《材料科学基础》期末复习考试大纲(09级)

《材料科学基础》期末复习考试大纲

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—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（特别是在原子排列上的区别）。

2、空间点阵、晶格、晶胞及选取晶胞的的原则、七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、配位数、致密度、八面体间隙、四面体间隙。各向同性与各向异性、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） 。

（1）指数相同的晶向和晶面必然垂直。

（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：h ·w+k ·v+l ·w =0 4、三种典型晶体结构

（1）能绘出三维的体心立方、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） 知道常用金属材料的滑移面与滑移系的指数，结合第五章塑性变形的内容判断常见金属的塑性变形能力，能给画出晶胞指出滑移面和滑移方向。

（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 ）、晶面夹角。

5、晶面间距：d （hkl ） 的求法：

（1）立方晶系：

222)(l k h a

d hkl ++=

（2）正交晶系：

2

2

2)(1

⎟⎠⎞⎜⎝⎛+⎟⎠⎞⎜⎝⎛+⎟⎠⎞⎜⎝⎛=

c l b k a h

d hkl

（3）六方晶系：

2

2

22)()(341

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛+++=

c l a k hk h

d hkl （4）四方晶系：

2

222)()/(/)(1

c l a k h

d hkl ++=

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）

①两个晶向[u 1v 1w 1]与[u 2v 2w 2]的夹角为α，则有：22

22

22

21

21

21

212121cos w

v u w v u w w v v u u ++⋅++++=

α

②两晶面（h 1k 1l 1）与（h 2k 2l 2）的夹角为α，则有：22

22

22

21

21

21

2

12121cos l

k h l k h l l k k h h ++⋅++++=

α

③两晶面（h 1k 1l 1）与（h 2k 2l 2）交线的晶向指数[u 、v 、w ]，可利用下面左边公式计算：

⎪⎩⎪

⎨⎧−=−=−=212121212121h

k k h w l h h l v k l l k u ⎪⎩

⎪

⎨⎧−=−=−=212121212

121u

v v u l w u u w k v w w v h ④ 两晶向[u 1v 1w 1]与[u 2v 2w 2]，它们所决定的晶面指数（hkl ）可利用上面右边公式计算：

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、硅酸盐晶体的组成及结构特点硅氧骨干。 10、共价晶体的特点。

本章知识点：

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、线密度的计算；

2、叙述三种典型晶体结构的特征（结合第三、五章）；

3、合金相结构的基本概念与区别。固溶体和中间相的类型、特点和性能（比较固溶体和中间相的结构和性能差异。）

4、离子晶体的结构

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。

位错源、位错的增殖（F-R 源、双交滑移等）和运动、交割；位错的运动特性、位错反应的条件、线张力。

4、位错密度、位错源、位错生成、位错增殖、位错分解与合成、位错反应、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；

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。

6、晶界的特性（大、小角度晶界）、孪晶界、相界的类型。

本章知识点：

1、点缺陷平衡浓度计算公式；

2、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；柏氏矢量判断位错类型、外加切应力大小；

滑移，攀移及交滑移的条件、过程和结果。

位错的运动（滑移）和交割。位错的滑移与位错的增殖（F-R 源、双交滑移过程及图示）；位