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1. 影响弹性模量的因素包括:原子结构、温度、相变。
2. 随有温度升高弹性模量不一定会下降。
如低碳钢温度一直升到铁素体转变为奥氏体相变点，弹性模量单调下降，但超过相变点，弹性校模量会突然上升，然后又呈单调下降趋势。
这是在由于在相变点因为相变的发生，膨胀系数急剧减小，使得弹性模量突然降低所致。
3. 不同材料的弹性模量差别很大，主要是因为材料具有不同的结合键和键能。
4. 弹性系数Ks 的大小实质上代表了对原子间弹性位移的抵抗力，即原子结合力。
对于一定的材料它是个常数。
弹性系数Ks 和弹性模量E 之间的关系:它们都代表原子之间的结合力。
因为建立的模型不同，没有定量关系。
（☆）5. 材料的断裂强度：a E th /γσ=材料断裂强度的粗略估计：10/E th =σ6. 杜隆-珀替定律局限性:不能说明低温下，热容随温度的降低而减小，在接近绝对零度时，热容按T 的三次方趋近与零的试验结果。
7. 德拜温度意义:① 原子热振动的特征在两个温度区域存在着本质差别，就是由德拜温度θD 来划分这两个温度区域:在低θD 的温度区间，电阻率与温度的5次方成正比。
在高于θD 的温度区间，电阻率与温度成正比。
② 德拜温度------晶体具有的固定特征值。
③ 德拜理论表明:当把热容视为(T/θD )的两数时，对所有的物质都具有相同的关系曲线。
德拜温度表征了热容对温度的依赖性。
本质上，徳拜温度反应物质内部原子间结合力的物理量。
8. 固体材料热膨胀机理：（1） 固体材料的热膨胀本质，归结为点阵结构中质点间平均距离随温度升高而增大。
（2） 晶体中各种热缺陷的形成造成局部点阵的畸变和膨胀。
随着温度升高，热缺陷浓度呈指数增加，这方面影响较重要。
9. 导热系数与导温系数的含义:材料最终稳定的温度梯度分布取决于热导率，热导率越高，温度梯度越小;而趋向于稳定的速度,则取决于热扩散率,热扩散率越高，趋向于稳定的速度越快。
即:热导率大，稳定后的温度梯度小，热扩散率大，更快的达到“稳定后的温度梯度”（☆）10. 热稳定性是指材料承受温度的急剧变化而不致破坏的能力，故又称为抗热震性。
一、名词解释（分）原子半径，电负性，相变增韧、气团原子半径：按照量子力学地观点，电子在核外运动没有固定地轨道，只是概率分布不同，因此对原子来说不存在固定地半径.根据原子间作用力地不同，原子半径一般可分为三种：共价半径、金属半径和范德瓦尔斯半径.通常把统和双原子分子中相邻两原子地核间距地一半，即共价键键长地一半，称作该原子地共价半径（）；金属单质晶体中相邻原子核间距地一半称为金属半径（）；范德瓦尔斯半径（）是晶体中靠范德瓦尔斯力吸引地两相邻原子核间距地一半，如稀有气体.资料个人收集整理，勿做商业用途电负性：等人精确理论定义电负性为化学势地负值，是体系外势场不变地条件下电子地总能量对总电子数地变化率.资料个人收集整理，勿做商业用途相变增韧：相变增韧是由含地陶瓷通过应力诱发四方相（相）向单斜相（相）转变而引起地韧性增加.当裂纹受到外力作用而扩展时，裂纹尖端形成地较大应力场将会诱发其周围亚稳向稳定转变，这种转变为马氏体转变，将产生近地体积膨胀和地剪切应变，对裂纹周围地基体产生压应力，阻碍裂纹扩展.而且相变过程中也消耗能量，抑制裂纹扩展，提高材料断裂韧性.资料个人收集整理，勿做商业用途气团：晶体中地扩展位错为保持热平衡，其层错区与溶质原子间将产生相互作用，该作用被成为化学交互作用，作用地结果使溶质原子富集于层错区内，造成层错区内地溶质原子浓度与在基体中地浓度存在差别.这种不均匀分布地溶质原子具有阻碍位错运动地作用，也成为气团.资料个人收集整理，勿做商业用途二、简述位错与溶质原子间有哪些交互作用.（分）答：从交互做作用地性质来说，可分为弹性交互作用、静电交互作用和化学交互作用三类.弹性交互作用：位错与溶质原子地交互作用主要来源于溶质原子与基体原子间由于体积不同引起地弹性畸变与位错间地弹性交互作用.形成气团，甚至气团对晶体起到强化作用.弹性交互作用地另一种情况是溶质原子核基体地弹性模量不同而产生地交互作用.