高性能弥散强化铜基复合材料及其制备技术(田保红,宋克兴,刘平等著)思维导图
机械工程材料知识点思维导图复习资料-改善材料性能的热处理、合金化及改性
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20XX年X月
改善材料性能的热处理、合金化及改性
⒈掌握概念： P、S、T、B、M、S回、T回、M回、、完全退火、球化退火、扩散退火、去应力退火、正火、淬火、淬透性、淬硬性、表面淬火、渗碳、调质。
⒉掌握金属材料在加热与冷却过程中的主要变化
⑴钢在加热时的转变（奥氏体的形成）
⒈）转变温度
共析钢：加热超过PSK线（A1）时，完全转变为奥氏体，平衡状态下亚共析钢：必须加热到GS线（A3）以上
过共析钢：必须加热到ES线（A CM）以上，才能全部获得奥氏体。
⒉）奥氏体的形成：晶核形成、晶核长大、剩余渗碳体溶解、奥氏体成分均匀化四个基本过程。
⒊）影响奥氏体转变的因素
①加热温度：提高加热温度，加速了奥氏体的形成。
②加热速度：加热速度越快，缩短奥氏体的形成时间。
③．钢中碳含量：碳含量增加时，转变速度加快。
④．合金元素：大部分合余元素加入钢中，减慢了奥氏体的形成速度。
⑤．原始组织：片状珠光体奥氏体形核长大快＞粒状珠光体。 ⑵、钢的冷却转变（等温冷却）：共析钢过冷奥氏体等温转变产物的组织和特性
1）珠光体类转变组织： (高温转变区)，在A1～550℃之间
2）贝氏体转变(中温转变)：
转变温度：在550℃～Ms：之间，
550℃~350℃上贝氏体
半扩散型，Fe不扩散，C原子有一定的扩
散能力
羽毛状碳化物在F间，韧性差
350℃~MS下贝氏体C原子有一定的扩散能力针状碳化物在F内，韧性高，综合机械性能好
3）.低温转变：（马氏体转变）：温度Ms～Mf，马氏体转变区
⑷、钢的冷却转变（连续冷却）
1）转变产物：
①冷却速度＞k
V时，钢将转变为M+A
残
②冷却速度＜k
材基复习提纲改进版
1、材料：材料是指具有满足指定工作条件下使用要求的形态和物理性状的物质，是组成生产工具的物质基础。2、晶体：晶体是由原子（或离子、分子）按照一定的方式作周期性长程有序排列构成的固体物质。3、纳米复合材料：指分散相尺度至少有一维小于100nm量级的复合材料。4、奥氏体：碳溶解于γ-Fe所形成的间隙固溶体称为奥氏体，以符号A表示。铁素体：碳溶于α-Fe中的固溶体称为铁素体，以符号F表示 渗碳体：铁与碳形成的稳定化合物Fe3C叫渗碳体，他的含碳量为6.67%。5、二次渗碳体：从奥氏体中析出的渗碳体称为二次渗碳体。6、弹性模量：表示材料对于弹性变形的抵抗力。7、断裂韧性：既能表示强度又能表示脆性断裂的指标。8、电导率：电导率是直接衡量材料电导能力的表观物理量，它定义为在单位电场强度下流过每立方米材料的电流。9、磁导率：磁导率是磁性材料最重要的物理量之一，表示磁性材料传导和通过磁力线的能力，µ只与介质有关。10、软磁材料：在交变场中，具有小磁滞回线和小能量损耗的铁磁性材料称为软磁材料；硬磁材料：在交变场中，具有大磁滞回线和剩磁的铁磁性材料称为硬磁材料。磁滞回线：如果外磁场为交变磁场，当磁化场变化一个周期时，磁感应强度随磁化大小和方向的变化而变化，形成一个闭合曲线，称为磁滞回线。11、n型半导体：在四价元素中掺入少量五价元素施主杂质，其能级位于能隙中、倒带底部，这种杂质能级与导带之间的间隙很窄，多余的电子在室温下就可跃迁到倒带上去的电子型导电的半导体，称 为n型半导体。p型半导体：在四价带附近形成参入受主杂质的能级，因缺少一个电子，以少许常温下的能量就可使电子从价带跃迁到能级上相应地在价带中形成一定数量的空穴，这些空穴可看成是参与导电的带有正电的载流子。这种空穴型导电的半导体，称为p型半导体。
1、晶体的分类（按照键合的种类）？答：金属晶体、离子晶体、共价晶体、分子晶体。材料的结构可分为那三个层次？高分子材料的结构层次？a.宏观组织结构——分子的化学结构；b.显微组织结构；c.微观结构——原子的电子结构。（2）a.链结构；b.凝聚态结构；c.织态结构；复合材料的组成（三个部分），各部分的主要作用是什么？（1）基体：（2）增强材料：（3）界面相：决定电导率的基本参数有哪些答：（1）载流子种类2）载流子数量3）载流子的迁移速率材料的永久变形包括塑性流动—金属为主（滑移、孪生）；粘性流动—高聚物为主。原子间相互作用（结合）的类型有哪些？答：（1）基本结合：离子键合： 共价键合：金属键：混合键合：（2）派生键合：分子间引力（取向力、诱导力、色散力）：氢键：磁性的分类有哪些？相对磁导率的大小？