08级材化材料科学基础复习纲要.doc

08级材化专业《材料科学基础》课程复习纲要
Ⅰ、第一大类知识要点：应该牢固掌握的关键知识要素
一、出题形式一：填空类
1．在立方系中，晶面族{123}中有 24 组平面，晶面族{100}中有 3 组平面。
2．获得高能量的原子离开原来的平衡位置，进入其它空位或迁移至晶界或表面，形成肖脱基 空位。如果离位原子进入晶体间隙，形成 弗仑克尔 空位。
3．点缺陷的类型分为 空位和间隙原子；当相遇时两者都消失，这一过程称为 复合或湮灭 。
4．塑性变形不仅可以改变金属材料的外形，还使其内部组织和各种性能发生改变，
如：显微组织与性能的变化、 形变织构 和 残余应力 。
5．再冷塑变过程中，歪理所做的功有一部分以畸变能的形式储存在形变金属内部，具体表现为： 宏观残余应力 、 微观残余应力 和 点阵畸变 。
6．均匀形核必须具备的条件是：1.必须过冷；2. 必须具备与一定多冷度相适应的 能量起伏 和 结构起伏。
7．面心立方结构的滑移面是{111}，共有 4 组，每组滑移面上包含 3 个滑移方向，共有 12 个滑移系。
8．由于晶界阻滞 效应及 取向差 效应，使多晶体的变形抗力比单晶体大，其中， 效应是多晶体加工硬化更主要的原因。
9．滑移面应是面间距最 大的最密排 面，滑移方向是原子最 密排 方向。
10．金属塑性变形时，外力所作的功除了转化为热量之外，还有一小部分被保留在金属内部，表现为 残余应力 。
11．金属的热变形是指金属材料在再结晶温度以上的加工变形，在此过程中，金属内部同时进行着加工硬化和 回复再结晶 软化两个过程。
12. 扩散的驱动力是化学位梯度 ；再结晶的驱动力为 冷变形所产生的储存能的释放 ；再结晶后晶粒的长大的驱动力是：界面能差，纯金属结晶的驱动力是 温度梯度 。
13. 晶体中原子在表面、晶界、位错处的扩散速度比原子在晶内的扩散速度快，这种现象叫 短路扩散 。
14. 回复的初始阶段回复机制以空位迁移为主，后期以为主 位错的攀移 。
15．材料的结合方式有离子键 、 共价键 、 金属键 和范德华力四种化学键结合方式。
17．刃型位错的柏氏矢量b与位错线t互相 垂直 ，刃型位错移动的方向与b方向 一致 。螺型位错的移动方向与柏氏矢量b 垂直 ，螺型位错的柏氏矢量b方向与位错线t的方向 平行 。
18．由于界面能的存在，当晶体中存在能降低界面能的异类原子时，这些原子将向境界偏聚，这种现象叫 内吸附 。
20．由于 晶界阻滞 效应及取向差效应，使多晶体的变形抗力比单晶体大，且取向差效应是多晶体加工硬化更主要的原因。
21．细化铸件晶粒的方法有：1、 提高过冷度 2、变质处理 3、 振动、搅拌 。
22．金属液态结构特点是 近程有序 ，此结构原子团称为 晶胚 。
23．材料中质点的扩散机制主要有 间隙扩散 和 置换扩散 两种。
24. 在过冷度不很大时，形核率主要受形核功因子的控制，当过冷度非常大时，形核率主要受 扩散因子 控制。
25、根据Griffith理论，断裂韧性（KIC）是表征材料抵抗断裂性能的重要性能之一，它综合考虑了 应力 和 裂纹尺寸 对断裂的影响
26、在钢热处理中，影响奥氏体晶粒大小的因素有： 、
、 、 、
二、出题形式二：判断
1． 柏氏矢量与回路起点选择无关，但与柏氏回路的具体路径，大小有关。 （F）
2．对称倾侧晶界中同号位错垂直排列，刃型位错产生的压应力场与拉应力场可互相抵消，不产生长程应力场，其能量很低。 （T）
