应用提供指导。
夏尔公式最早由法国科学家夏尔提出，他认为材料的力学性能与其晶粒尺寸和晶界数量有关。
夏尔公式的核心思想是，晶粒尺寸越小，晶界数量越多，材料的强度就越高。
这是因为晶界是材料中的弱点，它们会阻碍位错的移动，从而增加材料的强度和硬度。
夏尔公式可以用以下方程表示：
σ = k * d^(-1/2)
其中，σ是材料的屈服强度，k是夏尔常数，d是晶粒尺寸。
夏尔公式的这种反比关系说明了晶粒尺寸对材料性能的重要影响。
除了晶粒尺寸，夏尔公式还可以用来研究其他材料参数对力学性能的影响。
例如，夏尔公式可以用来探究晶界角的变化对材料强度的影响。
晶界角是晶界的角度，它可以影响晶界的稳定性和位错的运动。
夏尔公式可以帮助我们了解晶界角对材料性能的影响，并为材料的优化设计提供依据。
夏尔公式的应用不仅局限于金属材料，它也可以用于其他材料的研究。
例如，夏尔公式可以应用于陶瓷、塑料等非金属材料的力学性能研究。
在这些材料中，晶界的存在也会对材料的力学性能产生影
响，因此夏尔公式对于非金属材料的研究同样具有重要意义。
夏尔公式是材料科学中的重要理论工具，它能够帮助我们深入了解材料的力学性能与微观结构之间的关系。
通过夏尔公式的应用，我们可以优化材料的设计，提高材料的力学性能，为材料的应用提供科学依据。
材料科学基础材料科学概述资料讲解
材料和生活用品
钛结构自行车：“自行车发烧友” 选择钛合金制自行 车。钛合金的应用场合很特殊。通常用于需要抗腐蚀 ，耐疲劳，高弹性的场合
生命科学材料 原来使用专用的汞合金，为防止金属合金的分解已经
开发出一种可以满足口腔中特殊的物理及化学环境的新 型陶瓷。具体来讲，它需要满足下列要求：耐口腔中的 酸；低热导率（这对你吃冷饮有好处）；尽得住数年的 咀嚼力；耐骤冷骤热；当然还要口感舒适
spatial orientationof anelectroncloud
自旋角动量量子数si：表示电子自旋（spin
moment）的方向，取值为＋1或-1 22
核外电子的排布（electron configuration)规律
能量最低原理（Minimum Energy principle)电子总是占据能量最低的壳层
二、材料结构简述
1.原子结构 2.结合键 3.固体结构 4.结构缺陷
1原子结构 （Atomic Structure ）
一、物质的组成（Substance Construction） 物质由无数微粒（Particles）聚集而成 分子（Molecule）：单独存在 保存物质化学特性
dH2O=0.2nm M(H2)为2 M（protein）为百万 原子（Atom）： 化学变化中最小微粒
第一章材料科学概述
一、材料与材料科学 二、材料结构简述 三、材料的性能 四、材料工艺及其与结构和性能的关系 五、材料的强化机制
一、材料与材料科学
1.《材料科学基础》的基本概念 2.《材料科学基础》的地位 3. 学习《材料科学基础》的意义
1. 《材料科学基础》的基本概念
材料是指人类社会能接受地，经济地的制造有用物品的物质。 材料科学是研究材料的成分、组织结构、制备工艺、加工工艺、 材料的性能与材料应用之间的相互关系的科学。材料科学是当代 科学技术发展的基础、工业生产的支柱，是当今世界的带头学科 之一。纳米材料科学与技术是20世纪80年代发展起来的新兴学科 ，成为21世纪新技术的主导中心。 材料科学基础是进行材料科学研究的基础理论，它将各种材料（ 包括金属、陶瓷、高分子材料）的微观结构和宏观结构规律建立 在共同的理论基础上，用于指导材料的研究、生产、应用和发展 。它涵盖了材料科学和材料工程的基础理论。
材料科学基础ppt课件
• 这类聚合物是由缩聚反应或开环聚合而成的， 因主链带极性，易水解，醇解或酸解
• 优点：耐热性好，强度高 • 缺点：易水解
• 这类聚合物主要用作工程塑料
12
元素高分子
➢主链中不含碳原子，而是由Si 、B 、As等元素和O元 素组成，但在侧链上含有有机取代基团。这类高分 子兼具无机和有机高分子特性，如有机硅高分子。
• 支化高分子的形式：星形(Star)、 梳形 (Comb)、无规(Random)
23
网状(交联)大分子
