湖南大学材料科学基础B大纲解析

材料科学基础二考试大纲

一、考试的基本要求

《材料科学基础》是材料学科的专业基础课，着重研究材料的成分、加工方法与材料的组织、性能之间的关系以及其变化规律，是发挥材料潜力、充分利用现有材料和研究开发新材料的理论基础，是考生学习后续相关材料课程和今后从事材料专业的工作基础课程。

要求考生比较系统地掌握材料科学的基本概念、基础理论及其应用。系统地理解材料与成分、组织结构与性能内在联系，具备综合运用知识分析和解决工程实际问题的能力。

二、考试内容

第1部分材料的原子结构与结合键

1.材料中的结合键的类型及其对材料性能的影响，键-能曲线及其应用。

结合键可分为化学键和物理键两大类。化学键即主价键, 它包括金属键、离子键和共价键; 物理键即次价键, 也称范德华( Van de r Waals) 力。此外, 还有一种称为氢键的, 其性质介于化学键和范德华力之间。

1．金属材料

金属材料的结合键主要是金属键。由于自由电子的存在，当金属受到外加电场作用时，其内部的自由电子将沿电场方向作定向运动，形成电子流，所以金属具有良好的导电性；金属除依靠正离子的振动传递热能外，自由电子的运动也能传递热能，所以金属的导热性好；随着金属温度的升高，正离子的热振动加剧，使自由电子的定向运动阻力增加，电阻升高，所以金属具有正的电阻温度系数；当金属的两部分发生相对位移时，金属的正离子仍然保持金属键，所以具有良好的变形能力；自由电子可以吸收光的能量，因而金属不透明；而所吸收的能量在电子回复到原来状态时产生辐射，使金属具有光泽。金属中也有共价键（如灰锡）和离子键（如金属间化合物Mg3Sb2）。

2．陶瓷材料

简单说来，陶瓷材料是包含金属和非金属元素的化合物，其结合键主要是离子键和共价键，大多数是离子键。离子键赋予陶瓷材料相当高的稳定性，所以陶瓷材料通常具有极高的熔点和硬度，但同时陶瓷材料的脆性也很大。

3．高分子材料

高分子材料的结合键是共价键、氢键和分子键。其中，组成分子的结合键是共价键和氢键，而分子间的结合键是范德瓦尔斯键。尽管范德瓦尔斯键较弱，但由于高分子材料的分子很大，所以分子间的作用力也相应较大，这使得高分子材料具有很好的力学性能。

键-能曲线

2.原子的堆垛和配位数的基本概念。

原子的堆垛

配位数概念：指晶体结构中与任一原子最邻近，等距的原子数目配位数越大，表示晶体排列更密集。bcc中，为8

3.显微组织基本概念与材料性能的联系。

显微组织：将用适当方法（如侵蚀）处理后的金属试样的磨面或其复型或用适当方法制成的薄膜置于光学显微镜显微组织或电子显微镜下观察到的组织

第2部分材料的晶态结构

1.晶体与非晶体、晶体结构、晶胞、晶格常数、布拉菲点阵、晶面间距等基本概念。

晶体的概念：原子在三维空间作有规则的周期性排列的物质。

非晶体的概念：原子作无规则的堆积

晶体结构概念：晶体中原子在三维空间的有规律的周期性的具体排列方式。

晶胞：晶胞（Unit Cell）能完整反映晶体内部原子或离子在三维空间分布之化学-结构特征的平行六面体单元。其中既能够保持晶体结构的对称性而体积又

最小者特称“单位晶胞”，但亦常简称晶胞

晶格常数[点阵常数]：晶胞的棱边长度a, b, c

布拉菲点阵：布拉菲在1948年根据“每个阵点环境相同”的原则，用数学分析法证明晶体的空间点阵只有14种，这14种空间点阵叫做布拉菲点阵

晶面间距：空间点阵必可选择3个不相平行的连结相邻两个点阵点的单位矢量a，b，c，它们将点阵划分成并置的平行六面体单位，称为晶面间距

2.晶体晶向指数与晶面指数的标定方法。

晶向指数标定方法

（1）以晶胞中的某一阵点为原点，以三条棱边为X、Y、Z轴，并以晶胞棱边的长度为单位长度；

（2）从坐标原点引一有向直线；

如果所求晶向未通过坐标原点，过原点引一条平行于所求晶向的有向直线；（3）在所引直线上取离原点最近的那个原子，求出其在X、Y、Z轴上的坐标；（4）将三个坐标值按比例化为最小整数，依次记入方括号[ ]中，即得所求晶向指数