资料个人收集整理，勿做商业用途化学交互作用：基体晶体中地扩展位错为保持热平衡，其层错区与溶质原子间将产生相互作用，该作用被成为化学交互作用，作用地结果使溶质原子富集于层错区内，造成层错区内地溶质原子浓度与在基体中地浓度存在差别，具有阻碍位错运动地作用.资料个人收集整理，勿做商业用途静电交互作用：晶体中地位错使其周围原子偏离平衡位置，晶格体积发生弹性畸变，晶格畸变将导致自由电子地费米能改变，对于刃型位错来讲，滑移面上下部分晶格畸变量相反，导致滑移面两侧部分地费米能不相等，导致位错周围电子需重新分布，以抵消这种不平衡，从而形成电偶极，位错线如同一条电偶极线，在它周围存在附加电场，可与溶质原子发生静电交互作用.资料个人收集整理，勿做商业用途三、简述点缺陷地特点和种类，与合金地性能有什么关系（分）答：点缺陷对晶体结构地干扰作用仅波及几个原子间距范围地缺陷.它地尺寸在所有方向上均很小.其中最基本地点缺陷是点阵空位和间隙原子.此外，还有杂质原子、离子晶体中地非化学计量缺陷和半导体材料中地电子缺陷等.资料个人收集整理，勿做商业用途在较低温度下，点缺陷密度越大，对合金电阻率影响越大.另外，点缺陷与合金力学性能之间地关系主要表现为间隙原子地固溶强化作用.资料个人收集整理，勿做商业用途四、简述板条马氏体组织地组织形态、组织构成与强度与韧性地关系.（分）答：板条马氏体地组织形态主要出现在低碳钢中，由许多成条排列地马氏体板条组成，大致平行地马氏体条组成地领域为板条束.每个晶粒内一般有个板条束，束地尺寸约为μ.一个马氏体板条束又由若干个板条组成，这些板条具有相同地惯习面，位向差很小，而板条束之间地界面具有较大地位向差.块是由惯习面相同且与母相取向关系相同地板条组成地，块与块地界面也具有较大地位向差.资料个人收集整理，勿做商业用途板条马氏体束地尺寸对强度和断裂地作用可视为“有效晶粒”地作用.马氏体束尺寸越小，马氏体地强度越高，从变形角度来讲，由于束界为了保持界面在变形过程中地连续性，在束界上将增殖位错.马氏体束尺寸越小，位错增殖就越困难，相应提高了材料屈服强度.块地尺寸大小对强度有显著影响，尺寸越小，马氏体强度越高.但是板条尺寸细化对钢地强度地影响作用不大，但可以显著提高韧性.资料个人收集整理，勿做商业用途板条马氏体地冲及韧性取决于板条束地大小.马氏体束尺寸与断裂小刻面尺寸相近，它与断裂小刻面尺寸相近，与强度和冷脆转变温度均具有地关系.马氏体束地尺寸是控制韧性地重要组织因素.一个奥氏体晶粒内存在不同位向地板条束，板条束之间是大角度界面，裂纹扩展到束界时，为满足裂纹扩展地晶体学位向，必须改变扩展方向，结果增大了扩展阻力，提高断裂韧性.因此减小板条束尺寸，相当于减小断裂单元，对提高韧性有利.资料个人收集整理，勿做商业用途五、简述主要地贝氏体组织类型、结构特点以及强韧性.（分）答：钢中主要地贝氏体组织有：上贝氏体、下贝氏体、无碳化物贝氏体、粒状贝氏体.上贝氏体组织由大致平行排列地板条状铁素体和呈粒状或条状地渗碳体组成，光学显微镜下呈羽毛状，电子显微镜下，上贝氏体中碳化物分布在贝氏体铁素体条片间，大致平行于铁素体板条地方向.大致平行排列地上贝氏体铁素体构成束，不同束间位向差较大，板条间地位向差较小.资料个人收集整理，勿做商业用途下贝氏体组织也由贝氏体铁素体和碳化物组成，下贝氏体铁素体呈条片状，片与片之间相互交叉成一定角度.碳化物在铁素体内部析出，呈片状、短杆状或粒状，并与铁素体片条主轴呈°夹角.资料个人收集整理，勿做商业用途无碳化物贝氏体钢中含有一定量地硅或铝，贝氏体组织就由贝氏体铁素体和富碳地残余奥氏体组成，这种组织为无碳化物贝氏体.电镜下可发现，其残余奥氏体以薄膜状地形态存在于贝氏体铁素体条片间，还可能存在于贝氏体铁素体内.资料个人收集整理，勿做商业用途粒状贝氏体为贝氏体铁素体和岛状组织组成，岛状组织呈半连续长条形，近似平行地、有规则地排列在贝氏体铁素体基体上.岛状组织内部碳含量很高，可达贝氏体铁素体中碳含量地倍以上.资料个人收集整理，勿做商业用途贝氏体铁素体内存在较高密度地位错缠结，不出现孪晶，且碳含量很低.