3．非均匀形核所需要的形核功大于均匀形核所需要的形核功。 （F）
4．在粗糙界面和负温度梯度下易生长形成树枝状晶体。 （T）
5．虽然体心立方金属滑移系多于面心立方，但面心立方金属的可塑性好。 （T）
6．作用于位错的力只是一种组态力，它不代表位错附近原子实际所受到的力。（T）
7．回复不能使金属性能恢复到冷变形前的水平。 （T）
8．超塑性不靠滑移进行，而是由晶界的滑动和晶粒的转动所致。 （T）
9．扩散是物质内部由于热运动导致原子或分子定向迁移的过程。 （T）
10．如果固体中不存在扩散流，则说明原子没有扩散 。 （F）
11．几何结晶学通过几何学的方法把晶体材料中的质点抽象出来并设想为结点，通过空间格子构造的概念来描述晶体的结构。 （T）
12．孪晶关系指相邻两晶粒或一个晶粒内部相邻两部分沿一个公共晶面（孪晶界）构成镜面对称的位向关系。 （T）
Ⅱ、第二大类知识要点：名词、概念、术语，他们是是一些重要、常见和关键的专业名词。
一、出题形式一：名词解释，如：
1．滑移系 2．显微结构
3．柯氏（Cottrell）气团 4．交滑移
5．柯肯达尔效应 6、几何软化
7．应力（材料科学或者材料力学学科所定义的）
8．临界晶核形核功 9．弹性滞后
二、出题形式二：简答，如：晶体的特性。
Ⅲ、第三大类知识要点：关于材料结构、性能、机理、机制的记忆
一、出题形式一：简答简述
1、简要论述稀土金属微观结构和性能特点。
2、根据下面的派－纳力公式：解释晶体滑移为什么多是沿着晶体中原子密度最大的面和原子密排方向进行。
式中b为柏氏矢量的模，G：切变模量，v：泊松比，a为面间距。
3、用弗兰克－瑞德源机制解释位错的增值过程。。
4、 (1)晶体的特性；(2)晶体、非晶体和准晶体的结构差别。
5、（1）材料的分类；（2）用σ-ε曲线解释陶瓷材料和金属材料韧性的差别。
6、再结晶共6 页第 3 页
的形核机制。
二、出题形式二：阐述，如：
1、请阐述材料内部合理的再结晶对材料力学性能和晶体结构的影响。
2、某一材料晶体结构为离子键结合，半径小的质点取代晶格中半径大的质点后，试分析：（1）对材料内部应力场的影响,(2)对材料力学性能和失效的影响。
3、（1）根据晶体材料中晶体的概念和特征，阐述晶体、非晶体核准晶体的差异，（2）用相关温度曲线分析高温熔体在冷却中制备成晶体、非晶体的原理和工艺措施。
Ⅳ、第三大类知识要点：理论计算、标注
出题形式一：计算题，如：已知铜晶体的切变模量G=4×1010Nm-2，位错的柏氏矢量等于原子间距，b=2.0×10-10m，取α=0.75，计算（1）单位长度位错线的应变能。（2）单位体积
的严重变形铜晶体内部存储的位错应变能。（设位错密度为1010m/cm3）
出题形式二：标注题，如：在单位晶胞中标出立方晶系的晶面和晶向：

晶面 (1 1 0)，（1 1 0），（0 1 1），（4 2 1） 晶向 [111]。

(1 1 0)
（4 2 1）
（0 1 1）
（1 1 0）
[1 1 1]

Ⅴ、第四大类知识要点：结合本地产业来应用理论分析问题
出题形式：小论文方式的阐述题，如
1、结合佛山支柱材料工业情况对一具体材料产业的现状谈谈你的见解。
2、阐述稀土金属材料在一具体产业中的应用。
材料基础科学的那三个问题是：1试用材料应力-应变关系阐述陶瓷、金属、高分子材料断裂韧性的差别（网上找答案) 2试分析半径不同的质点进行取代，对晶体应力的影响如何?又是怎样影响材料的性能和失效的。P25 第二段 3、熔体冷凝或非晶体的结构。P61最上面