第二章 固体结构-1

第1节固体类型及微观结构学习目标：1.[物理观念]了解固体及其分类，了解晶体和非晶体的宏观特性． 2.[物理观念]能够区别晶体与非晶体的性质． 3.[科学态度与责任]了解晶体和非晶体在生活和生产中的不同用途． 4.[科学态度与责任]了解对晶体结构的认识过程，知道晶体微观结构的特点． 5.[物理思维]会用固体的微观结构解释其宏观性质．一、晶体和非晶体1．固体的特点(1)固体看得见、摸得着，容易察觉它的存在．(2)固体有固定的外形，可根据需要进行加工处理．2．固体的分类：固体通常可分为晶体和非晶体两大类．3．晶体可分为单晶体和多晶体两类．4．单晶体(1)定义：具有规则的几何形状，外形都是由若干个平面围成的多面体．(2)结构特点：同种物质的单晶体都具有相同的基本形状，表面个数、各相应平面间的夹角恒定不变．(3)宏观特性：①具有规则的几何形状．②具有各向异性．③有固定的熔点．5．多晶体(1)定义：没有规则的几何形状，由小晶粒杂乱无章地排列在一起构成的晶体．(2)宏观特性：①没有规则的几何形状．②具有各向同性．③有固定的熔点．二、固体的微观结构1．晶体的结构及结合类型(1)组成晶体的物质微粒有规则地在空间排成阵列，呈现周而复始的有序结构，说明晶体的微观结构具有周期性．(2)晶体内部各微粒之间存在着很强的相互作用力，微粒被约束在一定的平衡位置上．(3)热运动时，组成晶体的物质微粒只能在各自的平衡位置附近做微小振动．(4)晶体的结合类型比较(1)方法：在固体界面沿不同方向画出等长直线．(2)微观解释①单晶体在不同直线上微粒的个数不相等，说明沿不同方向微粒的排列及物质结构情况不同，在物理性质上表现为各向异性．②非晶体在不同直线上微粒的个数大致相等，说明沿不同方向微粒排列及物质结构情况基本相同，在物理性质上表现为各向同性．(3)同一种物质在不同条件下形成不同的晶体，由于微观结构不同，物理性质有很大差异．1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)常见的金属材料都是单晶体．(×)(2)晶体具有各向异性的特性．(×)(3)凡是具有天然规则的几何形状的物体必定是单晶体．(√)(4)单晶体的分子(原子、离子)排列是有规则的．(√)(5)非晶体在不同方向上的微粒排列及物质结构情况基本相同．(√)(6)同一种物质只能生成一种晶体．(×)2．(多选)下列哪些现象能说明晶体与非晶体的区别()A．食盐是正方体，而蜂蜡无规则形状B．石墨可导电，沥青不能导电C．冰熔化时，温度保持不变，松香受热熔化时温度持续升高D．金刚石密度大，石墨密度小AC[晶体有天然规则的几何外形，具有一定的熔点，而非晶体则没有，故A、C正确．]3．下列说法正确的是()A．黄金可以切割加工成各种形状，所以是非晶体B．同一种物质只能形成一种晶体C．单晶体的所有物理性质都是各向异性的D．玻璃没有确定的熔点，也没有天然规则的几何形状D[常见的金属都是多晶体，因而黄金也是多晶体，只是因为多晶体内部小晶粒的排列杂乱无章，才使黄金没有规则的几何形状，故A错；同一种物质可以形成多种晶体，如碳可以形成金刚石和石墨两种晶体，故B错；单晶体只在某些物理性质上表现出各向异性，并不是所有物理性质都表现出各向异性，故C错；玻璃是非晶体，因而没有确定的熔点和规则的几何形状，D对．]如图甲所示是日常生活中常见的几种晶体，图乙是生活中常见的几种非晶明矾祖母绿原石水晶食盐铜矿石蜂蜡松香塑料橡胶沥青玻璃2．单晶体具有各向异性，并不是说每一种单晶体都能在各种物理性质上表现出各向异性(1)云母、石膏晶体在导热性上表现出显著的各向异性——沿不同方向传热的快慢不同．(2)方铅矿石晶体在导电性上表现出显著的各向异性——沿不同方向电阻率不同．(3)立方形的铜晶体在弹性上表现出显著的各向异性——沿不同方向的弹性不同．(4)方解石晶体在光的折射上表现出各向异性——沿不同方向的折射率不同．【例1】在甲、乙、丙三种固体薄片上涂上蜡，用烧热的针尖接触其上一点，蜡熔化的范围如下图所示；另外甲、乙、丙三种固体在熔化过程中温度随加热时间变化的关系如图所示，则()甲乙丙A．甲、乙是非晶体，丙是晶体B．甲、丙是非晶体，乙是晶体C．甲、丙是多晶体，乙是晶体D．甲是多晶体，乙是非晶体，丙是单晶体思路点拨：由蜡熔化图判断导热性能，由温度—时间图线形状分析是晶体还是非晶体．D[由题图甲、乙、丙知，甲、乙具有各向同性，丙具有各向异性；由温度—时间图线知，甲、丙有固定的熔点，乙没有固定的熔点，所以甲是多晶体，乙是非晶体，丙是单晶体．]区分晶体和非晶体、单晶体和多晶体的方法(1)区分晶体和非晶体的方法是看其有无确定的熔点，晶体具有确定的熔点，而非晶体没有确定的熔点，仅从各向同性或几何形状不能判断某一固体是晶体还是非晶体．(2)区分单晶体和多晶体的方法是看其是否具有各向异性，单晶体表现出各向异性，而多晶体表现出各向同性．[跟进训练]1．(多选)下列说法正确的是()A．一块固体，若沿各个方向上的导电性能相同，则该固体为非晶体B．一块固体，若是各个方向导热性能不同，则这个固体一定是单晶体C．一块固体，若有确定的熔点，则该固体必定为晶体D．黄金可以切割加工成各种形状，所以是非晶体BC[只有晶体才有固定熔点，只有单晶体才具有各向异性，B、C对；多晶体和非晶体都具有各向同性，A错；黄金是晶体，切割后分子结构不变，仍然是晶体，D错．]家庭、学校或机关的门锁常用“碰锁”，然而，这种锁使用一段时间后，锁(1)组成晶体的微粒(分子、原子或离子)是依照一定的规律在空间中整齐地排列的．实验证实：人们用X射线和电子显微镜对晶体的内部结构进行研究后，证实了这种假说是正确的．(2)微粒的热运动特点表现为在一定的平衡位置附近不停地做微小的振动．2．晶体的微观结构特点(1)组成晶体的微粒(分子、原子或离子)，依照一定的规律在空间中整齐地排列的．