强度：贝氏体组织地强度主要与个因素有关：（）贝氏体铁素体板条束或板条尺寸，这与位错地可滑移长度有关；（）贝氏体铁素体板条内地位错亚结构；（）合金元素地固溶强化；（）碳化物颗粒地弥散强化.资料个人收集整理，勿做商业用途上贝氏体铁素体板条间地粗大碳化物可以通过阻碍板条内位错地滑移而提高强度，但碳化物弥散强化作用较低.下贝氏体中碳化物较弥散地分布在铁素体板条内，对强度地贡献较大.贝氏体铁素体板条宽度决定了对位错滑移地阻碍作用，宽度越小，贝氏体强度越高，板条束与强度地关系不大.资料个人收集整理，勿做商业用途粒状贝氏体中，除了贝氏体组织地一般强化机理外，岛地存在也起到强化作用，岛状组织总量增加、岛地尺寸及岛间距减小，均可增加强度.而岛地总量减少，尺寸减小和岛间距增加，韧性提高.资料个人收集整理，勿做商业用途无碳化物贝氏体地板条间或板条内存在稳定地残余奥氏体膜，它地存在使屈服强度有所降低，塑性增大.韧性：上贝氏体地韧性低于下贝氏体，原因：由于上贝氏体地形成温度较高，贝氏体铁素体板条以及贝氏体铁素体板条束地尺寸较大，而且有较粗大地碳化物分布在贝氏体铁素体板条间，导致裂纹容易形成与扩展，而下贝氏体地形成温度较低，贝氏体铁素体板条尺寸及板条束尺寸较小，碳化物也细小均匀地分布在铁素体板条内，使下贝氏体地强度和韧性均有提高.资料个人收集整理，勿做商业用途六、简述可热处理铝合金地组织结构与强化地关系（分）答：（）固溶强化溶质原子以置换或间隙形式固溶在基体中，由于溶质原子与基体原子地尺寸差别、模量差别或原子价态不同等因素，造成基体材料地强度提高.资料个人收集整理，勿做商业用途（）析出强化铝合金经过固溶处理后获得过饱和固溶体，然后在一定温度和时间会发生分解，从基体中析出第二相，由于第二相析出造成地合金强化称为析出强化.第二相析出过程大致为：过饱和固溶体→区→θ’’→θ’→θ.资料个人收集整理，勿做商业用途在时效温度较低地情况下，区首先析出，随时效时间增加，强度增加，θ’’相较充分地析出时，硬度达到最大值，以后随时效过程地进行，硬度下降，主要为θ’相和平衡相θ析出，平衡相析出充分时，硬度最低.不同时效阶段，合金强化机理不同，但都和位错与第二相地交互作用有关.时效初期，第二相粒子尺寸较小，与基体保持共格关系，位错运动过程中能切过粒子.如果粒子长大超过一临界值尺寸，位错就不能切割粒子，强化作用按照奥罗万机制进行.资料个人收集整理，勿做商业用途（）位错强化指经过塑性变形地合金，由于基体内位错密度增加和位错亚结构地变化，增强了位错间地交互作用，提高了位错运动地阻力，结果使合金地强度提高.资料个人收集整理，勿做商业用途（）晶界强化也可视为细晶强化，强化效果可用关系表示.随晶粒尺寸地减小，屈服强度提高，而且呈现明显地加工硬化现象.资料个人收集整理，勿做商业用途。
第一章钢的合金化原理一、填空题1、合金元素在钢中的存在形式有以固溶体形式存在、形成强化相、形成非金属夹杂物、以游离态存在。
2、合金钢按用途可分成结构钢、工具钢和特殊性能刚三类。
3、按照与铁的相互作用的特点，合金元素分为 A 形成元素和 F 形成元素。
4、奥氏体形成元素降低A3点，提高A4点。
5、按照与碳相互作用的特点，合金元素分为非碳化物形成元素和碳化物形成元素。
6、所有的合金元素均使S点左移，这意味着合金钢共析点的碳浓度将移向--- 低碳方向，使共析体中的含碳量降低。
7、几乎所有的合金元素（除Co外）均使C曲线向右移动，其结果是降低了钢的临界冷却速度，提高了钢的淬透性。
8、几乎所有的合金元素（除Co、Al外）都使Ms、Mf点降低，因此淬火后相同碳含量的合金钢比碳钢的残余 A 增多，使钢的硬度降低，疲劳抗力下降。
二、名词解释合金元素：为保证获得所要求的组织结构，物理、化学性能而特别添加到钢中的化学元素。
合金钢：在化学成分上特别添加合金元素用以保证一定的生产和加工工艺以及所要求的组织与性能的铁基合金。
奥氏体形成元素：使A3点↓，A4点↑，在较宽的成分范围内，促使奥氏体形成，即扩大了γ相区。
铁素体形成元素：使A3点↑，A4点↓，在较宽的成分范围内，促进铁素体形成，依缩小γ相区的程度又分为两小类。
二次淬火：已淬火的高合金钢中的残余奥氏体在回火冷却中转变为马氏体的现象。
二次硬化：钢在回火时出现的硬度回升现象。
