材料科学基础课程总结

液态金属的结构特点：“长程无序、短程有序、此起彼伏、时聚时散”液态金属中存在着浓度、结构和能量三大起伏减小晶粒尺寸的方法：①增加环境冷却能力，控制过冷度。

②化学变质法。

③增强液体流动。

④外加振动。

多相体系中的相平衡条件：任一组元在各相中的化学位相等。

金属热变形及对组织与性能的影响：热变形时再结晶能很快发生，材料始终保持高的塑性状态；热加工可以可使金属内部的组织与性能得以改善。

铸态下的粗大柱状晶和等轴晶破坏，重新再结晶形成细小的等轴晶粒；减小显微偏析，使铸锭内原有的内部气孔（未被氧化）和疏松等焊合，均化成分，减少缺陷；第二相和夹杂物沿流变方向分布，出现热纤维组织，使金属产生各向异性。

固体金属扩散的条件：存在扩散驱动力；扩散原子必须固溶；要有足够高的温度；要有足够长的时间。

柯肯达尔效应：在置换固溶体中由于两组元的原子以不同的速率相对扩散从而引起相应的扩散偶之间的界面标记漂移的现象称为柯肯达尔效应。

淬火钢的硬度与含碳量的关系：1、曲线1即为完全淬火后所得的硬度曲线，当C量低时，淬火后马氏体的硬度随碳量增加而升高；当C量高时，M f已在0℃以下，淬火后得到M+A 双相组织。

故随C量增高，A量增加，由于A硬度低，硬度反而下降。

曲线2，对于过共析钢采用的是高于AC1的不完全淬火，所得马氏体中碳含量即为该温度下A的饱和C浓度，温度不变时均相同，故随碳含量增高，硬度基本不变。

曲线3采用完全淬火并进行冷处理，使奥氏体全部转化为马氏体，所得即为马氏体硬度和碳含量关系。

如果过共析钢加热温度超过Acm，将导致渗碳体消失，奥氏体晶粒粗化，淬火后得到粗大针状马氏体，残余奥氏体量增多，硬度和耐磨性降低，脆性增大；如果淬火温度过低，可能得到非马氏体组织，则钢的硬度达不到要求，过共析钢淬火通常是在Ac1以上30--50℃。

用位错理论解释低碳钢的应变时效现象：溶质原子向位错线下聚集过程是一个扩散过程，受扩散条件（时间和温度等）的控制。

材料科学基础心得体会材料科学作为一门综合性的学科，研究材料的性能、制备、结构和性质等方面的问题。

通过我在学习材料科学基础课程的过程中，我对材料科学有了更深刻的理解。

以下是我对材料科学基础的心得体会。

1. 材料分类和性能在学习材料科学基础课程时，我了解到材料可以根据其成分和结构进行分类。

常见的分类包括金属材料、无机非金属材料和有机高分子材料。

不同材料有不同的性能，如金属材料具有良好的导电性和导热性，无机非金属材料具有较高的耐高温性和抗腐蚀性，有机高分子材料具有良好的柔韧性和可塑性。

了解材料的分类和性能，可以为我们合理选择和应用材料提供依据。

2. 材料的制备方法材料可以通过不同的制备方法得到。

常见的制备方法包括熔融法、固相反应法、溶液法、气相法等。

不同的制备方法会对材料的结构和性能产生影响。

例如，通过气相法制备的纳米材料具有较大的比表面积和较好的表面活性，可以广泛应用于催化剂和传感器等领域。

了解材料的制备方法，可以帮助我们选择适合的制备方法，以获得所需的材料。

3. 材料表征和测试方法对材料进行表征和测试，可以了解其组成和性能。

常见的表征方法包括显微镜观察、X射线衍射、热分析、光谱分析等。

通过这些表征和测试方法，我们可以获得材料的形貌、结构、组分、热稳定性等信息。

这些信息对于研究材料的性能和应用具有重要意义。

掌握材料的表征和测试方法，可以提高我们对材料的理解和分析能力。

4. 材料应用领域材料科学是一个应用广泛的学科，涉及到众多领域。

在学习材料科学基础课程时，我了解到材料科学的应用领域包括电子、能源、医药、航空航天等。

例如，金属材料广泛应用于汽车制造和飞机制造中，高分子材料用于制备塑料制品和橡胶制品，无机非金属材料用于制备陶瓷和玻璃制品等。

了解材料的应用领域，可以为我们选择专业方向和未来发展方向提供参考。

总而言之，通过学习材料科学基础课程，我对材料科学有了更深入的了解。

材料的分类和性能、制备方法、表征和测试方法以及应用领域等方面的知识都为我今后的学习和研究奠定了基础。

材科基期末总结材料科学基础是现代科学技术领域中的一门基础学科，它涉及材料的性能与结构、材料制备与工程、材料性能测试与表征等多个方面。

本学期我在材料科学基础课程中系统学习了材料科学的基本概念、理论和实验技术等内容，对材料科学的发展历程和现状有了更深入的了解。

以下是我对本学期学习内容的总结和感悟。

首先，在本学期学习中我认识到材料科学是一门综合性学科，需要将多个学科的知识进行整合运用。

在学习材料科学的过程中，我涉及了物理学、化学、数学等多个学科的知识。

例如，在学习材料结构与晶体学的时候，我需要运用数学和物理学的知识来理解晶体结构和晶体缺陷的产生机制。

这种跨学科的学习方式让我受益匪浅，也让我认识到材料科学的重要性和广泛性。

其次，本学期我学到了材料的基本性质和分类方法。

材料的性质包括力学性能、导热性能、磁性等多个方面。

而材料的分类方法主要有金属材料、无机非金属材料和有机高分子材料等。

在学习材料分类和性能的过程中，我发现不同的材料有着不同的特点和应用领域。

例如，金属材料具有良好的导电、导热和强度等性能，常用于机械零件和导电元件的制造。

而高分子材料则具有良好的韧性和可塑性，可以应用于塑料、纺织品等领域。

此外，本学期我还学习了材料制备与工程的基本原理和方法。

材料的制备包括物理制备、化学制备和生物制备等多种方法。

其中，物理制备主要通过物理手段改变材料的形貌和结构，化学制备则通过化学反应合成材料。

在学习了制备方法后，我了解到不同的制备方法可以制备出不同的材料结构和性能，通过制备方法的选择可以获得更符合应用需求的材料。

此外，我还学习了材料的表征方法，包括显微镜观察、X射线衍射、红外光谱等。

这些表征方法可以帮助我们了解材料的微观结构和宏观性能，为材料的研究和开发提供科学依据。

最后，本学期我通过实验课程进行了实践操作，学习了材料的基本实验技术和操作方法。

实验课程让我更加深入地了解了材料的性能测试和材料制备过程。

例如，通过拉伸实验我可以测试材料的强度和韧性；通过制备薄膜和纳米材料我可以了解到不同制备条件对材料性能的影响。

1、其内部结构包括四个层次：①原子结构；②结合键；③原子的排列方式；④显微组织。

2、结合键的定义：所谓结合键是指由原子结合成分子或固体的方式和结合力的大小。

3、化学键有：离子键、共价键、金属键。

物理键：氢键、分子间力4、共价键具有方向性、饱和性。

金刚石、单质硅、SiC、H2、O2、F2、碳-氢化合物。

5、共价晶体特点：结构稳定,熔点高,质硬脆,一般是绝缘体,其导电性能差。

6、离子键的特点：常温下，电绝缘体；在高温熔融状态时，正负离子在外电场作用下可以自由运动，即呈现离子导电性。

离子键没有方向性、无饱和性。

7、离子晶体的特点：离子键很强，故有高硬度、熔点，强度大，固体下不导电，熔融时才导电。

离子间发生相对位移，电平衡破坏，离子键破坏，脆性材料。

较高熔点（正、负离子间有很强的电的吸引力）8、金属键的定义：由金属正离子和自由电子之间互相作用而结合称为金属键。

9、金属键的特点：金属键无方向性，金属键无饱和性，具有高对称性。

10、金属键型晶体的特征：良好的延展性、良好的导电性、具有正的电阻温度系数、导热性好、金属不透明、具有金属光泽（自由电子可吸收可见光的能量）11、范德瓦尔斯键没有方向性和饱和性。