• 缩聚反应中有三个或三个以上官能 度的单体存在时，高分子链之间通 过支链联结成一个三维空间网形大 分子时即成交联结构
• 交联与支化有本质区别 支化(可溶，可熔，有软化点) 交联(不溶，不熔，可膨胀)
2
•
3-1 材料组成和结构的基本内容
Principal Contents of Materials Composition and Structures
• 材料的组成： 构成材料的基本单元的成分及数目
• 材料的结构： 材料的组成单元(即原子或分子)之间相互吸引 和相互排斥作用达到平衡时在空间的几何排列。
(2)
结构单元 的键接方式 ( 几何构型 Geometric
Configuration) (链节)
16
加聚
缩聚
• 由以上知：
• 由于高分子是链状结构，所以把简单重复(结构)单元称为“链节”(chains) • 简单重复(结构)单元的个数称为聚合度DP(Degree of Polymerization1
28
无 规 共 聚 ( random)
• 两种高分子无规则地平行联结
ABAABABBAAABABBAAA
材科基名词解释
1、晶体原子按一定方式在三维空间内周期性地规则重复排列，有固定熔点、各向异性。
2、中间相两组元A 和B 组成合金时，除了形成以A 为基或以B 为基的固溶体外，还可能形成晶体结构与A，B 两组元均不相同的新相。
由于它们在二元相图上的位置总是位于中间，故通常把这些相称为中间相。
3、亚稳相亚稳相指的是热力学上不能稳定存在，但在快速冷却成加热过程中，由于热力学能垒或动力学的因素造成其未能转变为稳定相而暂时稳定存在的一种相。
4、配位数晶体结构中任一原子周围最近邻且等距离的原子数。
5、再结晶冷变形后的金属加热到一定温度之后，在原变形组织中重新产生了无畸变的新晶粒，而性能也发生了明显的变化并恢复到变形前的状态，这个过程称为再结晶。
（指出现无畸变的等轴新晶粒逐步取代变形晶粒的过程）6、伪共晶非平衡凝固条件下，某些亚共晶或过共晶成分的合金也能得到全部的共晶组织，这种由非共晶成分的合金得到的共晶组织称为伪共晶。
7、交滑移当某一螺型位错在原滑移面上运动受阻时，有可能从原滑移面转移到与之相交的另一滑移面上去继续滑移，这一过程称为交滑移。
8、过时效铝合金经固溶处理后，在加热保温过程中将先后析出GP 区，θ”，θ’，和θ。
在开始保温阶段，随保温时间延长，硬度强度上升，当保温时间过长，将析出θ’，这时材料的硬度强度将下降，这种现象称为过时效。
9、形变强化金属经冷塑性变形后，其强度和硬度上升，塑性和韧性下降，这种现象称为形变强化。
10、固溶强化由于合金元素（杂质）的加入，导致的以金属为基体的合金的强度得到加强的现象。
11、弥散强化许多材料由两相或多相构成，如果其中一相为细小的颗粒并弥散分布在材料内，则这种材料的强度往往会增加，称为弥散强化。
12、不全位错柏氏矢量不等于点阵矢量整数倍的位错称为不全位错。
13、扩展位错通常指一个全位错分解为两个不全位错，中间夹着一个堆垛层错的整个位错形态。
14、螺型位错位错线附近的原子按螺旋形排列的位错称为螺型位错。
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第六章、扩散与固相反应
பைடு நூலகம்
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第三章、非晶体固体
1、熔体的概念：不同聚合程度的各种聚合物的混合物 硅酸盐熔体的粘度与组成的关系 2、非晶态物质的特点 3、玻璃的通性（4个） 4、 Tg 、Tf ,相对应的粘度和特点 5、网络形成体、网络变化体、网络中间体
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第一章、晶体结构基础
1、晶体的基本概念 晶体的本质：质点在三维空间成周期性重复排列 晶体的基本性质：结晶均一性、各向异性、自限性、对称性、 最小内能性 2、对称的概念 物体中的相同部分作有规律的重复 对称要素：对称面、对称中心、对称轴（对称轴的类型和特点） 4次倒转轴不能被其他的对称要素及其组合取代 （L1、L2、L3、L4、L6、C、P、 L4i ） 对称操作:借助对称要素，使晶体的相同部分完全重复的操作 对称要素的组合必须满足晶体的整体对称要求，不是无限的