三、问答题1、合金元素在钢中有哪几种存在形式？这些存在形式对钢的性能有什么影响？（1）以溶质形式溶入固溶体，如：溶入铁素体，奥氏体和马氏体中。
（有利）（2）形成强化相，形成碳化物或金属间化合物。
（有利）（3）形成非金属夹杂物，如氧化物（Al2O3、SiO2等），氮化物和硫化物（MnS、FeS等）（有害、尽量减少）（4）以游离态存在，如C以石墨状态存在（一般也有害）元素以哪种形式存在，取决于元素的种类、含量、冶炼方法及热处理工艺等。
《材料结构与性能》习题《材料结构与性能》习题第一章1、一25cm长的圆杆，直径2.5mm，承受的轴向拉力4500N。
如直径拉细成2.4mm，问：1)设拉伸变形后，圆杆的体积维持不变，求拉伸后的长度；2)在此拉力下的真应力和真应变；3)在此拉力下的名义应力和名义应变。
比较以上计算结果并讨论之。
2、举一晶系，存在S14。
3、求图1.27所示一均一材料试样上的A点处的应力场和应变场。
4、一陶瓷含体积百分比为95%的Al2O3（E=380GPa）和5%的玻璃相（E=84GPa），计算上限及下限弹性模量。
如该陶瓷含有5%的气孔，估算其上限及下限弹性模量。
5、画两个曲线图，分别表示出应力弛豫与时间的关系和应变弛豫和时间的关系。
并注出：t=0,t=∞以及t=τε（或τσ）时的纵坐标。
6、一Al2O3晶体圆柱（图1.28），直径3mm，受轴向拉力F ，如临界抗剪强度τc=130MPa，求沿图中所示之一固定滑移系统时，所需之必要的拉力值。
同时计算在滑移面上的法向应力。
第二章1、求融熔石英的结合强度，设估计的表面能为1.75J/m2；Si-O的平衡原子间距为1.6×10-8cm；弹性模量值从60到75GPa。
2、融熔石英玻璃的性能参数为：E=73GPa；γ=1.56J/m2；理论强度。
如材料中存在最大长度为的内裂，且此内裂垂直于作用力的方向，计算由此而导致的强度折减系数。
3、证明材料断裂韧性的单边切口、三点弯曲梁法的计算公式：与是一回事。
4、一陶瓷三点弯曲试件，在受拉面上于跨度中间有一竖向切口如图2.41所示。
如果E=380GPa，μ=0.24，求KⅠc值，设极限载荷达50㎏。
计算此材料的断裂表面能。
5、一钢板受有长向拉应力350 MPa，如在材料中有一垂直于拉应力方向的中心穿透缺陷，长8mm（=2c）。
此钢材的屈服强度为1400MPa，计算塑性区尺寸r0及其与裂缝半长c的比值。
讨论用此试件来求KⅠc值的可能性。
材料结构与性能答案一、名词解释：1.大分子(macromolecule)：由大量原子组成的，具有相对高的分子质量或分子重量聚合物分子：也叫高聚物分子，通常简称为高分子。
就字面上它是一个由许多(poly)部分(mer)组成的分子，然而它的确包含多重重复之意。
它意味着：(1) 这些部分是由相对低分子质量的分子衍生的单元(所谓的单体单元或链节)；(2) 并且只有一种或少数几种链节；(3) 这些需要的链节多重重复重现。
2.共聚物：共聚物一词在历史上指由能自身均聚的单体聚合而生成的聚合物3.结晶度(degree of crystallinity)：结晶高聚物结晶部分量地多少。
分为质量结晶度和体积结晶度4.等同周期（identity spacing)：高分子晶体中分子链方向相同结构重复出现的最短距离，又称高分子晶体的晶胞结构重复单元。
构成高分子晶体的晶胞结构重复单元有时与其化学重复单元不相同。
5.结晶过程：物质从液态（溶液或熔融状态）或气态形成晶体的过程。
二、概念区分：1、微构象(microconformation)与宏构象(macroconformation)微构象：即高分子的主链键构象，即是高分子主链中一个键所涉及的原子或原子团的构象宏构象：沿高分子链的微构象序列导致高分子的宏构象，它决定高分子的形状微构象指高分子主链键构象。
宏构象指整个高分子链的形态。
由于微构象的变化所导致的高分子的宏观形态(morphology)2、应力(stress)与应变(strain)应力（σ）是受力物体截面上内力的集度,即单位面积上的作用力应变（ε）：在外力作用下，材料的几何形状和尺寸发生的变化σ=Eε，E是弹性模量。