12、13、晶体的定义：物质的质点(分子、原子或离子)在三维空间作有规律的周期性重复排列所形成的物质叫晶体。

14、非晶体在整体上是无序的；近程有序。

15、晶体的特征：（1）周期性（不论沿晶体的哪个方向看去，总是相隔一定的距离就出现相同的原子或原子集团。

这个距离称为周期）液体和气体都是非晶体。

（2）有固定的凝固点和熔点（3）各向异性（沿着晶体的不同方向所测得的性能通常是不同的：晶体的导电性、导热性、热膨胀性、弹性、强度、光学性质）。

16、晶体与非晶体的区别17、a.根本区别：质点是否在三维空间作有规则的周期性重复排列b.晶体熔化时具有固定的熔点,而非晶体无明显熔点,只存在一个软化温度范围c.晶体具有各向异性，非晶体呈各向同性（多晶体也呈各向同性，称“伪各向同性”）18、点代表原子(分子或离子)的中心，也可是彼此等同的原子群或分子群的中心，各点的周围环境相同。

第十一章固态相变与材料处理第一节固态相变总论一．固态相变的特点与分类固态相变时至少存在以下变化之一：晶体结构的变化；化学成分的变化；有序度的变化，如合金的有序化转变，即点阵中原子的配位发生变化相变的驱动力是新相和母相间的自由能之差驱动力靠过冷度来获得阻力: 新相晶核形成时引起的界面能和体积应变能，固态相变也符合最小自由能原理。

1）固态相变的特点1.固态相变阻力大2.原子迁移率低3.非均匀形核4.新相有特定形状5.相界面结构关系6.存在一定的位向关系和惯习面2）固态相变的分类1. 按热力学分类一级相变：有体积变化，有相变潜热（放热或吸热），大多数相变属于一级相变；二级相变：二级相变时仅有材料的压缩系数、比热容、热膨胀系数变化。

如磁性转变、有序转化。

2. 按动力学分类：依据原子运动特征分扩散型相变：相变时有原子长距离扩散（超过原子间距），导致成分变化，大多数相变属于扩散型；无扩散型相变：没有原子扩散，相变前后没有成分变化；（如马氏体相变）3. 按相变方式分类：形核-长大型相变：新相与母相间有界面，大多数相变为此类；无核相变：新旧相之间无明显界面，如调幅分解。

二. 相变的热力学1）相变时自由能的变化假设在均匀母相α中形成一个半径为r的球形新相β，则系统总自由能变化量为：ΔG ΔG= Gβ-GαGα代表原始相（即母相）的Gibbs自由能Gβ代表生成相（即新相）的Gibbs自由能固态相变时形成半径为r的球形晶胚所引起系统自由能的变化（ΔG）为：△G=-(4π/3)r3(△GV+△GE)+4πr2γαβΔGν----形成单位体积晶核时的自由能变化,常为负值；ΔGE----形成单位体积晶核时所产生的应变能；γ----晶核与基体之间交界面的单位面积界面能化学自由能使系统的总自由能降低，是相变的驱动力；而界面能和应变能是相变的阻力。

相变发生的条件是系统的总自由能的下降，即△G<02）相变时临界形核条件形成临界晶核必须首先克服形核势垒△G*， △G*称为临界晶核的形核功上式表明：形成临界晶核时要有△G*值的自由能增加。

材料科学基础总结材料科学是研究各种材料成分、结构、组织和性能以及它们之间关系的科学。

材料的分类：用途分（机构材料和功能材料）属性（金属、非金属、有机高分子）材料科学的基础是材料科学研究的基础理论。

它在共同的理论基础上建立了各种材料（包括金属、陶瓷和聚合物材料）的微观结构和宏观结构规律，以指导材料的研究、生产、应用和开发。

金属键：金属中自由电子与金属正离子之间构成键合称为金属键特点：电子共有，既不饱和也不定向，形成低能密堆结构。

性能：良好的导电性、导热性和延展性离子键：正负离子依靠它们之间的静电力结合在一起形成的键特点：无方向性、饱和性性能：高熔点硬度，良好的电绝缘性共价键：两个或多个电负性相差不大的原子间通过共用电子队形成的化学键特点：饱和性、配位数较小、方向性性质：熔点高、质硬脆、导电能力差晶体：原子（离子或分子）在三维空间（各向异性、固定熔点）中有规律、周期性排列的物质空间点阵：将晶体中原子或原子团抽象为纯几何点，即可得到一个由无数几何点在三维空间排列成规则的阵列单元单元：取出空间晶格中具有代表性的基本单元作为晶格的组成单元。

选择原则：1.所选平行六面体应反映晶格的最高对称性2.平行六面体的等边数和角度应最大3.当平行六面体的棱边夹角存在直角时，直角数目应最多4.晶胞应具有最小体积晶格：为了表达空间原子排列的几何规律，把粒子(原子或分子)在空间的平衡位置作为结点，人为地将结点用一系列相互平行的直线连接起来形成的空间格架称为晶格。

晶体方向：空间晶格中节点柱的方向。

空间中任意两个节点之间连接线的方向代表晶体中原子柱的方向。

晶面：空间中不在一直线任三个阵点的构成的平面，代表了晶体中原子面的方向。

常见的金属晶体结构：体心立方、面心立方、密排六方配位数：晶体结构中任一原子周围最近且等距离的原子数。

致密度（k）：晶胞中原子所占的体积分数nvk?vn为晶胞原子数，v原子体积，v晶胞体积合金：两种或两种以上金属或金属与非金属通过熔炼、烧结或其他方法结合而形成的具有金属性质的物质。

材料科学与工程基础学习心得[5篇范例]第一篇：材料科学与工程基础学习心得《材料科学与工程基础》课程研修体会《材料科学与工程基础》是材料专业首要的专业基础课，是学生全面进入专业领域、从基础课到专业课的过渡课程。

它概念多、学科知识面宽、应用基础理论广，既包括基本原理，又涉及工程实践应用，无论是学生学起来，还是教师教起来都相当有难度。

通过学习顾宜教授及其教学团队讲授的《材料科学与工程基础》课程，使我更加深入的了解本课程的教课规律，熟悉了本课程的重点难点知识，对《材料科学与工程基础》油了更深入的了解。

要在有限的学时内使学生能够掌握基本内容，讲授内容要有详有略，有舍有取，对基本概念应讲透，基本原理和方法应精讲，做到重点突出,详略得体。

在本课程中，根据材料成型及控制工程（铸造专业）的教学计划和《材料科学与工程基础》教学大纲，重点讲授晶体学基础、晶体缺陷、相图、扩散及相变等基本知识，对其它内容，例如凝固、固体材料的结构、材料的表面与界面、金属材料的变形与再结晶、材料的变形、高分子材料的结构、固体材料的电子结构与物理性能、材料概论等知识,采用引导自学或简单介绍的方法，让学生在很短的时间内了解相关知识。

部分内容在材料物理专业的其它课程中会做详细讲解。

由于学时不断减少，不能面面俱到，要做到重点突出,兼顾各知识点。

《材料科学基础》各部分内容之间是紧密联系的，因此在上课之初一定要把该门课程的各部分内容让学生有一个整体认识，并说明各部分内容之间的相互关联。

在教学过程中，从一个教学内容转到下一个教学内容时，一定要做好两部分内容之间的衔接工作，因为它起到贯通内容完整性的重要作用。

例如在讲解晶体缺陷时，一定要求学生对晶体结构知识全面掌握，而在讲解扩散与相变时，要求学生对晶体缺陷知识熟练掌握。

在授课进度安排上，一定要保证前一部分内容已经熟练掌握，才能安排后续相关内容的学习。

为了解决这个《材料科学与工程基础》课程内容多，概念多，理论性强的问题，除了授课时要突出重点，讲清难点，课外多做习题外，更新教学手段，采取有效的教学方法，促进学生理解与记忆，帮助学生学习，将是重要的途径。

第十一章固态相变与材料处理第一节固态相变总论一．固态相变的特点与分类固态相变时至少存在以下变化之一：晶体结构的变化；化学成分的变化；有序度的变化，如合金的有序化转变，即点阵中原子的配位发生变化相变的驱动力是新相和母相间的自由能之差驱动力靠过冷度来获得阻力: 新相晶核形成时引起的界面能和体积应变能，固态相变也符合最小自由能原理。

1）固态相变的特点1.固态相变阻力大2.原子迁移率低3.非均匀形核4.新相有特定形状5.相界面结构关系6.存在一定的位向关系和惯习面2）固态相变的分类1. 按热力学分类一级相变：有体积变化，有相变潜热（放热或吸热），大多数相变属于一级相变；二级相变：二级相变时仅有材料的压缩系数、比热容、热膨胀系数变化。