晶面指数标定方法

晶面指数的一般表达式为（hkl），其确定步骤如下：

(1) 与确定晶向指数类似建立坐标系，但坐标原点应位于待定晶面之外，以避免出现零截距。

(2) 以晶格常数为长度单位求出待定晶面在各轴上的截距。若晶面与某轴平行，则认为该晶面在该轴上的截距为无穷大，其倒数为零。

(3) 取截距的倒数，将其化为最小整数，置于圆括号内，写成（hkl）的形式，即得晶面指数。

如截距为负值，在指数上加一负号。

3.常见晶体结构(bcc、fcc、hcp)及其几何特征、配位数、堆积因子（致密度）、间隙、密排面与密排方向。

配位数概念：指晶体结构中与任一原子最邻近，等距的原子数目。配位数越大，表示晶体排列更密集。

致密度K：建立在刚球模型上一个晶胞中原子所占体积与晶胞体积之比，

密排面：原子之间紧密接触的面

密排方向：不同晶体结构中不同晶向上原子排列方式和排列密度不一样。密排方向为原子密度最大的方向。在体心立方晶格中，原子密度最大的晶向为<111>, 称为密排方向。在面心立方晶格中, 密排方向为<110>。

4.离子晶体和共价晶体结构，高分子材料的组成和结构的基本特征。

离子晶体结构

共价晶体结构

高分子材料：以高分子化合物为基础的材料。高分子材料是由相对分子质量较高的化合物构成的材料，通常分子量大于10000，包括橡胶、塑料、纤维、涂料、胶粘剂和高分子基复合材料，高分子是生命存在的形式。所有的生命体都可以看作是高分子的集合体

一是分子量大（一般在10000以上），二是分子量分布具有多分散性。即高分子化合物与小分子不同，它在聚合过程后变成了不同分子量大小的许多高聚物的混合物。我们所说的某一高分子的分子量其实都是它的一种平均的分子量，当然计算平均分子量也以不同的权重方式分为了数均分子量、粘均分子量、重均分子量等。而小分子的分子量固定，都由确定分子量大小的分子组成。这是高聚物与小分子一个特征区别

第3部分点缺陷和扩散

肖脱基空位、弗兰克尔空位、间隙原子和置换原子，间隙固溶体和置换固溶体等基本概念，离子晶体中的点缺陷特点，点缺陷的平衡浓度、影响因素及其对材料性能的影响。

肖脱基空位：当某些原子获得足够高的能量时，就可以克服周围的束缚，离开原来的平衡位置，肖脱基缺陷（肖脱基空位）

弗兰克尔空位：当晶体中的原子由于热涨落而从格点跳到间隙位置时，即产生一个空位和与其邻近的一个间隙原子

间隙原子：某个晶格间隙中挤进了原

置换原子：占据在原来基体原子平衡位置上的异类原子

置换固溶体：当溶质原子溶入溶剂中形成固溶体时, 溶质原子占据溶剂点阵的阵点, 或者说溶质原子置换了溶剂点阵的部分溶剂原子, 这种固溶体就称为置换固溶体

间隙固溶体：溶质原子分布于溶剂晶格间隙而形成的固溶体称为间隙固溶体

离子晶体中的点缺陷特点：离子晶体中的点缺陷特点：当离子晶体中出现这种点缺陷时, 电导率会增加。另外, 离子晶体内质点的电子通常都是稳定在原子核周围的特定位置上, 不会脱离原子核对它的束缚而自由运动, 但某电子由于受激活而逸出, 脱离原子核束缚变成载流子进入到负离子的空位上, 在它原来位置上就留下空位(正孔) , 这种并发的缺陷称为Fch ; 空位进入到正离子空位上的并发缺陷称为Vch , 这种缺陷常在卤化碱晶体中出现, 对其导电性有明显的影响。因为失去电子的位置就留下了电子空穴, 得到电子的位置就使之负电量增加, 从而造成晶体内电场的改变, 引起周围势场的畸变, 造成晶体的不完整性, 故这种缺陷也称为电荷缺陷。