(2)晶体中微粒的相互作用很强，微粒的热运动不足以克服它们的相互作用而远离．(3)微粒的热运动表现为在一定的平衡位置附近不停地做微小的振动．晶体的微观结构决定其宏观物理性质，改变物质的微观结构从而改变物质的属性，如碳原子可以组成性质差别很大的石墨和金刚石，有些晶体和非晶体在一定条件下可以相互转化．3．用微观结构理论解释晶体的特性(1)对单晶体各向异性的解释如图所示，这是在一个平面上单晶体物质微粒的排列情况．从图上可以看出，在沿不同方向所画的等长直线AB、AC、AD上物质微粒的数目不同．直线AB 上物质微粒较多，直线AD上较少，直线AC上更少．正因为在不同方向上物质微粒的排列情况不同，才引起单晶体在不同方向上物理性质的不同．(2)对晶体具有一定熔点的解释给晶体加热到一定温度时，一部分微粒有足够的动能克服微粒间的作用力，离开平衡位置，使规则的排列被破坏，晶体开始熔解，熔解时晶体吸收的热量全部用来破坏规则的排列，温度不发生变化．(3)对多晶体特征的微观解释晶粒在多晶体里杂乱无章地排列着，所以多晶体没有规则的几何形状，也不显示各向异性．它在不同方向的物理性质是相同的，即各向同性．多晶体和非晶体的主要区别是多晶体有确定的熔点，而非晶体没有．(4)对非晶体特征的微观解释在非晶体内部，物质微粒的排列是杂乱无章的，从统计的观点来看，在微粒非常多的情况下，沿不同方向的等长直线上，微粒的个数大致相等，也就是说，非晶体在不同方向上的微粒排列及物质结构情况基本相同，所以非晶体在物理性质上表现为各向同性．(5)同种物质也可能以晶体和非晶体两种不同形态出现，晶体和非晶体可在一定条件下相互转化．【例2】(多选)下列说法正确的是()A．在各种晶体中，原子(或分子、离子)都是按照一定的规则排列的，具有空间上的周期性B．大颗粒的盐磨成细盐，就变成了非晶体C．由同种元素构成的固体，可能会由于原子的排列方式不同而成为不同的晶体D．在熔化过程中，晶体要吸收热量，但温度保持不变，内能也保持不变AC[单晶体具有各向异性，多晶体和非晶体具有各向同性，都是按照一定的规则排列的，具有空间上的周期性，A正确；晶体由更小的晶胞组成，大颗粒的盐磨成细盐，还是晶体，B错误；由同种元素构成的固体，可能会由于原子的排列方式不同而成为不同的晶体，例如，石墨和金刚石，选项C正确；在熔化过程中，晶体要吸收热量，虽然温度保持不变，但是内能增加了，选项D错误．](1)各种晶体的微粒都是按照一定的规则排列的，具有空间上的周期性．(2)物体的宏观性是由微粒结构决定的，单晶体与非晶体的物理性质不同，是因为微观结构不同，单晶体各向异性也是由粒子排列的特点决定的．[跟进训练]2．(多选)2010年诺贝尔物理学奖授予安德烈•海姆和康斯坦丁•诺沃肖洛夫，以表彰他们在石墨烯材料方面的卓越研究．他们通过透明胶带对石墨进行反复的粘贴与撕开，使得石墨片的厚度逐渐减小，最终寻找到了厚度只有0.34 nm的石墨烯，是碳的二维结构．如图所示为石墨、石墨烯的微观结构，根据以上信息和已学知识判断，下列说法正确的是()石墨的微观结构石墨烯的微观结构A．石墨是晶体，石墨烯是非晶体B．石墨是单质，石墨烯是化合物C．石墨、石墨烯与金刚石都是晶体D．他们是通过物理变化的方法获得石墨烯的CD[晶体、非晶体都是对固体而言的，晶体有固定熔点，规则结构，非晶体没有，石墨、石墨烯与金刚石都是晶体，石墨与金刚石、碳60、碳纳米管、石墨烯等都是碳元素的素的单质，它们互为同素异形体，他们是通过物理变化的方法获得石墨烯的，故A、B错误，C、D正确．]1．(多选)某种物体表现出各向同性的物理性质，则可以判断这种物质() A．不一定是多晶体B．不一定是单晶体C．一定不是单晶体D．一定是非晶体AC[因为非晶体和多晶体都表现出各向同性，故A正确，D错误；单晶体一定表现出各向异性，故B错误，C正确．]2．(多选)下列有关晶体的结构叙述正确的是()A．在晶体内部，组成晶体的物质微粒是无规则排列的B．晶体的微观结构具有周期性C．在晶体内部，组成晶体的物质微粒可以自由运动D．组成晶体的微粒只能做微小的振动BD[在晶体的内部，组成晶体的物质微粒是有规则排列的，A错误；晶体的微观结构具有周期性，且微粒间存在着很强的作用力，B正确；在晶体内部，组成晶体的物质微粒只能在各自的平衡位置附近做微小振动，而不能自由运动，C错误，D正确．]3．(多选)有关晶体的排列结构，下列说法正确的有()A．同种元素原子按不同结构排列有相同的物理性质B．同种元素原子按不同结构排列有不同的物理性质C．同种元素形成晶体只能有一种排列规律D．同种元素形成晶体可能有不同的排列规律BD[同种元素原子在不同情况下可能按不同的方式排列，并导致物理性质有明显的差异，故A、C错误，B、D正确．]4．(多选)如图a、b是两种不同物质的熔化曲线，根据曲线，你认为下列说法正确的是()A．a是一种晶体的熔化曲线B．a是一种非晶体的熔化曲线C．b是一种非晶体的熔化曲线D．a中有一段吸热但温度不变的过程ACD[晶体在熔化过程中，不断吸热，但温度(熔点对应的温度)却保持不变，而非晶体没有确定的熔点，不断加热，非晶体先变软，然后熔化，温度却不断上升，因此a对应的是晶体，b对应的是非晶体，故A、C、D正确．] 5．(多选)一块厚度和密度都均匀分布的长方体被测样品，长AB是宽AD的两倍，如图所示．如果用多用电表的欧姆挡沿两个对称轴O1O1′和O2O2′方向测量，结果阻值均为R，则这块样品不可能是()A．单晶体B．多晶体C．非晶体D．金属BCD[用多用电表的欧姆挡沿两个对称轴O1O1′和O2O2′方向测量结果均相同，说明该物体沿O1O1′和O2O2′方向电阻率(即导电性能)不同，即表现出各向异性的物理性质，所以可能是单晶体．如果是普通金属，可以分析出沿O1O1′方向电阻比较大．故不可能的是B、C、D三种物品．]。