3、侧基(side group)与端基(end group)侧基：侧基是一个主链上的分支，既不是低聚物的也不是高聚物的。
端基：端基是大分子或低聚物分子末端的结构单元4、初期结晶(primary crystallization)与二次结晶(secondary crystallization)初期结晶：物质从液态（溶液或熔融状态）或气体形成晶体。
2009年试题1.一外受张应力载荷力500MPa的无机材料薄板(长15cm，宽10cm，厚0.1mm)，其中心部位有一裂纹(C=20μm)。
该材料的弹性模量为300GPa，(1Pa=1N/m2)断裂能为15J/m2(1J=1Nm)。
a)计算该裂纹尖端应力强度因子KI(Y=)b)判断该材料是否安全？,可知，即材料的裂纹尖端应力强度应子超过了材料的临界断裂应子，则材料不安全。
2.测定陶瓷材料的断裂韧性常用的方法有几种？并说明它们的优缺点。
答：方法优点缺点单边切口梁法(SENB) 简单、快捷①测试精度受切口宽度的影响，且过分要求窄的切口；②切口容易钝化而变宽，比较适合粗晶陶瓷，而对细晶体陶瓷测试值会偏大。
Vickers压痕弯曲梁法(SEPB)测试精度高，结果较准确，即比较接近真实值预制裂纹的成功率低；控制裂纹的深度尺寸较困难。
直接压痕法(IM)①无需特别制样；②可利用很小的样品；③测定HV的同时获得KIC，简单易行。
①试样表面要求高，无划痕和缺陷；②由于压痕周围应力应变场较复杂，没有获得断裂力学的精确解；③随材料性质不同会产生较大误差；④四角裂纹长度由于压痕周围残余应力的作用会发生变化；产生压痕裂纹后若放置不同时间，裂纹长度也会发生变化，影响测试精度。
3.写出断裂强度和断裂韧性的定义，二者的区别和联系。
答：断裂强度δr断裂韧性KIC定义材料单位截面承受应力而不发生断裂的能力材料抵抗裂纹失稳扩展或断裂能力联系①都表征材料抵抗外力作用的能力；②都受到E、的影响，提高E、既可提高断裂强度，也可提高断裂韧性；③在一定的裂纹尺寸下，提高KIC也会提高δr，即增韧的同时也会增强。
区别除了与材料本身的性质有关外，还与裂纹尺寸、形状、分布及缺陷等有关是材料的固有属性，是材料的结构和显微结构的函数，与外力、裂纹尺寸等无关4.写出无机材料的增韧原理。
答：增韧原理：一是在裂纹扩展过程中使之产生有其他能量消耗机构，从而使外加负载的一部分或大部分能量消耗掉，而不致集中于裂纹扩展上；二是在陶瓷体中设置能阻碍裂纹扩展的物质场合，使裂纹不能再进一步扩展。
第一章 钢筋混凝土的材料力学性能一、填空题：1、《混凝土规范》规定以 强度作为混凝土强度等级指标。
2、测定混凝土立方强度标准试块的尺寸是 。
3、混凝土的强度等级是按 划分的，共分为 级。
4、钢筋混凝土结构中所用的钢筋可分为两类：有明显屈服点的钢筋和无明显屈服点的钢筋，通常称它们为 和 。
5、钢筋按其外形可分为 、 两大类。
6、HPB300、 HRB335、 HRB400、 RRB400表示符号分别为 。
7、对无明显屈服点的钢筋，通常取相当于于残余应变为 时的应力作为名义屈服点，称为 。
8、对于有明显屈服点的钢筋，需要检验的指标有 、 、 、等四项。
9、对于无明显屈服点的钢筋，需要检验的指标有 、 、 等三项。
10、钢筋和混凝土是两种不同的材料，它们之间能够很好地共同工作是因为 、 、 。
11、钢筋与混凝土之间的粘结力是由 、 、 组成的。
其中 最大。
12、混凝土的极限压应变cu ε包括 和 两部分， 部分越大，表明变形能力越 ， 越好。
13、钢筋的冷加工包括 和 ，其中 既提高抗拉又提高抗压强度。
14、有明显屈服点的钢筋采用 强度作为钢筋强度的标准值。
15、钢筋的屈强比是指 ，反映 。
二、判断题：1、规范中，混凝土各种强度指标的基本代表值是轴心抗压强度标准值。
（ ）2、混凝土强度等级是由一组立方体试块抗压后的平均强度确定的。
（ ）3、采用边长为100mm 的非标准立方体试块做抗压试验时，其抗压强度换算系数为0.95。
（ ）4、采用边长为200mm 的非标准立方体试块做抗压试验时，其抗压强度换算系数为1.05。