如磁性转变、有序转化。

2. 按动力学分类：依据原子运动特征分扩散型相变：相变时有原子长距离扩散（超过原子间距），导致成分变化，大多数相变属于扩散型；无扩散型相变：没有原子扩散，相变前后没有成分变化；（如马氏体相变）3. 按相变方式分类：形核-长大型相变：新相与母相间有界面，大多数相变为此类；无核相变：新旧相之间无明显界面，如调幅分解。

二. 相变的热力学1）相变时自由能的变化假设在均匀母相α中形成一个半径为r的球形新相β，则系统总自由能变化量为：ΔG ΔG= Gβ-GαGα代表原始相（即母相）的Gibbs自由能Gβ代表生成相（即新相）的Gibbs自由能固态相变时形成半径为r的球形晶胚所引起系统自由能的变化（ΔG）为：△G=-(4π/3)r3(△GV+△GE)+4πr2γαβΔGν----形成单位体积晶核时的自由能变化,常为负值；ΔGE----形成单位体积晶核时所产生的应变能；γ----晶核与基体之间交界面的单位面积界面能化学自由能使系统的总自由能降低，是相变的驱动力；而界面能和应变能是相变的阻力。

相变发生的条件是系统的总自由能的下降，即△G<02）相变时临界形核条件形成临界晶核必须首先克服形核势垒△G*， △G*称为临界晶核的形核功上式表明：形成临界晶核时要有△G*值的自由能增加。

材料基础一、名词解释1、塑形变形：2、滑移：晶体一部分相对另一部分沿着特定的晶面和晶向发生的平移滑动。

滑移后再晶体表面留下滑移台阶，且晶体滑移是不均匀的。

3、滑移带：单晶体进行塑性变形后，在光学显微镜下，发现抛光表面有许多线条，称为滑移带。

4、滑移线：组成滑移带的相互平行的小台阶。

5、滑移系：一个滑移面和其上的一个滑移方向组成一个滑移系，表示晶体滑移是可能采取的一个空间方向。

滑移系越多，晶体的塑形越好。

6、单滑移：当只有一组滑移系处于最有利的取向时，分切应力最大，便进行单系滑移。

7、多滑移：至少有两组滑移系的分切应力同时达到临界值，同时或交替进行滑移的过程。

8、交滑移：至少两个滑移面沿着某个共同的滑移方向同时或交替滑移，这种滑移叫交滑移。

（会出现曲折或波纹状滑移带\最易发生交滑移的是体心立方晶体\纯螺旋位错）9、孪生变形：在切应力作用下，晶体的一部分沿一定晶面和一定的晶向相对于另一部分作均匀的切变所产生的变形。

（相邻晶面的相对位移量相等）10、孪晶：孪生后，均匀切变区的取向发生改变，与未切变区构成镜面对称，形成孪晶。

11、晶体的孪晶面和孪生方向：体心，{112}【111】，面心立方{111}【112-】，密排六方{101-2} 【1-011】。

12、软取向，硬取向：分切应力最大时次取向是软取向；当外力与滑移面平行或垂直时，晶体无法滑移，这种取向称为硬取向。

13、几何软化、硬化：在拉伸时，随着晶体的取向的变化，滑移面的法向与外力轴的夹角越来越远离45度时滑移变得困难的这种现象是几个硬化；当夹角越来愈接近45度，使滑移越来越容易进行的现象叫做几何软化。

14、细晶强化：晶体中，用细化晶粒来提高材料强度的方法为细晶强化。

也能改善晶体的塑形和韧性。

15、固熔强化：当合金由单相固熔体构成时，随熔质原子含量的增加，其塑性变形抗力大大提高，表现为强度，硬度的不断增加，塑性、韧性的不断下降，的这种现象称为固熔强化。

一形变强化形变强化：随变形程度的增加，材料的强度、硬度升高，塑性、韧性下降的现象叫形变强化或加工硬化。

机理：随塑性变形的进行，位错密度不断增加，因此位错在运动时的相互交割加剧，结果即产生固定的割阶、位错缠结等障碍，使位错运动的阻力增大，引起变形抗力增加，给继续塑性变形造成困难，从而提高金属的强度。

规律：变形程度增加，材料的强度、硬度升高，塑性、韧性下降，位错密度不断增加，根据公式∆σ=αbGρ1/2 ，可知强度与位错密度（ρ）的二分之一次方成正比，位错的柏氏矢量（b）越大强化效果越显著。

方法：冷变形（挤压、滚压、喷丸等）。

形变强化的实际意义（利与弊）：形变强化是强化金属的有效方法，对一些不能用热处理强化的材料可以用形变强化的方法提高材料的强度，可使强度成倍的增加；是某些工件或半成品加工成形的重要因素，使金属均匀变形，使工件或半成品的成形成为可能，如冷拔钢丝、零件的冲压成形等；形变强化还可提高零件或构件在使用过程中的安全性，零件的某些部位出现应力集中或过载现象时，使该处产生塑性变形，因加工硬化使过载部位的变形停止从而提高了安全性。

另一方面形变强化也给材料生产和使用带来麻烦，变形使强度升高、塑性降低，给继续变形带来困难，中间需要进行再结晶退火，增加生产成本。

二固溶强化随溶质原子含量的增加，固溶体的强度硬度升高，塑性韧性下降的现象称为固溶强化。

强化机理：一是溶质原子的溶入，使固溶体的晶格发生畸变，对滑移面上运动的位错有阻碍作用；二是位错线上偏聚的溶质原子形成的柯氏气团对位错起钉扎作用，增加了位错运动的阻力；三是溶质原子在层错区的偏聚阻碍扩展位错的运动。

所有阻止位错运动，增加位错移动阻力的因素都可使强度提高。

固溶强化规律：①在固溶体溶解度范围内，合金元素的质量分数越大，则强化作用越大；②溶质原子与溶剂原子的尺寸差越大，强化效果越显著；③形成间隙固溶体的溶质元素的强化作用大于形成置换固溶体的元素；④溶质原子与溶剂原子的价电子数差越大，则强化作用越大。