资料科学基础名词解释（上海交年夜第二版）之老阳三干创作第一章原子结构结合键结合键分为化学键和物理键两年夜类,化学键包括金属键、离子键和共价键；物理键即范德华力.化学键是指晶体内相邻原子（或离子）间强烈的相互作用.金属键金属中的自由电子与金属正离子相互作用所构成的键合称为金属键.离子键阴阳离子之间通过静电作用形成的化学键叫作离子键共价键由两个或多个电负性相差不年夜的原子间通过共用电子对而形成的化学键.范德华力是借助临近原子的相互作用而形成的稳定的原子结构的原子或分子结合为一体的键合.氢键氢与电负性年夜的原子（氟、氧、氮等）共价结合形成的键叫氢键.近程结构高分子重复单位的化学结构和立体结构合称为高分子的近程结构.它是构成高分子聚合物最底层、最基本的结构.又称为高分子的一级结构远程结构由若干个重复单位组成的年夜分子的长度和形状称为高分子的远程结构第二章固体结构1、晶体：原子在空间中呈有规则的周期性重复排列的固体物质.晶体熔化时具固定的熔点,具有各向异性.2、非晶体：原子是无规则排列的固体物质.熔化时没有固定熔点,存在一个软化温度范围,为各向同性.3、晶体结构：原子（或分子、离子）在三维空间呈周期性重复排列,即存在长程有序.4、空间点阵：阵点在空间呈周期性规则排列,并具有完全相同的周围环境,这种由它们在三维空间规则排列的阵列称为空间点阵,简称点阵.5、阵点：把实际晶体结构看成完整无缺的理想晶体,并将其中的每个质点笼统为规则排列于空间的几何点,称之为阵点.6、晶胞：为了说明点阵排列的规律和特点,在点阵中取出一个具有代表性的单基本元（最小平行六面体）作为点阵的组成单位,称为晶胞.7、晶系：根据六个点阵参数间的相互关系,将全部空间点阵归属于7中类型,即7个晶系,分别为三斜、单斜、正交、六方、菱方、四方和立方.13、晶带轴：所有平行或相交于某一晶向直线的晶面构成一个晶带,此直线称为晶带轴.属于此晶带的晶面称为共带面.14、晶面间距：晶面间的距离.18、点群：点群是指一个晶体中所有点对称元素的集合.19、空间群：用以描述晶体中原子组合所有可能的方式,是确定晶体结构的依据,它是通过宏观和微观对称元素在三维空间的组合而得出的.20、晶胞原子数：一个晶胞体积内的原子数.21、点阵常数：晶胞的年夜小一般是由晶胞的棱边长度来衡量的,它具有表征晶体结构的一个重要基本参数.22、配位数：指晶体结构中任一原子周围最近邻且等距离的原子数.23、致密度：指晶体结构中原子体积占总体积的百分数.24、多晶型：有些固态金属在分歧的温度和压力下具有分歧的晶体结构,即具有多晶型,转变产物为同素异形体.25、合金：指由两种或两种以上的金属或金属与非金属经熔炼、烧结或其他方法组合而成并具有金属特性的物质.26、相：指合金中具有同一聚集状态、同一晶体结构和性质并以界面相互隔开的均匀组成部份.27、固溶体:是以某一组元为溶剂,在其晶体点阵中溶入其他组元原子（溶质原子）所形成的均匀固态溶体,它坚持着溶剂的晶体结构类型.28、中间相：两组元 A和B组成合金时,除可形成以A为基或以B为基的固溶体（端际固溶体）外,还可能形成晶体结构与A,B两组元分歧的新相,由于它们在二元相图上位置总是位于中间,故通常把这些相称为中间相.29、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份溶剂原子,这种固溶体就称为置换固溶体.30、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.31、有限固溶体：金属元素彼此之间形成有限溶解的称为有限固溶体.32、无限固溶体：金属元素彼此之间能形成无限溶解的称为无限固溶体.33、无序固溶体：溶质原子统计式分布在溶剂晶格的结点上,它们或占据着与溶剂原子同等的位置,或占据着溶剂原子间隙的位置,看不出有什么次第性或规律性,这类固溶体叫无序固溶体.：35、正常价化合物：在元素周期表中,一些金属与电负性较强的IVA,VA,VIA族的一些元素依照化学上的原子价规律所形成的化合物称为正常价化合物.36、电子化合物：电子化合物是由第一族或过渡族元素与第二至第四元素构成的化合物 ,他们不遵守化合价规律,但满足一定的电子浓度,虽然电子化合物可用化学式暗示,但实际成份可在一定的范围变动,可溶解一定量的固溶体 .38、间隙相：原子半径较小的非金属元素如C,H,N,B等可与金属元素（主要是过渡族金属）,当非金属X和金属M原子半径比小于0.59时,形成具有简单晶体结构的相,称为间隙相.39、间隙化合物：原子半径较小的非金属元素如C,H,N,B等可与金属元素（主要是过渡族金属）,当非金属X和金属M原子半径年夜于0.59时,形成具有复杂晶体结构的相,通常称为间隙化合物.第三章晶体缺陷点缺陷：点缺陷是最简单的晶体缺陷,它是在结点上或邻近的微观区域内偏离晶体结构正常排列的一种缺陷.其特征是在三维空间的各个方向上尺寸都很小,尺寸范围约为一个或几个原子尺寸,故称零维缺陷,包括空位、间隙原子、杂质或溶质原子等.