点缺陷的平衡浓度:晶体中点缺陷的存在一方面造成点阵畸变, 使晶体的内能

升高, 降低了晶体的热力学稳定性, 另一方面由于增大了原子排列的混乱程度, 并改变了其周围原子的振动频率, 引起组态熵和振动熵的改变, 使晶体熵值增大, 增加了晶体的热力学稳定性。这两个相互矛盾的因素使得晶体中的点缺陷在一定的温度下有一定的平衡浓度。空位的平衡浓度：

C = A exp( - N A E v/ kN A T) = A exp( - Q f/ RT) 。( 3 .7)式中Q f = N A E v 为形成1 摩尔空位所需作的功, 单位为J/ mol; R = k N 为气体常数(8 .31J/ mol)。

按照类似的计算, 也可求得间隙原子的平衡浓度C′为C′= n′/N′= A′exp( - ΔE′v/ kT ) , ( 3 .8)式中N′为晶体中间隙位置总数, n′为间隙原子数,ΔE′v 为形成一个间隙原子所需的能量。

点缺陷的影响因素

点缺陷对材料性能的影响：般情形下，点缺陷主要影响晶体的物理性质，如比容(specific volume)、比热容(specific heat volume)、电阻率(resistivity)、扩散系数、介电常数等。

1.比容形成schottky空位时，原子迁移到晶体表面上的新位置，导致晶体体积增加。

2.比热容形成点缺陷需向晶体提供附加的能量(空位生成焓)，因而引起附加比热容。

3.电阻率金属的电阻主要来源于离子对传导电子的散射。正常情况下，电子基本上在均匀电场中运动，在有缺陷的晶体中，晶格的周期性被破坏，电场急剧变化，因而对电子产生强烈散射，导致晶体的电阻率增大。点缺陷对金属力学性能的影响较小，它只通过与位错的交互作用，阻碍位错运动而使晶体强化。但在高能粒子辐照的情形下，由于形成大量的点缺陷而能引起晶体显著硬化和脆化（辐照硬化）。

2.扩散驱动力及扩散机制，扩散第一定律、扩散第二定律形式及应用范围。

扩散驱动力：扩散要有驱动力表面来看，从高浓度向低浓度扩散；[浓度梯度]反常情况：杂质向晶界的偏析；A0.77→F0.0218+Fe3C6.6本质上，是从高化学位向低化学位扩散。[化学位梯度]还有温度梯度，应力梯度，表面自由能差，电场，磁场

扩散机制：(1)空位扩散机制：直接交换式环形换位式空位式

（2）间隙扩散机制

扩散第一定律:扩散中原子的通量与质量浓度梯度成正比, 即J =-D*dρ/d x。( 4 .1)该方程称为菲克第一定律或扩散第一定律。式中, J 为扩散通量, 表示单位时间内通过垂直于扩散方向x 的单位面积的扩散物质质量, 其单位kg/(m2 · s ) ,D 为扩散系数, 其单位为m2 / s , 而ρ是扩散物质的质量浓度, 其单位为kg/ m3 。式中的负号表示物质的扩散方向与质量浓度梯度dρd x方向相反, 即表示物质从高的质量浓度区向低的质量浓度区方向迁移。菲克第一定律描述了一种稳态扩散, 即质量浓度不随时间而变化。