第一章材料中的原子排列第一节原子的结合方式2 原子结合键1离子键与离子晶体原子结合：电子转移,结合力大,无方向性和饱和性；离子晶体；硬度高,脆性大,熔点高、导电性差;如氧化物陶瓷;2共价键与原子晶体原子结合：电子共用,结合力大,有方向性和饱和性；原子晶体：强度高、硬度高金刚石、熔点高、脆性大、导电性差;如高分子材料;3金属键与金属晶体原子结合：电子逸出共有,结合力较大,无方向性和饱和性；金属晶体：导电性、导热性、延展性好,熔点较高;如金属;金属键：依靠正离子与构成电子气的自由电子之间的静电引力而使诸原子结合到一起的方式;3分子键与分子晶体原子结合：电子云偏移,结合力很小,无方向性和饱和性;分子晶体：熔点低,硬度低;如高分子材料;氢键：离子结合X-H---Y氢键结合,有方向性,如O-H—O4混合键;如复合材料;3 结合键分类（1）一次键化学键：金属键、共价键、离子键;（2）二次键物理键：分子键和氢键;4 原子的排列方式1晶体：原子在三维空间内的周期性规则排列;长程有序,各向异性;2非晶体：――――――――――不规则排列;长程无序,各向同性;第二节原子的规则排列一晶体学基础1 空间点阵与晶体结构（1）空间点阵：由几何点做周期性的规则排列所形成的三维阵列;图1-5特征：a 原子的理想排列；b 有14种;其中：空间点阵中的点－阵点;它是纯粹的几何点,各点周围环境相同;描述晶体中原子排列规律的空间格架称之为晶格;空间点阵中最小的几何单元称之为晶胞;（2）晶体结构：原子、离子或原子团按照空间点阵的实际排列;特征：a 可能存在局部缺陷；b 可有无限多种;2 晶胞图1－61――－：构成空间点阵的最基本单元;2选取原则：a 能够充分反映空间点阵的对称性；b 相等的棱和角的数目最多；c 具有尽可能多的直角；d 体积最小;（3）形状和大小有三个棱边的长度a,b,c及其夹角α,β,γ表示;（4）晶胞中点的位置表示坐标法;3 布拉菲点阵图1－714种点阵分属7个晶系;4 晶向指数与晶面指数晶向：空间点阵中各阵点列的方向;晶面：通过空间点阵中任意一组阵点的平面;国际上通用米勒指数标定晶向和晶面;（1）晶向指数的标定a 建立坐标系;确定原点阵点、坐标轴和度量单位棱边;b 求坐标;u’,v’,w’;c 化整数; u,v,w.d 加;uvw;说明：a 指数意义：代表相互平行、方向一致的所有晶向;b 负值：标于数字上方,表示同一晶向的相反方向;c 晶向族：晶体中原子排列情况相同但空间位向不同的一组晶向;用<uvw>表示,数字相同,但排列顺序不同或正负号不同的晶向属于同一晶向族;（2）晶面指数的标定a 建立坐标系：确定原点非阵点、坐标轴和度量单位;b 量截距：x,y,z;c 取倒数：h’,k’,l’;d 化整数：h,k,k;e 加圆括号：hkl;说明：a 指数意义：代表一组平行的晶面；b 0的意义：面与对应的轴平行；c 平行晶面：指数相同,或数字相同但正负号相反；d 晶面族：晶体中具有相同条件原子排列和晶面间距完全相同,空间位向不同的各组晶面;用{hkl}表示;e 若晶面与晶向同面,则hu+kv+lw=0;f 若晶面与晶向垂直,则u=h, k=v, w=l;3六方系晶向指数和晶面指数a 六方系指数标定的特殊性：四轴坐标系等价晶面不具有等价指数;b 晶面指数的标定标法与立方系相同四个截距；用四个数字hkil表示；i=-h+k;c 晶向指数的标定标法与立方系相同四个坐标；用四个数字uvtw表示；t=-u+w;依次平移法：适合于已知指数画晶向末点;坐标换算法：UVW~uvtwu=2U-V/3, v=2V-U/3, t=-U+V/3, w=W;4晶带a ――：平行于某一晶向直线所有晶面的组合;晶带轴晶带面△ b 性质：晶带用晶带轴的晶向指数表示；晶带面T≥△T k是结晶的必要条件;4形核功与能量起伏△G k＝S kσ/3临界形核功：形成临界晶核时需额外对形核所做的功;能量起伏：系统中微小区域的能量偏离平均能量水平而高低不一的现象;是结晶的必要条件之三;5形核率与过冷度的关系N= 图3－11,12由于N受两个因素控制,形核率与过冷度之间是呈抛物线的关系;2 非均匀形核（1）模型：外来物质为一平面,固相晶胚为一球冠;（2）自由能变化：表达式与均匀形核相同;（3）临界形核功计算时利用球冠体积、表面积表达式,结合平衡关系σlw=σsw+σsl cosθ计算能量变化和临界形核功;△G k非/△G k=2-3cosθ+cos3θ/4a θ=0时,△G k非＝0,杂质本身即为晶核；b 180>θ>0时, △G k非<△G k, 杂质促进形核；cθ=180时,△G k非＝△G k, 杂质不起作用;（4）影响非均匀形核的因素a 过冷度：N-△T曲线有一下降过程;图3－16b 外来物质表面结构：θ越小越有利;点阵匹配原理：结构相似,点阵常数相近;c 外来物质表面形貌：表面下凹有利;图3－17第四节晶核的长大1 晶核长大的条件（1）动态过冷动态过冷度：晶核长大所需的界面过冷度;是材料凝固的必要条件（2）足够的温度（3）合适的晶核表面结构;2 液固界面微结构与晶体长大机制粗糙界面微观粗糙、宏观平整－金属或合金从来可的界面：垂直长大;光滑界面微观光滑、宏观粗糙－无机化合物或亚金属材料的界面：二维晶核长大、依靠缺陷长大;3 液体中温度梯度与晶体的长大形态（1）正温度梯度液体中距液固界面越远,温度越高粗糙界面：平面状;光滑界面：台阶状;2负温度梯度液体中距液固界面越远,温度越低粗糙界面：树枝状;光滑界面：树枝状－台阶状;第五节凝固理论的应用1 材料铸态晶粒度的控制Zv=N/G3/4（1）提高过冷度;降低浇铸温度,提高散热导热能力,适用于小件;（2）化学变质处理;促进异质形核,阻碍晶粒长大;（3）振动和搅拌;输入能力,破碎枝晶;2 单晶体到额制备（1）基本原理：保证一个晶核形成并长大;（2）制备方法：尖端形核法和垂直提拉法;3 定向凝固技术（1）原理：单一方向散热获得柱状晶;（2）制备方法;4 急冷凝固技术（1）非晶金属与合金（2）微晶合金;（3）准晶合金;第四章二元相图相：概念回顾相图：描述系统的状态、温度、压力及成分之间关系的图解;二元相图：第一节相图的基本知识1 相律（1）相律：热力学平衡条件下,系统的组元数、相数和自由度数之间的关系;（2）表达式：f=c-p+2; 压力一定时,f=c-p+1;（3）应用可确定系统中可能存在的最多平衡相数;如单元系2个,二元系3个;可以解释纯金属与二元合金的结晶差别;纯金属结晶恒温进行,二元合金变温进行;2 相图的表示与建立（1）状态与成分表示法状态表示：温度－成分坐标系;坐标系中的点－表象点;成分表示：质量分数或摩尔分数;（2）相图的建立方法：实验法和计算法;过程：配制合金－测冷却曲线－确定转变温度－填入坐标－绘出曲线;相图结构：两点、两线、三区;3 杠杆定律（1）平衡相成分的确定根据相率,若温度一定,则自由度为0,平衡相成分随之确定;（2）数值确定：直接测量计算或投影到成分轴测量计算;（3）注意：只适用于两相区；三点支点和端点要选准;第二节二元匀晶相图1 匀晶相同及其分析（1）匀晶转变：由液相直接结晶出单相固溶体的转变;（2）匀晶相图：具有匀晶转变特征的相图;（3）相图分析以Cu-Ni相图为例两点：纯组元的熔点；两线：L, S相线；三区：L, α, L+α;2 