一、是非题（正确的打“√”，错误的打“×”）
1. 在宏观晶体中所存在的对称要素都必定通过晶体的中心。 2. 等轴晶系的对称特点是具有4根3次轴。 3. 微观对称要素的核心是平移轴。
二、选择题：
1. 在等轴晶系中，可能存在的空间格子类型为 。 (a) P，I，C (b) P，I，F (c) P，C，F (d) F，I，C 2. 晶体结构中一切对称要素的集合称为 。 (a) 对称型 (b) 点群 (c) 微观对称的要素的集合 (d) 空间群 3. 在各种层状硅酸盐结构中，晶胞参数相近的是 。 (a) a0和b0 (b) a0和c0 (c) c0和b0 (d) c0
第五章、相平衡
1、相律以及相图中的一些基本概念 相、独立组分、自由度等 2、自由度与相图座标系统的关系 3、等含量规则、等比例规则、杠杆规则、三角形规则、 连线规则、切线规则、重心规则等。 4、可逆与不可逆多晶转变的特点 5、一致熔和不一致熔化合物的特点 6、三元相图析晶路径的分析 判断化合物的性质 划分副三角形（与无变量点的关系） 标出界线上的温度走向和界线的性质 确定无变量点的性质 分析具体的析晶路程
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9、固相反应的定义、泰曼温度 10、固相反应的转化率 11、固相反应的一般动力学关系（反应的总阻力=各个分阻力之和） 12、固相反应的特点 （化学反应动力学范围、扩散动力学范围） 13、杨德尔方程 G＜0.3 14、金斯特林格方程 G＜0.8
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3、对称型（点群）：宏观晶体中只存在32种对称型 对称型的概念（所具有的宏观对称要素以一定的顺序组合起来） 4、晶体的分类 、晶族分类的依据 5、晶面的取向关系 、晶面指数的含义和计算（举例） 6、空间点阵的概念、 14种布拉维格子（ P、I、F、C格子） 7、晶胞的概念 、晶胞参数（计算） 8、微观对称要素的特征、空间群的概念（只存在230种空间群） 在微观对称操作中都包含有平移动作 9、球体紧密堆积原理 （六方密堆、立方密堆） 10、鲍林规则（离子晶体） 11、决定晶体结构的因素：化学组成、质点相对大小、极化性质 12、同质多晶
第七章、相变
1、相变的概念 2、相变的分类 3、一级相变、二级相变 4、固态相变 马氏体相变的概念与特征、有序－无序相变的概念 5、相变过程中的亚稳态与形成亚稳区的原因 6、晶核的形成条件、临界晶核半径rk、成核位垒（要有△T）
7、均匀成核速率，影响成核速率的因素：核坯的数目、质点加到核坯 上的速率 Iv=P· D
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8、缺陷反应方程和固溶式
CaCl2 KCl Ca .K ClCl Cli '
CaCl2 KCl Ca .K VK '2ClCl
9、固溶体的研究与计算 写出缺陷反应方程 固溶式、算出晶胞的体积和重量 理论密度（间隙型、置换型） 和实测密度比较 10、位错概念 刃位错：滑移方向与位错线垂直，伯格斯矢量b与位错线垂直 螺位错：滑移方向与位错线平行，伯格斯矢量b与位错线平行
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8、均匀成核、非均匀成核（非均匀成核速率） 9、晶体生长速率 10、成核与晶体生长相比，需要更大的△T 11、分相现象、分相的概念及判断 12、玻璃析晶热处理分析
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第八章、烧结
1、烧结的概念、定义 2、烧结与烧成、烧结与熔融、烧结与固相反应 3、烧结的推动力（过剩的表面能G） 4、烧结的模型 5、固态烧结的类型、特点、公式。在扩散传质中质点由什么地方向什 么地方扩散？ 6、液态烧结的类型、特点、公式 7、液态烧结与固态烧结的异同点 8、晶粒生长的概念、公式、计算：D2-Do2=kt 晶粒生长与再结晶是在烧结的中、后期进行的 晶粒生长不是小晶粒之间的相互粘结，而是晶界移动的结果