扩散第二定律形：在非稳态扩散过程中，在距离x处，浓度随时间的变化率等于该处的扩散通量随距离变化率的负值

3.影响扩散的因素及应用。

（1）温度温度是影响扩散速率的最主要因素。温度越高, 原子热激活能量越大, 越易发生迁移, 扩散系数越大例如从表4 . 2 可以查出, 碳在γ-Fe 中扩散时, D0 = 2 . 0 × 10 - 5 m2 / s ,Q= 140×103 J/ mol , 由( 4 .39 )式可以算出在1200K 和1300K 时碳的扩散系数分别为:D1200 = 2 .0 × 10- 5 exp- 140 × 1038 .314 × 1200= 1 .61 × 10- 1 1 m2/ s ;D1300 = 2 .0 × 10- 5 exp- 140 × 1038 .314 × 1300= 4 .74 × 10- 11 m2/ s。由此可见, 温度从1200K 提高到1300K, 就使扩散系增大约3 倍, 即渗碳速度加快了约3 倍,故生产上各种受扩散控制的过程, 都要考虑温度的重要影响

（2）固溶体类型不同类型的固溶体, 原子的扩散机制是不同的。间隙固溶体的扩散激活能一般均较小例如, C, N 等溶质原子在铁中的间隙扩散激活能比

Cr , Al 等溶质原子在铁中的置换扩散激活能要小得多, 因此, 钢件表面热处理在获得同样渗层浓度时, 渗C, N 比渗Cr 或Al 等金属的周期短

（3）晶体结构晶体结构对扩散有影响, 有些金属存在同素异构转变, 当它们的晶体结构改变后, 扩散系数也随之发生较大的变化。例如铁在912℃时发生γ-Fe[ α-F e 转变,α-Fe 的自扩散系数大约是γ-Fe 的240 倍。合金元素在不同结构的固溶体中的扩散也有差别, 例如900℃时, 在置换固溶体中, 镍在α

-Fe 比在γ-Fe 中的扩散系数高约1400 倍。在间隙固溶体中, 氮于527℃时在α-Fe中比在γ-Fe 中的扩散系数约大1500 倍。所有元素在α-Fe 中的扩散系数都比在γ-Fe 中大, 其原因是体心立方结构的致密度比面心立方结构的致密度小, 原子较易迁移。

（4）晶体缺陷在实际使用中的绝大多数材料是多晶材料, 对于多晶材料, 正如前已述, 扩散物质通常可以沿三种途径扩散, 即晶内扩散、晶界扩散和表面扩散

（5）化学成分从扩散的微观机制可以看到, 原子跃过能垒时必须挤开原子而引起局部的点阵畸变, 也就是要求部分地破坏邻近原子的结合键才能通过。由此可想象, 不同金属的自扩散激活能与其点阵的原子间结合力有关, 因而与表征原子间结合力的宏观参量, 如熔点、熔化潜热、体积膨胀或压缩系数相关, 熔点高的金属的自扩散激活能必然大。扩散系数大小除了与上述的组元特性有关外, 还与溶质的浓度有关

（6）应力的作用

如果合金内部存在着应力梯度, 那么, 即使溶质分布是均匀的, 但也可能出现化学扩散现象。由(4 .28) 式D = kT B可知, 扩散速率D 的大小取决于迁移率B 的大小, 而B 就是单位驱动力作用下原子的扩散速率。如果合金内部存在局域的应力场, 应力就会提供原子扩散的驱动力F , 应力越大, 原子扩散的驱动力越大, 原子扩散的速度v 越大, 因为v = BF 。如果在合金外部施加应力, 使合金中产生弹性应力梯度, 也会促进原子向晶体点阵伸长部分迁移, 产生扩散现象

第4部分线、面和体缺陷

1.位错类型，刃型位错、螺型位错、位错线和滑移线的基本概念，柏格斯回路和柏氏矢量的基本概念及

物理意义。

位错类型：位错按相对位向分为：刃型位错、螺型位错、混合位错；又有主位错和次位错（晶界位错）之分

面心立方中的位错有全位错、不全位错（分位错）、扩展位错；不全位错包括Shockley分位错、Frank分位错、压杆位错（Lomer-cottrell位错锁，L-C阻塞，梯毯杆位错、梯杆位错）

刃型位错：在金属晶体中，由于某种原因，晶体的一部分相对于另一部分出现一个多余的半原子面。这个多余的半原子面有如切入晶体的刀片，刀片的刃口线即为位错线。这种线缺陷称为刃型位错。半原子面在上面的称正刃型位错，半原子面在下面的称负刃型位错。