固溶体合金的平衡结晶（1）平衡结晶：每个时刻都能达到平衡的结晶过程;（2）平衡结晶过程分析①冷却曲线：温度－时间曲线；②相组织与相变各温区相的类型、相变反应式,杠杆定律应用;；③组织示意图；④成分均匀化：每时刻结晶出的固溶体的成分不同;（3）与纯金属结晶的比较①相同点：基本过程：形核－长大；热力学条件：⊿T>0；能量条件：能量起伏；结构条件：结构起伏;②不同点：合金在一个温度范围内结晶可能性：相率分析,必要性：成分均匀化;合金结晶是选分结晶：需成分起伏;3 固溶体的不平衡结晶（1）原因：冷速快假设液相成分均匀、固相成分不均匀;（2）结晶过程特点：固相成分按平均成分线变化但每一时刻符合相图；结晶的温度范围增大；组织多为树枝状;（3）成分偏析：晶内偏析：一个晶粒内部化学成分不均匀现象;枝晶偏析：树枝晶的枝干和枝间化学成分不均匀的现象;消除：扩散退火,在低于固相线温度长时间保温;4 稳态凝固时的溶质分布1稳态凝固：从液固界面输出溶质速度等于溶质从边界层扩散出去速度的凝固过程;2平衡分配系数：在一定温度下,固、液两平衡相中溶质浓度的比值;k0=C s/C l3溶质分布：液、固相内溶质完全混合平衡凝固－a;固相不混合、液相完全混合－b;固相不混合、液相完全不混合－c；固相不混合、液相部分混合－d;（4）区域熔炼上述溶质分布规律的应用5 成分过冷及其对晶体生长形态的影响（1）成分过冷：由成分变化与实际温度分布共同决定的过冷;（2）形成：界面溶质浓度从高到低－液相线温度从低到高;图示：溶质分布曲线－匀晶相图－液相线温度分布曲线－实际温度分布曲线－成分过冷区;3成分过冷形成的条件和影响因素条件：G/R<mC01-k0/Dk0合金固有参数：m, k0;实验可控参数：G, R;4成分过冷对生长形态的影响正温度梯度下G越大,成分过冷越大－生长形态：平面状－胞状－树枝状;第三节二元共晶相图及合金凝固共晶转变：由一定成分的液相同时结晶出两个一定成分固相的转变;共晶相图：具有共晶转变特征的相图;液态无限互溶、固态有限互溶或完全不溶,且发生共晶反应;共晶组织：共晶转变产物;是两相混合物1 相图分析相图三要素（1）点：纯组元熔点；最大溶解度点；共晶点是亚共晶、过共晶成分分界点等;（2）线：结晶开始、结束线；溶解度曲线；共晶线等;（3）区：3个单相区；3个两相区；1个三相区;2 合金的平衡结晶及其组织以Pb-Sn相图为例（1）Wsn<19％的合金①凝固过程冷却曲线、相变、组织示意图;②二次相次生相的生成：脱溶转变二次析出或二次再结晶;③室温组织α＋βⅡ及其相对量计算;（2）共晶合金①凝固过程冷却曲线、相变、组织示意图;②共晶线上两相的相对量计算;③室温组织α＋β＋αⅡ＋βⅡ及其相对量计算;（3）亚共晶合金①凝固过程冷却曲线、相变、组织示意图;②共晶线上两相的相对量计算;③室温组织α＋βⅡ＋α＋β及其相对量计算;④组织组成物与组织图组织组成物：组成材料显微组织的各个不同本质和形态的部分;组织图：用组织组成物填写的相图;3 不平衡结晶及其组织（1）伪共晶①伪共晶：由非共晶成分的合金所得到的完全共晶组织;②形成原因：不平衡结晶;成分位于共晶点附近;③不平衡组织由非共晶成分的合金得到的完全共晶组织;共晶成分的合金得到的亚、过共晶组织;伪共晶区偏移（2）不平衡共晶①不平衡共晶：位于共晶线以外成分的合金发生共晶反应而形成的组织;②原因：不平衡结晶;成分位于共晶线以外端点附件;（3）离异共晶①离异共晶：两相分离的共晶组织;②形成原因平衡条件下,成分位于共晶线上两端点附近;不平衡条件下,成分位于共晶线外两端点附;③消除：扩散退火;4 共晶组织的形成（1）共晶体的形成成分互惠－交替形核片间搭桥－促进生长两相交替分布共晶组织（2）共晶体的形态粗糙－粗糙界面：层片状一般情况、棒状、纤维状一相数量明显少于另一相粗糙－平滑界面：具有不规则或复杂组织形态由于两相微观结构不同所需动态过冷度不同,金属相任意长大,另一相在其间隙长大;可得到球状、针状、花朵状、树枝状共晶体;非金属相与液相成分差别大;形成较大成分过冷,率先长大,形成针状、骨骼状、螺旋状、蜘蛛网状的共晶体;（3）初生晶的形态：金属固溶体：粗糙界面－树枝状；非金属相：平滑界面－规则多面体;第四节二元包晶相图包晶转变：由一个特定成分的固相和液相生成另一个特点成分固相的转变;包晶相图：具有包晶转变特征的相图;1 相图分析点、线、区;2 平衡结晶过程及其组织（1）包晶合金的结晶结晶过程：包晶线以下,L, α对β过饱和－界面生成β－三相间存在浓度梯度－扩散－β长大－全部转变为β;室温组织：β或β＋αⅡ;（2）成分在C-D之间合金的结晶结晶过程：α剩余；室温组织：α＋β＋αⅡ＋βⅡ;3 不平衡结晶及其组织异常α相导致包晶偏析〔包晶转变要经β扩散;包晶偏析：因包晶转变不能充分进行而导致的成分不均匀现象;〕异常β相由不平衡包晶转变引起;成分在靠近固相、包晶线以外端点附件;4 包晶转变的应用（1）组织设计：如轴承合金需要的软基体上分布硬质点的组织;（2）晶粒细化;第五节其它类型的二元相图自学内容第六节铁碳合金相图一二元相图的分析和使用（1）二元相图中的几何规律①相邻相区的相数差1点接触除外－相区接触法则；②三相区的形状是一条水平线,其上三点是平衡相的成分点;③若两个三相区中有2个相同的相,则两水平线之间必是由这两相组成的两相区;④单相区边界线的延长线应进入相邻的两相区;（2）相图分析步骤①以稳定的化合物分割相图；②确定各点、线、区的意义；③分析具体合金的结晶过程及其组织变化注：虚线、点划线的意义－尚未准确确定的数据、磁学转变线、有序－无序转变线;（3）相图与合金性能的关系①根据相图判断材料的力学和物理性能②根据相图判断材料的工艺性能铸造性能：根据液固相线之间的距离XX越大,成分偏析越严重因为液固相成分差别大；X越大,流动性越差因为枝晶发达；X越大,热裂倾向越大因为液固两相共存的温区大;塑性加工性能：选择具有单相固溶体区的合金;热处理性能：选择具有固态相变或固溶度变化的合金;二铁－碳合金相图1组元和相1组元：铁－石墨相图：Fe,C;铁－渗碳体相图：Fe-Fe3C;相：L, δ, Aγ, Fα, Fe3CK;其定义2相图分析点：16个;线：两条磁性转变线；三条等温转变线；其余三条线：GS,ES,PQ;区：5个单相区,7个两相区,3个三相区;相图标注：相组成物标注的相图;组织组成物标注的相图;3 合金分类：工业纯钛C%<%、碳钢<C%<%、铸铁C%>%4平衡结晶过程及其组织（1）典型合金7种的平衡结晶过程、组织变化、室温组织及其相对量计算;（2）重要问题：Fe3CⅠ, Fe3CⅡ, Fe3CⅢ的意义及其最大含量计算;L d-L d`转变;二次杠杆的应用;5 含碳量对平衡组织和性能的影响（1）对平衡组织的影响随C%提高组织：α＋Fe3CⅢL d`＋Fe3CⅠ；相：α减少,Fe3C增多；Fe3C形态：Fe3CⅢ薄网状、点状共析Fe3C层片状Fe3CⅡ网状共晶Fe3C基体Fe3CⅠ粗大片状;（2）对力学性能的影响强度、硬度升高,塑韧性下降;（3）对工艺性能的影响适合锻造：C%<%,可得到单相组织;适合铸造：C%～%;,流动性好;适合冷塑变：C%<%,变形阻力小;适合热处理：~,有固态相变;第七节相图的热力学解释图示讲解第八节铸锭组织及其控制1 铸锭组织（1）铸锭三区：表层细晶区、柱状晶区、中心等轴晶区;（2）组织控制：受浇铸温度、冷却速度、化学成分、变质处理、机械振动与搅拌等因素影响;2 铸锭缺陷（1）微观偏析（2）宏观偏析正偏析反偏析比重偏析（3）夹杂与气孔夹杂：外来夹杂和内生夹杂;气孔：析出型和反应型;（4）缩孔和疏松形成：凝固时体积缩小－补缩不足－形成缩孔;分类：集中缩孔缩孔、缩管和分散缩孔疏松,枝晶骨架相遇,封闭液体,造成补缩困难形成;第五章三元相图第一节总论1 