（ ）5、对无明显屈服点的钢筋，设计时其强度标准值取值的依据是条件屈服强度。
（ ）6、对任何类型钢筋，其抗压强度设计值y y f f '=。
（ ）7、钢筋应在焊接前冷拉。
（）8、混凝土的收缩和徐变对钢筋混凝土结构都是有害的。
（）9、冷拉后的钢筋不可以作受压钢筋。
（）10、钢材的含C量越大，钢材的强度越高，因此在建筑结构选钢材时，应选用含C 量较高的钢筋。
机械工程材料复习第一部分基本知识一、概述⒈目的掌握常用工程材料的种类、成分、组织、性能和改性方法的基本知识（性能和改性方法是重点).具备根据零件的服役条件合理选择和使用材料;具备正确制定热处理工艺方法和妥善安排工艺路线的能力.⒉复习方法以“材料的化学成分→加工工艺→组织、结构→性能→应用”之间的关系为主线，掌握材料性能和改性的方法，指导复习.二、材料结构与性能:⒈材料的性能：①使用性能：机械性能（刚度、弹性、强度、塑性、硬度、冲击韧性、疲劳强度、断裂韧性）；②工艺性能：热处理性能、铸造性能、锻造性能、机械加工性能等.⒉材料的晶体结构的性能：纯金属、实际金属、合金的结构(第二章);纯金属:体心立方（)、面心立方（），各向异性、强度、硬度低;塑性、韧性高实际金属：晶体缺陷(点:间隙、空位、置换；线：位错；面：晶界、压晶界）→各向同性；强度、硬度增高；塑性、韧性降低.合金：多组元、固溶体与化合物.力学性能优于纯金属。
单相合金组织：合金在固态下由一个固相组成;纯铁由单相铁素体组成。
多相合金组织：由两个以上固相组成的合金.多相合金组织性能：较单相组织合金有更高的综合机械性能，工程实际中多采用多相组织的合金。
⒊材料的组织结构与性能⑴。
结晶组织与性能：F、P、A、Fe3C、Ld；1）平衡结晶组织平衡组织：在平衡凝固下，通过液体内部的扩散、固体内部的扩散以及液固二相之间的扩散使使各个晶粒内部的成分均匀,并一直保留到室温。
2）成分、组织对性能的影响①硬度（HBS)：随C﹪↑，硬度呈直线增加， HBS值主要取决于组成相的相对量。
②抗拉强度(）：C﹪＜0。
9%范围内，先增加，C﹪＞0.9～1。
0％后，值显著下降。
③钢的塑性(）、韧性(）：随着C﹪↑，呈非直线形下降.3）硬而脆的化合物对性能的影响：第二相强化:硬而脆的化合物，若化合物呈网状分布：则使强度、塑性下降；若化合物呈球状、粒状（球墨铸铁）：降低应力集中程度及对固溶体基体的割裂作用，使韧性及切削加工性提高；呈弥散分布于基体上：则阻碍位错的移动及阻碍晶粒加热时的长大，使强度、硬度增加，而塑性、韧性仅略有下降或不降即弥散强化；呈层片状分布于基体上：则使强度、硬度提高,而塑性、韧性有所下降。
1.金属键金属键是化学键的一种，是非极性键。
在金属晶体中，自由电子作穿梭运动，它不专属于某个金属原子而为整个金属晶体所共有。
这些自由电子与全部金属离子相互作用，从而形成某种结合，这种作用称为金属键。
由自由电子及排列成晶格状的金属离子之间的静电吸引力组合而成。
结构特点：无饱和性和方向性，配位数很高，金属原子呈最紧密堆积；金属晶体的特征：导电导热性强，有金属光泽，延展性好，密度大，硬度大，熔沸点高。
（1）导电性：外加电场下作用下，金属中自由电子定向移动形成电流（2）导热性：自由电子的运动和正离子的震动（3）金属光泽：电子吸收可见光，被激发到较高能级，当恢复到原来能级时把吸收的能量辐射出来，使金属不透明而具有光泽（4）延展性：金属键没有饱和性和方向性，当金属发生位移时金属正离子始终被包围在电子云中，保持金属键结合，能禁受变形而不断裂，具有延展性（5）正的电阻温度系数：随温度的升高，正离子和原子的震动幅度加大阻碍电子通过，使电阻升高。
（1）离子键的本质是正负电荷间的静电作用力。
离子键有饱和性和无方向性，使得离子化合物具有配位数高，堆积致密等特点。
③共价键有饱和性和方向性，共价键晶体有很高的熔点、具有良好的光学特性和不良导电性。
④原子晶体的性质：熔点，沸点高、硬度大、不导电、难溶于一般溶剂⑤分子晶体性质：熔点，沸点低、硬度小、容易挥发或升华、固体是电的不良导体2. 为什么原子能级会发生分裂？原子能级分裂过程中有何特点？电子共有化运动：原子组成晶体后，由于电子壳层的交叠，电子不再完全局限在某一个原子上，可以由一个原子转移到相邻的原子上去，因而，电子将可以在整个晶体中运动。