线缺陷：其特征是在两个方向上尺寸很小,另外一个方向上延伸较长,也称一维缺陷,如各类位错.面缺陷：其特征是在一个方向尺寸上很小,另外两个方向上扩展很年夜,也称二维缺陷,晶界、相界、孪晶界和堆垛层错都属于面缺陷.空位：一个原子具有足够年夜的振动能而使振幅增年夜到一定限度时,就可能克服周围原子对它的制约作用,跳离其原来的位置,使点阵中形成空结点.间隙原子：从空位中跳离,挤入点阵的空隙位置的原子.刃型位错：一种位错在晶体中有一个刀刃状的过剩半原子面的位错形式.螺型位错：原来与位错线相垂直的品而都将由平而酿成螺旋的一种位错形式.混合位错：滑移矢量既不服行也不垂直于位错线,而与位错线相交成任意角度的位错.全位错：把伯氏矢量即是点阵矢量或其整数倍的位错称为“全位错”不全位错：柏氏矢量不即是点阵矢量的不全位错.柏氏回路：在实际晶体中,西欧那个任一原子动身,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,称为柏氏回路.柏氏矢量：通常将形成一个位错的晶体的相移矢量界说为该位错的柏氏矢量,用b暗示.柏氏矢量的物理意义：同一晶体中,位错的柏氏矢量愈年夜,位错强度也愈年夜,标明该位错招致的点阵畸变愈严重,它所具有的能量也愈高.柏氏矢量的守恒性：不论所做柏氏回路的年夜小、形状、位置如何变动,怎样任意扩年夜、缩小或移动,只要它不与其他位错线相交,对给定的位错所确定的柏氏矢量是一定的.位错的滑移：在外加应力作用下,通过位错中心附近的原子沿柏氏矢量方向在滑移面上不竭地作少量的位移的过程.交滑移：当某一螺型位错在原滑移面上受阻时,从滑移面转移到与之相交的另一滑移面上的过程叫做交滑移.位错的攀移：刃型位错在垂直于滑移面的方向上运动,把过剩半原子面向上或向下运动的过程.位错的交割：一个位错在某一滑移面上运动时,会与穿过滑移面的其他位错发生相互作用的过程.割阶：垂直于位错滑移面得曲折滑移曲线.扭折：在滑移面上的曲折滑移曲线.位错密度：单位体积晶体中所含的位错线的总长度.位错增殖：晶体在受力过程中,位错发生运动,位错数目增加,位错密度变年夜的过程.扩展位错：通常把一个全位错分解为两个不全位错,中间夹着一个堆垛层错的整个位错组称为扩展位错.层错能：层错破坏晶体的完整结构和争产的周期性,使电子发生反常的衍射效应,使晶体增加的能量.扩展位错交滑移：位错束集呈全螺型位错,然后再由该全位错滑移到另一个滑移面上的过程.晶界：属于同一固相但位向分歧的晶粒之间的界面称为晶界.亚晶界：相邻亚晶粒之间的界面称为亚晶界.晶界能：形成单位面积界面时系统的自由能变动.孪晶界：两个晶体沿一个公共晶面构成晶面对称的位向关系,这两个晶体的公共晶面就称为孪晶面.相界：具有分歧结构的两相之间的分界面称为相界.按结构特点,相界面可分为共格相界、半共格相界和非共格相界三种类型.第四章固体中原子及分子的运动质量浓度单位体积混合物中某组分的质量称为该组分的质量浓度.扩散物质分子从高浓度区域向低浓度区域转移,直到均匀分布的现象.间隙扩散原子从一个晶格中间隙位置迁移到另一个间隙位置.空位扩散通过空位进行跳动的扩散称为空位扩散.下坡扩散物质从高浓度向低浓度的扩散.上坡扩散物质从低浓度向高浓度的扩散.稳态扩散质量浓度不随时间变动而变动的扩散称为稳态扩散.非稳态扩散质量浓度随时间变动而变动的扩散称为非稳态扩散.扩散系数扩散系数是描述物质扩散难易水平的重要参量.扩散通量暗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.（J暗示）概况扩散在样品自由概况发生的扩散称为概况扩散.第五章资料的形变和再结晶1、弹性变形：指外力去除后能够完全恢复的那部份,可从原子间结合力的角度来了解它的物质赋性.2、弹性模量：资料（金属、陶瓷和部份高分子资料）不论是加载还是卸载时,只要在弹性形变的比称为弹性模量.3、包申格效应：：资料经预先加载发生少量塑性变形（小于4%）,而后通向加载则σ升高,反向加载则σ下降,此现象称之为包申格效应.4、弹后效应：一些实际晶体,在加载或卸载时,应变不是瞬时到达其平衡,而是通过一种驰豫过程来完成其变动,在弹性极限σ范围内,应变滞后于外加应力,并和时间有关的现象称为弹性后效或弹滞性.5、粘弹性：一些晶体,有时甚至多晶体,在比力小的应力时可以同时暗示出弹性和黏性,这就是黏弹性现象.6、塑性变形：应力超越弹性极限,资料发生塑性变形,即发生不成逆的永久变形.孪生：孪生是塑性变形的另一种形式,它常作为滑移不容易进行时的弥补.孪晶面：发生均匀切变的那组晶面称为孪晶面（即（111面））.孪生方向：孪生面的移动方向称为孪生方向.孪晶：变形与未变形两部份晶体合称为孪晶.扭折：在孪生过程中阻力很年夜,如果继续增年夜压力,则为了使晶体的形状与外力相适应,当外力超越某一临界值时晶体将会发生局部弯曲,这种变形方式称为扭折.固溶强化：溶质原子的存在及其固溶度的增加,使基体金属的变形抗力随之提高.加工硬化：金属资料经过另加工变形后,强度（硬度）显著提高,而塑性则很快下降,即发生了加工硬化现象.