三元相图的主要特点（1）是立体图形,主要由曲面构成；（2）可发生四相平衡转变；（3）一、二、三相区为一空间;2 成分表示法－成分三角形等边、等腰、直角三角形（1）已知点确定成分；（2）已知成分确定点;3 成分三角形中特殊的点和线（1）三个顶点：代表三个纯组元；（2）三个边上的点：二元系合金的成分点；（3）平行于某条边的直线：其上合金所含由此边对应顶点所代表的组元的含量一定;（4）通过某一顶点的直线：其上合金所含由另两个顶点所代表的两组元的比值恒定;4 平衡转变的类型1共晶转变：L0T αa+βb+γc;2包晶转变：L0＋αa+βb T γc;（3）包共晶转变：L0＋αa T βb+γc;还有偏共晶、共析、包析、包共析转变等;5 共线法则与杠杆定律（1）共线法则：在一定温度下,三元合金两相平衡时,合金的成分点和两个平衡相的成分点必然位于成分三角形的同一条直线上;由相率可知,此时系统有一个自由度,表示一个相的成分可以独立改变,另一相的成分随之改变;（2）杠杆定律：用法与二元相同;两条推论（1）给定合金在一定温度下处于两相平衡时,若其中一个相的成分给定,另一个相的成分点必然位于已知成分点连线的延长线上;（2）若两个平衡相的成分点已知,合金的成分点必然位于两个已知成分点的连线上;6 重心定律在一定温度下,三元合金三相平衡时,合金的成分点为三个平衡相的成分点组成的三角形的质量重心;由相率可知,此时系统有一个自由度,温度一定时,三个平衡相的成分是确定的;平衡相含量的计算：所计算相的成分点、合金成分点和二者连线的延长线与对边的交点组成一个杠杆;合金成分点为支点;计算方法同杠杆定律;第二节三元匀晶相图1 相图分析点：Ta, Tb, Tc-三个纯组元的熔点；面：液相面、固相面；区：L, α, L+α;2 三元固溶体合金的结晶规律液相成分沿液相面、固相成分沿固相面,呈蝶形规律变化;立体图不实用3 等温界面水平截面（1）做法：某一温度下的水平面与相图中各面的交线;（2）截面图分析3个相区：L, α, L+α;2条相线：L1L2, S1S2共轭曲线;若干连接线：可作为计算相对量的杠杆偏向低熔点组元；可用合金成分点与顶点的连线近似代替;4 变温截面垂直截面（1）做法：某一垂直平面与相图中各面的交线;（2）二种常用变温截面经平行于某条边的直线做垂直面获得；经通过某一顶点的直线做垂直面获得;（3）结晶过程分析成分轴的两端不一定是纯组元；注意液、固相线不一定相交；不能运用杠杆定律液、固相线不是成分变化线;5 投影图（1）等温线投影图：可确定合金结晶开始、结束温度;（2）全方位投影图：匀晶相图不必要;第三节三元共晶相图一组元在固态互不相溶的共晶相图（1）相图分析点：熔点；二元共晶点；三元共晶点;两相共晶线液相面交线线：EnE 两相共晶面交线液相单变量线液相区与两相共晶面交线液相面固相面面：两相共晶面三元共晶面两相区：3个区：单相区：4个三相区：4个四相区：1个（2）等温截面应用：可确定平衡相及其成分；可运用杠杆定律和重心定律;是直边三角形三相平衡区两相区与之线接水平截面与棱柱面交线单相区与之点接水平截面与棱边的交点,表示三个平衡相成分;（3）变温截面应用：分析合金结晶过程,确定组织变化局限性：不能分析成分变化;成分在单变量线上,不在垂直截面上合金结晶过程分析；4投影图相组成物相对量计算杠杆定律、重心定律组织组成物相对量计算杠杆定律、重心定律二组元在固态有限溶解的共晶相图1相图分析点：熔点；二元共晶点；三元共晶点;两相共晶线液相面交线线：EnE 两相共晶面交线液相单变量线液相区与两相共晶面交线固相单变量线液相面固相面：由匀晶转变结束面、两相共晶结束面、三相共晶结束面组成;面：两相共晶面三元共晶面溶解度曲面：6个两相区：6个区：单相区：4个三相区：4个四相区：1个2等温截面应用：可确定平衡相及其成分；可运用杠杆定律和重心定律;是直边三角形三相平衡区两相区与之线接水平截面与棱柱面交线单相区与之点接水平截面与棱边的交点,表示三个平衡相成分;相率相区的相数差1；相区接触法则：单相区/两相区曲线相接；两相区/三相区直线相接;（3）变温截面3个三相区共晶相图特征：水平线1个三相区三相共晶区特征：曲边三角形;应用：分析合金结晶过程,确定组织变化局限性：不能分析成分变化;成分在单变量线上,不在垂直截面上合金结晶过程分析；4投影图相组成物相对量计算杠杆定律、重心定律组织组成物相对量计算杠杆定律、重心定律第四节三元相图总结立体图：共轭曲面;1 两相平衡等温图：两条曲线;立体图：三棱柱,棱边是三个平衡相单变量线;2 三相平衡等温图：直边三角形,顶点是平衡相成分点;垂直截面：曲边三角形,顶点不代表成分根据参加反应相：后生成;包、共晶转变判断根据居中单相区：上共下包;3 四相平衡（1）立体图中的四相平衡共晶转变类型：包共晶转变包晶转变与4个单相区点接触；相区邻接四相平衡面与6个两相区线接触；与4个三相区面接触;共晶转变：上3下1三相区；反应类型判断以四相平衡面为界包共晶转变：上2下2；包晶转变：上1下3;（2）变温截面中的四相平衡四相平衡区：上下都有三相区邻接;条件：邻接三相区达4时；判断转变类型类型：共晶、包共晶、包晶;（3）投影图中的四相平衡根据12根单变量判断；根据液相单变量判断共晶转变包共晶转变包晶转变4 相区接触法则相邻相区的相数差1各种截面图适用;5 应用举例第六章固体中的扩散第一节概述1 扩散的现象与本质（1）扩散：热激活的原子通过自身的热振动克服束缚而迁移它处的过程;（2）现象：柯肯达尔效应;（3）本质：原子无序跃迁的统计结果;不是原子的定向移动;2 扩散的分类（1）根据有无浓度变化自扩散：原子经由自己元素的晶体点阵而迁移的扩散;如纯金属或固溶体的晶粒长大;无浓度变化;互扩散：原子通过进入对方元素晶体点阵而导致的扩散;有浓度变化（2）根据扩散方向下坡扩散：原子由高浓度处向低浓度处进行的扩散;上坡扩散：原子由低浓度处向高浓度处进行的扩散;（3）根据是否出现新相原子扩散：扩散过程中不出现新相;反应扩散：由之导致形成一种新相的扩散;3 固态扩散的条件（1）温度足够高；（2）时间足够长；（3）扩散原子能固溶；（4）具有驱动力：化学位梯度;第二节扩散定律1 菲克第一定律1第一定律描述：单位时间内通过垂直于扩散方向的某一单位面积截面的扩散物质流量扩散通量J与浓度梯度成正比;2表达式：J=-Ddc/dx;C－溶质原子浓度；D-扩散系数;3适用条件：稳态扩散,dc/dt=0;浓度及浓度梯度不随时间改变;2 菲克第二定律一般：C/t=DC/x/ x二维：1表达式特殊：C/t=D2C/x2三维：C/t=D2/x2+2/y2+2/z2C稳态扩散：C/t=0,J/x=0;2适用条件：非稳态扩散：C/t≠0,J/x≠0C/t=－J/x;3 扩散第二定律的应用（1）误差函数解适用条件：无限长棒和半无限长棒;表达式：C=C1－C1-C2erfx/2√Dt 半无限长棒;在渗碳条件下：C:x,t处的浓度；C1:表面含碳量;C2:钢的原始含碳量;（2）正弦解C x=Cp-A0sinπx/λCp:平均成分；A0：振幅Cmax- Cp；λ:枝晶间距的一半;对于均匀化退火,若要求枝晶中心成分偏析振幅降低到1/100,则：Cλ/2,t- Cp/ Cmax- Cp=exp-π2Dt/λ2=1/100;第三节扩散的微观机理与现象1 扩散机制间隙－间隙；1间隙机制平衡位置－间隙－间隙：较困难；间隙－篡位－结点位置;间隙固溶体中间隙原子的扩散机制;方式：原子跃迁到与之相邻的空位；2空位机制条件：原子近旁存在空位;金属和置换固溶体中原子的扩散;。