原子靠近产生晶体时，它们的电子云肯定要发生重叠，重叠的过程实际上就是两个电子云相互作用的过程，这个作用的结果有两种，波函数同号叠加的（也就是两个氢原子的电子是同向自旋的情况），能量就要升高，波函数异号叠加的，能量就要降低，能级因为同号或者反号叠加，分裂为两个能级，一个稍高另一个稍低，这就是能级分裂，本质上是电子之间的相互作用。
特点:越外层的电子越容易发生共有化运动，共有化运动弱，能级分裂小，形成能带窄。
电子数量增加时，能级扩展成能带。
能带内电子的能量是连续变化的，或者说电子的能带是连续分布的。
原来的一个能级，分裂成一个能带，不同的能级分裂成不同的能带。
3. 绝缘体、半导体与导体的区别对绝缘体和半导体，它的电子大多数都处于价带，不能自由移动。
但在热、光等外界因素的作用下，可以使少量价带中的电子越过禁带，跃迁到导带上去成为载流子。
绝缘体和半导体的区别主要是禁的宽度不同。
半导体的禁带很窄，（一般低于3eV），绝缘体的禁带宽一些，电子的跃迁困难得多。
因此，绝缘体的载流子的浓度很小，导电性能很弱。
实际绝缘体里，导带里的电子不是没有，并且总有一些电子会从价带跃迁到导带，但数量极少。
所以，在一般情况下，可以忽略在外场作用下它们移动所形成的电流。
但是，如果外场很强，束缚电荷挣脱束缚而成为自由电荷，则绝缘体就会被“击穿”而成为导体。
半导体除了导带导电，还因电子跃迁导致价带空穴，因此价带也导电，这是与导体最大的区别。
半导体中导带的电子与价带的空穴都参与导电。
半导体中价电子大数量多，（半导体中导带电子和价带空穴都参与导电）禁带宽度小，价带电子越过禁带激发到导带所需的能量低，在较低的能量状态下电子就可被激发到导带产生导电能力。
而在导体的结构中，导带本身具有电子，不需要外界能量即可产生电子移动形成电流，因此导电能力最好。
空穴电流：满带中的电子越过禁带进入空带，满带中出现空穴，满带其他高能级电子可以跃迁到这个空穴中来，而使满带电子能够参与导电。
在外加电场作用下，空穴沿着与电子相反的方向移动，相当于正电荷的移动，形成的电流称为空穴电流。
4. 热膨胀现象（位能曲线的不对称性）晶格点阵实际上在做非简谐振动，中轴相当于平衡位置，此时动能最大，势能最小。
当物质受热时，每个粒子的热能增大，点阵中原子或离子在点阵节点上的热震动加剧，振幅加大，同时由于势能曲线的非对称性使原子震动中心发生位移，而且随温度的升高势能的增加，这个位移逐渐增大，从而使原子间的平衡距离增大，这就导致了金属的热膨胀。
（晶体的热膨胀性：共价键晶体<离子键晶体<金属键晶体<分子键晶体---原因：共价键晶体的位能曲线的对称性好，结合力强，显示较小的热膨胀性；而离子键晶体中主要为库仑力，键合力较弱，热膨胀性大；金属键晶体的键弱，在位能曲线中右侧曲线平坦，非对称性增大显示较大的热膨胀性；分子晶体中为范德华力键合力最弱，因而显示最大的热膨胀性）热膨胀系数：结构紧密的晶体〉结构疏松的材料有机高分子材料〉金属材料原因：结构疏松的材料会带有一些孔洞，在膨胀过程中孔洞的距离会抵消膨胀的距离。
材料热膨胀性差异解释双温阻片现象：双金属片是利用金属片在温度改变时产生变形的元件，有两种热膨胀系数不同的合金叠合而成。
膨胀系数大的称为主动层，膨胀系数小的称为被动层。
由于金属膨胀系数的差异，在温度发生变化时，主动层的形变要大于被动层的形变，从而双金属的整体就会向被动层一侧弯曲，产生形变。
随温度的改变而弯曲的双金属片，在相同的温度变化下，黄铜的膨胀和收缩都比钢的大。
5. 电子比热问题金属中的电子作为一种微观粒子,是受泡利不相容原理制约,并遵从费密-狄喇克统计分布的(见量子统计法)。
在量子自由电子中，电子的能级是分立的不连续的，只有那些处于较高能级的电子才能跳到没有别的电子占据的更高能级上去，那些处于低能级的电子不能跳跃到较高能级上去，因为那些较高能级已有别的电子占据。
这样，热激发的电子数量远远小于总的价电子数。
所以用量子自由电子论推导出的比热可以解释实验结果，而经典自由电子论认为所有电子都有可能被热激发，因此计算出的热容量远远大于实验值。