弥散强化：当第二相以细小弥散的微粒均匀分布于基体傍边时,将会发生显著的强化作用,称为弥散强化.形变织构：在塑性变形中,随着形变水平的增加,各个晶粒的滑移面和滑移方向都要向主形变方向转动,逐渐使多晶体中原来取向互不相同的各个晶粒在空间取向上呈现一定水平的规律性,这一现象称为择优取向,这种组织状态则称为形变织构.回复：回复是一种形核和长年夜过程,是指新的无畸变晶粒呈现之前所发生的亚结构和性能变动的阶段.再结晶：是指呈现无畸变的等轴新晶粒逐步取代变形晶粒的过程.晶粒长年夜：晶粒长年夜是指再结晶结束之后晶粒的继续长年夜.冷加工：而把再结晶温度以下而又不加热的加工称为冷加工.热加工：工程上常将再结晶温度以上的加工称为热加工.静态再结晶：热加工时,由于变形温度高于再结晶温度,故在变形的同时陪伴着再结晶过程.再结晶温度：冷变形金属开始进行再结晶的最高温度称为再结晶温度.临界变形量：在给定温度下发生再结晶需要一个最小变形量（临界变形度）低于此变形度,不发生再结晶.再结晶织构：通常具有变形织构的金属经再结晶后的新晶粒仍具有择优取向,称为再结晶织构.第六章单组元相图及纯晶体的凝固结晶：原子由不规则排列状态过渡到规则排列状态的过程.结构起伏：液态结构中原子排列长程无序,短程有序,而且短程有序原子集团不是固定不变的结构,这种现象称为结构起伏.能量起伏：能量起伏是指体系中每个微小体积所实际具有的能量,会偏离体系平均能量水平而瞬时涨落的现象过冷度：熔点与实际凝固温度T之差.均匀形核：新相晶核是在母相中均匀生产的,即晶核由液相中的一些原子团直接形成,不受杂质粒子或外边面的影响.非均匀形核：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概况来形核.晶胚：在液相中时聚时散的短程有序原子集团.晶核：晶胚长年夜体系自由能降低的稳订单位.亚稳相：含自由能比平衡相高的相.临界晶粒：到达临界半径的晶粒.临界形核功：形成临界晶核所需的功.温度梯度：温度随时间的变动率.平面状：在正的温度梯度下,晶体的生长已接近平面状向前推移.树枝状：液—固界面不坚持平面状而会形成许多伸向液体的分枝,同时在这些晶枝上又可能会长出二次晶枝,在二次晶枝上再长出三次晶枝的结晶形状.第七章二元系相图及其合金的凝固相律热力学平衡条件下,系统的组分数、相数和自由度数之间的相互关系平衡凝固物质在平衡条件下由液态至固态的转变.非平衡凝固物质在非平衡条件下由液态至固态的转变.共晶体共晶合金在共晶温度下凝固时同时结晶出的两个故乡混合物称为共晶组织,或共晶体.伪晶体成份在共晶点附近的亚共晶合金或过共晶合金在非平衡条件下获得的共晶组织称为伪晶体.离异晶体在先共晶相数量较多而共晶组织甚少的情况下,有时共晶组织中与先共晶相相同的那一相会依附于先共晶相生长,剩下的另一相则独自存在与晶界处,从而使共晶组织的特征消失,这种两相分离的共晶称为离异共晶.稳定化合物是指具有一定的熔点,而且在熔点以下都能坚持自身固有的结构而不发生分解的化合物铁素体铁素体是碳在α-Fe中形成的间隙固溶体.（体心立方晶格）奥氏体奥氏体是碳在γ-Fe中形成的间隙固溶体.（面心立方晶格）渗碳体铁盒碳相互作用形成的具有复杂晶格的间隙化合物.珠光体珠光体是由铁素体盒渗碳体组成的机械混合物.莱氏体由奥氏体盒渗碳体组成的机械混合物.正常凝固将固溶体合金整体熔化后进行的定向凝固称为正常凝固.区域熔炼将固溶体合金局部熔化后进行的定向凝固称为区域熔炼.成份过冷纯金属凝固时,其理论凝固温度（Tm）不变,当液态金属实际温度低于Tm引起的过冷称为成份过冷.第八章三元相图等边成份三角形：等边三角形的三个极点分别暗示三个组员,三角形的边分别暗示三个二元系的成份坐标,则三角形内的任意一点都代表三元系的某一成份.水平截面：三元相图中的温度轴和浓度三角形垂直,所以固定温度的截面图肯定平行于浓度三角形,这样的截面称为水平截面,也称为等温截面.垂直截面：固定一个成份变量并保管温度变量的截面,肯定与浓度三角形垂直,所以称为垂直截面,或称为变温截面.第九章资料的亚稳态平衡态：资料体系自由能最低的状态.亚稳态：资料以高于平衡态时自由能的状态存在,处于一种非平衡的状态.准晶：原子聚集状态的固体被称为准晶.非晶：非结晶态,即为玻璃态.固态相变：资料体系在固态时发生的同素异构转变、共析转变、包析转变、固溶体的脱溶分解、合金有序化等变动过程.扩散型相变：相变过程需要通过原子扩散来进行的相变过程.无扩散型相变：在相变过程中原子不发生扩散,仅藉切变重排行程亚稳态新相的相变过程.时效：使固溶体脱溶的处置过程.过时效：将固熔处置获得的亚稳态台了再加热到100～200摄氏度保温,过饱和的固溶体发生脱溶分解的过程名词解释一百单八将1、晶体原子按一定方式在三维空间内周期性地规则重复排列,有固定熔点、各向异性.2、中间相两组元A 和B 组成合金时,除形成以A 为基或以B 为基的固溶体外,还可能形成晶体结构与A,B 两组元均不相同的新相.