材料科学基础总结1. 简介材料科学作为一门交叉学科，研究材料的组织结构、性能以及其应用。

它涵盖了多种材料类型，包括金属、陶瓷、高分子材料和复合材料等。

本文将对材料科学的基础知识进行总结，从材料的结构到性能以及应用方面进行讨论。

2. 材料的结构2.1 原子结构材料的基本组成单元是原子，不同材料的原子结构有所不同。

原子中包含了质子、中子和电子，其中质子和中子位于原子核中，电子绕核轨道运动。

不同元素的原子核中质子的个数不同，决定了元素的化学性质。

2.2 晶体结构晶体是指原子或分子按照一定的规律排列形成的具有周期性结构的物质。

晶体结构可以分为立方晶系、正交晶系、单斜晶系、菱面晶系等不同类型。

晶体的结构对材料的性能具有重要影响，例如晶体的密排度与材料的硬度、强度密切相关。

2.3 晶体缺陷晶体中存在各种缺陷，包括点缺陷、线缺陷和面缺陷。

点缺陷包括空位、插入原子和替代原子等，线缺陷包括位错和螺旋位错等，面缺陷包括晶格错配和晶界等。

晶体缺陷会影响材料的导电性、塑性和化学反应性。

3. 材料的性能3.1 机械性能材料的机械性能包括强度、硬度、韧性和塑性等指标。

强度是指材料抵抗外部加载时的能力，硬度是指材料抵抗划痕和压痕的能力，韧性是指材料抵抗断裂的能力，塑性是指材料在外力作用下的变形能力。

3.2 热性能材料的热性能包括热膨胀系数、热导率和熔点等指标。

热膨胀系数是指材料在温度变化时的尺寸变化程度，热导率是指材料传导热量的能力，熔点是指材料从固态到液态的温度。

3.3 电磁性能材料的电磁性能包括导电性、磁性和介电性等指标。

导电性是指材料导电的能力，磁性是指材料在外磁场作用下的磁性特性，介电性是指材料在电场中的电学特性。

4. 材料的应用4.1 金属材料金属材料具有优良的导电性和导热性，广泛应用于电子、航空航天和车辆制造等领域。

常见的金属材料有铁、铜、铝和钛等。

4.2 陶瓷材料陶瓷材料具有优良的耐热性和耐腐蚀性，广泛应用于建筑、化工和电子等领域。

1.绪论材料科学基础的核心问题：材料结构和性能的关联2. 第一章第1节（1）晶体和非晶体的区别（2）空间点阵和结点的定义（3）点阵的基本特征：周期性和等同性（4）晶胞和晶格常数的定义（5）七大晶系的名称、结构特征和对称性规律（要求记忆）（6）14种布拉维点阵并理解其来源（去掉重复的和保持对称性）（7）布拉维点阵和晶体结构的关系，如何从晶体结构获得点阵信息（熟悉ɑ铀, NaCl, Zn三个例子）（8）掌握密排六方HCP的结构，画出完整的中间层原子结构图，掌握c/a比值（9）晶胞与原胞的区别3. 第一章第2节（1）掌握三种晶体结构FCC，BCC，HCP并记住代表性材料（2）理解钢球模型，掌握原子半径、晶胞原子数、配位数、堆垛密度的计算方法（3）间隙的概念和种类，间隙大小的定义（4）掌握FCC，BCC，HCP三种晶体结构中八面体、四面体间隙的位置（坐标），数量以及尺寸。

4. 第三章第3节（1）晶面指数的标定步骤及立方晶系常见的晶面指数（2）掌握晶面族的概念，能写出{100}，{110}，{111}，{112}, {123}晶面族所包含的晶面（3）掌握晶向指数的标定方法，常见的晶向指数，了解行走法确定晶向指数，能写出<100>, <111>, <110>, <112>晶向族所包括的晶向；（4）六方晶系四指数晶面指数标定方法，能写出底面、侧面、对角面的晶面指数；掌握四指数晶向指数的标定方法，熟记轴向、角二等分线方向的晶向的写法及长度，基于此能够熟练写出特殊晶向的指数。

掌握六方晶系的中由三指数晶向变换为四指数的方法；（5）面密度和线密度的概念及计算方法。

5. 第一章第4节（1）掌握晶体的堆垛方式和堆垛次序的概念；（2）简单立方沿{100}，{110}晶面的堆垛次序；（3）HCP{0001}面的堆垛次序以及错位矢量；（4）FCC{200}面的堆垛次序以及错位矢量，重点掌握{111}面的堆垛次序及错位矢量。

第一章材料中的原子排列第一节原子的结合方式2 原子结合键(1)离子键与离子晶体原子结合:电子转移,结合力大,无方向性与饱与性;离子晶体;硬度高,脆性大,熔点高、导电性差。

如氧化物陶瓷。

(2)共价键与原子晶体原子结合:电子共用,结合力大,有方向性与饱与性;原子晶体:强度高、硬度高(金刚石)、熔点高、脆性大、导电性差。

如高分子材料。

(3)金属键与金属晶体原子结合:电子逸出共有,结合力较大,无方向性与饱与性;金属晶体:导电性、导热性、延展性好,熔点较高。

如金属。

金属键:依靠正离子与构成电子气的自由电子之间的静电引力而使诸原子结合到一起的方式。

(3)分子键与分子晶体原子结合:电子云偏移,结合力很小,无方向性与饱与性。

分子晶体:熔点低,硬度低。

如高分子材料。

氢键:(离子结合)X-H---Y(氢键结合),有方向性,如O-H—O(4)混合键。

如复合材料。

3 结合键分类（1）一次键(化学键):金属键、共价键、离子键。

（2）二次键(物理键):分子键与氢键。

4 原子的排列方式(1)晶体:原子在三维空间内的周期性规则排列。

长程有序,各向异性。

(2)非晶体:――――――――――不规则排列。

长程无序,各向同性。

第二节原子的规则排列一晶体学基础1 空间点阵与晶体结构（1）空间点阵:由几何点做周期性的规则排列所形成的三维阵列。

图1-5特征:a 原子的理想排列;b 有14种。

其中:空间点阵中的点－阵点。

它就是纯粹的几何点,各点周围环境相同。

描述晶体中原子排列规律的空间格架称之为晶格。

空间点阵中最小的几何单元称之为晶胞。

（2）晶体结构:原子、离子或原子团按照空间点阵的实际排列。

特征:a 可能存在局部缺陷; b 可有无限多种。

2 晶胞图1－6(1)――－:构成空间点阵的最基本单元。

(2)选取原则:a 能够充分反映空间点阵的对称性;b 相等的棱与角的数目最多;c 具有尽可能多的直角;d 体积最小。

（3）形状与大小有三个棱边的长度a,b,c及其夹角α,β,γ表示。

一、基本知识点1．结合键与晶体学基础（1）化学键包括离子键：静电吸引作用共价键金属键：金属正离子与自由电子之间的相互作用构成的金属原子间的结合力。

没有方向性和饱和性。

（理论包括自由电子模型和能带理论）物理键包括范德华键：包括3种，静电力、诱导力、色散力。

特点有：1、存在于分子或原子间的一种较弱的吸引力 2、作用能约为几十个kj/mol，比化学键小1-2数量级 3、一般没有方向性和饱和性。

氢键：存在于含氢的物质，与范德华健不同的是，氢键是有方向性和饱和性的较强的分子间力。

（2）晶体：是内部质点（原子、分子或离子）在三维空间以周期性重复方式作有规则的排列的固体，即晶体是具有格子构造的固体（1、有确定的熔点2、各向异性，即不同方向性能不同）。

非晶体：原子散乱分布或仅有局部区域的短程规则排列。

玻璃相：相：材料中均匀而具有物理特性的部分，并和体系的其他部分有明显界面的称为“相”（3）空间点阵：把由一系列在三维空间周期性排列的几何点阵成为一个空间点阵晶胞：组成各种晶体构造的最小体积单位晶面：在晶体结构内部中，由物质质点所组成的平面晶向：穿过物质的质点所组成的直线方向晶格：晶系：晶向族晶面族：在晶体中有些晶面上原子排列和分布规律是完全相同的，晶面间距相同，而晶面在空间的位向不同，这样一组等同晶面称为一个晶面族同素异构（4）八面体间隙四面体间隙配位数：指在晶体结构中，该原子或离子的周围与其直接相邻结合的原子个数或所有异号离子的个数致密度：一个晶胞中原子所占体积与晶胞体积的比值晶胞中的原子数2、材料的结构固溶体：将外来组元引入晶体结构，占据主晶相质点位置一部分或间隙位置一部分，仍保持一个晶相，这种晶体称为固溶体（即溶质溶解在溶剂中形成固溶体）。

根据外来组元在主晶相中所处位置，可分为置换固溶体和间隙固溶体。

按外来组元在主晶相中的固溶度，可分为有限固溶体和无限固溶体。

置换固溶体：溶质取代了溶剂中原子或离子所形成的固溶体间隙固溶体：若溶质原子比较小，它们能进入溶剂晶格的间隙位置内，这样形成的固溶体有序固溶体：溶质原子与溶剂原子分别占据固定位置，而且每个晶胞中溶质原子数和溶剂原子数之比都是一定的，这样的固溶体叫有序固溶体。

堇第一章材料中的原子排列第一节原子的结合方式2原子结合键(1) 离子键与离子晶体原子结合：电子转移，结合力大，无方向性和饱和性；离子晶体；硬度高，脆性大，熔点高、导电性差。