6. n型和p型半导体p具有提供电子的能力，称其为施主杂质；B具有得到电子的性质，称其为受主杂质。
含有施主杂质的半导体，其导电的载流子主要是电子-n型半导体或电子型半导体；含有受主杂质的半导体，其导电的载流子主要是空穴-p型半导体或空穴型半导体。
np型都称为极性半导体。
导体中同时存在受主和施主杂质时，有相互抵消的作用。
本征激发当有能量大于禁带宽度的光子照射到半导体表面时，满带中的电子吸收这个能量，跃迁到导带产生一个自由电子和自由空穴，这一过程称为本征激发。
只有本证激发的半导体称为本征半导体。
7. 杂质能级与允带能级允带能级可容纳自旋方向相反两个电子。
施主或受主杂质能级只可能有中性施主或受主被一个电子或空穴占据；电离施主或受主没有被电子或空穴占据。
8. 解释晶体的融化现象晶体中各原子都以平衡位置为中心不停的震动，温度较低时，各原子在平衡位置做微小振动，温度升高，少数原子离开平衡位置做长距离的运动，产生扩散现象。
温度再升高，绝大多数原子作剧烈运动破坏了周期性，摆脱分子力的束缚，结果导致晶体的熔化。
9. pn结原理：Pn结的形成就是在在一块完整的硅片上，用不同的掺杂工艺，使其一边形成n型半导体，另一半形成P型半导体，那么在两种的交界处形成pn结。
在形成pn结时，由于n型半导体区内的电子数量多于空穴数量，而P型半导体内的空穴数量多于电子数量，所以在交界处出现了电子和空穴的浓度差，这样电子和空穴都从浓度高的地方向浓度低的地方扩散。
最后，多子的扩散和少子的扩散达到动态平衡，在p型和n型结合处两侧留下离子薄层，这个离子薄层形成的空间电离区称为pn结，pn结的内电场方向由n区指向p区，在空间电荷区，由于缺少多子也叫耗尽层。
在界面处两侧形成空间电荷层，并建有自建电场。
当不存在外加电场时由于pn结两边载流子浓度差引起扩散电流和自建电场引起的漂移电流相等而处于平衡状态。
当外界有正向电压偏置时，外界电场和自建电场的相互抵消作用使载流子的扩散电流增加引起了正向电流。
10. 金属材料与非金属（陶瓷）导热性的差异：金属材料由于具有大量的电子，电子是其热传导的主要方式。
非金属固体材料中导热主要由晶格的格波（声子）来实现，高温时还伴随有光子传热。
合金材料的热传导由声子和光子共同作用。
非金属材料（陶瓷）缺少大量的自由电子，传热过程中声子起主要作用且声子传热远不如电子有效，由于晶格缺陷引起散射大，传热效率低。
而金属材料中Ke=50Ki,导热过程中，电子传热不易散射，且有大量电子参与导热过程，因此导热效率高。
合金材料中由于杂质原子作用降低原子运动效率，使导热率降低，且由于晶格的影响，自由电子散射也较严重，导热性比纯金属差。
晶体结构越复杂，声子平均自由程小，热导率低；气孔率越低，热导率越高。
11.对固体熔解和相转变的解释作固态的自由能F1=E1-TS1与液态自由能F2,=E2 -TS2,与T的关系曲线，固态时原子排列整齐;而液态时原子键松散，则:E固<E液，S固<S液，因此两曲线有交点Tc，T<Tc。
时，液相趋向转变为固相，称为“结晶”;T>Tc时，固相趋向转变为液相，称为“熔解";T称为“熔点”。
12.陶瓷金属的热传导原理（声子光子电子）1.固体导热的载体固体材料的热传导主要是由晶格振动的格波(声子)来实现的。
高温时还可能有光子传热。
金属材料中主要是电子热传导。
>金属中:金属中有大量的自由电子，电子的质量很轻，能迅速地实现热量的传递。
因此，金属一般都具有较大的热导率。
虽然晶格振动对金属导热也有贡献，只是很次要的。
>非金属晶体中:在非金属晶体以晶格振动为主要的导热机构，晶格振动的格波又分为声频支河光频支。
金属热传导是电子机制的电子的贡献最多因为电子不像声子那样容易散射并且具有更高的速度，此外金属具是非常好的热导体，因为有相当大的自由电子参与热传导。
合金合金中的异种元素存在使得热导率下降原因与电导率减小的原因相同，即杂质增加特别是在固溶体中作为散射中心，降低了电子运动效率。
陶瓷是绝缘体因为它缺少大量的自由电子因此声子主要负责热传导Ke远少于Ki 再说声子在热能传导上面不如自由电子那样有效，这是因为晶格缺陷使得声子再热传导过程中发生了散射。