答：（1）磁性的分类：抗磁性、顺磁性、铁磁性、反铁磁性、亚铁磁性（2）相对磁导率的大小： 高分子链柔性的主要影响因素有哪些？答：（1）主链的结构；（2）取代基的结构；（3）高分子链的长短；（4）分子间的作用力；（5）支化和交联；（6）高分子链的规整性；7）外界因素的影响。电子能级跃迁与能量的关系？答：（1）不同电子壳层中的电子能级是不同的，越接近电子核的电子能级越低，电子越稳定；越远离原子核的电子能级越高，电子越不稳定（2）电子可以在轨道间跃迁：低能级到高能级（吸收能量）复合材料的界面结构的特点？答：（1）非单分子层：其组成、结构形态、形貌十分复杂、形式多样， 界面区至少包括：基体表面层、增强体表面层、基体/增强体界面层三个部分；（2）具有一定厚度的界面相，其组成、结构、性能随厚度方向变化而变化，具有梯度材料的性能特征；（3）界面的比表面积或界面相的体积分数很大，界面效应显著；（4）界面缺陷形式多样，对复合材料性能影响十分敏感。
机械工程材料知识点思维导图复习资料-工程材料成型过程中的行为与性能变化
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程材料成型过程中的行为与性能变化.WPS
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20XX年X月
工程材料成型过程中的行为与性能变化
掌握概念：冷加工、热加工、回复、再结晶，加工硬化
⒈掌握金属的凝固
⑴纯金属的结晶：由晶核的形成和长大这两个基本过程组成；晶核的形成：存在有两种
方式，即自发形核和非自发形核；晶体长大的形态：有平面推进、树枝状生长两种；金属结
晶过程缺陷的产生：缩孔和疏松，液体供应不充分，最后凝固的树枝晶之间的间隙不能被填
满，将形成缩孔和疏松等缺陷。
⑵合金结晶的特点：合金结晶时有相的变化、成分变化，有成分偏析，它将引起铸件力
学性能恶化和抗腐蚀性能降低。⑶晶粒大小和控制：控制过冷度、加入形核剂、机械方法（振动与搅拌）
⒉掌握铸造过程中的材料行为及性能变化⑴铸锭组织：表面细晶粒层、柱状晶粒层、中心等轴晶粒区
⑵铸锭结构中主要的缺陷。①缩孔与缩松
集中的缩孔：金属凝固时体积要收缩，如果得不到液体的补充，就会形成缩孔。
缩松（分散性缩孔）：树枝晶结晶时不能保证液体的补给而在枝晶间和枝晶内形成细小
而分散的缩孔。②气孔
③非金属夹杂物
外来非金属夹杂物由冶炼、浇铸过程中炉衬、型壁材料等脱落进人铸锭带来；
金属内部各种化学反应生成，非金属夹杂物很大的脆性，破坏金属晶体的连续性，促进裂纹的萌生和扩展削弱金属的机械性能。
④成分偏析枝晶偏析（微观偏析）：局限于一个或几个晶粒尺寸范围内的偏析。可用扩散退火的方
法来消除
宏观偏折（或域偏析）：同一铸件中，表面和中心、上层和下层的化学成分也可能存在不均匀，这种较大尺寸范围内出现的偏析。
消除枝晶偏析：扩散退火或均匀化退火→把有枝晶偏析的合金加热到高温，长时间保温，使固溶体中原子充分扩散．以达到成分的均匀化。
⒊掌握冷塑性变形过程中的材料行为及性能变化
冷塑性变形对金属组织与性能的影响
冷塑性变形金属加热时组织与性能的变化⒋掌握热塑性变形过程中的材料行为及性能变化
材料概论作业。概要
- 1 - 作业1 绪论
1.人类使用材料的历史经历了哪些时代？
答：人类使用材料的历史经历了石器时代、青铜器时代、铁器时代、水泥时代、钢时代、硅时代、新材料时代。
2.材料的化学(键)分类和使用性能分类？
答：材料的化学(键)分类：金属材料、无机非金属材料、高分子材料、复合材料。
材料的使用性能分类：结构材料、功能材料。
3.什么是材料科学、材料工程、材料科学与工程？
答：材料科学：一门以固体材料为研究对象，以固体物理、固体化学、热力学、动力学、量子力学、冶金、化工为理论基础的边缘交叉基础应用学科，是运用电子显微镜、X射线衍射、热谱、电子离子探针等各种精密仪器和技术，探讨材料的组成、结构、制备工艺和加工使用过程与其机械、物理、化学性能之间的规律的一门基础应用学科。
材料工程：运用材料科学的理论知识和经验知识，为满足各种特定需要而发展、制备和改进各种材料的工艺技术。
材料科学与工程：研究材料的组成与结构、合成与制备(工艺)、性能、使用效能(用途)四者之间相互关系和规律的一门科学。
4.简述无机非金属材料及其特点？
答：无机非金属材料是一种或多种非金属元素(如O、C、N等，通常为O)的化合物，主要为金属氧化物和金属非氧化物，不含C-H-O链。
无机非金属材料的特点：
①组成：一种或多种非金属元素(如O、C、N等，通常为O)的化合物。
②结构：结合键主要为离子键、共价键或离子－共价混合键。