螺型位错：又称螺旋位错。一个晶体的某一部分相对于其余部分发生滑移，原子平面沿着一根轴线盘旋上升，每绕轴线一周，原子面上升一个晶面间距。

在中央轴线处即为一螺型位错。围绕位错线原子的位移矢量称为滑移矢量或伯格斯(Burgers)矢量，对于螺型位错，位错线平行于伯格斯矢量

位错线：位错线（dislocationalline）：晶体或晶格内滑移面上已滑动区的边界线称位错线或位错环。

位错线的形成和发展可用Frank Read源的原理解释：当应力超过临界剪应力

时，位错线扩张，形成内外两部分，外部位错逐渐扩大，内部位错线恢复原状，在外力作用下，不断产生新位错环，因而得到很大的滑移量。

滑移线：材料在屈服时，试样表面出现的线纹称为滑移线。

柏格斯回路：在实际晶体中, 从任一原子出发, 围绕位错( 避开位错线附近的严重畸变区) 以一定的步数作一右旋闭合回路

柏氏矢量：柏氏矢量（Burgers vector）是描述位错实质的重要物理量。反映出柏氏回路包含的位错所引起点阵畸变的总积累。

通常将柏氏矢量称为位错强度，位错的许多性质如位错的能量，所受的力，应力场，位错反应等均与其有关。它也表示出晶体滑移时原子移动的大小和方向。

柏氏矢量具有守恒性，柏氏回路任意扩大和移动中，只要不与原位错线或其他位错线相遇，回路的畸变总劣迹不变，由此可引申出一个结论：一根不分叉的任何形状的位错只有一个柏氏矢量

2金属晶体中的滑移面和滑移方向。

将晶体结构的图形看成是晶格无限图形时的复合微观对称要素之一。通过它的转换，晶格中的质点经镜面反映并平行于该镜面滑移一定距离，整个晶格中的质点将占据与未转换前周围环境相同的位置，也就是说，经过滑移面的变换，晶体结构能自相重合。晶格中质点滑移的方向或平行于晶胞的棱，或平行于两个或三个晶棱的矢量和方向；晶格中质点滑移的距离为晶胞棱长的1/2或两个或三个晶棱的矢量和的1/2或1/4。根据滑移面的定向和滑移的距离、方向，可分为：①a 滑移（面）（a glide）滑移面平行于（010）或（001），或结晶轴a在滑移面内，质点经镜面反映后，沿a轴移动a轴结点间距的1/2；②b 滑移（面）（b glide）滑移面平行于（100）或（001），或结晶轴b在滑移面内，质点经镜面反映后，沿b轴移动b轴结点间距的1/2；③c 滑移（面）（c glide）滑移面平行于（100）或（010），或结晶轴c在滑移面内，质点经镜面反映后，沿c轴移动c轴结点间距的1/2；④d 滑移（面）（d glide）质点经镜面反映后，平行于镜面滑移，滑移距离为晶格的两个或三个基本矢量（晶胞的两个或三个棱）的矢量和的1/4，或者，两个或三个基本矢量的差值。这种型式的滑移面只出现在以斜方面心格子、正方体心格子和立方面心格子或立方体心格子为基础的空间群中；⑤n 滑移（面）（n glide）质点经镜面反映后，平行于镜面滑移，滑移距离为晶格的两个或三个基本矢量的矢量和的1/2

3.晶界、亚晶界、相界面等基本概念；体缺陷基本概念。

晶界：多数晶体物质是由许多晶粒所组成, 属于同一固相但位向不同的晶粒之间的界面称为晶界

亚晶界：每个晶粒有时又由若干个位向稍有差异的亚晶粒所组成, 相邻亚晶粒间的界面称为亚晶界

相界面：物质的两相之间密切接触的过渡区称为相界面

体缺陷：体缺陷：在三维尺寸较大，如镶嵌块，沉淀相，空洞，气泡等。

4.晶粒度和晶粒尺寸的测量，在材料的制备及处理中控制晶粒度的方法。

1）控制过冷度导热性好的金属模代替砂模；在模外加强制冷却；在砂模里加冷铁;采用低温慢速浇铸.