由于它们在二元相图上的位置总是位于中间,故通常把这些相称为中间相.3、亚稳相亚稳相指的是热力学上不能稳定存在,但在快速冷却成加热过程中,由于热力学能垒或动力学的因素造成其未能转酿成稳定相而暂时稳定存在的一种相.4、配位数晶体结构中任一原子周围最近邻且等距离的原子数.5、再结晶冷变形后的金属加热到一定温度之后,在原变形组织中重新发生了无畸变的新晶粒,而性能也发生了明显的变动并恢复到变形前的状态,这个过程称为再结晶（指呈现无畸变的等轴新晶粒逐步取代变形晶粒的过程）6、伪共晶非平衡凝固条件下,某些亚共晶或过共晶成份的合金也能获得全部的共晶组织,这种由非共晶成份的合金获得的共晶组织称为伪共晶.7、交滑移当某一螺型位错在原滑移面上运动受阻时,有可能从原滑移面转移到与之相交的另一滑移面上去继续滑移,这一过程称为交滑移.8、过时效铝合金经固溶处置后,在加热保温过程中将先后析出GP 区,θ”,θ’,和θ.在开始保温阶段,随保温时间延长,硬度强度上升,当保温时间过长,将析出θ’,这时资料的硬度强度将下降,这种现象称为过时效.9、形变强化金属经冷塑性变形后,其强度和硬度上升,塑性和韧性下降,这种现象称为形变强化.10、固溶强化由于合金元素（杂质）的加入,招致的以金属为基体的合金的强度获得加强的现象.11、弥散强化许多资料由两相或多相构成,如果其中一相为细小的颗粒并弥散分布在资料内,则这种资料的强度往往会增加,称为弥散强化.12、不全位错柏氏矢量不即是点阵矢量整数倍的位错称为不全位错.13、扩展位错通常指一个全位错分解为两个不全位错,中间夹着一个堆垛层错的整个位错形态.14、螺型位错位错线附近的原子按螺旋形排列的位错称为螺型位错.15、包晶转变在二元相图中,包晶转变就是已结晶的固相与剩余液相反应形成另一固相的恒温转变.16、共晶转变由一个液相生成两个分歧固相的转变.17、共析转变由一种固相分解获得其他两个分歧固相的转变.18、上坡扩散溶质原子从低浓度向高浓度处扩散的过程称为上坡扩散.标明扩散的驱动力是化学位梯度而非浓度梯度.19、间隙扩散这是原子扩散的一种机制,对间隙原子来说,由于其尺寸较小,处于晶格间隙中,在扩散时,间隙原子从一个间隙位置跳到相邻的另一个间隙位置,形成原子的移动.20、成份过冷界面前沿液体中的实际温度低于由溶质分布所决定的凝固温度时发生的过冷.21、一级相变凡新旧两相的化学位相等,化学位的一次偏导不相等的相变.22、二级相变：从相变热力学上讲,相变前后两相的自由能（焓）相等,自由能（焓）的一阶偏导数相等,但二阶偏导数不等的相变称为二级相变,如磁性转变,有序-无序转变,常导-超导转变等23、共格相界如果两相界面上的所有原子均成一一对应的完全匹配关系,即界面上的原子同时处于两相晶格的结点上,为相邻两晶体所共有,这种相界就称为共格相界.24、调幅分解过饱和固溶体在一定温度下分解成结构相同、成份分歧的两个相的过程.25、回火脆性淬火钢在回火过程中,一般情况下随回火温度的提高,其塑性、韧性提高,但在特定的回火温度范围内,反而形成韧性下降的现象称为回火脆性.对钢铁资料存在第一类和第二类回火脆性.他们的温度范围、影响因素和特征分歧.26、再结晶退火所谓再结晶退火工艺,一般是指将冷变形后的金属加热到再结晶温度以上,保温一段时间后,缓慢冷却至室温的过程.27、回火索氏体淬火刚在加热到400-600℃温度回火后形成的回火组织,其由等轴状的铁素体和细小的颗粒状（蠕虫状）渗碳体构成.28、有序固溶体当一种组元溶解在另一组元中时,各组元原子分别占据各自的布拉维点阵的一种固溶体,形成一种各组元原子有序排列的固溶体,溶质在晶格完全有序排列.29、非均匀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概况形核.30、马氏体相变钢中加热至奥氏体后快速淬火所形成的高硬度的针片状组织的相变过程.31、贝氏体相变钢在珠光体转变温度以下,马氏体转变温度以上范围内（550℃-230℃）的转变称为贝氏体转变.32、铝合金的时效经淬火后的铝合金强度、硬度随时间延长而发生显著提高的现象称之为时效,也称铝合金的时效.33、热弹性马氏体马氏体相变造成弹性应变,而当外加弹性变性后可以使马氏体相变发生逆转变,这种马氏体称为热弹性马氏体.或马氏体相变由弹性变性来协调.这种马氏体称为热弹性马氏体.34、柯肯达尔效应反映了置换原子的扩散机制,两个纯组元构成扩散偶,在扩散的过程中,界面将向扩散速率快的组元一侧移动.35、热弹性马氏体相变当马氏体相变的形状变动是通过弹性变形来协调时,称为热弹性马氏体相变.36、非晶体原子没有长程的周期排列,无固定的熔点,各向同性等.37、致密度晶体结构中原子体积占总体积的百分数.38、多滑移当外力在几个滑移系上的分切应力相等并同时到达了临界分切应力时,发生同时滑移的现象.39、过冷度相变过程中冷却到相变点以下某个温度后发生转变,平衡相变温度与该实际转变温度之差称过冷度.40、间隙相当非金属（X）和金属（M）原子半径的比值。