③性能：高熔点、高强度、耐磨损、高硬度、耐腐蚀和抗氧化的基本属性，宽广的导电性、导热性和透光性以及良好的铁电性、铁磁性和压电性，很差的延展性及耐冲击性。
④合成与制备(艺)：(暂忽略)。
⑤使用效能(应用)：(暂忽略)。
- 2 - 作业2 材料的组成与结构
1.从CaO-SiO2二元相图分析矿物组成与化学组成、工艺条件的关系？
答：①CaO-SiO2二元相图。
②矿物组成与化学组成的关系：在870-1125℃之间，随着SiO2质量分数的降低，CaO质量分数的提高，所形成的矿物组成依次为α磷石英，α磷石英+β-CS，β-CS，β-CS+ C2S，C2S，C2S+C3S，C3S，C3S+CaO，CaO。
材料科学基础复习资料整理
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一.名词解释
塑性韧性强度弹性比功分子键（空间）点阵固溶体间隙固溶体固溶强化位错多晶体单晶体反应扩散柯肯达尔效应二次结晶共晶转变包晶转变共析转变铁素体（非）均匀形核结构起伏成分过冷过冷度加工硬化再结晶淬透性（过）时效回火脆性调幅分解
二. 需掌握的知识点
1. 延性断裂和脆性断裂的区分标准—断裂前有无明显塑性变形。
2. 原子核外电子分布规律遵循的三个原则。
3. 金属键、离子键、共价键、分子键的特点。
4. 混合键比例计算与电负性差的关系。
5. fcc、bcc、hcp的常见金属、一个晶胞内原子数、配位数、致密度、常见滑移系等。
6. 固态合金相分为两大类：固溶体（间隙固溶体与置换固溶体）和中间相（区别点）。
7.影响固溶体溶解度的因素。
8.间隙相和间隙化合物的区别。
9. 晶体缺陷几何特征分类-点、线、面缺陷。
10. 点缺陷的种类及其区别（肖脱基缺陷和弗兰克尔缺陷）。
11.获得过饱和点缺陷的方法及原因。
12. 各类位错运动方向与柏氏矢量、切应力、位错线的位向关系。
13. 位错的主要运动方式；常温下金属塑性变形的方式。
14. 位错的增殖机制：F-R位错增殖机制、双交滑移增殖机制的主要内容。
15.说明柏氏矢量的确定方法。掌握利用柏氏矢量和位错线的位向关系来判断位错类型。
16.两根平行的螺型位错相遇时的相互作用情况。
17.刃型位错和螺型位错的不同点。
18. 大小角度晶界的位向差、常见类型、模型描述、能量等。 19. 扩散第一定律、第二定律的数学表达式及其字母的物理含义。
20. 体扩散的主要机制、适用对象、扩散激活能大小等；短路扩散等；反应扩散与原子扩散；多晶材料的三种扩散途径—晶内、晶界、表面扩散。
21.柯肯达尔效应的含义及说明的问题（重要意义）。
22. 上坡扩散：物质由低浓度→高浓度，说明扩散的真正原因是化学势梯度而非浓度梯度。
23. 反应扩散定义、特点、扩散层增厚速度的决定因素。
【热点】考研材料科学基础总结
Page 1 of 73 第1章原子结构和键合
1.1原子结构
1.1.1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
1.1.2原子的结构
1.1.3原子的电子结构
核外电子排布遵循以下3个原则：
1.1.4元素周期表
-27-27-31（proton）（neutron）质子：正电荷m＝1.6726×10kg原子核（nucleus)：位于原子中心、带正电中子：电中性m＝1.6748×10kg电子（electron）：核外高速旋转，带负电，按能量高低排列，如电子云（electron cloud） m＝9.109510kg，约为质子的1/1836iinKLMNl(the orbital quantum number)主量子数（the principal quantum number)： 决定原子中电子能量和核间距离(the energy of the electron)， 即量子壳层，取正整数1、2、3、4、5?…， 用、、、……表示轨道动量量子数： 给出电子在同一量子壳层内所处的能级, 与电子运动的角动量有in1, spdfmtheinnerquantum number)(spatial orientation of an electron cloud)1),1,0,ii关(shape of the electron subshell)， 取值为0，1，2，用，，，……表示磁量子数( ： 决定原子轨道或电子云在空间的伸展方向， 取值为-l，-(li1,sthespinquantum number)il自旋角动量量子数( ： 表示电子自旋（spin moment）的方向，11 取值为＋或-22不可能有运动状态完全相同的电子，