2）变质处理 Tab.2-3 形核剂（变质剂）长大抑制剂

3）搅拌，震动

5.材料的强化机制及其应用。

材料的强化机制：

强韧化意义

提高材料的强度和韧性。节约材料，降低成本，增加材料在使用过程中的可靠性和延长服役寿命希望所使用的材料既有足够的强度，又有较好的韧性，通常的材料二者不可兼得理解材料强韧化机理，掌握材料强韧化现象的物理本质，是合理运用和发展材料强韧化方法从而挖掘材料性能潜力的基础提高金属材料强度途径

1.完全消除内部的位错和其他缺陷，使它的强度接近于理论强度

2.主要采用另一条途径来强化金属，即在金属中引入大量的缺陷，以阻碍位错的运动目前虽然能够制出无位错的高强度金属晶须，但实际应用它还存在困难，因为这样获得的高强度是不稳定的，对操作效应和表面情况非常敏感，而且位错一旦产生后，强度就大大下降强度是指材料抵抗变形和断裂的能力金属材料的强化

在生产实践中，主要采用在金属中引入大量的缺陷，以阻碍位错的运动的方法来强化金属，包括

1.固溶强化

2.细晶强化

3.第二相粒子强化

4.形变强化

固溶强化

固溶强化：利用点缺陷对位错运动的阻力使金属基体获得强化的方法溶质原子在基体金属晶格中占据的位置分填隙式和替代式两种不同方式

1. 填隙原子对金属强度的影响可用下面的通式表示

2. 替代式溶质原子在基体晶格中造成的畸变大都是球面对称的，因而强化效果要比填隙式原子小，但在高温下，替代式固溶强化变得较为重要

细化晶粒可以提高金属的强度

1.晶界对位错滑移的阻滞效应

2.晶界上形变要满足协调性，需要多个滑移系统同时动作，这同样导致位错不易穿过晶界，而是塞积在晶界处，引起强度的增高

位错在多晶体中运动时，由于晶界两侧晶粒的取向不同，加之这里杂质原子较多，增大了晶界附近的滑移阻力，因而一侧晶粒中的滑移带不能直接进入第二个晶粒晶粒越细小，晶界越多，位错被阻滞的地方就越多，多晶体的强度就越高常温下一种有效的材料强化手段

高温时晶界滑动导致材料形变，细晶材料比粗晶材料软，增加金属材料高温强度要增大晶粒尺寸。镍基高温合金利用定向凝固方法获得较大晶粒尺寸甚至单晶，减少晶界对高温强度不利影响，提高高温下的强度

第二相粒子强化比固溶强化的效果更为显著

①过相变热处理获得的，称为析出硬化、沉淀强化或时效强化

第二相粒子的强度、体积分数、间距、粒子的形状和分布等都对强化效果有影响形变强化

金属材料具有加工硬化的性能，形变后流变应力得到提高。

形变强化是因为金属在塑性变形过程中位错密度不断增加，使弹性应力场不断增大，位错间的交互作用不断增强，因而位错的运动越来越困难

引起金属加工硬化的机制有：位错的塞积、位错的交割（形成不易或不能滑移的割阶、或形成复杂的位错缠结）、位错的反应（形成不能滑移的固定位错）、易开动的位错源不断消耗等等形变强化不利方面

1)由于金属在加工过程中塑性变形抗力不断增加，使金属的冷加工需要消耗更多的功率 2)由于形变强化使金属变脆，因而在冷加工过程中需要进行多次中间退

火，使金属软化，才能够继续加工而不致裂开

3)有的金属（如铼）尽管某些使用性能很好，但由于解决不了加工问题，其应用受到很大限制形变强化有利方面

1)有些加工方法要求金属必须有一定的加工硬化?某些不锈钢冷轧后的强度可以提高一倍以上?用金属板材冲压成杯子时只有板材发生硬化，才能使塑性变形不断进行直至最后冲压成杯，金属的拉伸过程（如拉丝）也要求金属线材在模口处能迅速硬化