如氧化物陶瓷。

(2) 共价键与原子晶体原子结合：电子共用，结合力大，有方向性和饱和性；原子晶体：强度高、硬度高(金刚石) 、熔点高、脆性大、导电性差。

如高分子材料。

(3) 金属键与金属晶体原子结合：电子逸出共有，结合力较大，无方向性和饱和性；金属晶体：导电性、导热性、延展性好，熔点较高。

如金属。

金属键：依靠正离子与构成电子气的自由电子之间的静电引力而使诸原子结合到一起的方式。

(3) 分子键与分子晶体原子结合：电子云偏移，结合力很小，无方向性和饱和性。

分子晶体：熔点低，硬度低。

如高分子材料。

氢键：(离子结合)X-H---Y (氢键结合)，有方向性，如O-H — O(4) 混合键。

如复合材料。

3结合键分类(1) 一次键(化学键)：金属键、共价键、离子键。

(2) 二次键 (物理键)：分子键和氢键。

4原子的排列方式(1) 晶体：原子在三维空间内的周期性规则排列。

长程有序，各向异性。

(2) ------------------------------------------- 非晶体：不规则排列。

长程无序，各向同性。

第二节原子的规则排列一■晶体学基础1空间点阵与晶体结构(1) 空间点阵：由几何点做周期性的规则排列所形成的三维阵列。

图1-5特征：a原子的理想排列；b有14种。

其中：空间点阵中的点一阵点。

它是纯粹的几何点，各点周围环境相同。

描述晶体中原子排列规律的空间格架称之为晶格。

空间点阵中最小的几何单元称之为晶胞。

(2) 晶体结构：原子、离子或原子团按照空间点阵的实际排列。

特征：a可能存在局部缺陷；b可有无限多种。

2晶胞图1 — 6(1) ——构成空间点阵的最基本单元。

(2) 选取原则：a能够充分反映空间点阵的对称性；b相等的棱和角的数目最多；c具有尽可能多的直角；d体积最小。

材料科学基础第三版知识点总结材料科学基础是材料科学与工程领域的基础课程，它涵盖了材料科学的基本概念、原理和应用。

本文将对材料科学基础第三版的知识点进行总结，包括材料分类、材料结构与性能、材料加工与制备、材料表征与测试等方面。

一、材料分类材料可以根据其组成、结构和性能特点进行分类。

常见的材料分类包括金属材料、陶瓷材料、聚合物材料和复合材料等。

金属材料具有良好的导电性和导热性，常用于制造结构件和电子器件；陶瓷材料具有优异的耐高温、耐磨损和绝缘性能，常用于制造陶瓷制品和电子陶瓷；聚合物材料具有轻质、柔韧和绝缘性能，常用于制造塑料制品和纤维材料；复合材料由两种或多种不同类型的材料组成，具有综合性能优异的特点，常用于制造飞机、汽车和船舶等。

二、材料结构与性能材料的结构决定了其性能。

材料的结构包括晶体结构、非晶态结构和纳米结构等。

晶体结构是由原子或分子按照一定的规则排列而成的，具有周期性和有序性；非晶态结构则是无序的，原子或分子的排列没有规律；纳米结构是指材料中存在纳米级别的微观结构。

材料的性能包括力学性能、热学性能、电学性能和光学性能等。

力学性能包括强度、硬度、韧性和延展性等；热学性能包括热膨胀系数、热导率和热容量等；电学性能包括电导率、介电常数和磁导率等；光学性能包括透光性、反射率和折射率等。

三、材料加工与制备材料加工是指通过物理、化学或机械方法改变材料的形状、结构和性能的过程。

常见的材料加工方法包括铸造、挤压、锻造、焊接、切削和表面处理等。

铸造是将熔化的金属或合金注入模具中，经冷却凝固后得到所需形状的方法；挤压是将金属坯料通过模具挤压成型的方法；锻造是通过对金属坯料施加压力使其变形成型的方法；焊接是将两个或多个金属部件加热至熔化状态并连接在一起的方法；切削是通过刀具对材料进行削减和切割的方法；表面处理是对材料表面进行改性和涂装的方法。

四、材料表征与测试材料表征与测试是对材料进行分析和评估的过程。

常见的材料表征与测试方法包括显微镜观察、X射线衍射、热分析、电子显微镜和拉伸试验等。

材料科学基础总结一、材料科学基础概述材料科学是研究材料的结构、性质、制备和应用的学科，其研究范围涵盖了无数种不同类型的材料，包括金属、陶瓷、高分子、半导体等。

材料科学是现代工程技术和制造业的基础，它对于推动社会经济发展和提高人民生活水平具有重要作用。

二、材料结构与性质1.原子结构原子是构成所有物质的最小单元，由原子核和电子组成。

原子核由质子和中子组成，电子围绕原子核运动。

原子中的电子层数目不同，每个层次能容纳的电子数也不同。

在化学反应中，原子通过失去或获得电子来形成离子。

2.晶体结构晶体是由具有规则排列方式的原子或离子组成的固体物质。

晶体可以分为单晶体和多晶体两种类型。

单晶体具有完整而连续的结构，因此其物理性质比多晶体更加稳定；而多晶体则由许多小颗粒组成，因此其物理性质会因颗粒的大小和排列方式不同而有所变化。

3.晶体缺陷晶体缺陷是指晶体中存在的各种不完整或失序的结构，包括点缺陷、线缺陷和面缺陷。

点缺陷是指原子位置上的缺失或替换，线缺陷是指原子排列方向上的错位或位错，面缺陷是指晶体表面上的断裂或滑移。

4.材料性质材料性质是指材料在特定条件下表现出来的物理、化学和力学特征。

其中包括弹性模量、硬度、延展性、热膨胀系数等。

材料性质受到其结构和组成的影响，因此不同类型的材料具有不同的性质。

三、材料制备技术1.金属制备技术金属制备技术包括熔融法、粉末冶金法、电化学法等。

其中，熔融法是最常用的制备金属材料的方法之一，它通过将金属加热至其熔点以上使其熔化，并在冷却过程中形成固态结构；粉末冶金法则是通过将金属粉末压制成形，然后进行高温烧结，以形成致密的金属材料。

2.陶瓷制备技术陶瓷制备技术包括干压成型、注塑成型、挤出成型等。

其中，干压成型是最常用的一种方法，它通过将粉末与有机添加剂混合均匀后，在模具中施加高压力进行塑性变形，并在高温下进行烧结以形成致密的陶瓷材料。

3.高分子制备技术高分子制备技术包括聚合法、溶液法、膜拉伸法等。

第1章概述1. 材料的含义及分类材料的定义：有用并能用来制造物品（件）的物质。

一般指固态的、可用于工程上的物质；作为材料科学研究对象的材料则主要是那些制造器件(物品)的人造物质。

材料的判据：（1）战略性判据，反映了资源、能源、环保的考虑与要求。

（2）经济性判据，反映了经济效益与社会效益。

（3）质量判据，指具有各种有利的使用性能。

材料的分类：（1）按性能特点，分功能材料和结构材料。

材料的使用性能包括力学性能、物理性能和化学性能。

（2）按结合键分金属材料、陶瓷材料和高分子材料以及复合材料。

2.材料科学与工程的内涵研究材料成分、组织结构、制备工艺与材料性能和应用之间相互关系的科学，它对生产、使用和发展材料具有指导意义。

材料的结构：指构成材料的基本质点(离子、原子或分子等)是如何结合与排列的，它表明材料的构成方式。

材料的组织：指借助于显微镜所观察到的材料微观组成与形貌。

通常称为显微组织。

材料的性能决定于材料的组织、结构！材料学科的发展大致经过冶金学、金相学、物理冶金学、材料科学或材料科学与工程等几个阶段。

第2讲固体材料的结构1．原子结构理论一个电子的空间位置和能量由4个量子数决定，即主量子数、轨道角动量量子数、磁量子数、自旋角动量量子数。

核外电子排布遵循的三原则:能量最低原理、泡利不相容原理、洪德规则。

原子通过结合键可构成分子，原子之间或分子之间也靠结合键聚结成固体状态。

化学键(主价键): 金属键、离子键和共价键；物理键(次价键): 称范德华力。

金属间化合物的原子结合为金属键和离子键的混合。

2．晶体与非晶体的区别晶体→原子在空间呈有规则的周期性重复排列性能:①具有固定熔点。

②具有各向异性。

多晶体具有伪各向同性。

非晶体→原子在三维空间呈无规则排列3．选取晶胞的原则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。

将晶胞作三维的重复堆砌就构成了空间点阵。

同一空间点阵可因选取方式不同而得到不相同的晶胞。