材料科学基础考研知识点总结第一章原子结构和键合1.原子键合●金属键●离子键●共价键●氢键●范德华力：静电力诱导力色散力第二章固体结构1.晶体学基础●空间点阵和晶胞●七个晶系14种点阵2.金属的晶体结构●晶体结构和空间点阵的区别3.合金的相结构●晶相指数和晶面指数●晶向指数●晶面指数●六方晶系指数●晶带●晶面间距●晶体的对称性●宏观对称元素●极射投影●金属的晶体结构●三种典型的金属的晶体结构●多晶型性●置换固溶体●间隙固溶体●固溶体的围观不均匀性●影响固溶度的主要因素●固溶体的性质●中间相●正常价化合物●电子化合物●与原子尺寸因素相关的化合物●超结构（有序固溶体）4.常见离子晶体结构●离子晶体配位规则（鲍林规则）●负离子配位多面体规则（引入临界离子半径比值）●电价规则（整体不显电性）●负离子多面体共顶，棱和面规则（由于共用顶，棱和面间距下降，导致库仑力上升，稳定性下降）●不同种类正离子配位多面体规则（能量越高区域越分散）●节约规则（【俄罗斯方块原理】）●典型离子晶体结构●AB型化合物【CsCl结构 NaCl结构 ZnS型结构】●AB2型化合物结构【CaF2 萤石 TiO2金红石型结构】●硅酸盐的晶体结构●孤岛状硅酸盐●组群状硅酸盐●链状硅酸盐●层状硅酸盐●架状硅酸盐5.共价晶体结构第三章晶体中的缺陷1.点缺陷●点缺陷形成●点缺陷的平衡浓度2.位错●刃型位错●螺型位错●混合位错●伯氏矢量●位错运动●位错弹性性质（认识）●位错生成与增值●实际位错中伯氏矢量3.面缺陷●外表面与内表面（了解）●晶界和亚晶界●晶界的特性●孪晶界●相界第四章固体中的扩散1.扩散的表象理论●菲克第一定律●菲克第二定律●扩散方程●置换固溶体扩散（柯肯达尔效应）2.扩散热力学●扩散的热力学分析（上坡扩散）3.扩散的微观理论与机制●扩散机制●晶界扩散及表面扩散●扩散系数4.扩散激活能5.影响扩散的因素●温度●晶体结构●晶体缺陷●化学成分●应力作用6.反应扩散7.离子晶体中的扩散第五章材料的变形1.弹性变形●弹性的不完整性●包申格效应●弹性后效●弹性滞后2.黏弹性变形3.塑性变形●单晶体塑性变形●滑移●孪生●扭折●多晶体的塑性变形●晶粒取向的影响●晶界的影响●合金的塑性变形●单相固溶体塑性变形●影响因素●曲服现象●应变实效●多相合金的塑性变形●弥散分布型合金的塑性变形●塑性变形对组织性能影响●显微组织变化●亚结构变化●性能变化●形变织构●残余应力4.回复与再结晶●冷变形金属在加热时组织与性能的变化●回复●再结晶●晶粒的长大5.热加工●动态回复●动态再结晶●蠕变●超塑性第六章凝固1.相平衡和相率●吉布斯相律2.纯晶体的凝固●液态结构●晶体凝固的热力学条件●形核●晶粒长大●结晶动力学及凝固组织●凝固理论应用3.合金的凝固●正常凝固●区域熔炼●合金成分过冷4.铸锭组织与凝固技术●铸锭的宏观组织●铸锭的缺陷第七章相图1.二元相图基础●2.二元相图●匀晶相图●共晶相图●包晶相图●铁碳相图3.三元相图基●基本特点●表示方法●杠杠定律及重心定律第八章材料的亚稳态1.纳米材料2.准晶3.非晶态4.固态相变形成亚稳相●固体相变形成的亚稳相●固溶体脱溶分解产物●脱熔转变●连续脱溶●不连续脱溶●脱溶过程亚稳相●脱溶分解对性能影响●马氏体转变●特征●形态●贝氏体转变●钢中贝氏体转变特征●贝氏体转变的基本特征。