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13、典型的晶体结构（晶体结构的描述方法） CaF2结构、金刚石结构、金红石结构、刚玉结构、 CaTiO3、尖晶石结构、NaCl结构 14、硅酸盐晶体结构、硅酸盐晶体结构分类的依据 15、层状硅酸盐晶体的结构特点，（晶胞参数a和b值相近） 16、石英、磷石英、方石英的结构特点
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三、填充题：
1. 晶胞是 (1) 。 2. 空间群为Fm3m的晶体结构属于 （2） 晶族， （3） 晶系。 (1) 能充分反映整个晶体结构特征的最小结构单元；（2）高级；（3）立方；
四、计算题： 1. 试计算Na2O· CaO· Al2O3· 3SiO2玻璃的四个结构参数 Z、R、X 和 Y。 Z=4、R=2.2、Y=3.6、X=0.4。 五、论述分析题
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9、二次再结晶的概念、晶粒生长与二次再结晶的区别 10、造成二次再结晶的原因以及防止二次再结晶的方法 11、在有杂质（或烧结添加剂存在下）的晶粒生长：G3-Go3=kt 12、在晶粒的正常生长过程中，晶粒的极限尺寸；并分析烧结过程中 的晶粒大小。
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第四章、表面与界面
1、晶体的表面双电层与表面能的关系 2、润湿的概念、定义 改善润湿的方法：去除表面吸附膜（提高固体表面能）、 改变表面粗糙度、降低固液界面能 3、表面粗糙度对润湿的影响 4、吸附膜对润湿的影响 5、弯曲表面的效应与开尔文公式 6、晶界的概念、晶界的分类与特点 7、晶界构型，以及决定晶界构型的因素 8、晶界应力（与热膨胀系数差、温度差、晶粒直径成正比，与晶粒长 度成反比；细而长的针状晶粒的强度和抗冲击性能好）
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第二章、晶体结构缺陷
1、缺陷的概念（凡是造成晶体点阵的周期性势场发生畸变的一切因素） 2、热缺陷 （弗伦克尔缺陷、肖特基缺陷）及计算 热缺陷是一种本征缺陷、高于0K就存在， 影响热缺陷浓度的因数：温度和热缺陷形成能（晶体结构） 3、杂质缺陷、固溶体（晶态固体） 固溶体、化合物、混合物之间的比较 4、非化学计量化合物结构缺陷 种类、形成条件、特点，缺陷的计算等 5、连续置换型固溶体的形成条件 6、影响形成间隙型固溶体的因素 7、组分缺陷（补偿缺陷）：不等价离子取代 形成条件、特点（浓度取决于掺杂量和固溶度） 缺陷浓度的计算、与热缺陷的比较
1. 固相烧结与液相烧结的主要传质方式？固相烧结与液相烧结之间有何相同 与不同之处？
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三、主要参考书
《材料科学基础》 张联盟主编，武汉理工大学出版社 《无机材料科学基础》 张其土主编，华东理工大学出版社 或其他《无机材料科学基础》的教材
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9、粘土荷电的原因 10、粘土与水的作用、粘土泥浆属于塑性流动 11、电动电位的概念，以及影响因素 12、泥浆胶溶的机理与条件 13、泥浆发生触变的原因 14、粘土的可塑性 15、瘠性料的悬浮与塑化
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6、玻璃形成的热力学观点（结晶化、玻璃化、分相） 7、玻璃形成的动力学条件 3T图---临界冷却速率 ( dT ) c Tn
dt
n
8、玻璃形成的结晶化学条件（键强、键型） 9、玻璃的结构学说（二种玻璃结构学说的共同之处和不同之处） 10、玻璃的结构参数 （注意给出的条件） Z可根据玻璃类型定，先计算R，再计算X、Y 11、硼的反常现象