2)可以通过冷加工控制产品的最后性能?冷拉的钢丝绳不仅强度高，而且表面光洁?工业上广泛应用的铜导线，由于要求导电性好，不允许加合金元素，加工硬化是提高其强度的唯一办法

形变硬化不是工业上广泛应用的强化方法,它受到两个限制 1.使用温度不能太高，否则由于退火效应，金属会软化

2.由于硬化会引起金属脆化，对于本来就很脆的金属，一般不宜利用应变硬化来提高强度性能

第5部分高聚物及其结构

1.高分子的链结构、高分子的聚集态结构。

高分子结构包括高分子链结构和聚集态结构两方面。链结构又分近程结构和远程结构。近程结构属于化学结构，又称一级结构。远程结构又称二级结构，是指单个高分子的大小和形态、链的柔顺性及分子在各种环境中所采取的构象。聚集态结构是指高分子材料整体的内部结构, 包括晶态结构、非晶态结构、取向态结构、液晶态结构及织态结构

2.玻璃化转变现象和玻璃化温度，玻璃化转变理论，影响玻璃化温度的因素。

影响玻璃化温度的因素：

1、化学结构的影响

主链结构

侧基或侧链

2、共聚

无规共聚：Tg 介于两种共聚组分单体的均聚物的Tg之间，随共聚组成的变化线性或非线性变化。

交替共聚：两种单体M1和M2以等分子进入共聚物, 并沿着高分子链呈交替排列的共聚合。

嵌段和接枝共聚

3、交联

轻度交联：交联点不限制链段的运动 Tg影响小

中等交联：链段的活动性减小 Tg增加

高度交联：链段活动被严重抑制 Tg超过Tf

4、分子量

5、增塑剂or稀释剂

6、外界条件

3.影响高分子结晶度的因素及其在工程中的应用。

影响结晶的因素

高分子链结构对称性好、无支链或支链很少或侧基体积小的、大分子间作用力大的高分子容易相互靠紧，容易发生结晶。

温度高分子从无序的卷团移动到正在生长的晶体的表面，模温较高时提高了高分子的活动性从而加快了结晶。

压力在冷却过程中如果有外力作用，也能促进聚合物的结晶，故生产中可调高射出压力和保压压力来控制结晶性塑料的结晶度。

形核剂由于低温有利于快速形核，但却减慢了晶粒的成长，因此为了消除这一矛盾，在成型材料中加入形核剂，这样使得塑料能在高模温下快速结晶。

4.热固性和热塑性聚合物的概念及材料特性。

热固性聚合物（Thermosetting Polymer）：体形聚合物，加热条件下发生了交联反应，形成了网状或体型结构，再加热时不能熔融塑化，也不溶于溶剂，这类聚合物称为热固性聚合物

热塑性聚合物（Thermoplastics Polymer）：聚合物大分子之间以物理力聚而成，加热时可熔融，并能溶于适当溶剂中。热塑性聚合物受热时可塑化，冷却时则固化成型，并且可以如此反复进行

第6部分相平衡和相图

1.相律及相平衡概念。

相律,是研究相平衡的基本规律,表示平衡物系中的自由度数,相数及独立组分数之间的关系

相平衡（phase equilibrium）在一定的条件下，当一个多相系统中各相的性质和数量均不随时间变化时，称此系统处于相平衡。此时从宏观上看，没有物质由一相向另一相的净迁移，但从微观上看，不同相间分子转移并未停止，只是两个方向的迁移速率相同而已。

2.纯晶体的凝固，晶体凝固的热力学条件，形核、晶体长大过程，凝固动力学及凝固组织。

3.二元相图中的匀晶、共晶（共析）、包晶（包析）等相图的分析；二元相图的平衡结晶过程分析、冷却曲线；杠杆定律及其应用。

第7部分固态相变基础

固态相变的特点及分类；均匀形核和非均匀形核等基本概念。相变驱动力，界面能与畸变能在形核中的作用。

均匀形核: 新相晶核是在母相中均匀地生成的, 即晶核由液相中的一些原子团直接形成, 不受杂质粒子或外表面的影响;

非均匀( 异质)形核: 新相优先在母相中存在的异质处形核, 即依附于液相中的杂质或外来表面形核