第二章固体材料的结构固体材料的各种性质主要取决于它的晶体结构。

原子之间的作用结合键与晶体结构密切相关。

通过研究固体材料的结构可以最直接、最有效地确定结合键的类型和特征。

固体材料主要包括：金属、合金、非金属、离子晶体、陶瓷研究方法：X光、电子、中子衍射——最重要、应用最多§2-1 结合键结合键——原子结合成分子或固体的结合键决定了物质的物理、化学、力学性质。

一切原子之间的结合力都起源于原子核与电子间的静电交互作用（库仑力）。

不同的结合键代表了实现结构）的不同方式。

一、离子键典型的金属与典型的非金属元素就是通过离子键而化合的。

从而形成离子化合物或离子晶体由共价键方向性特点决定了的SiO2四面体晶体结构极性共价键非极性共价键五、氢键含有氢的分子都是通过极性共价键结合，极性分子之间结合成晶体时，通过氢键结合。

例如：H 2O ，HF ，NH 3等固态冰液态水§2-2 金属原子间的结合能一、原子作用模型固态金属相邻二个原子之间存在两种相互作用：a) 相互吸引——自由电子吸引金属正离子，长程力；b) 相互排斥——金属正离子之间的相互排斥，短程力。

平衡时这二个力相互抵消，原子受力为0，原子处于能量最低状态。

此时原子间的距离为r0。

§2-3 合金相结构基本概念♦合金——由两种或两种以上的金属或金属非金属元素通过化学键结合而组成的具有金属特性的材料。

♦组元、元——组成合金的元素。

♦相——具有相同的成分或连续变化、结构和性能的区域。

♦组织——合金发生转变（反应）的结果，可以包含若干个不同的相，一般只有一到二个相。

♦合金成分表示法：(1) 重量（质量）百分数A-B二元合金为例m B——元素B的重量(质量m A——元素A的重量(质量合金中的相分为：固溶体，化合物两大类。

固溶体金属晶体(溶剂)中溶入了其它元素(溶质)后，就称为固溶体。

一、固溶体的分类：♦按溶质原子在溶剂中的位置分为：置换固溶体，间隙固溶体♦按溶解度分为：有限固溶体，无限固溶体♦按溶质原子在溶剂中的分布规律分为：有序固溶体，无序固溶体置换固溶体：溶质原子置换了溶剂点阵中部分溶剂原子。

可编辑修改精选全文完整版材料科学基础---简答题(总14页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--第二部分简答题第一章原子结构1、原子间的结合键共有几种各自的特点如何【11年真题】答：（1）金属键：基本特点是电子的共有化，无饱和性、无方向性，因而每个原子有可能同更多的原子结合，并趋于形成低能量的密堆结构。

当金属受力变形而改变原子之间的相互位置时不至于破坏金属键，这就使得金属具有良好的延展性，又由于自由电子的存在，金属一般都具有良好的导电性和导热性能。

（2）离子键：正负离子相互吸引，结合牢固，无方向性、无饱和性。

因此，七熔点和硬度均较高。

离子晶体中很难产生自由运动的电子，因此他们都是良好的电绝缘体。

（3）共价键：有方向性和饱和性。

共价键的结合极为牢固，故共价键晶体具有结构稳定、熔点高、质硬脆等特点。

共价结合的材料一般是绝缘体，其导电能力较差。

（4）范德瓦尔斯力：范德瓦尔斯力是借助微弱的、瞬时的电偶极矩的感应作用，将原来稳定的原子结构的原子或分子结合为一体的键合。

它没有方向性和饱和性，其结合不如化学键牢固。

（5）氢键：氢键是一种极性分子键，氢键具有方向性和饱和性，其键能介于化学键和范德瓦耳斯力之间。

2、陶瓷材料中主要结合键是什么？从结合键的角度解释陶瓷材料所具有的特殊性能。

【模拟题一】答：陶瓷材料中主要的结合键是离子键和共价键。

由于离子键和共价键很强，故陶瓷的抗压强度很高、硬度很高。

因为原子以离子键和共价键结合时，外层电子处于稳定的结构状态，不能自由运动，故陶瓷材料的熔点很高，抗氧化性好、耐高温、化学稳定性高。

第二章固体结构1、为什么密排六方结构不能称为一种空间点阵【11年真题】答：空间点阵中每个阵点应该具有完全相同的周围环境。

密排六方晶体结构位于晶胞内的原子具有不同的周围环境。

如将晶胞角上的一个原子与相应的晶胞之内的一个原子共同组成一个阵点，这样得出的密排六方结构应属于简单六方点阵。